JP2001267991A - 送信装置、送信方法、通信システム及びその通信方法 - Google Patents
送信装置、送信方法、通信システム及びその通信方法Info
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- Artificial Intelligence (AREA)
- Radio Transmission System (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の送信信号を干渉しあう異なる送信ビー
ムにのせて送信し、受信側において送信信号を分離受信
し、受信信号間の相関関係に基づき、最尤推定によって
もとの送信信号を推定する送信装置及び通信システムを
実現する。 【解決手段】送信装置において、符号化手段は送信信号
を符号化し、少なくとも二つの送信信号Ｓ１とＳ２を生
成し、これらの送信信号を搬送波周波数に変調しそれぞ
れ重み付けてアンテナ素子に供給し、重みを制御するこ
とで空間的に部分的に重なり合ったビームによって変調
出力信号が送信される。受信装置において、伝送路適応
アンテナによって送信信号を分離受信し、少なくとも二
つの受信信号ＲＳ１とＲＳ２を受信し、受信信号間の相
関関係に基づき、最尤推定法、例えば、ビタビ復号アル
ゴリズムを用いてもとの送信信号を推定することで、復
号信号の誤り率を低減させ、通信品質の改善を実現でき
る。
ムにのせて送信し、受信側において送信信号を分離受信
し、受信信号間の相関関係に基づき、最尤推定によって
もとの送信信号を推定する送信装置及び通信システムを
実現する。 【解決手段】送信装置において、符号化手段は送信信号
を符号化し、少なくとも二つの送信信号Ｓ１とＳ２を生
成し、これらの送信信号を搬送波周波数に変調しそれぞ
れ重み付けてアンテナ素子に供給し、重みを制御するこ
とで空間的に部分的に重なり合ったビームによって変調
出力信号が送信される。受信装置において、伝送路適応
アンテナによって送信信号を分離受信し、少なくとも二
つの受信信号ＲＳ１とＲＳ２を受信し、受信信号間の相
関関係に基づき、最尤推定法、例えば、ビタビ復号アル
ゴリズムを用いてもとの送信信号を推定することで、復
号信号の誤り率を低減させ、通信品質の改善を実現でき
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナを用いて
送信信号を空間、時間アナログ符号化を行う送信装置、
当該送信装置を用いた通信システム、その送信方法及び
通信方法に関するものである。
送信信号を空間、時間アナログ符号化を行う送信装置、
当該送信装置を用いた通信システム、その送信方法及び
通信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、移動通信においてアップリンク
（Uplink）とダウンリンク（Downlink）の通信量が異な
る、いわゆる非対称通信路への対応や、移動局側での装
置の簡素化、また、周波数の利用効率の向上などの観点
から、区間、時間において効率的な通信が要求される。
特に、次世代移動通信システムＩＭＴ２０００の無線ア
クセスの方式として、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wide band Code D
ivision Multiple Access）が採用されたことを受け
て、このＷ−ＣＤＭＡのシステムの容量を増大させる有
力な技術として、複数のアンテナ素子を用いた送信ダイ
バシティ、または複数のアンテナ素子を用いた適応アン
テナアレイなどの方式が提案されている。
（Uplink）とダウンリンク（Downlink）の通信量が異な
る、いわゆる非対称通信路への対応や、移動局側での装
置の簡素化、また、周波数の利用効率の向上などの観点
から、区間、時間において効率的な通信が要求される。
特に、次世代移動通信システムＩＭＴ２０００の無線ア
クセスの方式として、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wide band Code D
ivision Multiple Access）が採用されたことを受け
て、このＷ−ＣＤＭＡのシステムの容量を増大させる有
力な技術として、複数のアンテナ素子を用いた送信ダイ
バシティ、または複数のアンテナ素子を用いた適応アン
テナアレイなどの方式が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の方式では、送信側において複数の送信ビームで送信
する場合、ビーム間の干渉によって生じた送信信号の相
関性に関する検討がほとんど行われていない。さらに、
ビーム間の干渉による送信信号の相関性を積極的に利用
して通信効率の向上及び通信品質の改善をはかることは
なかった。このため、複数のビームを形成して送受信を
行ういわゆる空間ダイバシティの場合では、ビーム間の
干渉をできるだけ抑えて干渉を抑制することがほとんど
で、送信信号の相関性が有効に活用されていなかった。
来の方式では、送信側において複数の送信ビームで送信
する場合、ビーム間の干渉によって生じた送信信号の相
関性に関する検討がほとんど行われていない。さらに、
ビーム間の干渉による送信信号の相関性を積極的に利用
して通信効率の向上及び通信品質の改善をはかることは
なかった。このため、複数のビームを形成して送受信を
行ういわゆる空間ダイバシティの場合では、ビーム間の
干渉をできるだけ抑えて干渉を抑制することがほとんど
で、送信信号の相関性が有効に活用されていなかった。
【０００４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、複数の送信ビームを形成して信
号を送信する場合、ビーム間の重なり合いによって送信
信号に相関性を持たせて、受信側では分離受信した複数
の受信信号間の相関性を考慮して最尤推定によってもと
の送信信号を推定することによって、受信信号の誤り率
を低減でき、通信効率の向上及び通信品質の改善を実現
できる送信装置及び通信システムを提供することにあ
る。
のであり、その目的は、複数の送信ビームを形成して信
号を送信する場合、ビーム間の重なり合いによって送信
信号に相関性を持たせて、受信側では分離受信した複数
の受信信号間の相関性を考慮して最尤推定によってもと
の送信信号を推定することによって、受信信号の誤り率
を低減でき、通信効率の向上及び通信品質の改善を実現
できる送信装置及び通信システムを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の送信装置は、送信信号を符号化し、少なく
とも第１送信信号と第２送信信号の二つの送信信号を生
成する符号化手段と、少なくとも第１ビームと第２ビー
ムの二つのビームが形成される送信アンテナと、上記第
１送信信号を上記第１ビームにのせて送信し、上記第２
送信信号を上記第２ビームにのせて送信する送信手段と
を有し、上記第１ビームと第２ビームのパターンは、部
分的に重なり合うように形成されている。
め、本発明の送信装置は、送信信号を符号化し、少なく
とも第１送信信号と第２送信信号の二つの送信信号を生
成する符号化手段と、少なくとも第１ビームと第２ビー
ムの二つのビームが形成される送信アンテナと、上記第
１送信信号を上記第１ビームにのせて送信し、上記第２
送信信号を上記第２ビームにのせて送信する送信手段と
を有し、上記第１ビームと第２ビームのパターンは、部
分的に重なり合うように形成されている。
【０００６】また、本発明では、好適には、上記送信ア
ンテナは、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナ
であり、上記送信手段は、上記搬送波周波数に変調した
上記第１送信信号と第２送信信号をそれぞれ所定の重み
で重み付けて、上記各アンテナ素子に供給する。
ンテナは、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナ
であり、上記送信手段は、上記搬送波周波数に変調した
上記第１送信信号と第２送信信号をそれぞれ所定の重み
で重み付けて、上記各アンテナ素子に供給する。
【０００７】また、本発明では、好適には、上記各アン
テナ素子の重みを決定し、上記第１ビームと第２ビーム
それぞれのビームパターンを制御する重み決定手段を有
し、当該重み決定手段は、通信路の特性に応じて上記各
アンテナ素子の重みを決定する。
テナ素子の重みを決定し、上記第１ビームと第２ビーム
それぞれのビームパターンを制御する重み決定手段を有
し、当該重み決定手段は、通信路の特性に応じて上記各
アンテナ素子の重みを決定する。
【０００８】また、本発明の通信システムは、送信信号
を符号化し、少なくとも第１送信信号と第２送信信号の
二つの送信信号を生成する符号化手段と、少なくとも第
１送信ビームと第２送信ビームの二つのビームが形成さ
れる送信アンテナと、上記第１送信信号を上記第１送信
ビームにのせて送信し、上記第２送信信号を上記第２送
信ビームにのせて送信する送信手段と、通信路の伝搬歪
みを補償するビーム整形を行い、当該整形されたビーム
