JP6047101B2 - 送信装置及び受信装置 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１１年１１月１８日に出願された日本国特許出願２０１１−２５３１４６号、および２０１２年８月２２日に出願された日本国特許出願２０１２−１８３５７１号の優先権を主張するものであり、これらの先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。

本発明は、異なる複数のアンテナを用いてＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送を行う送信装置、受信装置、送信方法、及び受信方法であって、特にＭＩＭＯシステムにおける複数アンテナ間でインターリーブを行う送信装置、及び複数アンテナ間でデインターリーブを行う受信装置、及びそれらの方法に関する。

日本の地上デジタル放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial）は、固定受信機向けにハイビジョン放送（又は複数標準画質放送）を実現している。次世代の地上デジタル放送方式では、従来のハイビジョンに変わり、３Ｄハイビジョン放送やハイビジョンの１６倍の解像度を持つスーパーハイビジョンなど、さらに情報量の多いサービスを提供することが求められている。

近年、無線によるデータ伝送容量を拡大するための手法として、複数の送受信アンテナを用いるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）システムが提案されている。ＭＩＭＯを用いる伝送システムでは、空間分割多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）や、時空間符号（ＳＴＣ：Space Time Codes）が行われる。ＳＤＭの実現例としては、水平偏波及び垂直偏波の両偏波を同時に用いる偏波ＭＩＭＯ方式などが提案されている。

複数の送受信アンテナを用いたＭＩＭＯ伝送における、放送サービスを想定した実際の伝搬路では、反射特性の違いなどから片方の受信アンテナのみ受信レベルが大きく落ち込むことがある。ＳＤＭ伝送では複数アンテナによりそれぞれ別々のストリームを伝送するため、片方の受信レベル低下によるビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）特性の劣化によって、系全体のＢＥＲ特性も大きく劣化する。

従来、ＩＳＤＢ−Ｔ方式では、誤り訂正の効率を上げるために、送信データの順序を並べ替える、ビットインターリーブ、時間インターリーブ、及び周波数インターリーブが採用されている（例えば、非特許文献１参照）。また、ＩＥＥＥ８０２．１１のインターリーブをＭＩＭＯシステムに拡張し、１つのストリームをビット単位で複数の送信機に振り分け、各送信機単位でビットインターリーブを行う技法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表２００８−５０５５５８号公報

「地上デジタルテレビジョンの伝送方式」、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１、社団法人電波産業会

複数アンテナ（例えば２つ）を用いてそれぞれ別々のストリームを伝送するＳＤＭ−ＭＩＭＯ伝送において、アンテナ１の受信レベルをＲ_１、アンテナ２の受信レベルをＲ_２、アンテナ１のビット誤り率をＢＥＲ_１、アンテナ２のビット誤り率をＢＥＲ_２とすると、両アンテナを用いたＭＩＭＯ伝送システム全体の受信レベルＲ、及びビット誤り率ＢＥＲは、それぞれの平均を取って、次式（１）（２）のように表すことができる。

Ｒ＝（Ｒ_１＋Ｒ_２）／２ （１）
ＢＥＲ＝（ＢＥＲ_１＋ＢＥＲ_２）／２ （２）

実際に野外で行うＳＤＭ−ＭＩＭＯ伝送では、各アンテナから発射される電波の伝搬路特性の違いなどから、場所によってはアンテナ間に大きなレベル差が生じる。伝搬路によってのみ受信レベルが下がりビット誤り率が劣化した場合、上式より系全体のビット誤り率も劣化する。図２３では、アンテナそれぞれのＢＥＲ特性を実線、合成後のＢＥＲ特性を破線で示している。これより、合成後のＢＥＲ特性が劣化することが分かる。したがって、複数アンテナを用いたＳＤＭ−ＭＩＭＯ伝送では、アンテナ間のレベル差に起因するＢＥＲ特性の劣化によって、安定して受信できない、受信可能エリアが狭くなる、といった課題があった。

本発明の目的は、上記問題を解決するため、ＳＤＭ−ＭＩＭＯ伝送を行うＭＩＭＯシステムにおいて、ＢＥＲ特性を改善することが可能な送信装置、受信装置、及びそれらの方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、ＯＦＤＭ信号を複数の送信アンテナを用いて送信する送信装置であって、送信信号をＩＱ平面へマッピングし、キャリア変調を施したキャリアシンボルを生成するマッピング部と、前記キャリアシンボルを周波数方向及び送信アンテナ間でインターリーブ処理し、送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータを生成する周波数・送信アンテナ間インターリーブ部（後述する実施形態では周波数・偏波間インターリーブ部）と、前記送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータに対して、ＯＦＤＭフレームを構成し、各送信アンテナを介してＯＦＤＭ信号を送信する出力処理部と、を備え、前記周波数・送信アンテナ間インターリーブ部は、前記キャリアシンボルを送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに周波数方向にインターリーブ処理し、セグメント間でインターリーブ処理されたデータを生成するセグメント間インターリーブ部と、前記セグメント間でインターリーブ処理されたデータを所定数ずつ分配して、前記送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータを生成するデータ分配部と、前記データ分配部により分配されたデータをセグメントごとにインターリーブ処理するセグメント内インターリーブ部と、を備える。

