JP5773530B2 - 通信装置、通信システムおよびデジタル変復調方法 - Google Patents

通信装置、通信システムおよびデジタル変復調方法 Download PDF

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Description

本発明は、複数の直交伝送路を用いた信号で通信する通信装置、通信システムおよび通信方法に関する。
一般に、情報を表す信号は、帯域制限により有限の帯域をもつ基底帯域（ベースバンド）信号として表される。したがって、これを用いて変調された信号は、通常、搬送波周波数ｆｃを中心とした有限の帯域をもつ帯域信号となる。そして、このような帯域信号は、同相（Ｉ）信号，直交（Ｑ）信号と呼ばれる基底帯域信号で表現される。
そして、デジタル変復調の分野では、移動通信の需要が高まりに応じて、周波数資源を有効に利用すること（周波数利用効率）が求められるようになり、複素平面（ＩＱ平面）で表される信号点について多値化が進められてきた。
さらに、近年、たとえば、無線通信の分野では、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、一層の高い周波数利用効率を達成するための伝送技術が求められている。また、特に、市街地などのマルチパスによるフェージングの影響のある環境下で、このような高い周波数利用効率を達成することが要求される傾向にある。
また、光通信の分野などでも、デジタル光伝送システムの大容量化が進められている。ところが、デジタル光伝送システムが大容量化するのに伴い、１シンボルに割り当てられる光量が少なくなり、所望の通信品質を確保することが困難になる。このため、受信感度が高く、所望の通信品質を確保できる光伝送方式が要望されている。なお、受信感度を高くし、高い信号品質を確保するために、送受信機の構成が複雑化したのでは、大容量化によるコストメリットが相殺されてしまう。
伝送路の利用効率の向上のためには、従来から、通信分野では、周波数分割多重（ＦＤＭ：Frequency Division Multiplexing）、時間分割多重（ＴＤＭ：Time Division Multiplexing）、符号分割多重（ＣＤＭ：Code Division Multiplexing）、空間分割多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）といったような、いわゆる多重化技術や、さらに、多元接続技術などが開発されてきた。さらに、光通信では、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）などの技術も利用されている。
さらに、近年では、たとえば、無線通信の分野では、複数の直交するサブキャリヤを用いた直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：orthogonal frequency-division multiplexing）と呼ばれる技術（特許文献１を参照）や、直交偏波多重技術と呼ばれる技術などが使用される。直交偏波多重技術は、アンテナから放射される電波の波面方向に着目し、互いに直交する波面をもつ独立した信号を同一周波数で伝送するものである（特許文献２，非特許文献１，非特許文献２を参照）。このような直交偏波多重技術は、光通信の分野でも使用されている。
特に、同一の物理的な伝送路上で、効率よく多重化を行うためには、多重化される複数の論理的な伝送路（以下、「論理伝送路」と呼ぶ）において、１つの論理伝送路で伝送される信号が、他の論理伝送路で伝送される信号に干渉を及ぼさないことが必要であり、このため、論理伝送路が、相互に、いわゆる「直交化」していることが望ましい。上述したＯＦＤＭ技術や直交偏波多重技術は、このような直交化した論理伝送路（以下、「直交論理伝送路」と呼ぶ）を利用したものである。
特開２０１１−２１７２３１号 特開２００７−１８９３０６号
Yamashita, F.；kobayasi, K.；Ueba, M.；Takeda, Y.；Ando, K．，"Variable Polarization/Frequency Division Multiplexing (VPDFM) for Satellite Communications,"IEEE VTC2006-Fall，pp.1-5 鈴木 義規，山下 史洋，小林 聖，武田 養造著，「Ｋｕ対移動体衛星通信におけるディジタル制御偏波追尾アンテナ」，電子情報通信学会，２０１０年信学技報，Ａ／Ｐ２０１０−５４，ＳＡＴ２０１０−１５（２０１０−０７）ｐｐ．９３−９８
ただし、実際の信号伝送では、伝送路からの雑音の混入等があり、しかも、上述したようなフェージング等の影響もあるため、受信側で受信した信号を復号処理するにあたっては、復号誤り確率を小さくできるような復号法が望まれる。
このような復号法として、「受信語ynに対してＱ(yn｜xn)を最大にする符号語xnが送られてきた符号語と判定する」とする判定方法である「最尤復号法」が知られている。ここで、通信路の条件付確率Ｑ(y｜x)とは、「受信語yを受けとったときの符号語xの尤度」である。
ただし、上述したように、ＩＱ平面での信号点の多値化が進むと、最尤復号のための演算量が指数関数的に増大してしまう。
したがって、周波数利用効率を向上させつつ、送受信機の処理負荷を抑制できる通信方式が望まれる。
また、上述したように、大容量化に伴い伝送路の品質が劣化したり、あるいは、移動体通信のように伝送路の状態が、フェージングの影響のために、時間とともに変化することにも対応が必要である。
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、多重通信により、周波数利用効率を向上させ、データ伝送速度を向上させることが可能な通信装置、通信システムおよび通信方法を提供することである。
この発明の他の目的は、多重通信により、データ伝送をする場合に、伝送路の通信品質の変化に対応することが可能な通信装置、通信システムおよび通信方法を提供することである。
この発明のある局面に従うと、相互に直交した複数の直交伝送路を用いて情報を伝達するための通信装置であって、送信ビット列を構成する部分ビット列を、所定の変調方式に対応した第１のコンステレーション上の第１信号点にそれぞれ対応するｎ系統（ｎ：自然数）の送信１次シンボルに変換する符号化手段と、ｎ系統の送信１次シンボルを、第２のコンステレーション上の第２信号点にそれぞれ対応する、ｎ系統よりも少ないｍ系統（ｍ：自然数）の送信２次シンボルへ変換する変換手段とを備え、少なくとも１系統の送信２次シンボルにおける第２の信号点の各々は、所定の複数種類の送信ビット列に縮退して対応しており、ｍ系統の送信２次シンボルをそれぞれ複数の直交伝送路により伝送するために送出する送信変調手段をさらに備える。
好ましくは、変換手段は、ｎ系統の送信１次シンボルのうち、ｍ系統の送信１次シンボルをそれぞれ主成分とし、残りの（ｎ−ｍ）系統の送信１次シンボルについては、各主成分に対して振幅を順次縮小する階層化により、それぞれｍ系統の送信１次シンボルに重畳することで、第２のコンステレーション上の直角位相振幅変調の信号点に配置したとして、送信１次シンボルを送信２次シンボルに変換する。