で上記送信アンテナによって送信された信号を受信する
受信アンテナと、上記受信アンテナの受信信号に応じ
て、最尤推定によってもとの送信信号を推定する復号手
段とを有し、上記第１送信ビームと第２送信ビームのパ
ターンは、部分的に重なり合うように形成されている。
を符号化し、少なくとも第１送信信号と第２送信信号の
二つの送信信号を生成する符号化手段と、少なくとも第
１送信ビームと第２送信ビームの二つのビームが形成さ
れる送信アンテナと、上記第１送信信号を上記第１送信
ビームにのせて送信し、上記第２送信信号を上記第２送
信ビームにのせて送信する送信手段と、通信路の伝搬歪
みを補償するビーム整形を行い、当該整形されたビーム
で上記送信アンテナによって送信された信号を受信する
受信アンテナと、上記受信アンテナの受信信号に応じ
て、最尤推定によってもとの送信信号を推定する復号手
段とを有し、上記第１送信ビームと第２送信ビームのパ
ターンは、部分的に重なり合うように形成されている。
【０００９】また、本発明では、好適には、上記受信ア
ンテナは、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナ
である。
ンテナは、複数のアンテナ素子からなるアレーアンテナ
である。
【００１０】また、本発明では、好適には、上記受信ア
ンテナは、第１の受信ビームと第２の受信ビームが形成
され、当該第１受信ビームと第２受信ビームによって上
記送信アンテナによって送信された信号を分離して受信
する。
ンテナは、第１の受信ビームと第２の受信ビームが形成
され、当該第１受信ビームと第２受信ビームによって上
記送信アンテナによって送信された信号を分離して受信
する。
【００１１】また、本発明では、好適には、上記復号手
段は、上記第１受信ビームによって受信した受信信号と
第２受信ビームによって受信した受信信号との相関関係
に基づいて、最尤推定、例えば、ビタビ復号処理によっ
て、もとの送信信号を推定する。
段は、上記第１受信ビームによって受信した受信信号と
第２受信ビームによって受信した受信信号との相関関係
に基づいて、最尤推定、例えば、ビタビ復号処理によっ
て、もとの送信信号を推定する。
【００１２】また、本発明の送信方法は、送信信号を符
号化し、少なくとも第１送信信号と第２送信信号の二つ
の送信信号を生成するステップと、上記第１送信信号と
第２送信信号をそれぞれ所定の搬送波周波数に変調する
ステップと、上記第１送信信号を第１の重みで重み付け
て、送信アンテナを構成する各アンテナ素子に供給し、
第１送信ビームを形成して送信し、上記第２送信信号を
第２の重みで重み付けて上記各アンテナ素子に供給し、
上記第１送信ビームと部分的に重なり合う第２送信ビー
ムを形成して送信するステップとを有する。
号化し、少なくとも第１送信信号と第２送信信号の二つ
の送信信号を生成するステップと、上記第１送信信号と
第２送信信号をそれぞれ所定の搬送波周波数に変調する
ステップと、上記第１送信信号を第１の重みで重み付け
て、送信アンテナを構成する各アンテナ素子に供給し、
第１送信ビームを形成して送信し、上記第２送信信号を
第２の重みで重み付けて上記各アンテナ素子に供給し、
上記第１送信ビームと部分的に重なり合う第２送信ビー
ムを形成して送信するステップとを有する。
【００１３】さらに、本発明の通信方法は、送信信号を
符号化し、少なくとも第１送信信号と第２送信信号の二
つの送信信号を生成するステップと、上記第１送信信号
と第２送信信号をそれぞれ所定の搬送波周波数に変調す
るステップと、上記第１送信信号を第１の重みで重み付
けて、送信アンテナを構成する各アンテナ素子に供給
し、第１送信ビームを形成して送信し、上記第２送信信
号を第２の重みで重み付けて上記各アンテナ素子に供給
し、上記第１送信ビームと部分的に重なり合う第２送信
ビームを形成して送信するステップと、通信路の伝搬歪
みを補償するビーム整形を行い、当該整形されたビーム
で上記送信アンテナによって送信された信号を受信する
ステップと、上記受信アンテナの受信信号に応じて、最
尤推定によってもとの送信信号を推定するステップとを
有する。
符号化し、少なくとも第１送信信号と第２送信信号の二
つの送信信号を生成するステップと、上記第１送信信号
と第２送信信号をそれぞれ所定の搬送波周波数に変調す
るステップと、上記第１送信信号を第１の重みで重み付
けて、送信アンテナを構成する各アンテナ素子に供給
し、第１送信ビームを形成して送信し、上記第２送信信
号を第２の重みで重み付けて上記各アンテナ素子に供給
し、上記第１送信ビームと部分的に重なり合う第２送信
ビームを形成して送信するステップと、通信路の伝搬歪
みを補償するビーム整形を行い、当該整形されたビーム
で上記送信アンテナによって送信された信号を受信する
ステップと、上記受信アンテナの受信信号に応じて、最
尤推定によってもとの送信信号を推定するステップとを
有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る通信システム
の一実施形態を示す構成図である。図示のように、本実
施形態の通信システムは、送信装置１００、通信路２０
０、及び受信装置３００によって構成されている。
の一実施形態を示す構成図である。図示のように、本実
施形態の通信システムは、送信装置１００、通信路２０
０、及び受信装置３００によって構成されている。
【００１５】送信装置１００において、送信信号Ｓi が
符号化され、さらに搬送波周波数に変調され、複数のア
ンテナ素子からなるアンテナアレイによって送信され
る。送信アンテナによって送信された信号が、通信路２
００を介して受信装置３００に伝送される。
符号化され、さらに搬送波周波数に変調され、複数のア
ンテナ素子からなるアンテナアレイによって送信され
る。送信アンテナによって送信された信号が、通信路２
００を介して受信装置３００に伝送される。
【００１６】通信路は、送信装置１００と受信装置３０
０の間の電波の伝搬経路である。通常、通信路２００の
伝搬特性は一定ではなく、時間的に変化する。特に、移
動通信システムの場合、例えば、送信装置１００が基地
局、受信装置３００が移動通信端末で、かつ受信装置３
００が移動しながら通信を行う場合に、通信路２００の
伝搬特性、または歪み特性は常に変化する。
０の間の電波の伝搬経路である。通常、通信路２００の
伝搬特性は一定ではなく、時間的に変化する。特に、移
動通信システムの場合、例えば、送信装置１００が基地
局、受信装置３００が移動通信端末で、かつ受信装置３
００が移動しながら通信を行う場合に、通信路２００の
伝搬特性、または歪み特性は常に変化する。
【００１７】受信装置３００において、受信アンテナに
よって受信した信号が復調され、さらに復号処理によっ
て復号され、もとの送信信号にもっとも近い復号信号Ｓ
O が出力される。通常、通信路２００の歪みによって、
復号信号ＳO がもとの送信信号を完全に復元することは
なく、一定の誤り率で誤りが生じる。送信装置１００で
行われる符号化処理及び受信装置３００において行われ
る復号処理によって、復号信号ＳO の誤り率が低減され
る。
よって受信した信号が復調され、さらに復号処理によっ
て復号され、もとの送信信号にもっとも近い復号信号Ｓ
O が出力される。通常、通信路２００の歪みによって、
復号信号ＳO がもとの送信信号を完全に復元することは
なく、一定の誤り率で誤りが生じる。送信装置１００で
行われる符号化処理及び受信装置３００において行われ
る復号処理によって、復号信号ＳO の誤り率が低減され
る。
【００１８】図１に示すように、本実施形態の送信装置
１００では、複数のアンテナ素子によって構成されたア
ンテナアレイによって、複数の送信ビームが形成される
（図１では、一例として２つのビームＢ１とＢ２を示し
ている）。ビームＢ１，Ｂ２は、互いのビームパターン
の一部分が、空間的に重なり合っている。即ち、ビーム
Ｂ１とＢ２によって送信された信号は、アンテナアレイ
のビームパターンに応じて互いに干渉しあって、相関関
係を有する。
１００では、複数のアンテナ素子によって構成されたア
ンテナアレイによって、複数の送信ビームが形成される
（図１では、一例として２つのビームＢ１とＢ２を示し
ている）。ビームＢ１，Ｂ２は、互いのビームパターン
の一部分が、空間的に重なり合っている。即ち、ビーム
Ｂ１とＢ２によって送信された信号は、アンテナアレイ
のビームパターンに応じて互いに干渉しあって、相関関
係を有する。
【００１９】図２は、送信装置１００の一構成例を示し
ている。図示のように、送信装置１００は、符号化回路
１１０、変調回路１２０、ビーム制御回路１３０及びア
ンテナアレイ１４０によって構成されている。以下、図
２を参照しつつ、送信装置１００の各部分の構成及び機
能について詳細に説明する。
ている。図示のように、送信装置１００は、符号化回路
１１０、変調回路１２０、ビーム制御回路１３０及びア
ンテナアレイ１４０によって構成されている。以下、図
２を参照しつつ、送信装置１００の各部分の構成及び機
能について詳細に説明する。
【００２０】符号化回路１１０は、入力信号Ｓi に対し
て、所定の符号化方式によって符号化を行い、少なくと