さらに、本発明に係る送信装置において、前記セグメント間インターリーブ部は、前記キャリアシンボルを、ＩＱ平面のＩ軸座標上に配置されるＩデータ、及びＩＱ平面のＱ軸座標上に配置されるＱデータに分解し、Ｉデータ及びＱデータを最小単位として、送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに周波数方向にインターリーブ処理して、前記セグメント間でインターリーブ処理されたデータを生成する。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、複数チャンネルのＯＦＤＭ信号を各チャンネルあたり複数の送信アンテナを用いて送信する送信装置であって、複数チャンネル分の送信信号をＩＱ平面へマッピングし、キャリア変調を施した複数チャンネル分のキャリアシンボルを生成するマッピング部と、前記複数チャンネル分のキャリアシンボルを周波数方向及び送信アンテナ間でインターリーブ処理し、送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータを生成する周波数・送信アンテナ間インターリーブ部（後述する実施形態では周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部）と、前記送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータに対して、ＯＦＤＭフレームを構成し、各送信アンテナを介してＯＦＤＭ信号を送信する出力処理部と、を備え、前記周波数・送信アンテナ間インターリーブ部は、前記キャリアシンボルを送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに周波数方向にインターリーブ処理し、セグメント間でインターリーブ処理されたデータを生成するセグメント間インターリーブ部と、前記セグメント間でインターリーブ処理されたデータを所定数ずつ分配して、前記送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータを生成するデータ分配部と、前記データ分配部により分配されたデータをセグメントごとにインターリーブ処理するセグメント内インターリーブ部と、を備える。

なお、本発明に係る送信装置において、前記出力処理部は、例えば水平偏波用アンテナ及び垂直偏波用アンテナ、又は右旋円偏波用アンテナ及び左旋円偏波用アンテナを介して前記ＯＦＤＭ信号を送信する。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、上記の送信装置から送信されたＯＦＤＭ信号を複数の受信アンテナを用いて受信する受信装置であって、複数の受信アンテナにより受信したＯＦＤＭ信号を伝送路応答を用いて波形等化及び分離した分離信号を生成するＭＩＭＯ検出部と、前記分離信号に対し、前記周波数・送信アンテナ間インターリーブ部によるインターリーブ処理と逆の処理を行う第１のデインターリーブ部（後述する実施形態では第１周波数・偏波間デインターリーブ部２５又は第１周波数・偏波・チャンネル間デインターリーブ部３２）と、ＯＦＤＭ信号の雑音分散を算出する雑音分散算出部と、前記雑音分散に対し、前記周波数・送信アンテナ間インターリーブ部によるインターリーブ処理と逆の処理を行う第２のデインターリーブ部（後述する実施形態では第２周波数・偏波間デインターリーブ部２７又は第２周波数・偏波・チャンネル間デインターリーブ部３３）と、前記第１の周波数・受信アンテナ間デインターリーブ部によりデインターリーブ処理された分離信号、及び前記第２の周波数・受信アンテナ間デインターリーブ部によりデインターリーブ処理された雑音分散を用いて尤度比を算出する尤度比算出部と、前記尤度比を用いて誤り訂正符号を復号する誤り訂正符号復号部と、を備える。

本発明によれば、ＳＤＭ−ＭＩＭＯ伝送を行うＭＩＭＯシステムにおいて偏波間でインターリーブ処理を行うことにより、ＢＥＲ特性を改善することができる。これにより、受信可能エリアの拡大や安定受信化を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る受信装置における雑音分散算出部の処理を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置における第１の例の周波数・偏波間インターリーブ部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置における周波数・偏波間インターリーブの第１の例のセグメント間インターリーブ部の処理を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置における周波数・偏波間インターリーブの第１の例のデータローテーション部の処理を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置における周波数・偏波間インターリーブの第１の例のデータランダマイズ部の処理を説明する図である。 本発明に第１の実施形態に係る送信装置との比較のために示す、マッピング前のビットデータに対してデータ分配を行う送信装置の構成を示す図である。 図１に示す送信装置１と、図８に示す送信装置１’のビット誤り率のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置における周波数・偏波間インターリーブの第２の例のセグメント間インターリーブ部の処理を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置における第３の例の周波数・偏波間インターリーブ部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置における周波数・偏波間インターリーブの第３の例のセグメント間インターリーブ部の処理を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置における周波数・偏波間インターリーブの第４の例のセグメント間インターリーブ部の処理を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置における第５の例の周波数・偏波間インターリーブ部の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る送信装置のビット誤り率のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る送信装置における第１の例の周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る送信装置における第３の例の周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部の構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る送信装置における周波数・偏波・チャンネル間インターリーブの第３の例のセグメント間インターリーブ部の処理を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る送信装置における周波数・偏波・チャンネル間インターリーブの第４の例のセグメント間インターリーブ部の処理を説明する図である。 本発明の第２の実施形態に係る送信装置における第５の例の周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部の構成を示すブロック図である。 受信レベル差に起因するビット誤り率特性の劣化を示す図である。 本発明による送信方法を示すフローチャートである。 本発明による受信方法を示すフローチャートである。