好ましくは、ｍ系統に対するｎ系統の比を多重度とするとき、変換手段は、複数の直交伝送路の伝送路の品質に応じて、多重度を変更することにより、送信１次シンボルの系統数または送信２次シンボルの系統数を変化させる、多重度変更手段をさらに備える。
この発明の他の局面に従うと、相互に直交した複数の直交伝送路を用いて情報を伝達するための通信装置であって、受信された複数の直交伝送路からの信号に対する復調処理を行って、それぞれ、送信２次シンボルに対応する受信信号に復調する受信手段と、信号空間ダイアグラムのマッピングにおいて、受信信号について、送信２次シンボルに対応する信号点について尤度を算出し、最も確からしいシンボルを受信したシンボルとして特定し、特定された送信２次シンボルに対応する送信１次シンボルを算出するための尤度判定手段とを備え、送信１次シンボルは、送信側において、送信ビット列を構成する部分ビット列を、所定の変調方式に対応した第１のコンステレーション上のｎ系統の第１信号点にそれぞれ対応するように変換されたものであり、送信２次シンボルは、ｎ系統の送信１次シンボルを、第２のコンステレーション上の第２信号点にそれぞれ対応するｎ系統よりも少ないｍ系統の送信２次シンボルへ変換されたものであり、少なくとも１系統の送信２次シンボルにおける第２の信号点の各々は、所定の複数種類の送信ビット列に縮退して対応しており、尤度判定手段で算出された送信１次シンボルを対応するビット列に変換する復号手段をさらに備える。
好ましくは、尤度判定手段の尤度計算における信号空間ダイアグラムのマッピングは、ｎ系統の送信１次シンボルのうち、ｍ系統の送信１次シンボルをそれぞれ主成分とし、残りの（ｎ−ｍ）系統の送信１次シンボルについては、各主成分に対して振幅を順次縮小する階層化により、それぞれｍ系統の送信１次シンボルに重畳することで、第２のコンステレーション上の直角位相振幅変調の信号点に配置したとして、送信１次シンボルを送信２次シンボルに変換したものに相当する。
好ましくは、ｍ系統に対するｎ系統の比を多重度とするとき、送信側で、複数の直交伝送路の伝送路の品質に応じて、多重度を変更することにより、送信１次シンボルの系統数または送信２次シンボルの系統数を変化させるために、伝送路の品質に関する情報を送信側に送信する手段をさらに備える。
この発明のさらに他の局面にしたがうと、相互に直交した複数の直交伝送路を用いて情報を伝達するための通信システムであって、送信装置を備え、送信装置は、送信ビット列を構成する部分ビット列を、所定の変調方式に対応した第１のコンステレーション上の第１信号点にそれぞれ対応するｎ系統（ｎ：自然数）の送信１次シンボルに変換する符号化手段と、ｎ系統の送信１次シンボルを、第２のコンステレーション上の第２信号点にそれぞれ対応する、ｎ系統よりも少ないｍ系統（ｍ：自然数）の送信２次シンボルへ変換する変換手段とを含み、少なくとも１系統の送信２次シンボルにおける第２の信号点の各々は、所定の複数種類の送信ビット列に縮退して対応しており、ｍ系統の送信２次シンボルをそれぞれ複数の直交伝送路により伝送するために送出する送信変調手段をさらに含み、受信装置をさらに備え、受信装置は、受信された複数の直交伝送路からの信号に対する復調処理を行って、それぞれ、送信２次シンボルに対応する受信信号に復調する受信手段と、信号空間ダイアグラムのマッピングにおいて、受信信号について、送信２次シンボルに対応する信号点について尤度を算出し、最も確からしいシンボルを受信したシンボルとして特定し、特定された送信２次シンボルに対応する送信１次シンボルを算出するための尤度判定手段と、尤度判定手段で算出された送信１次シンボルを対応するビット列に変換する復号手段とを含む。
この発明のさらに他の局面にしたがうと、相互に直交した複数の直交伝送路を用いて情報を伝達するための通信方法であって、送信側で、送信ビット列を構成する部分ビット列を、所定の変調方式に対応した第１のコンステレーション上の第１信号点にそれぞれ対応するｎ系統（ｎ：自然数）の送信１次シンボルに変換するステップと、送信側で、ｎ系統の送信１次シンボルを、第２のコンステレーション上の第２信号点にそれぞれ対応する、ｎ系統よりも少ないｍ系統（ｍ：自然数）の送信２次シンボルへ変換するステップとを備え、少なくとも１系統の送信２次シンボルにおける第２の信号点の各々は、所定の複数種類の送信ビット列に縮退して対応しており、ｍ系統の送信２次シンボルをそれぞれ複数の直交伝送路により伝送するために送出するステップをさらに備え、受信側で、受信された複数の直交伝送路からの信号に対する復調処理を行って、それぞれ、送信２次シンボルに対応する受信信号に復調するステップと、受信側で、信号空間ダイアグラムのマッピングにおいて、受信信号について、送信２次シンボルに対応する信号点について尤度を算出し、最も確からしいシンボルを受信したシンボルとして特定し、特定された送信２次シンボルに対応する送信１次シンボルを算出するステップと、受信側で、算出された送信１次シンボルを対応するビット列に変換するステップとをさらに備える。
本発明によれば、多重通信により、周波数利用効率を向上させ、データ伝送速度を向上させることが可能である。
また、この発明によれば、多重通信により、データ伝送をする場合に、伝送路の通信品質の変化に対応することが可能である。
さらに、この発明によれば、ビット列から成る情報が複数の直交伝送路において相互に多様な縮退関係を有しながら分散伝送されるため、その縮退関係を知らない第三者による傍受を困難にすることが可能である。
無線通信システムの構成を説明するための概念図である。 無線通信システムの変形例の構成を説明するための概念図である。 無線通信システムのさらに他の変形例の構成を説明するための図である。 無線通信システムのさらに他の変形例の構成を説明するための図である。 無線通信システムのさらに他の変形例の構成を説明するための図である。 ３系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍ3に対応する信号点のコンステレーション上の配置を示す図である。 ２系統の送信２次シンボルＳ1〜Ｓ2のデータ番号と２進bit表現を示す値を表として示す図である。 図７に示した例におけるＳ1成分の信号点とＳ2成分の信号点との関係を示す図である。 図７に示した例におけるＳ1成分の信号点とＳ2成分の信号点との関係を示す他の図である。 多重化信号の信号点配置手順を示す概念図である。 送信１次シンボルのコンステレーション配置を示す図である。 送信２次シンボルＳ1〜Ｓ3の各々についての信号点番号を示す図である。 送信２次シンボルＳ1〜Ｓ3の各信号点番号に対応する送信１次シンボルＭ1〜Ｍ4の組合せを説明するための図である。 送信信号点の２次階層化を実行するための無線通信システムの構成を説明するための図である。 図１４に示した構成で、２次階層化された後の多重化信号のコンステレーション上での信号点配置を示す図である。 図１５に示した信号点配置に対する信号点番号と対応する送信１次シンボルとの関係を示す図である。 直交伝送路として偏波多重変調方式を用いる無線通信システムの構成を説明するための図である。 無線通信システムのさらに他の変形例の構成を説明するための図である。 実施の形態３の無線通信システムの構成を説明するためのブロック図である。 実施の形態４の無線通信システムの構成を説明するためのブロック図である。
以下、本発明の実施の形態の無線通信システムについて、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