も二つの異なるデータ列（ビットストリーム（Bit Stre
am）とも呼ばれる）Ｄ１，Ｄ２が出力される。なお、本
実施形態では、符号化回路１１０における符号化方式及
び出力されるデータ列の数が特に限定されるものではな
く、必要に応じて最適な符号化方式が選択される。ま
た、選択された符号化方式に従って、出力されるそれぞ
れのデータ列のビットレート（Bit Rate）が異なる。例
えば、符号化回路１１０において、入力信号Ｓi に応じ
て畳み込み符号化によって、符号化率１／２のデータ列
Ｄ１が生成され、また、データ列Ｄ１の生成と並行に、
入力信号Ｓi に応じて他の畳み込み符号化によって、符
号化率１／３のデータ列Ｄ２が生成される。このため、
符号化回路１１０によって出力される二つのデータ列Ｄ
１とＤ２のビットレートｒ１とｒ２が異なり、この例で
は、ｒ１／ｒ２＝２／３である。
て、所定の符号化方式によって符号化を行い、少なくと
も二つの異なるデータ列（ビットストリーム（Bit Stre
am）とも呼ばれる）Ｄ１，Ｄ２が出力される。なお、本
実施形態では、符号化回路１１０における符号化方式及
び出力されるデータ列の数が特に限定されるものではな
く、必要に応じて最適な符号化方式が選択される。ま
た、選択された符号化方式に従って、出力されるそれぞ
れのデータ列のビットレート（Bit Rate）が異なる。例
えば、符号化回路１１０において、入力信号Ｓi に応じ
て畳み込み符号化によって、符号化率１／２のデータ列
Ｄ１が生成され、また、データ列Ｄ１の生成と並行に、
入力信号Ｓi に応じて他の畳み込み符号化によって、符
号化率１／３のデータ列Ｄ２が生成される。このため、
符号化回路１１０によって出力される二つのデータ列Ｄ
１とＤ２のビットレートｒ１とｒ２が異なり、この例で
は、ｒ１／ｒ２＝２／３である。
【００２１】符号化回路１１０によって出力されたデー
タ列Ｄ１とＤ２がそれぞれ変調回路１２０によって搬送
波周波数に変調される。なお、変調回路１２０におい
て、例えば、ＣＤＭＡ通信方式のように、拡散符号列を
用いて送信信号の周波数スペクトル拡散を行うことがで
きる。
タ列Ｄ１とＤ２がそれぞれ変調回路１２０によって搬送
波周波数に変調される。なお、変調回路１２０におい
て、例えば、ＣＤＭＡ通信方式のように、拡散符号列を
用いて送信信号の周波数スペクトル拡散を行うことがで
きる。
【００２２】周波数変調の結果、搬送波周波数に変調さ
れた二つの送信信号Ｓ１とＳ２が生成され、それぞれビ
ーム制御回路１３０に供給される。ビーム制御回路１３
０は、それぞれのアンテナ素子の重みを制御し、各アン
テナ素子の重みに応じてアンテナアレイ１３０のビーム
パターンを制御する。ビーム制御回路１３０は、与えら
れた重み関数に応じて各アンテナ素子に供給する送信信
号の振幅及び位相を制御することによって、アンテナア
レイ１４０のビームパターンを制御する。
れた二つの送信信号Ｓ１とＳ２が生成され、それぞれビ
ーム制御回路１３０に供給される。ビーム制御回路１３
０は、それぞれのアンテナ素子の重みを制御し、各アン
テナ素子の重みに応じてアンテナアレイ１３０のビーム
パターンを制御する。ビーム制御回路１３０は、与えら
れた重み関数に応じて各アンテナ素子に供給する送信信
号の振幅及び位相を制御することによって、アンテナア
レイ１４０のビームパターンを制御する。
【００２３】アンテナアレイ１４０は、複数のアンテナ
素子によって構成されている。ビーム制御回路１３０に
よって、それぞれのアンテナ素子に重み付けされた送信
信号が供給されるので、各アンテナ素子の重みに応じて
送信時のビームパターンが制御される。アンテナ素子に
供給される信号の重みの制御は、重み関数または重みベ
クトルに従って行われる。
素子によって構成されている。ビーム制御回路１３０に
よって、それぞれのアンテナ素子に重み付けされた送信
信号が供給されるので、各アンテナ素子の重みに応じて
送信時のビームパターンが制御される。アンテナ素子に
供給される信号の重みの制御は、重み関数または重みベ
クトルに従って行われる。
【００２４】図３は、アンテナアレイの送信ビームパタ
ーンの一例を示すグラフである。図示のように、アンテ
ナパターンには、二つのビームＢ１とＢ２が形成されて
いる。ここで、ビームＢ１とＢ２のメインローブのピー
ク方向をそれぞれθ１，θ２とすると、図３の例では、
θ１＝０、θ２＝１０度である。
ーンの一例を示すグラフである。図示のように、アンテ
ナパターンには、二つのビームＢ１とＢ２が形成されて
いる。ここで、ビームＢ１とＢ２のメインローブのピー
ク方向をそれぞれθ１，θ２とすると、図３の例では、
θ１＝０、θ２＝１０度である。
【００２５】図３に示すビームパターンＢ１及びＢ２を
形成するには、各アンテナ素子にそれぞれ重みベクトル
Ｗ１，Ｗ２に応じて振幅及び位相が制御された送信信号
を供給すればよい。ここで、アンテナアレイ１３０を構
成するアンテナ素子の数をｎとすると、重みベクトルＷ
１とＷ２は、次式に示すように、それぞれｎ次元のベク
トルによって表すことができる。
形成するには、各アンテナ素子にそれぞれ重みベクトル
Ｗ１，Ｗ２に応じて振幅及び位相が制御された送信信号
を供給すればよい。ここで、アンテナアレイ１３０を構
成するアンテナ素子の数をｎとすると、重みベクトルＷ
１とＷ２は、次式に示すように、それぞれｎ次元のベク
トルによって表すことができる。
【００２６】
【数１】
【００２７】
【数２】
【００２８】ビーム制御回路１３０は、重みベクトルに
従って、送信信号を重み付けて各アンテナ素子に供給す
る。図４は、ビーム制御回路１３０の一構成例を示す回
路図である。この例においてビーム制御回路１３０は、
二つの重みベクトルＷ１及びＷ２に応じて、変調回路１
２０によって出力された二つの送信信号Ｓ１とＳ２それ
ぞれの振幅、位相を制御して各アンテナ素子に供給す
る。
従って、送信信号を重み付けて各アンテナ素子に供給す
る。図４は、ビーム制御回路１３０の一構成例を示す回
路図である。この例においてビーム制御回路１３０は、
二つの重みベクトルＷ１及びＷ２に応じて、変調回路１
２０によって出力された二つの送信信号Ｓ１とＳ２それ
ぞれの振幅、位相を制御して各アンテナ素子に供給す
る。
【００２９】図４に示すように、ビーム制御回路１３０
は、複素乗算器１３１−１，１３１−２，…，１３１−
ｎ，１３２−１，１３２−２，…，１３２−ｎ，加算器
１３３−１，１３３−２，…，１３３−ｎによって構成
されている。
は、複素乗算器１３１−１，１３１−２，…，１３１−
ｎ，１３２−１，１３２−２，…，１３２−ｎ，加算器
１３３−１，１３３−２，…，１３３−ｎによって構成
されている。
【００３０】ここで、重みベクトルＷ１を〔ｗ１
（１），ｗ１（２），…，ｗ１（ｎ）〕として、重みベ
クトルＷ２を〔ｗ２（１），ｗ２（２），…，ｗ２
（ｎ）〕として表記する。変調出力信号Ｓ１は、複素乗
算器１３１−１，１３１−２，…，１３１−ｎによっ
て、それぞれ重みベクトルＷ１のｎ個構成要素ｗ１
（１），ｗ１（２），…，ｗ１（ｎ）との乗算が行われ
る。同様に、変調信号Ｓ２は、複素乗算器１３２−１，
１３２−２，…，１３２−ｎによって、それぞれ重みベ
クトルＷ２のｎ個の係数ｗ２（１），ｗ２（２），…，
ｗ２（ｎ）との乗算が行われる。
（１），ｗ１（２），…，ｗ１（ｎ）〕として、重みベ
クトルＷ２を〔ｗ２（１），ｗ２（２），…，ｗ２
（ｎ）〕として表記する。変調出力信号Ｓ１は、複素乗
算器１３１−１，１３１−２，…，１３１−ｎによっ
て、それぞれ重みベクトルＷ１のｎ個構成要素ｗ１
（１），ｗ１（２），…，ｗ１（ｎ）との乗算が行われ
る。同様に、変調信号Ｓ２は、複素乗算器１３２−１，
１３２−２，…，１３２−ｎによって、それぞれ重みベ
クトルＷ２のｎ個の係数ｗ２（１），ｗ２（２），…，
ｗ２（ｎ）との乗算が行われる。
【００３１】乗算器１３１−１，１３２−１の出力が加
算器１３３−１によって加算され、アンテナ素子１４１
−１に供給され、乗算器１３１−２，１３２−２の出力
が加算器１３３−２によって加算され、アンテナ素子１
４１−２に供給され、…、乗算器１３１−ｎ，１３２−
ｎの出力が加算器１３３−ｎによって加算され、アンテ
ナ素子１４１−ｎに供給される。
算器１３３−１によって加算され、アンテナ素子１４１
−１に供給され、乗算器１３１−２，１３２−２の出力
が加算器１３３−２によって加算され、アンテナ素子１
４１−２に供給され、…、乗算器１３１−ｎ，１３２−
ｎの出力が加算器１３３−ｎによって加算され、アンテ
ナ素子１４１−ｎに供給される。
【００３２】アンテナ素子１４１−１，１４１−２，
…，１４１−ｎは、加算器１３３−１，１３３−２，
…，１３３−ｎによって供給された信号に応じて電波を
発生し、空間に放射する。この結果、アンテナアレイ１
４０によって二つの送信ビームＢ１とＢ２が生成され、
変調回路１２０によって出力された二つの変調信号Ｓ
１，Ｓ２がそれぞれ異なる送信ビームＢ１，Ｂ２にのせ
て送信される。
…，１４１−ｎは、加算器１３３−１，１３３−２，
…，１３３−ｎによって供給された信号に応じて電波を
発生し、空間に放射する。この結果、アンテナアレイ１
４０によって二つの送信ビームＢ１とＢ２が生成され、