一般に誤り訂正符号は、データが連続的に誤ると訂正が効きにくい。そのため、送信装置ではデータをインターリーブ処理し、受信装置では受信したデータをデインターリーブ処理して元のデータに戻すことで、誤りデータを全体に分散させ、誤り訂正能力を向上させている。日本のデジタル放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔでは、ビットインターリーブ処理、周波数インターリーブ処理、時間インターリーブ処理をそれぞれ行うことで、様々な条件下で最適のパフォーマンスを実現するように設計されている。本発明では、これらのインターリーブに加えて送信アンテナ間のインターリーブ処理を行うことで、送信アンテナ間のレベル差による誤りデータを送信アンテナ間に分散させ、ＭＩＭＯシステム全体の伝送特性を改善する。以下、複数アンテナを用いたＭＩＭＯの一例として、水平偏波、垂直偏波の直交性を利用した偏波ＭＩＭＯを具体例にとり説明する。ただし、本発明による送信装置及び受信装置は、偏波ＭＩＭＯ伝送のみならず、一般的なＳＤＭ-ＭＩＭＯ伝送に対して有効である。

＜第１の実施形態＞
［送信装置］
まず、本発明の第１の実施形態に係る送信装置について説明する。送信装置は、複数の送信アンテナからそれぞれ異なる偏波を用いてＯＦＤＭ信号を送信する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、送信装置１は、誤り訂正符号化部１１と、ビットインターリーブ部１２と、マッピング部１３と、時間インターリーブ部１４と、周波数・偏波間インターリーブ部１５と、第１偏波用出力処理部１６−１と、第２偏波用出力処理部１６−２と、第１偏波用送信アンテナ１７−１と、第２偏波用送信アンテナ１７−２と、を備える。第１偏波用出力処理部１６−１は、第１偏波用ＯＦＤＭフレーム構成部１６１−１と、第１偏波用ＩＦＦＴ部１６２−１と、第１偏波用ＧＩ付加部１６３−１と、を備える。第２偏波用出力処理部１６−２は、第２偏波用ＯＦＤＭフレーム構成部１６１−２と、第２偏波用ＩＦＦＴ部１６２−２と、第２偏波用ＧＩ付加部１６３−２と、を備える。ビットインターリーブ部１２は、後述の理由によりＤＶＢ−Ｃ２（Digital Video Broadcasting-Cable 2）方式を踏襲したものとする。その他、周波数・偏波間インターリーブ部１５を除く各ブロックの処理は、ＩＳＤＢ−Ｔ方式を踏襲したものとする。

第１偏波用出力処理部１６−１は、第１偏波用の送信データについての処理を行い、第２偏波用出力処理部１６−２は、第２偏波用の送信データについての処理を行う。第１偏波及び第２偏波は、水平偏波及び垂直偏波や、右旋円偏波及び左旋円偏波など、２種類の分離可能な偏波とする。以下の説明において、第１偏波用と第２偏波用とで両者を区別する必要が無い場合には、第１偏波用出力処理部１６−１及び第２偏波用出力処理部１６−２を出力処理部１６と称し、第１偏波用ＯＦＤＭフレーム構成部１６１−１及び第２偏波用ＯＦＤＭフレーム構成部１６１−２をＯＦＤＭフレーム構成部１６１と称し、第１偏波用ＩＦＦＴ部１６２−１及び第２偏波用ＩＦＦＴ部１６２−２をＩＦＦＴ部１６２と称し、第１偏波用ＧＩ付加部１６３−１及び第２偏波用ＧＩ付加部１６３−２をＧＩ付加部１６３と称し、第１偏波用送信アンテナ１７−１及び第２偏波用送信アンテナ１７−２を送信アンテナ１７と称する。

誤り訂正符号化部１１は、受信側で伝送誤りを訂正可能とするために、入力される送信信号を誤り訂正符号化する。誤り訂正は、例えば外符号としてＢＣＨ符号を用い、内符号としてＬＤＰＣ(Low Density Parity Check)符号を用いる。