以下の例では、無線通信を例にとって説明するが、本発明は、これに限られず、光通信など、その他のデジタル変復調を利用する技術に適用可能なものである。
なお、以下の説明において、「コンステレーション」とは、特定の変調方式に対応して複素送信信号をＩＱ平面上にマッピングする際の信号配置の全体のことをいい、「信号点」とは、コンステレーション上に配置される個々の複素送信信号のＩＱ平面上の座標位置のことをいい、「シンボル」とは、送信側で変調されて、基準クロックで伝送される情報の単位である「符号」であって、上記コンステレーション上の信号点のうちの１つに対応するもののことをいう。
（送信機および受信機の構成の概念）
図１は、無線通信システムの構成を説明するための概念図である。
図１に示す無線通信システムは、無線送信機１０００と無線受信機２０００とを含む。ここでは、説明の便宜のために、送信機と受信機とを別々の装置として説明するが、１つの装置が、送信機と受信機の機能を併せ持っても、構わない。
図１を参照して、無線送信機１０００は、送信するべきデジタル信号を符号化し、かつ、複数の送信ビット列Ｄ1〜Ｄn（n：自然数）に分割する符号化／割当処理部１００と、複数の送信ビット列Ｄ1〜Ｄnをそれぞれ対応する変調方式で変調して送信シンボルＭに変調（１次変調）する変調器１０２−１〜１０２−ｎとを含む。ここで、「送信ビット列Ｄ1〜Ｄn」の各々は所定数のビットからなり、「変調方式」とは、このような送信ビット列を振幅・位相の不連続な変化により変調する方式であり、たとえば、２ビットを１シンボルとして変調する位相偏移変調方式のＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）などを意味する。
無線送信機１０００は、さらに、変調器１０２−１〜１０２−ｎからのｎ系統の送信１次シンボルを、後述するような手続きにより、ｍ系統（ｍ：自然数）の送信２次シンボルＳ1〜Ｓmに変換する写像変換部１０４と、送信２次シンボルＳ1〜Ｓmを、それぞれ直交伝送路へ送出するために２次変調する送信変調器１０６とを含む。
ここで、写像変換部１０４が実行する「写像変換」とは、Ｍ＝｛Ｍ1，Ｍ2，…，Ｍn｝、Ｓ＝｛Ｓ1，Ｓ2，…，Ｓn｝とするとき、入力ベクトルＭに対し、Ｓ＝ｆ（Ｍ）なる変換により出力ベクトルSを出力する変換のことを意味する。ただしｎ＞ｍであって、かつ、関数ｆ（Ｍ）は単射である。「単射」とは、写像であって、その値域に属する元はいずれもその定義域のただ一つの元の像として表されるようなもののことをいう。後に説明するように、出力ベクトルの要素のうち、少なくとも１つの要素（送信２次シンボル）Ｓiは、２以上の入力ベクトルの組（Ｍj，Ｍk，…）に対応する。この意味で、当該送信２次シンボルに対応する信号点は、「縮退している」と呼ぶことにする。ただし、単射であるために、受信側においては、所定の２次シンボルに対応する信号点について、逆関数ｆ-1（…）を予め定義することができ、ｆ-1（Ｓi）により、対応する（Ｍj，Ｍk，…）を一義的に特定できる関係にある。
また、「直交伝送路」とは、１つの伝送路で伝送される信号が、他の伝送路で伝送される信号に原理的に干渉を与えない伝送路のことをいい、上述したような論理伝送路が直交している場合だけでなく、各伝送路が物理的に独立である場合も含み、複数の信号が同期して伝送されるか、非同期で伝送されるかを問わない。たとえば、互いに干渉しない程度に帯域が分離している周波数分割多重でもよいし、帯域が重なっていても、サブキャリヤを互いに直交するように構成した直交周波数分割多重方式でもよい。また、いわゆる時分割多重方式や符号分割多重などにより、独立して信号を伝送できる複数の論理伝送路を有するものであってもよい。したがって、たとえば、パケット多重やフレーム多重のような多重方式で伝送される互いに干渉しない伝送路であってもよい。
図１を参照して、無線受信機２０００は、直交伝送路から受信した信号を２次復調して２次受信シンボルＳ1〜Ｓmにそれぞれ分離するための受信復調部２００と、２次受信シンボルＳ1〜Ｓmに対して最尤復号（ＭＬＤ：Maximum Likelihood Detection）を適用することにより、送信側と逆の写像を行う手続きにより、複数の受信ビット列Ｄ1〜Ｄnに変換する最尤判定器２０２と、受信ビット列Ｄ1〜Ｄnに対して復号化およびビット変換処理を行って、受信信号ビットを出力する復号化／ビット変換処理部２０４とを含む。
ここで、特に限定されないが、たとえば、最尤判定器２０２は、以下のような手続きを実行する。
まず、最尤判定器２０２は、受信信号に対して、送信信号として想定される全ての候補点から生成した送信信号のシンボルレプリカとの組合せに対して二乗ユークリッド距離などのメトリックが計算され、元の送信信号の尤度を算出する。そして、最尤判定器２０２は、最も尤度の高いシンボルレプリカを元の送信信号の送信２次シンボルと判定する。さらに、最尤判定器２０２は、特定された送信２次シンボルから、上述した逆変換により、送信１次シンボルを特定することで、最終的に送信ビット列を抽出する。
なお、このような逆変換については、後述する。
（送信機および受信機の構成の概念の変形例）
図２は、無線通信システムの変形例の構成を説明するための概念図である。
図２に示したような無線通信システムの構成であっても、図１に示した無線通信システムと実質的に同等の動作を実現することが可能である。
図２に示した無線通信システムの変形例の構成が、図１に示した無線通信システムの構成と相違する点は、無線送信機１０００の構成であるので、無線受信機２０００の構成についての説明は繰り返さない。
図２を参照して、無線送信機１０００は、送信するべきデジタル信号を符号化し、かつ、複数の送信ビット列Ｄ1〜Ｄn（n：自然数）に分割する符号化／割当処理部１００と、複数の送信ビット列Ｄ1〜Ｄnをそれぞれ記憶する記憶部１０３−１〜１０３−ｎと、記憶部１０３−１〜１０３−ｎに記憶されたデータから、対応する変調方式で変調（１次変調）したことに相当するコンステレーション上のｎ系統の信号点に対応する送信１次シンボルのデータを、後述するような手続きにより、コンステレーション上のｍ系統（ｍ：自然数）の信号点に対応する送信２次シンボルＳ1〜Ｓmに変換するマッピング処理部１０５と、送信２次シンボルＳ1〜Ｓmを、それぞれ直交伝送路へ送出するために１次変調および２次変調する送信変調器１０７とを含む。
図３は、無線通信システムのさらに他の変形例の構成を説明するための図である。
なお、図３では、周知のＲＦフロントエンドについては図示省略している。
図３では、直交伝送路の例として、直交周波数分割多重方式により、たとえば、ｍ系統（ｍ：自然数）の論理伝送路で、情報を独立して送信可能な構成を示す。
すなわち、送信機１０００は、送信する送信ビット列Ｄ1〜Ｄnを符号化し送信１次シンボルに変換する符号化／割当処理部１００と、送信１次シンボルをｍ系統の送信２次シンボルＳ1〜Ｓmに変換し、パラレル信号として出力するためのマッピング処理部１０５と、送信２次シンボルＳ1〜Ｓmをそれぞれ直交化したサブキャリヤで１次変調するための情報変調部１０７−１〜１０７−ｍと、１次変調された信号を逆フーリエ拡散して、アンテナ１０から送出するための逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ部）１０７−２とを備える。