変調回路１２０によって出力された二つの変調信号Ｓ
１，Ｓ２がそれぞれ異なる送信ビームＢ１，Ｂ２にのせ
て送信される。
【００３３】ビームＢ１とＢ２は、例えば、図３に示す
パターンを有する。即ち、ビームＢ１とＢ２は、空間的
にそれぞれの一部分が互いに重なり合っている。このた
め、ビームＢ１とＢ２にのせて送信された送信信号Ｓ１
とＳ２は、互いに干渉しあって、相関関係を持つ。ここ
で、ビームＢ１とＢ２の間の干渉量をそれぞれαとβと
する。即ち、ビームＢ１に対するビームＢ２の干渉量を
αとし、ビームＢ２に対するビームＢ１の干渉量をβと
する。
パターンを有する。即ち、ビームＢ１とＢ２は、空間的
にそれぞれの一部分が互いに重なり合っている。このた
め、ビームＢ１とＢ２にのせて送信された送信信号Ｓ１
とＳ２は、互いに干渉しあって、相関関係を持つ。ここ
で、ビームＢ１とＢ２の間の干渉量をそれぞれαとβと
する。即ち、ビームＢ１に対するビームＢ２の干渉量を
αとし、ビームＢ２に対するビームＢ１の干渉量をβと
する。
【００３４】ここで、ビームＢ１及びＢ２を形成するた
めのステアリングベクトル（Steering Vector ）をそれ
ぞれＡ１（＝〔ａ１（１），ａ１（２），…，ａ１
（ｎ）〕）及びＡ２（＝〔ａ２（１），ａ２（２），
…，ａ２（ｎ）〕）とすれば、干渉量α、βをそれぞれ
次式によって求められる。
めのステアリングベクトル（Steering Vector ）をそれ
ぞれＡ１（＝〔ａ１（１），ａ１（２），…，ａ１
（ｎ）〕）及びＡ２（＝〔ａ２（１），ａ２（２），
…，ａ２（ｎ）〕）とすれば、干渉量α、βをそれぞれ
次式によって求められる。
【００３５】
【数３】
【００３６】
【数４】
【００３７】式（３）及び式（４）において、Ａ１T ，
Ａ２T は、それぞれステアリングベクトルＡ１，Ａ２の
転置行列を示す。
Ａ２T は、それぞれステアリングベクトルＡ１，Ａ２の
転置行列を示す。
【００３８】ビームＢ１とＢ２間の干渉量α，βに基づ
いて本実施形態の送信装置の数学的なモデルを図５に示
すことができる。図示のように、送信信号Ｓi が符号化
回路１１０によって符号化され、変調され、二つの変調
出力信号Ｓ１とＳ２が出力される。これらの変調出力信
号がそれぞれアンテナアレイ１４０のビームＢ１とＢ２
にのせて送信されるので、ビームＢ１によって送信され
た信号にビームＢ２によって送信された信号が混入さ
れ、同様に、ビームＢ２によって送信された信号にビー
ムＢ１によって送信された信号が混入される。
いて本実施形態の送信装置の数学的なモデルを図５に示
すことができる。図示のように、送信信号Ｓi が符号化
回路１１０によって符号化され、変調され、二つの変調
出力信号Ｓ１とＳ２が出力される。これらの変調出力信
号がそれぞれアンテナアレイ１４０のビームＢ１とＢ２
にのせて送信されるので、ビームＢ１によって送信され
た信号にビームＢ２によって送信された信号が混入さ
れ、同様に、ビームＢ２によって送信された信号にビー
ムＢ１によって送信された信号が混入される。
【００３９】ここで、変調回路１２０によって出力され
た二つの変調出力信号をそれぞれＳ１（ｔ），Ｓ２
（ｔ）とし、変調出力信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）がそ
れぞれビーム制御回路１３０に入力される。ビーム制御
回路１３０によって、重みベクトルに応じて重み付けさ
れた送信信号が各アンテナ素子に供給され、各アンテナ
素子によって形成される送信ビームＢ１とＢ２によって
空間に放射される。送信ビームＢ１とＢ２が互いに干渉
しあった結果、ビームＢ１及びＢ２のメインローブ方向
における放射信号Ｘ１（ｔ）とＸ２（ｔ）をそれぞれ次
式によって表すことができる。
た二つの変調出力信号をそれぞれＳ１（ｔ），Ｓ２
（ｔ）とし、変調出力信号Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ）がそ
れぞれビーム制御回路１３０に入力される。ビーム制御
回路１３０によって、重みベクトルに応じて重み付けさ
れた送信信号が各アンテナ素子に供給され、各アンテナ
素子によって形成される送信ビームＢ１とＢ２によって
空間に放射される。送信ビームＢ１とＢ２が互いに干渉
しあった結果、ビームＢ１及びＢ２のメインローブ方向
における放射信号Ｘ１（ｔ）とＸ２（ｔ）をそれぞれ次
式によって表すことができる。
【００４０】
【数５】 Ｘ１（ｔ）＝Ｓ１（ｔ）＋αＳ２（ｔ）…（５）
【００４１】
【数６】 Ｘ２（ｔ）＝Ｓ２（ｔ）＋βＳ１（ｔ）…（６）
【００４２】このように、ビームＢ１とＢ２によって送
信された二つの信号Ｓ１（ｔ）とＳ２（ｔ）が互いに干
渉しあって空間に放射される。このため、受信側におい
て、例えば、二つまたは二つ以上の受信ビームが形成さ
れた受信アンテナによって送信信号を分離受信する結
果、受信された少なくとも二つの信号間に相関関係を持
つ。受信信号の相関関係に応じて、最尤推定、例えば、
ビタビ復号することによって、復号信号の誤り率を低減
することができ、通信システムの信頼性の向上を実現で
きる。
信された二つの信号Ｓ１（ｔ）とＳ２（ｔ）が互いに干
渉しあって空間に放射される。このため、受信側におい
て、例えば、二つまたは二つ以上の受信ビームが形成さ
れた受信アンテナによって送信信号を分離受信する結
果、受信された少なくとも二つの信号間に相関関係を持
つ。受信信号の相関関係に応じて、最尤推定、例えば、
ビタビ復号することによって、復号信号の誤り率を低減
することができ、通信システムの信頼性の向上を実現で
きる。
【００４３】図６は、本実施形態の送信装置の他の構成
例を示している。図示のように、この送信装置１００ａ
において、符号化回路１１０ａが図２に示す送信装置の
符号化１００と異なる点を除けば、他の各構成部分は、
図２に示す送信回路１００とほぼ同じである。
例を示している。図示のように、この送信装置１００ａ
において、符号化回路１１０ａが図２に示す送信装置の
符号化１００と異なる点を除けば、他の各構成部分は、
図２に示す送信回路１００とほぼ同じである。
【００４４】送信装置１００ａは、遅延回路１１２によ
って構成されている。入力信号Ｓiは、例えば、所定の
情報源データに基づいて生成されたデータ列である。こ
の入力信号Ｓi が一方そのまま、データ列Ｄ１として変
調回路１２０に入力され、他方遅延回路１１２に入力さ
れる。遅延回路１１２によって、入力されたデータ列の
各ビットが所定の遅延時間で遅延して、入力信号Ｓi に
比べて時間軸上で遅れたデータ列Ｄ２が生成され、変調
回路１２０に入力される。
って構成されている。入力信号Ｓiは、例えば、所定の
情報源データに基づいて生成されたデータ列である。こ
の入力信号Ｓi が一方そのまま、データ列Ｄ１として変
調回路１２０に入力され、他方遅延回路１１２に入力さ
れる。遅延回路１１２によって、入力されたデータ列の
各ビットが所定の遅延時間で遅延して、入力信号Ｓi に
比べて時間軸上で遅れたデータ列Ｄ２が生成され、変調
回路１２０に入力される。
【００４５】上述したように、この送信装置１００ａに
おいて、符号化回路１００ａは、入力信号Ｓi に対し
て、その遅延信号をもとの信号に併せて、符号化したデ
ータ列として変調回路１２０に供給される。
おいて、符号化回路１００ａは、入力信号Ｓi に対し
て、その遅延信号をもとの信号に併せて、符号化したデ
ータ列として変調回路１２０に供給される。
【００４６】符号化回路１１０ａ以降の各部分回路は、
図２に示す送信装置１００のそれぞれの部分とほぼ同じ
構成を有し、同じように機能する。即ち、変調回路１２
０によって、入力された二つのデータ列Ｄ１とＤ２に応
じて、所定の搬送波周波数に変調した変調出力信号Ｓ１
とＳ２が生成され、ビーム生成回路１３０に出力され
る。ビーム生成回路１３０によって、所定の重みベクト
ルに応じて、アンテナアレイ１４０の各アンテナ素子に
供給する信号が生成される。アンテナアレイ１４０にお
いて、各アンテナ素子によって供給される信号に応じた
電波が空間に放射されるので、重みベクトルによって設
定されたビームパターンで電波信号が放射され、空間的
に部分的に重なり合った二つの送信ビームによって電波
信号が送信される。
図２に示す送信装置１００のそれぞれの部分とほぼ同じ
構成を有し、同じように機能する。即ち、変調回路１２
０によって、入力された二つのデータ列Ｄ１とＤ２に応
じて、所定の搬送波周波数に変調した変調出力信号Ｓ１
とＳ２が生成され、ビーム生成回路１３０に出力され
る。ビーム生成回路１３０によって、所定の重みベクト
ルに応じて、アンテナアレイ１４０の各アンテナ素子に
供給する信号が生成される。アンテナアレイ１４０にお
いて、各アンテナ素子によって供給される信号に応じた
電波が空間に放射されるので、重みベクトルによって設
定されたビームパターンで電波信号が放射され、空間的
に部分的に重なり合った二つの送信ビームによって電波
信号が送信される。
【００４７】即ち、本例の符号化回路１１０ａを用いる
ことによって、入力信号を所定の遅延時間で遅らせた遅
延回路１１２を用いて、もとの情報データを時間軸上遅
延回路１１２の遅延時間分だけずらして二重送信され