一方、受信機２０００は、アンテナ１２で受信した信号をフーリエ変換するためのフーリエ変換部（ＦＦＴ部）２００−１と、フーリエ変換された信号を１次復調するための情報復調部２００−１１〜２００−１ｍと、１次復調された信号に対して最尤復号を行って、２次シンボルを特定し、１次シンボルを算出するための最尤判定器２０２と、１次シンボルから送信されたビット列を抽出する復号化／ビット変換処理部２０４とを備える。
ここでは、直交伝送路は、複数のサブキャリヤによる伝送路に相当する。
図４は、無線通信システムのさらに他の変形例の構成を説明するための図である。
なお、図４でも、周知のＲＦフロントエンドについては図示省略している。
図４では、直交伝送路の例として、符号分割多重方式により、たとえば、ｍ系統の論理伝送路で、情報を独立して送信可能な構成を示す。
すなわち、送信機１０００は、送信する送信ビット列Ｄ1〜Ｄnを符号化し送信１次シンボルに変換し、送信１次シンボルをｍ系統の送信２次シンボルＳ1〜Ｓmに変換して、パラレル信号として出力するための符号化／マッピング処理部１００と、送信２次シンボルＳ1〜Ｓmをそれぞれキャリヤ１次変調するための情報変調部１０７−１１〜１０７−１ｍと、１次変調された信号をそれぞれ対応する拡散符号１〜拡散符号ｍにより拡散処理して２次変調してアンテナ１０から送出するための拡散処理部１０７−２１〜１０７−２ｍとを備える。ここで、拡散符号１〜拡散符号ｍは、相互に直交している符号である。
一方、受信機２０００は、アンテナ１２で受信した信号を、それぞれ対応する拡散符号１〜拡散符号ｍで逆拡散処理するための逆拡散処理部２００−１１〜２００−１ｍと、逆拡散された信号をフィルタ処理するためのローパスフィルタリング処理をするためのローパスフィルタ２００−２１〜２００−２ｍと、フィルタ処理された信号を１次復調するための情報復調部２００−３１〜２００−３ｍと、１次復調された信号に対して最尤復号を行って、２次シンボルを特定し、１次シンボルを算出するための最尤判定器２０２と、１次シンボルから送信されたビット列を抽出する復号化／ビット変換処理部２０４とを備える。
ここでは、直交伝送路は、複数の互いに直交する拡散符号で拡散された伝送路に相当する。
図５は、無線通信システムのさらに他の変形例の構成を説明するための図である。
なお、図５でも、周知のＲＦフロントエンドについては図示省略している。
図５では、直交伝送路の例として、周波数分割多重方式により、たとえば、３系統の論理伝送路で、情報を独立して送信可能な構成を示す。
送信機１０００においては、送信される送信ビット列Ｄ1〜Ｄ4は、それぞれ、ＱＰＳＫ変調器１０２−１で、対応する４系統の送信１次シンボルに変換する。写像変換器１０４は、送信１次シンボルのデータを、コンステレーション上の３系統の信号点に対応する送信２次シンボルＳ1〜Ｓ3に変換する。送信２次シンボルＳ1〜Ｓ3は、送信変調回路１０６−１で複数キャリヤの信号に変調され、周波数合波回路１０６−２で、周波数分割多重方式により多重化されて、伝送路に送出される。
受信機２０００では、伝送路からの信号を周波数分波回路２００−１および受信復調回路２００−２より３系統の２次シンボルに変換する。最尤判定器２０２は、２次受信シンボルＳ1〜Ｓ3に対して最尤復号を適用することにより、送信側と逆の写像を行う手続きにより、複数の受信ビット列Ｄ1〜Ｄnに変換する。図示省略するものの、さらに、復号化／ビット変換処理部２０４が、受信ビット列Ｄ1〜Ｄnに対して復号化およびビット変換処理を行って、受信信号ビットを出力する。
以上、直交伝送路の例をいくつか具体例を挙げて説明した。以下では、主として、直交伝送路を実現するための手法として、周波数多重分割方式で説明を行うが、適宜、他の方式との組み合わせについても言及する。以下の説明は、以上説明したような直交伝送路を実現するための方式のうちからの単なる例示であって、本実施の形態の無線通信システムにおいては、他の直交伝送路、他の直交伝送路の組み合わせを使用することも可能である。
（符号化および割り当て処理）
以下では、以上説明したような無線通信システムにおける「符号化および割り当て処理」について、さらに詳しく説明する。
まず、具体例として、３系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍ3を、２系統の送信２次シンボルＳ1〜Ｓ2に変換する手続きについて説明する。また、直交伝送路としては、特に、限定されないが、たとえば、周波数分割多重で、２系統の伝送路について信号を同期して送信する場合を例にとって説明する。
図６は、３系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍ3に対応する信号点のコンステレーション上の配置を示す図である。
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）にそれぞれに示すように、３系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍ3がグレイ配置のＱＰＳＫ変調(以下、単にＱＰＳＫ)されるとする場合、これらの送信１次シンボルが、２系統の送信２次シンボルＳ1〜Ｓ2に合成される。
この場合、送信２次シンボルへの変換は、以下のように表現される。
図７は、２系統の送信２次シンボルＳ1〜Ｓ2の信号点配置と各信号点の信号点番号、および信号点番号に対応するデータ番号（送信ビット列に対し一意に付与した番号）と送信ビット列の２進数表現を示す値を表として示す図である。
ＱＰＳＫでは、送信１次シンボルＭ1〜Ｍ3は２bit/信号点の割り付けをもつため、送信２次シンボルＳ1または送信２次シンボルＳ2の信号点セットは６bit、６４通りの信号の写像となっている。しかし、Ｓ1成分およびＳ2成分の各々の表に示すように１信号点は４つのデータ番号（送信ビット列）が重なりあう配置であり、６４／４＝１６通りの信号点位置となる。以下では、このように、複数のデータ番号（送信ビット列）が、信号空間ダイアグラム上の１つの信号点に対して重なり合って対応していることを、上述したように「信号点が縮退している」と呼ぶことにする。
このとき、このような信号点を受信した受信側では、Ｓ1成分単独あるいは、Ｓ2成分単独ではその信号点の示す情報の縮退を解くことができず、Ｓ1成分とＳ2成分の信号点の情報を用いることにより、その情報を得ることができる。
上述したとおり、このとき、同時に受信したＳ1成分、Ｓ2成分それぞれで信号点位置を判断させる際に、最尤判定器２０２にて尤度計算を行い、受信で各信号点がどの信号点にもっとも合致しているのかを数値化する。ここで、尤度計算値は無次元の値である。
図８は、図７に示した例におけるＳ1成分の信号点とＳ2成分の信号点との関係を示す図である。
図８に示すように、Ｓ1成分の１つの信号点にデータ番号５１（送信ビット列１１００１１），データ番号５５（送信ビット列：１１０１１１），データ番号５９（送信ビット列：１１１０１１），データ番号６３（送信ビット列：１１１１１１）が縮退している。
これらのＳ1成分においては、縮退している信号点は、Ｓ2成分においては、それぞれ、信号空間ダイアグラムにおいて、異なる象限に対応している。すなわち、Ｓ2成分としては、相互の距離に余裕を有するように配置されている。
図９は、図７に示した例におけるＳ1成分の信号点とＳ2成分の信号点との関係を示す他の図である。