る。例えば、もとの信号とその遅延信号がそれぞれ異な
るビームにのせて送信することによって、受信装置にお
いて二つのビームによって送信された信号をそれぞれ分
離受信すると、受信された二つの信号が互いに相関関係
を有する。この相関関係に基づき、受信装置では、最尤
推定、例えば、ビタビ復号によって受信信号をそれぞれ
復号することによって、復号によって再生された信号の
誤り率が大幅に低減されるので、通信システムの信頼性
の向上がはかれる。
ことによって、入力信号を所定の遅延時間で遅らせた遅
延回路１１２を用いて、もとの情報データを時間軸上遅
延回路１１２の遅延時間分だけずらして二重送信され
る。例えば、もとの信号とその遅延信号がそれぞれ異な
るビームにのせて送信することによって、受信装置にお
いて二つのビームによって送信された信号をそれぞれ分
離受信すると、受信された二つの信号が互いに相関関係
を有する。この相関関係に基づき、受信装置では、最尤
推定、例えば、ビタビ復号によって受信信号をそれぞれ
復号することによって、復号によって再生された信号の
誤り率が大幅に低減されるので、通信システムの信頼性
の向上がはかれる。
【００４８】図７は、送信装置の他の構成例を示してい
る。図示のように、この例において送信装置１００ｂ
に、ビーム制御回路１３０に重みベクトルＷ１とＷ２を
提供する重みベクトル決定回路１５０が設けられてい
る。上述したように、ビーム制御回路１３０において、
与えられた重みベクトルに応じて変調出力信号Ｓ１，Ｓ
２の振幅、位相をそれぞれ変えた信号をアンテナアレイ
１４０の各アンテナ素子に供給することによって、所定
のビームが形成される。例えは、二つの重みベクトルＷ
１，Ｗ２に応じて、空間的に部分的に重なり合った二つ
のビームが形成され、これらのビームにそれぞれ変調出
力信号をのせて送信することによって、一定の相関関係
を持つ信号が送信される。そして、受信側において、二
つのビームによって送信された信号をそれぞれ受信し
て、これらの受信信号間の相関関係に基づき、最尤推
定、例えば、ビタビ復号を行うことでもとの送信信号を
推定する。
る。図示のように、この例において送信装置１００ｂ
に、ビーム制御回路１３０に重みベクトルＷ１とＷ２を
提供する重みベクトル決定回路１５０が設けられてい
る。上述したように、ビーム制御回路１３０において、
与えられた重みベクトルに応じて変調出力信号Ｓ１，Ｓ
２の振幅、位相をそれぞれ変えた信号をアンテナアレイ
１４０の各アンテナ素子に供給することによって、所定
のビームが形成される。例えは、二つの重みベクトルＷ
１，Ｗ２に応じて、空間的に部分的に重なり合った二つ
のビームが形成され、これらのビームにそれぞれ変調出
力信号をのせて送信することによって、一定の相関関係
を持つ信号が送信される。そして、受信側において、二
つのビームによって送信された信号をそれぞれ受信し
て、これらの受信信号間の相関関係に基づき、最尤推
定、例えば、ビタビ復号を行うことでもとの送信信号を
推定する。
【００４９】実際では、送受信装置間の通信路の状況が
絶えず変化する。特に移動体通信システムの場合、受信
装置が例えば、移動通信端末の場合、送信装置と受信装
置間の通信路が常に変化するので、送信側では、固定の
重みベクトルに基づき送信アンテナのビームを制御する
と、通信路の変化に対応できず、通信品質が低下するお
それがある。このため、通信路の状況に応じて送信アン
テナのビームを適応させることが望まれる。これを実現
する一つの方法として、本例のように、重みベクトル決
定回路を設けて、通信路の変化に応じて最適に設定した
重みベクトルをビームを制御回路に提供することが有効
である。
絶えず変化する。特に移動体通信システムの場合、受信
装置が例えば、移動通信端末の場合、送信装置と受信装
置間の通信路が常に変化するので、送信側では、固定の
重みベクトルに基づき送信アンテナのビームを制御する
と、通信路の変化に対応できず、通信品質が低下するお
それがある。このため、通信路の状況に応じて送信アン
テナのビームを適応させることが望まれる。これを実現
する一つの方法として、本例のように、重みベクトル決
定回路を設けて、通信路の変化に応じて最適に設定した
重みベクトルをビームを制御回路に提供することが有効
である。
【００５０】図７において、重みベクトル決定回路１５
０は、通信路の特性に応じて最適な重みベクトルＷ１と
Ｗ２を決定し、ビーム制御回路１３０に提供する。通信
路の特性の推定は、送受信装置の間に既知の信号を伝送
することによって実現できる。例えば、通信を開始する
前に、送信装置１００から所定のパイロット信号を送信
する。なお、このパイロット信号は、所定の取り決めに
よって決定された信号であり、送受信装置両方にとって
既知であることが必要である。受信装置では受信したパ
イロット信号に応じて通信路における歪み特性などを推
定することが可能である。そして、受信装置によって推
定した通信路の特性を送信側に送信し、重みベクトル決
定回路１５０は、受信装置から受け取った推定結果に応
じて通信路の歪み特性を知ることができ、これに応じて
最適な重みベクトルを設定することができる。また、受
信装置の簡略化のために、受信装置では、通信路特性の
推定を行わず、単に受信したパイロット信号を送信装置
に返送することもできる。この場合、送信装置は、受信
装置から返送されてきパイロット信号に基づき、通信路
の歪み特性を推定することができ、当該推定の結果に応
じて重みベクトル決定回路１５０は、最適な重みベクト
ルを設定することができる。
０は、通信路の特性に応じて最適な重みベクトルＷ１と
Ｗ２を決定し、ビーム制御回路１３０に提供する。通信
路の特性の推定は、送受信装置の間に既知の信号を伝送
することによって実現できる。例えば、通信を開始する
前に、送信装置１００から所定のパイロット信号を送信
する。なお、このパイロット信号は、所定の取り決めに
よって決定された信号であり、送受信装置両方にとって
既知であることが必要である。受信装置では受信したパ
イロット信号に応じて通信路における歪み特性などを推
定することが可能である。そして、受信装置によって推
定した通信路の特性を送信側に送信し、重みベクトル決
定回路１５０は、受信装置から受け取った推定結果に応
じて通信路の歪み特性を知ることができ、これに応じて
最適な重みベクトルを設定することができる。また、受
信装置の簡略化のために、受信装置では、通信路特性の
推定を行わず、単に受信したパイロット信号を送信装置
に返送することもできる。この場合、送信装置は、受信
装置から返送されてきパイロット信号に基づき、通信路
の歪み特性を推定することができ、当該推定の結果に応
じて重みベクトル決定回路１５０は、最適な重みベクト
ルを設定することができる。
【００５１】通信開始後、所定の時間間隔において、送
信装置によってパイロット信号を送信信号に挿入して送
信される。これに基づき、受信装置または送信装置によ
って、一定の時間間隔で通信路特性を推定することがで
きるので、移動体通信などの場合に、通信路の歪み特性
の変化に応じて最適な重みベクトルを動的に設定でき
る。
信装置によってパイロット信号を送信信号に挿入して送
信される。これに基づき、受信装置または送信装置によ
って、一定の時間間隔で通信路特性を推定することがで
きるので、移動体通信などの場合に、通信路の歪み特性
の変化に応じて最適な重みベクトルを動的に設定でき
る。
【００５２】なお、重みベクトルの決定方法は、上述し
た例に限られることはない。例えば、経験的に通信路特
性の変化パターンなどが既知の場合、予め通信路特性の
取りうる値に応じて複数の重みベクトルを算出して記憶
装置に格納する。通信を行うとき、経験的に最適な重み
ベクトルを記憶装置から読み出して、それに基づいてビ
ーム制御を行うことによって、上述した例のようにリア
ルタイム（実時間）に重みベクトルを最適に制御するこ
とができなくても、一定の誤差範囲内に重みベクトルを
適切に設定可能である。
た例に限られることはない。例えば、経験的に通信路特
性の変化パターンなどが既知の場合、予め通信路特性の
取りうる値に応じて複数の重みベクトルを算出して記憶
装置に格納する。通信を行うとき、経験的に最適な重み
ベクトルを記憶装置から読み出して、それに基づいてビ
ーム制御を行うことによって、上述した例のようにリア
ルタイム（実時間）に重みベクトルを最適に制御するこ
とができなくても、一定の誤差範囲内に重みベクトルを
適切に設定可能である。
【００５３】次に、本発明の通信システムにおける受信
装置３００について説明する。図８は、受信装置３００
の一構成例を示す図である。図示のように、受信装置３
００は、受信アンテナ３１０、周波数変換回路３２０及
び復号回路３３０によって構成されている。
装置３００について説明する。図８は、受信装置３００
の一構成例を示す図である。図示のように、受信装置３
００は、受信アンテナ３１０、周波数変換回路３２０及
び復号回路３３０によって構成されている。
【００５４】受信アンテナ３１０は、送信装置１００に
よって送信された電波信号を受信し、受信信号を周波数
変換回路３２０に供給する。ここで、受信アンテナ３１
０は、一つのアンテナ、または複数のアンテナ素子から
なるアンテナアレイによって構成することができる。受
信アンテナは、通信路の歪みを補償できるよう、その特
性、例えば、ビームパターンが最適に制御される。即
ち、受信アンテナを空間フィルタと見なすことができ、
この空間フィルタは、通信路特性と逆の特性を持つよう
に制御される。これによって、通信路によって生じた歪
みが受信アンテナによって抑制され、空間領域において
受信信号の等化処理が行われる。受信アンテナ３１０の
最も好適な例として、アダプティブアレイアンテナ（適
応アレイアンテナ）が挙げられる。
よって送信された電波信号を受信し、受信信号を周波数
変換回路３２０に供給する。ここで、受信アンテナ３１
０は、一つのアンテナ、または複数のアンテナ素子から
なるアンテナアレイによって構成することができる。受
信アンテナは、通信路の歪みを補償できるよう、その特
性、例えば、ビームパターンが最適に制御される。即
ち、受信アンテナを空間フィルタと見なすことができ、
この空間フィルタは、通信路特性と逆の特性を持つよう
に制御される。これによって、通信路によって生じた歪
みが受信アンテナによって抑制され、空間領域において
受信信号の等化処理が行われる。受信アンテナ３１０の
最も好適な例として、アダプティブアレイアンテナ（適
応アレイアンテナ）が挙げられる。
【００５５】受信アンテナ３１０によって受信した信号
が周波数変換回路３２０に供給され、周波数変換が行わ
れる。周波数変換の結果搬送波周波数から、例えば、ベ
ースバンドに変換された受信信号が出力される。ここ
で、例えば、送信装置によって、二つの送信信号Ｓ１と
Ｓ２がそれぞれ異なるビームにのせて送信され、受信ア
ンテナ３１０によって、受信信号を空間的に分離して、
送信側の二つのビームに対応してそれぞれ二つの受信信
号ＲＳ１，ＲＳ２が受信される。受信信号ＲＳ１とＲＳ
２がそれぞれ周波数変換回路３２０によって周波数変換
され、二つの受信データ列ＲＤ１とＲＤ２が出力され
る。
が周波数変換回路３２０に供給され、周波数変換が行わ
れる。周波数変換の結果搬送波周波数から、例えば、ベ
ースバンドに変換された受信信号が出力される。ここ
で、例えば、送信装置によって、二つの送信信号Ｓ１と
Ｓ２がそれぞれ異なるビームにのせて送信され、受信ア
ンテナ３１０によって、受信信号を空間的に分離して、
送信側の二つのビームに対応してそれぞれ二つの受信信
号ＲＳ１，ＲＳ２が受信される。受信信号ＲＳ１とＲＳ
２がそれぞれ周波数変換回路３２０によって周波数変換
され、二つの受信データ列ＲＤ１とＲＤ２が出力され
る。
【００５６】送信装置１００によって送信された信号
は、送信アンテナアレイ１４０のビームの重なり合いに
よって、互いに相関関係を持つ。即ち、受信装置３００
において、受信アンテナ３１０によって受信した二つの
信号ＲＳ１，ＲＳ２が互いに相関関係を持つ。このた
め、周波数変換回路３２０から出力された二つのデータ
列ＲＤ１とＲＤ２の間にも相関関係を有する。
は、送信アンテナアレイ１４０のビームの重なり合いに
よって、互いに相関関係を持つ。即ち、受信装置３００
において、受信アンテナ３１０によって受信した二つの
信号ＲＳ１，ＲＳ２が互いに相関関係を持つ。このた
め、周波数変換回路３２０から出力された二つのデータ
列ＲＤ１とＲＤ２の間にも相関関係を有する。
【００５７】復号回路３３０は、最尤推定法、例えば、
ビタビ復号に基づいて、周波数変換によって得られた二
つのデータ列ＲＤ１，ＲＤ２に応じて、送信装置１００
によって送信されたもの送信情報、即ち図２に示す送信
信号Ｓi にもっとも近い復号信号ＳO を推定する。
ビタビ復号に基づいて、周波数変換によって得られた二
つのデータ列ＲＤ１，ＲＤ２に応じて、送信装置１００
によって送信されたもの送信情報、即ち図２に示す送信
信号Ｓi にもっとも近い復号信号ＳO を推定する。
【００５８】ビタビ復号アルゴリズムに基づいて構成さ
れた復号回路は、受信されたデータ列の各状態に基づ
き、各状態に遷移するパスでの尤度関数として、符号間
の距離を表すメトリックを計算し、時間的な遷移をたど
りながら各時点の候補から受信信号との尤度が最大とな
るものを選択し、最終的にもっとも尤度の高いデータ列
を送信側によって送信されたもとの情報系列として推定
する。この場合、得られたデータ列は、復号過程でパス
が確定した時点の出力であり、これに対応する情報デー
タは、この出力に対する入力系列を逆に求めることで得
られる。このように、ビタビ復号アルゴリズムを用いる
ことで、最大尤度のデータ列をトレリス線図を用いて効
果的に探索することが可能である。
れた復号回路は、受信されたデータ列の各状態に基づ
き、各状態に遷移するパスでの尤度関数として、符号間
の距離を表すメトリックを計算し、時間的な遷移をたど
りながら各時点の候補から受信信号との尤度が最大とな
るものを選択し、最終的にもっとも尤度の高いデータ列
を送信側によって送信されたもとの情報系列として推定
する。この場合、得られたデータ列は、復号過程でパス
が確定した時点の出力であり、これに対応する情報デー
タは、この出力に対する入力系列を逆に求めることで得
られる。このように、ビタビ復号アルゴリズムを用いる
ことで、最大尤度のデータ列をトレリス線図を用いて効
果的に探索することが可能である。
【００５９】図９は、図８に示す受信装置３００の復号
回路３３０の復号処理に使われるトレリス線図を示して
いる。復号回路３３０は、ビタビ復号アルゴリズムに基
づき、図９に示すトレリス線図を用いて、受信されたデ
ータ列に応じて元の送信信号の推定信号ＳO を求めるこ
とができる。
回路３３０の復号処理に使われるトレリス線図を示して
いる。復号回路３３０は、ビタビ復号アルゴリズムに基
づき、図９に示すトレリス線図を用いて、受信されたデ
ータ列に応じて元の送信信号の推定信号ＳO を求めるこ
とができる。
【００６０】図１０は、本実施形態の通信システムのビ
ット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）をコンピュータ
シミュレーションによって算出した結果を示すグラフで
ある。ここで、比較のために、従来のダイバシティ送信
を行う場合のビット誤り率も同時に表示している。
ット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）をコンピュータ
シミュレーションによって算出した結果を示すグラフで
ある。ここで、比較のために、従来のダイバシティ送信
を行う場合のビット誤り率も同時に表示している。
【００６１】ここで、コンピュータシミュレーションの
条件として、通信路は、レイリーフェージング環境であ
る。送信装置の送信アンテナアレイによって形成された
二つの送信ビームＢ１とＢ２の干渉量αとβが等しく、
且つ、α＝β＝０．７９９４である。なお、送信ビーム
Ｂ１とＢ２の干渉量は、受信装置では既知の情報とす
る。
条件として、通信路は、レイリーフェージング環境であ
る。送信装置の送信アンテナアレイによって形成された
二つの送信ビームＢ１とＢ２の干渉量αとβが等しく、
且つ、α＝β＝０．７９９４である。なお、送信ビーム
Ｂ１とＢ２の干渉量は、受信装置では既知の情報とす
る。
【００６２】送信アンテナアレイは、６個のアンテナ素
子によって構成されたアンテナアレイであり、また、受
信アンテナは、６個のアンテナ素子によって構成された
アンテナアレイである。送信アンテナアレイによって、
二つの送信ビームＢ１とＢ２が形成され、送信ビームＢ
１とＢ２のメインローブの角度を、それぞれ０度と５度
とする。受信側において、受信アンテナアレイによっ
て、受信信号を空間的に分離して受信する。受信アンテ
ナアレイによって二つの受信ビームが形成され、これら
の受信ビームのメインローブの角度を、それぞれ０度と
１０度とする。
子によって構成されたアンテナアレイであり、また、受
信アンテナは、６個のアンテナ素子によって構成された
アンテナアレイである。送信アンテナアレイによって、
二つの送信ビームＢ１とＢ２が形成され、送信ビームＢ
１とＢ２のメインローブの角度を、それぞれ０度と５度
とする。受信側において、受信アンテナアレイによっ
て、受信信号を空間的に分離して受信する。受信アンテ
ナアレイによって二つの受信ビームが形成され、これら
の受信ビームのメインローブの角度を、それぞれ０度と
１０度とする。
【００６３】図１０に示すように、受信信号の信号対雑
音比ＳＮＲ（例えば、受信信号電力と雑音の平均電力と
の比）が増大するにつれて、受信信号のビット誤り率が
低下していく。同じ送受信条件及び通信路環境におい
て、本発明による送受信方式は、従来のダイバシティ送
信方式に比べて、ビット誤り率が低く抑制される。即
ち、本発明の通信方式によって、受信信号の誤りが少な
くなり、通信システムの信頼性の向上を実現できる。
音比ＳＮＲ（例えば、受信信号電力と雑音の平均電力と
の比）が増大するにつれて、受信信号のビット誤り率が
低下していく。同じ送受信条件及び通信路環境におい
て、本発明による送受信方式は、従来のダイバシティ送
信方式に比べて、ビット誤り率が低く抑制される。即
ち、本発明の通信方式によって、受信信号の誤りが少な