図９に示すように、Ｓ2成分の１つの信号点にデータ番号６０（送信ビット列：１１１１００），データ番号６１（送信ビット列：１１１１０１），データ番号６２（送信ビット列：１１１１１０），データ番号６３（送信ビット列：１１１１１１）が縮退している。
これらのＳ2成分においては、縮退している信号点は、Ｓ1成分においては、それぞれ、信号空間ダイアグラムにおいて、異なる象限に対応している。すなわち、Ｓ1成分としては、相互の距離に余裕を有するように配置されている。
もちろん、図７〜図９に示したような信号点の配置は、一例にすぎず、このような配置に限定されるものではない。ただし、図７〜図９のような配置とすることで、一方の成分についての受信状況が悪化しても、直ちに、他方の受信状態がそれに対応して悪化しないような状況下では、信号点の識別を精度よく実行することが可能である。
そこで、図７〜図９に示したような信号点の配置の手続きを、送信１次シンボルがＱＰＳＫ変調で表現される場合の好ましい手続きの例として説明すると以下のようになる。
図１０は、多重化信号の信号点配置手順を示す概念図である。
１）図１０（ａ）に示すように、ｍ系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍmについては、そのまま送信２次シンボルＳ1〜Ｓmのコンステレーション上に写像する。
この意味で、ｍ系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍmに対応する送信２次シンボルの成分を「主成分」と呼ぶことにする。主成分をシンボルＳ1´〜Ｓm´で表す。
なお、ここでは、説明の便宜のために、ｎ系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍnのうち、最初のｍ系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍmについて主成分として変換するものとして説明するが、主成分の変換のために選ぶ送信１次シンボルは、ｍ系統であれば、このような選択に限られるものではない。
２）（ｎ−ｍ）系統の送信１次シンボルについては、以下のとおりとする。
２−１）まず、図１０（ｂ）に示すように、（ｍ＋１）番目の送信１次シンボルのＩＱ平面での振幅をｗ1倍（ｗは１より小さい正数）として、送信２次シンボルのコンステレーション上で上記主成分に重畳する。これを「送信信号点の階層化（１次階層化）」と呼ぶことにする。図１１（ｂ）はｗ＝０．５の場合である。
２−２）続いて、（ｍ＋ｉ）番目（２≦ｉ≦（ｎ−ｍ））の送信１次シンボルのＩＱ平面での振幅をｗｉ倍として、送信２次シンボルのコンステレーション上で上記（ｉ−１）次階層化された信号点に重畳することを、ｉ＝２からｉ＝（ｎ−ｍ）まで繰り返す。これを「送信信号点のｉ次階層化」と呼ぶことにする。
したがって、たとえば、主成分が、４位相偏移変調（すなわち、ＱＰＳＫ）である場合は、ｉ次階層化された後の信号点の配置は、４i+1直角位相振幅変調（quadrature amplitude modulation : QAM）の配置となる。たとえば、図１０（ｂ）では、１次階層化後であるので、４2直角位相振幅変調、すなわち、１６ＱＡＭとなる。
ここで、主成分Ｓ1´に、１次階層化により送信１次シンボルＭ3が重畳されていることを、以下のように表すことにする。
＜１｜３＞
同様にして、たとえば、主成分Ｓ1´に、１次階層化により送信１次シンボルＭ3が重畳され、２次階層化により送信１次シンボルＭ4が重畳されていることを、以下のように表すことにする。
＜１｜３，４＞
したがって、３系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍ3について、主成分をＳ1´〜Ｓ2´とし、これらにそれぞれ、１次階層化により送信１次シンボルＭ3が重畳されている場合は、以下のように表現される。
送信２次シンボルＳ1：＜１｜３＞
送信２次シンボルＳ2：＜２｜３＞
同様にして、４系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍ4について、主成分をＳ1´〜Ｓ3´とし、これらにそれぞれ、１次階層化により送信１次シンボルＭ4が重畳されている場合は、以下のように表現される。
送信２次シンボルＳ1：＜１｜４＞
送信２次シンボルＳ2：＜２｜４＞
送信２次シンボルＳ3：＜３｜４＞
３）送信２次シンボルＳ1〜Ｓmは、「（自分自身の主成分）および（階層化に使用される送信１次シンボル）」以外の送信１次シンボル、すなわち、自分自身以外の主成分については、縮退している。
そこで、データ番号の割当として、巡回的に隣の順番となる送信２次シンボルの主成分のＩＱ平面上で属する象限により、縮退しているデータ番号を区別する。これは、送信ビット列を構成する複数の部分ビット列がそれぞれ送信１次シンボルに対応している場合、自分自身の主成分である送信１次シンボル以外の主成分の部分ビット列が縮退していることに対応する。そして、この縮退を、それぞれ縮退している部分ビット列が対応する送信１次シンボルを主成分とする他のコンステレーションにおいて、当該主成分がいずれの象限に存在するかに応じて解くことができるように、データ番号（送信ビット列）と送信２次シンボルとが対応していることに相当する。
たとえば、以下のようである。
ｉ）３系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍ3について、主成分をＳ1´〜Ｓ2´とし、これらにそれぞれ、１次階層化により送信１次シンボルＭ3が重畳されている場合
送信２次シンボルＳ1＝＜１｜３＞について、縮退しているデータ番号の区別は、送信２次シンボルＳ2＝＜２｜３＞の対応するデータ番号の信号の属する象限で区別する。
これは、言い換えると、送信２次シンボルＳ1＝＜１｜３＞については、２系統の送信１次シンボルＭ1，Ｍ3からの１つの組合せによるビット列に、それぞれ、送信１次シンボルＭ2のビット列（００，０１，１０，００）をさらに組み合わせたものが、縮退して１つの信号点となっていることに対応する。
逆に、送信２次シンボルＳ2＝＜２｜３＞については、２系統の送信１次シンボルＭ2，Ｍ3からの１つの組合せによるビット列に、それぞれ、送信１次シンボルＭ1のビット列（００，０１，１０，００）を組み合わせたものが、縮退して１つの信号点となっていることに対応する。
ｉｉ）４系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍ4について、主成分をＳ1´〜Ｓ3´とし、これらにそれぞれ、１次階層化により送信１次シンボルＭ4が重畳されている場合
送信２次シンボルＳ1＝＜１｜４＞について、縮退しているデータ番号の区別は、送信２次シンボルＳ2＝＜２｜４＞およびＳ3＝＜３｜４＞の対応するデータ番号の信号の属する象限で区別する。
送信２次シンボルＳ2＝＜２｜４＞について、縮退しているデータ番号の区別は、送信２次シンボルＳ3＝＜３｜４＞およびＳ1＝＜１｜４＞の対応するデータ番号の信号の属する象限で区別する。
送信２次シンボルＳ3＝＜３｜４＞について、縮退しているデータ番号の区別は、送信２次シンボルＳ1＝＜１｜４＞およびＳ2＝＜２｜４＞の対応するデータ番号の信号の属する象限で区別する。
階層が２次以上となった場合でも同様である。
なお、以上の説明では、すべての主成分について階層化を行うものとして説明したが、たとえば、ｍ個の主成分のうちの１部についてのみ、階層化を行う構成としてもよい。階層化を行わない主成分については、送信１次シンボルが送信２次シンボルにそのまま対応することになる。