くなり、通信システムの信頼性の向上を実現できる。
【００６４】上述した本発明の実施形態においては、送
信装置１００及び受信装置３００がアレイアンテナを用
いて、複数のビームを形成して信号の送受信を行う。本
発明は、これに限定されるものではなく、アレイアンテ
ナの他に、ビームパターンを任意に制御可能な他のアン
テナを用いることも可能である。即ち、送信装置１００
において、互いに部分的に重なり合った複数の送信ビー
ムを形成し、送信信号をそれぞれのビームにのせて送信
ことによって、空間・時間的にアナログ符号化された信
号を送信することができる。受信装置３００において、
複数の受信ビームによって互いに相関関係を持つ少なく
とも二つの信号を分離受信し、最尤推定によってもとの
送信信号を推定できる。
信装置１００及び受信装置３００がアレイアンテナを用
いて、複数のビームを形成して信号の送受信を行う。本
発明は、これに限定されるものではなく、アレイアンテ
ナの他に、ビームパターンを任意に制御可能な他のアン
テナを用いることも可能である。即ち、送信装置１００
において、互いに部分的に重なり合った複数の送信ビー
ムを形成し、送信信号をそれぞれのビームにのせて送信
ことによって、空間・時間的にアナログ符号化された信
号を送信することができる。受信装置３００において、
複数の受信ビームによって互いに相関関係を持つ少なく
とも二つの信号を分離受信し、最尤推定によってもとの
送信信号を推定できる。
【００６５】なお、受信側における分離受信は、受信ア
ンテナのビームによって空間的に行うことに限られず、
時間あるいは周波数軸上で行うことができる。例えば、
図６に示す送信装置１００ａによって、時間的にずらし
て送信された二つの送信信号に対して、受信側では時間
的に分離受信することで、互いに相関関係をもつ二つの
信号を受信できる。また、送信側において、異なる周波
数に変調された二つの信号がそれぞれ異なる送信ビーム
によって送信された場合、受信側では、送信信号の周波
数の違いによって二つの信号を分離受信することも可能
である。
ンテナのビームによって空間的に行うことに限られず、
時間あるいは周波数軸上で行うことができる。例えば、
図６に示す送信装置１００ａによって、時間的にずらし
て送信された二つの送信信号に対して、受信側では時間
的に分離受信することで、互いに相関関係をもつ二つの
信号を受信できる。また、送信側において、異なる周波
数に変調された二つの信号がそれぞれ異なる送信ビーム
によって送信された場合、受信側では、送信信号の周波
数の違いによって二つの信号を分離受信することも可能
である。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の送信装置
及び通信システムによれば、送信側では互いに一部分が
重なり合った複数のビームが形成された送信アンテナを
用いて、異なる符号化処理で符号化した送信信号をそれ
ぞれ複数の送信ビームにのせて送信し、受信側では、そ
れぞれの信号を分離受信して、受信信号の間の相関関係
を考慮して、最尤推定によってもとの送信信号を復号す
ることで、復号信号の誤り率を低減でき、通信システム
効率の向上及び通信品質の改善を実現できる。また、受
信装置における最尤推定としてビタビ復号処理を行うこ
とによって、実時間で復号を実現でき、受信装置の簡略
化及び復号処理の高速化を実現できる利点がある。
及び通信システムによれば、送信側では互いに一部分が
重なり合った複数のビームが形成された送信アンテナを
用いて、異なる符号化処理で符号化した送信信号をそれ
ぞれ複数の送信ビームにのせて送信し、受信側では、そ
れぞれの信号を分離受信して、受信信号の間の相関関係
を考慮して、最尤推定によってもとの送信信号を復号す
ることで、復号信号の誤り率を低減でき、通信システム
効率の向上及び通信品質の改善を実現できる。また、受
信装置における最尤推定としてビタビ復号処理を行うこ
とによって、実時間で復号を実現でき、受信装置の簡略
化及び復号処理の高速化を実現できる利点がある。
【図１】本発明に係る通信システムの一実施形態を示す
回路図である。
回路図である。
【図２】本発明の通信システムにおける送信装置の一構
成例を示す図である。
成例を示す図である。
【図３】アンテナビームパターンの一例を示すグラフで
ある。
ある。
【図４】送信装置におけるビーム制御回路の一構成例を
示す回路図である。
示す回路図である。
【図５】送信装置の数学的なモデルを示す概念図であ
る。
る。
【図６】本発明の送信装置の他の構成例を示す図であ
り、符号化回路は遅延回路を用いて構成された例であ
る。
り、符号化回路は遅延回路を用いて構成された例であ
る。
【図７】重み関数を求める重みベクトル決定回路を含む
送信装置の一構成例を示す図である。
送信装置の一構成例を示す図である。
【図８】受信装置の一構成例を示す図である。
【図９】受信装置の復号回路におけるビタビ復号のトレ
リス線図を示す図である。
リス線図を示す図である。
【図１０】本発明の通信方式と従来のダイバシティ送信
方式とのビット誤り率を比較するグラフである。
方式とのビット誤り率を比較するグラフである。
【符号の説明】 １００…送信装置、 １１０…符号化回路、 １２０…変調回路、 １３０…ビーム制御回路、 １３１−１，１３１−２，…，１３１−ｎ…乗算器、 １３２−１，１３２−２，…，１３２−ｎ…乗算器、 １３３−１，１３３−２，…，１３３−ｎ…加算器、 １４０…アンテナアレイ、 １４１−１，１４１−２，…，１４１−ｎ…アンテナ素
子、 ２００…通信路、 ３００…受信装置、 ３１０…受信アンテナアレイ、 ３２０…周波数変換回路、 ３３０…復号回路。
子、 ２００…通信路、 ３００…受信装置、 ３１０…受信アンテナアレイ、 ３２０…周波数変換回路、 ３３０…復号回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｊ 13/00 Ｈ０４Ｌ 1/00 Ｂ Ｈ０４Ｌ 1/00 Ｈ０４Ｊ 13/00 Ａ (72)発明者 石井 光治 神奈川県横浜市保土ヶ谷区常磐台56−27 ホズミハイツ201 Ｆターム(参考） 5J021 AA05 AA06 CA06 DB02 DB03 EA04 FA14 FA15 FA16 FA17 FA20 FA24 FA31 FA32 GA02 HA05 HA10 5K014 AA01 BA11 HA05 HA10 5K022 EE02 EE22 EE32 5K059 AA08 BB08 CC09 DD32 DD33 EE02
Claims (25)
- 【請求項１】送信信号を符号化し、少なくとも第１送信
信号と第２送信信号の二つの送信信号を生成する符号化
手段と、 少なくとも第１ビームと第２ビームの二つのビームが形
成される送信アンテナと、 上記第１送信信号を上記第１ビームにのせて送信し、上
記第２送信信号を上記第２ビームにのせて送信する送信
手段とを有し、上記第１ビームと第２ビームのパターン
は、部分的に重なり合うように形成されている送信装
置。 - 【請求項２】上記送信アンテナは、複数のアンテナ素子
からなるアレーアンテナである請求項１記載の送信装
置。 - 【請求項３】上記送信手段は、所定の搬送波周波数に変
調した上記第１送信信号と第２送信信号をそれぞれ所定
の重みで重み付けて、上記各アンテナ素子に供給する請
求項２記載の送信装置。 - 【請求項４】上記各アンテナ素子の重みを決定し、上記
第１ビームと第２ビームそれぞれのビームパターンを制
御する重み決定手段を有する請求項３記載の送信装置。 - 【請求項５】上記重み決定手段は、通信路の特性に応じ
て上記各アンテナ素子の重みを決定する請求項４記載の
送信装置。 - 【請求項６】上記符号化手段は、上記送信信号を所定の
遅延時間で遅延する遅延回路を含む請求項１記載の送信
装置。 - 【請求項７】送信信号を符号化し、少なくとも第１送信
信号と第２送信信号の二つの送信信号を生成するステッ
プと、 上記第１送信信号と第２送信信号をそれぞれ所定の搬送
波周波数に変調するステップと、 上記第１送信信号を第１の重みで重み付けて、送信アン
テナを構成する各アンテナ素子に供給し、第１送信ビー
ムを形成して送信し、上記第２送信信号を第２の重みで
重み付けて上記各アンテナ素子に供給し、上記第１送信
ビームと部分的に重なり合う第２送信ビームを形成して
送信するステップとを有する送信方法。 - 【請求項８】通信路の特性に応じて、上記第１の重み及
び上記第２の重みを決定する請求項７記載の送信方法。 - 【請求項９】送信信号を符号化し、少なくとも第１送信
信号と第２送信信号の二つの送信信号を生成する符号化
手段と、 少なくとも第１送信ビームと第２送信ビームの二つの送
信ビームが形成される送信アンテナと、 上記第１送信信号を上記第１送信ビームにのせて送信
し、上記第２送信信号を上記第２送信ビームにのせて送
信する送信手段と、 所定の受信ビームが形成され、当該受信ビームを用いて
上記送信アンテナによって送信された信号を受信する受
信アンテナと、 上記受信アンテナの受信信号に応じて、最尤推定によっ
てもとの送信信号を推定する復号手段とを有し、上記第
１送信ビームと第２送信ビームのパターンは、部分的に