以下、４系統の送信１次シンボルＭ1〜Ｍ4について、主成分をＳ1´〜Ｓ3´とし、これらにそれぞれ、１次階層化により送信１次シンボルＭ4が重畳した場合について、さらに説明する。
図１１は、送信１次シンボルの信号点配置を示す図である。
図１１では、第１象限が（００）、第２象限が（１０）、第３象限が（１１）、第４象限が（０１）とするＱＰＳＫ変調の信号配置を示す。
このような送信１次シンボルＭ1〜Ｍ4について、以下の数式で表されるような変換により、送信２次シンボルＳ1〜Ｓ3を生成するものとする。
図１２は、送信２次シンボルＳ1〜Ｓ3の各々についての信号点番号を示す図である。
図１３は、送信２次シンボルＳ1〜Ｓ3の各信号点番号に対応する送信１次シンボルＭ1〜Ｍ4の組合せを説明するための図である。
図１２において、たとえば、送信２次シンボルＳ1成分の信号点番号１は、送信１次シンボルＭ1＝（１０），送信１次シンボルＭ4＝（１０）に対応している。
そして、信号点番号１は、送信１次シンボルＭ2および送信１次シンボルＭ2については、それぞれ、４重に縮退している。
そこで、たとえば、図１３において、送信２次シンボルＳ1成分の信号点番号１に対応する送信ビット列（１０００００１０）は、送信２次シンボルＳ2成分の信号点番号１９の（１０００００１０）、送信２次シンボルＳ3成分の信号点番号３５の（１０００００１０）に対応している。信号点番号１９は、送信２次シンボルＳ2成分の信号点配置では、第１象限に対応し、信号点番号３５は、送信２次シンボルＳ3成分の信号点配置では、第１象限に対応する。このため、受信側において、同時に送信されてきた送信２次シンボルについて、尤度判定を行い、送信２次シンボルＳ2成分および送信２次シンボルＳ3成分が、それぞれどの象限に属するかが判別でき、送信２次シンボルＳ1成分が信号点番号１に対応することが判別できれば、送信されたビット列が（１０００００１０）であることを判別することが可能である。
他の信号点についても同様である。したがって、このような各送信２次シンボルについてのコンステレーション上の信号点番号と、送信ビット列との対応関係を予め送信機と受信機との間で共有しておけば、受信機側で、送信されたビット列の判別が可能となる。
ここで、特に限定されないが、たとえば、尤度計算の手順として、送信１次シンボルがＱＰＳＫである場合に、以下のようなものを採用することも可能である。
ｉ）尤度計算自体も、階層化して、まずは、各送信２次シンボルがどの象限に属するかを判別し、その後に、送信２次シンボルＳ1〜Ｓ3のうちの１つを、たとえば、伝送路の受信状態の品質に応じて適応的に選択して、さらに次の階層について信号点を判別するための尤度の計算を行うこととすれば、直交伝送路の数を削減して通信を行った場合でも、良好な通信品質を維持することが可能となる。
ｉｉ）尤度計算自体も、階層化して、まずは、伝送路の受信状態の品質に応じて適応的に選択された１つの直交伝送路について、たとえば、送信２次シンボルＳ1については、いずれの信号点に対応するかを最尤判定し、残りの２つの直交伝送路については、たとえば、送信２次シンボルＳ2〜Ｓ3について、各送信２次シンボルがどの象限に属するかを判別すれば、直交伝送路の数を削減して通信を行った場合でも、良好な通信品質を維持することが可能となる。
直交伝送路の個数が増加した場合でも同様である。
次に、２次の階層化を行う具体例について説明する。
図１４は、このような送信信号点の２次階層化を実行するための無線通信システムの構成を説明するための図である。
図１４の例では、直交伝送路として、周波数多重分割方式の伝送路を使用しているものとしている。また、図１４では、ＲＦのフロントエンドについては、図示省略している。
送信側では、４つのＱＰＳＫ変調器１０２−１〜１０２−４で１次変調された送信１次シンボルの信号は、写像変換器１０４で送信２次シンボルに変換された後、送信変調回路１０６−１で複数キャリヤの信号に変調され、周波数合波回路１０６−２により、周波数分割多重され、伝送路へと送出される。
受信側では、伝送路からの信号を受信して、周波数分波回路２００−１および受信復調回路２００−２により、２次復調されて、２次シンボルに変換された後、最尤判定器２０２により、１次シンボルに変換されて、対応するビット列が出力される。
また、送信１次シンボルＭ1〜Ｍ4について、以下の数式で表されるような変換により、送信２次シンボルＳ1〜Ｓ2を生成するものとする。
すなわち、上述した記号を用いると、以下のように表される。
送信２次シンボルＳ1＝＜１｜４，３＞
送信２次シンボルＳ2＝＜２｜３，４＞
この場合、送信２次シンボルＳ1＝＜１｜４，３＞について、縮退しているデータ番号の区別は、送信２次シンボルＳ2＝＜２｜３，４＞の対応するデータ番号の信号の属する象限で区別する。また、送信２次シンボルＳ2＝＜２｜３，４＞について、縮退しているデータ番号の区別は、送信２次シンボルＳ1＝＜１｜４，３＞の対応するデータ番号の信号の属する象限で区別する。
図１５は、図１４に示した構成で、２次階層化された後の多重化信号の信号点配置を示す図である。
２次階層化したことに伴い、送信２次シンボルＳ1およびＳ2は、それぞれ、４3直角位相振幅変調、すなわち、６４ＱＡＭの信号配置と等価となっている。
図１６は、図１５に示した信号点配置に対する信号点番号と対応する送信１次シンボルとの関係を示す図である。
なお、図１６においては、送信２次シンボルＳ1については、送信１次シンボルＭ2について縮退しており、送信２次シンボルＳ2については、送信１次シンボルＭ1について縮退している。
ただし、図１６においては、縮退しているシンボルについては、図示省略し、単に、記号“××”で表示している。
（実施の形態２）
図１７は、直交伝送路として偏波多重変調方式を用いる無線通信システムの構成を説明するための図である。
図１７は、図５の構成を偏波多重変調方式に対応するように変更したものであり、ＲＦのフロントエンドについては、図示省略している。
図１７の例では、直交伝送路のうち、２系統を周波数多重伝送路とし、１系統を偏波多重伝送路として構成を示す。
すなわち、送信２次シンボルＳ1〜Ｓ3のうち、送信２次シンボルＳ1〜Ｓ2については、垂直偏波伝送路で伝送し、残りの送信２次シンボルＳ3については、水平偏波伝送路で伝送する。
図１８は、無線通信システムのさらに他の変形例の構成を説明するための図である。
図１８では、直交伝送路の例として、周波数分割多重方式と偏波多重方式により、たとえば、ｍ系統の直交する伝送路で、情報を独立して送信可能な構成を示す。
図１８において、送信機１０００は、符号化／割当処理部１００、変調回路１０２−１〜１０２−ｎ、写像変換器１０４、周波数合波回路１０６−１ａ，１０６−１ｂ、送信部１０６−２ａ，１０６−２ｂ、送信アンテナ１０ａ，１０ｂから構成される。受信機２０００は、受信アンテナ１２ａ，１２ｂ、受信機２０１−１ａ，２０１−１ｂ、周波数分波回路２００−２ａ，２００−２ｂ、干渉補償回路２００−３、伝搬路行列推定回路２００−４、最尤判定器２０２、復号化／ビット変換処理部２０４から構成される。
送信機１０００は、送信される情報信号を符号化／割当処理部１００でｎ系統の信号に分岐する。それぞれの系統の信号を変調回路１０２−１〜１０２−ｎで個別に変調処理を行う。変調回路１０２−１〜１０２−ｎで独立に変調されたｎ系統の変調信号は写像変換器１０４でｍ系統の信号に変換され、そのうちｍ1およびｍ2系統（ｍ1＋ｍ2＝ｍ、ただしｍ1，ｍ2は自然数）の信号がそれぞれ送信変調回路１０６−１ａ，１０６−１ｂで複数キャリヤの信号に変調され、周波数合波回路１０６−２ａ，１０６−２ｂにて周波数多重される。周波数多重処理された信号はそれぞれ送信部１０６−３ａ，１０６−３ｂで独立して周波数変換、増幅がなされ、２つの偏波面を有するアンテナ１０ａ，１０ｂから送信される。
受信機２０００において、受信アンテナ１２ａと１２ｂは２つの偏波受信アンテナである。受信機２０００の２つの偏波面で受信された信号はそれぞれ後段の受信部２０１−１ａ，２０１−１ｂに入力され、そこで、フィルタリング、アンプ処理、周波数変換等がなされる。受信部２０１−１ａ，２０１−１ｂからの出力はそれぞれ周波数分波回路２００−２ａ，２００−２ｂに入力され、ｍ１，ｍ２系統のキャリヤ単位の信号に周波数分波される。周波数分波回路で分波された各キャリヤの信号は、伝搬路行列推定回路２００−４でそれぞれのキャリヤに含まれるトレーニング信号から伝搬路行列Ｈをキャリヤ毎に推定する。２つの偏波を垂直／水平偏波とすると、送信垂直／水平偏波信号にトレーニング信号を挿入し、受信側で受信垂直／水平偏波信号にトレーニング信号を検出した時にマッチトパルスを出力するマッチトフィルタを適用する。
キャリヤ単位で検出された伝搬路行列Ｈを用いて受信信号の干渉補償を干渉補償回路２００−３で行う。干渉補償は、たとえば、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）法を適用することで実現できる。干渉補償された信号は、受信復調回路２００−５ａ，２００−５ｂにより１次復調された後、最尤判定器２０２に入力され、キャリヤ単位で復調処理がなされる。最尤判定器２０２からはマルチキャリヤ信号それぞれの情報信号が独立に出力されるので、復号化／ビット変換処理部２０４で１系統の信号に変換し、送信された情報信号を復元する。
（実施の形態３）
図１９は、実施の形態３の無線通信システムの構成を説明するためのブロック図である。
図１９に示した構成は、図５に示した無線通信システムを以下に説明するように変形した構成である。
すなわち、図１９に示す構成では、写像変換器の写像変換関数を、多重度制御器によって切り替える。
より詳しくは、図１９に示した構成において、送信側の多重度制御器１１０は、周波数多重分割方式において、伝送路の品質（Ｓ/Ｎ等）に応じて、使用する直交伝送路の数、階層化の次数および多重度（ｎ/ｍ）を切り替える。可変写像変換器１０４´は、多重度制御器１１０からの制御にしたがって、このような伝送路の数、階層化の次数や多重度を変更する。すなわち、多重度制御器１１０からの制御によって、可変写像変換器１０４´の使用する写像関数や、送信変調回路１０６−１および周波数合波回路１０６−２による多重化処理が変更される。
このような伝送路の品質は、受信機側から制御チャンネルを通して送信機側にフィードバックされる構成とすることができる。そして、多重度制御器１１０が、ｉ）使用可能な直交伝送路の数、ｉｉ）階層化の次数および多重度（ｎ/ｍ）の切り替えの情報、および、ｉｉｉ）必要によっては、信号点と送信ビット列との対応関係としていずれを使用するかという情報については、同じく制御チャネルを使用して、送信機側から受信機側の多重度制御器２１０に通知する。
受信機側の多重度制御器２１０は、送信機側からの通知にしたがって、周波数分波回路２０−１および受信復調回路２００−２の経路を切り替え、可変最尤判定器２０２´の判定アルゴリズムを切り替えて、対応する復調・復号処理を実行する。
多重度の制御の例としては、たとえば、その時点の伝送路の状態に応じて、所定レベルよりも良好なＳ／Ｎを有しており使用可能と判定される直交伝送路の数が多い場合には多重度を小さく、少ない場合は多重度を大きくする構成とすることが可能である。また、多重度の制御の他の例としては、たとえば、伝送路品質が良好な場合は多重度を大きく、劣悪な場合は多重度を小さくする構成とすることが可能である。あるいは、多重度の制御のさらに他の例としては、たとえば、伝送路品質が良好な場合は階層化の次数を大きく、劣悪な場合は階層化の次数を小さくする構成とすることが可能である。
なお、以上の説明では、直交伝送路として周波数分割多重の伝送路について説明したが、直交伝送路としては、直交周波数分割多重の伝送路であってもよい。また、図２０の構成は多重度（ｎ/ｍ）の制御のためｍを切り替える構成であるが、同様にｎを切り替えて多重度を変化させる構成も好ましい。
（実施の形態４）
図２０は、実施の形態４の無線通信システムの構成を説明するためのブロック図である。
図２０に示した構成は、図１９に示した無線通信システムを以下に説明するように変形した構成である。
すなわち、図２０に示す構成では、写像変換器の写像変換関数を、多重度制御器によって切り替える構成に加えて、周波数分割多重の伝送路に加えて、直交伝送路として偏波多重伝送路も組み合わせて用いる。
より詳しくは、図２０に示した構成において、送信側の多重度制御器１１０は、周波数多重分割方式および偏波多重方式を用いて、伝送路の品質（Ｓ/Ｎ等）に応じて、使用する直交伝送路の数、階層化の次数および多重度（ｎ/ｍ）を切り替える。可変写像変換器１０４´は、多重度制御器１１０からの制御にしたがって、このような伝送路の数、階層化の次数や多重度を変更する。すなわち、多重度制御器１１０からの制御によって、可変写像変換器１０４´の使用する写像関数や、周波数／偏波可変マルチプレクサ１０６´による多重化処理が変更される。
周波数／偏波可変マルチプレクサ１０６´は、直交伝送路として使用する周波数分割多重の伝送路と、これらと偏波多重との組合せを変更してマルチプレクスする。ここで、特に限定されないが、たとえば、予め変更する周波数分割多重の伝送路の数と偏波多重との組合せを規定しておき、これらにそれぞれ対応する信号処理の経路を形成しておき、多重度制御器１１０からの制御によって、経路を切り替える構成とすることができる。
このような伝送路の品質も、受信機側から制御チャンネルを通して送信機側にフィードバックされる構成とすることができる。そして、多重度制御器１１０が、ｉ）使用可能な直交伝送路の数、ｉｉ）階層化の次数および多重度（ｎ/ｍ）の切り替えの情報、およびｉｉｉ）必要によっては、信号点と送信ビット列との対応関係としていずれを使用するかという情報については、同じく制御チャネルを使用して、送信機側から受信機側の多重度制御器２１０に通知する。
受信機側の多重度制御器２１０は、送信機側からの通知にしたがって、周波数／偏波可変デマルチプレクサ２００´の信号処理の経路を切り替え、可変最尤判定器２０２´の判定アルゴリズムを切り替えて、対応する復調・復号処理を実行する。
多重度の制御の例は、実施の形態３と同様であるので、説明は繰り返さない。
以上説明した各実施の形態の無線通信システムの構成によれば、多重通信により、複数の伝送路としての通信品質を維持して、周波数利用効率を向上させ、データ伝送速度を向上させることが可能である。
また、各実施の形態の無線通信システムの構成によれば、多重通信により、データ伝送をする場合に、複数の伝送路の各々の通信品質の変化に対して多重度等を適応的に変化させて、全体としての通信品質を維持して通信することが可能である。
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