重なり合うように形成されている通信システム。 - 【請求項１０】上記送信アンテナは、複数のアンテナ素
子からなるアレーアンテナである請求項９記載の通信シ
ステム。 - 【請求項１１】上記送信手段は、所定の搬送波周波数に
変調した上記第１送信信号と第２送信信号をそれぞれ所
定の重みで重み付けて、上記各アンテナ素子に供給する
請求項１０記載の通信システム。 - 【請求項１２】上記各アンテナ素子の重みを決定し、上
記第１ビームと第２ビームそれぞれのビームパターンを
制御する重み決定手段を有する請求項１１記載の通信シ
ステム。 - 【請求項１３】上記重み決定手段は、通信路の特性に応
じて上記各アンテナ素子の重みを決定する請求項１２記
載の通信システム。 - 【請求項１４】上記受信アンテナは、複数のアンテナ素
子からなるアレーアンテナである請求項９記載の通信シ
ステム。 - 【請求項１５】上記受信アンテナは、通信路の伝搬歪み
に応じて上記受信ビームのビームパターンを整形する請
求項９記載の通信システム。 - 【請求項１６】上記受信アンテナによって受信した信号
を分離する分離受信手段を有する請求項９記載の通信シ
ステム。 - 【請求項１７】上記復号手段は、上記分離受信手段によ
って出力された少なくとも二つの受信信号間の相関関係
に基づいて、もとの送信信号を推定する請求項１６記載
の通信システム。 - 【請求項１８】上記受信アンテナは、第１受信ビームと
第２受信ビームが形成され、当該第１受信ビームと第２
受信ビームによって上記送信アンテナによって送信され
た信号を分離して受信する請求項９記載の通信システ
ム。 - 【請求項１９】上記復号手段は、上記第１受信ビームに
よって受信した受信信号と第２受信ビームによって受信
した受信信号との相関関係に基づいて、もとの送信信号
を推定する請求項１８記載の通信システム。 - 【請求項２０】上記復号手段は、ビタビ復号アルゴリズ
ムを用いて、上記第１受信ビームによって受信した受信
信号と上記第２受信ビームによって受信した受信信号と
の相関関係に基づき、もとの送信信号を推定する請求項
１８記載の通信システム。 - 【請求項２１】送信信号を符号化し、少なくとも第１送
信信号と第２送信信号の二つの送信信号を生成するステ
ップと、 上記第１送信信号と第２送信信号を所定の搬送波周波数
に変調するステップと、 上記第１送信信号を第１の重みで重み付けて、送信アン
テナを構成する各アンテナ素子に供給し、第１送信ビー
ムを形成して送信し、上記第２送信信号を第２の重みで
重み付けて上記各アンテナ素子に供給し、上記第１送信
ビームと部分的に重なり合う第２送信ビームを形成して
送信するステップと、 通信路の伝搬歪みを補償するビーム整形を行い、当該整
形されたビームで上記送信アンテナによって送信された
信号を受信するステップと、 上記受信アンテナの受信信号に応じて、最尤推定によっ
てもとの送信信号を推定するステップとを有する通信方
法。 - 【請求項２２】通信路の特性に応じて、上記第１の重み
及び上記第２の重みを決定する請求項２１記載の通信方
法。 - 【請求項２３】第１の受信ビームと第２の受信ビームを
形成し、当該第１受信ビームと第２受信ビームによって
上記送信アンテナによって送信された信号を分離して受
信するステップを有する請求項２１記載の通信方法。 - 【請求項２４】上記第１受信ビームによって受信した受
信信号と第２受信ビームによって受信した受信信号との
相関関係に基づき、最尤推定によってもとの送信信号を
推定するステップを有する請求項２３記載の通信方法。 - 【請求項２５】ビタビ復号アルゴリズムを用いて、上記
第１受信ビームによって受信した受信信号と上記第２受
信ビームによって受信した受信信号との相関関係に基づ
き、もとの送信信号を推定するステップを有する請求項
２３記載の通信方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000079377A JP2001267991A (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 送信装置、送信方法、通信システム及びその通信方法 |
| EP20010912421 EP1179893A1 (en) | 2000-03-16 | 2001-03-16 | Method and apparatus for transmission, and method and system for communication |
| PCT/JP2001/002090 WO2001069815A1 (fr) | 2000-03-16 | 2001-03-16 | Procede et appareil de transmission, et procede et systeme de communication |
| US09/979,453 US7110468B2 (en) | 2000-03-16 | 2001-03-16 | Transmission apparatus, transmission method, communication system, and method of same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000079377A JP2001267991A (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 送信装置、送信方法、通信システム及びその通信方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001267991A true JP2001267991A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18596632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000079377A Pending JP2001267991A (ja) | 2000-03-16 | 2000-03-16 | 送信装置、送信方法、通信システム及びその通信方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7110468B2 (ja) |
| EP (1) | EP1179893A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001267991A (ja) |
| WO (1) | WO2001069815A1 (ja) |
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| KR100548312B1 (ko) * | 2002-06-20 | 2006-02-02 | 엘지전자 주식회사 | 다중 입출력 이동 통신 시스템에서의 신호 처리 방법 |
| KR100810350B1 (ko) * | 2002-01-07 | 2008-03-07 | 삼성전자주식회사 | 안테나 어레이를 포함하는 부호분할다중접속 이동통신시스템에서 다양한 채널상태에 따른 데이터 송/수신 장치 및 방법 |
| WO2016129448A1 (ja) * | 2015-02-13 | 2016-08-18 | オムロン株式会社 | 無線通信制御システム、無線通信制御装置、無線通信制御方法、及び指向性情報生成方法 |
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| AU2002360451B2 (en) | 2001-11-29 | 2006-02-09 | Interdigital Technical Corporation | Efficient multiple input multiple output system for multi-path fading channels |
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| KR101049440B1 (ko) * | 2005-04-13 | 2011-07-15 | 연세대학교 산학협력단 | 공간 분할 다중화 심볼 검출 장치 및 그 방법 |
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| US9762343B2 (en) * | 2015-01-30 | 2017-09-12 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Interference rejection for improved cell detection |
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| EP1133074B1 (en) | 1995-07-19 | 2009-04-22 | Nec Corporation | CDMA diversity transmission system |
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