１００ 符号化／割当処理部、１０２−１〜１０２−ｎ 変調器、１０４ 写像変換部、１０６，１０７ 送信変調器、２００ 受信復調部、２０２ 最尤判定器、２０４ 復号化／ビット変換処理部、１０３−１〜１０３−ｎ 記憶部、１０５ マッピング処理部、１０００，１０００ 無線送信機、２０００ 無線受信機。

Claims (8)

  1. 相互に直交した複数の直交伝送路を用いて情報を伝達するための通信装置であって、
    送信ビット列を構成する部分ビット列を、所定の変調方式に対応した第１のコンステレーション上の第１信号点にそれぞれ対応するｎ系統（ｎ：自然数）の送信１次シンボルに変換する符号化手段と、
    前記ｎ系統の送信１次シンボルを、第２のコンステレーション上の第２信号点にそれぞれ対応する、ｎ系統個よりも少ないｍ系統（ｍ：自然数）の送信２次シンボルへ変換する変換手段とを備え、
    少なくとも１系統の前記送信２次シンボルにおける前記第２の信号点の各々は、所定の複数種類の送信ビット列に縮退して対応しており、
    前記ｍ系統の送信２次シンボルをそれぞれ前記複数の直交伝送路により伝送するために送出する送信変調手段をさらに備える、通信装置。
  2. 前記変換手段は、
    前記ｎ系統の送信１次シンボルのうち、ｍ系統の送信１次シンボルをそれぞれ主成分とし、残りの（ｎ−ｍ）系統の送信１次シンボルについては、各主成分に対して振幅を順次縮小する階層化により、それぞれ前記ｍ系統の送信１次シンボルに重畳することで、前記第２のコンステレーション上の直角位相振幅変調の信号点に配置したとして、前記送信１次シンボルを前記送信２次シンボルに変換する、請求項１記載の通信装置。
  3. 前記ｍ系統に対する前記ｎ系統の比を多重度とするとき、
    前記変換手段は、前記複数の直交伝送路の伝送路の品質に応じて、前記多重度を変更することにより、送信１次シンボルの系統数または送信２次シンボルの系統数を変化させる、多重度変更手段をさらに備える、請求項１または２記載の通信装置。
  4. 相互に直交した複数の直交伝送路を用いて情報を伝達するための通信装置であって、
    受信された前記複数の直交伝送路からの信号に対する復調処理を行って、それぞれ、送信２次シンボルに対応する受信信号に復調する受信手段と、
    信号空間ダイアグラムのマッピングにおいて、前記受信信号について、前記送信２次シンボルに対応する信号点について尤度を算出し、最も確からしいシンボルを受信したシンボルとして特定し、前記特定された送信２次シンボルに対応する送信１次シンボルを算出するための尤度判定手段とを備え、
    前記送信１次シンボルは、送信側において、送信ビット列を構成する部分ビット列を、所定の変調方式に対応した第１のコンステレーション上のｎ系統の第１信号点にそれぞれ対応するように変換されたものであり、前記送信２次シンボルは、前記ｎ系統の送信１次シンボルを、第２のコンステレーション上の第２信号点にそれぞれ対応する前記ｎ系統よりも少ないｍ系統の送信２次シンボルへ変換されたものであり、少なくとも１系統の前記送信２次シンボルにおける前記第２の信号点の各々は、所定の複数種類の送信ビット列に縮退して対応しており、
    前記尤度判定手段で算出された送信１次シンボルを対応するビット列に変換する復号手段をさらに備える、通信装置。
  5. 前記尤度判定手段の尤度計算における前記信号空間ダイアグラムのマッピングは、前記ｎ系統の送信１次シンボルのうち、ｍ系統の送信１次シンボルをそれぞれ主成分とし、残りの（ｎ−ｍ）系統の送信１次シンボルについては、各主成分に対して振幅を順次縮小する階層化により、それぞれ前記ｍ系統の送信１次シンボルに重畳することで、前記第２のコンステレーション上の直角位相振幅変調の信号点に配置したとして、前記送信１次シンボルを前記送信２次シンボルに変換したものに相当する、請求項４記載の通信装置。
  6. 前記ｍ系統に対する前記ｎ系統の比を多重度とするとき、
    送信側で、前記複数の直交伝送路の伝送路の品質に応じて、前記多重度を変更することにより、送信１次シンボルの系統数または送信２次シンボルの系統数を変化させるために、伝送路の品質に関する情報を送信側に送信する手段をさらに備える、請求項４または５に記載の通信装置。
  7. 相互に直交した複数の直交伝送路を用いて情報を伝達するための通信システムであって、
    送信装置を備え、前記送信装置は、
    送信ビット列を構成する部分ビット列を、所定の変調方式に対応した第１のコンステレーション上の第１信号点にそれぞれ対応するｎ系統（ｎ：自然数）の送信１次シンボルに変換する符号化手段と、
    前記ｎ系統の送信１次シンボルを、第２のコンステレーション上の第２信号点にそれぞれ対応する、ｎ系統個よりも少ないｍ系統（ｍ：自然数）の送信２次シンボルへ変換する変換手段とを含み、
    少なくとも１系統の前記送信２次シンボルにおける前記第２の信号点の各々は、所定の複数種類の送信ビット列に縮退して対応しており、
    前記ｍ系統の送信２次シンボルをそれぞれ前記複数の直交伝送路により伝送するために送出する送信変調手段をさらに含み、
    受信装置をさらに備え、前記受信装置は、
    受信された前記複数の直交伝送路からの信号に対する復調処理を行って、それぞれ、送信２次シンボルに対応する受信信号に復調する受信手段と、
    信号空間ダイアグラムのマッピングにおいて、前記受信信号について、前記送信２次シンボルに対応する信号点について尤度を算出し、最も確からしいシンボルを受信したシンボルとして特定し、前記特定された送信２次シンボルに対応する送信１次シンボルを算出するための尤度判定手段と、
    前記尤度判定手段で算出された送信１次シンボルを対応するビット列に変換する復号手段とを含む、通信システム。
  8. 相互に直交した複数の直交伝送路を用いて情報を伝達するための通信方法であって、
    送信側で、送信ビット列を構成する部分ビット列を、所定の変調方式に対応した第１のコンステレーション上の第１信号点にそれぞれ対応するｎ系統（ｎ：自然数）の送信１次シンボルに変換するステップと、
    送信側で、前記ｎ系統の送信１次シンボルを、第２のコンステレーション上の第２信号点にそれぞれ対応する、ｎ系統個よりも少ないｍ系統（ｍ：自然数）の送信２次シンボルへ変換するステップとを備え、
    少なくとも１系統の前記送信２次シンボルにおける前記第２の信号点の各々は、所定の複数種類の送信ビット列に縮退して対応しており、
    送信側で、前記ｍ系統の送信２次シンボルをそれぞれ前記複数の直交伝送路により伝送するために送出するステップをさらに備え、
    受信側で、受信された前記複数の直交伝送路からの信号に対する復調処理を行って、それぞれ、送信２次シンボルに対応する受信信号に復調するステップと、
    受信側で、信号空間ダイアグラムのマッピングにおいて、前記受信信号について、前記送信２次シンボルに対応する信号点について尤度を算出し、最も確からしいシンボルを受信したシンボルとして特定し、前記特定された送信２次シンボルに対応する送信１次シンボルを算出するステップと、
    受信側で、前記算出された送信１次シンボルを対応するビット列に変換するステップとをさらに備える、通信方法。
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