ビットインターリーブ部１２は、誤り訂正符号の性能を高めるために、誤り訂正符号化部１１より出力された送信信号をビット単位でインターリーブする。誤り訂正に外符号としてＬＤＰＣ符号を用いる場合、ビットインターリーブ方法はＤＶＢ−Ｃ２で用いられている方法などで効果があることが知られている。ＤＶＢ−Ｃ２のビットインターリーブ方法については、ETSI EN 302 769 V1.2.1(p.32)や、http://www.dvb.org/technology/dvbc2/を参照されたい。

マッピング部１３は、ｍビット／シンボルとしてＩＱ平面へのマッピングを行い、変調方式に応じたキャリア変調が施されたキャリアシンボルを生成する。

時間インターリーブ部１４は、マッピング部１３から入力されるキャリアシンボルの順序を、時間方向に並べ替える。

周波数・偏波間インターリーブ部１５は、時間インターリーブ部１４から入力される時間方向にインターリーブ処理されたキャリアシンボルの順序を、周波数方向及び偏波間（送信アンテナ間）で並べ替え、送信アンテナ１７ごとにインターリーブ処理されたデータを生成する。インターリーブ処理の具体例は後述する。

出力処理部１６は、周波数・偏波間インターリーブ部１５から入力されるインターリーブ処理されたデータに対して、ＯＦＤＭフレームを構成し、各送信アンテナ１７を介してＯＦＤＭ信号を送信する。送信アンテナ１７は、水平偏波用アンテナ及び垂直偏波用アンテナ、又は右旋円偏波用アンテナ及び左旋円偏波用アンテナである。

ＯＦＤＭフレーム構成部１６１は、周波数・偏波間インターリーブ部１５から入力される信号にパイロット信号（ＳＰ信号）、制御情報を示すＴＭＣＣ信号、及び付加情報を示すＡＣ信号を挿入し、全キャリアを１ ＯＦＤＭシンボルとして、所定数のＯＦＤＭシンボルのブロックでＯＦＤＭフレームを構成する。

ＩＦＦＴ部１６２は、ＯＦＤＭフレーム構成部１６１から入力されるＯＦＤＭシンボルに対して、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）処理を施して時間領域の有効シンボル信号を生成する。

ＧＩ付加部１６３は、ＩＦＦＴ部１６２から入力される有効シンボル信号の先頭に、有効シンボル信号の後半部分をコピーしたガードインターバルを挿入し、直交変調処理及びＤ／Ａ変換を施したアナログ信号を、送信アンテナ１７を介して外部に送信する。

［受信装置］
次に、本発明の第１の実施形態に係る受信装置について説明する。受信装置は、上述した送信装置１から送信されるＯＦＤＭ信号を、複数の受信アンテナにより受信する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、受信装置２は、第１偏波用受信アンテナ２１−１と、第２偏波用受信アンテナ２１−２と、第１偏波用入力処理部２２−１と、第２偏波用入力処理部２２−２と、伝送路応答算出部２３と、ＭＩＭＯ検出部２４と、第１周波数・偏波間デインターリーブ部２５と、雑音分散算出部２６と、第２周波数・偏波間デインターリーブ部２７と、尤度比算出部２８と、時間デインターリーブ部２９と、ビットデインターリーブ部３０と、誤り訂正符号復号部３１と、を備える。第１偏波用入力処理部２２−１は、第１偏波用ＧＩ除去部２２１−１と、第１偏波用ＦＦＴ部２２２−１と、第１偏波用パイロット信号抽出部２２３−１と、を備える。第２偏波用入力処理部２２−２は、第２偏波用ＧＩ除去部２２１−２と、第２偏波用ＦＦＴ部２２２−２と、第２偏波用パイロット信号抽出部２２３−２と、を備える。

第１偏波及び第２偏波は、送信装置１の第１偏波及び第２偏波と同一である。以下の説明において、第１偏波用と第２偏波用とで両者を区別する必要が無い場合には、第１偏波用受信アンテナ２１−１及び第２偏波用受信アンテナ２１−２を受信アンテナ２１と称し、第１偏波用入力処理部２２−１及び第２偏波用入力処理部２２−２を入力処理部２２と称し、第１偏波用ＧＩ除去部２２１−１及び第２偏波用ＧＩ除去部２２１−２をＧＩ除去部２２１と称し、第１偏波用ＦＦＴ部２２２−１及び第２偏波用ＦＦＴ部２２２−２をＦＦＴ部２２２と称し、第１偏波用パイロット信号抽出部２２３−１及び第２偏波用パイロット信号抽出部２２３−２をパイロット信号抽出部２２３と称する。

入力処理部２２は、送信装置１から送信されるＯＦＤＭ信号を、受信アンテナ２１を介して受信する。ＧＩ除去部２２１は、受信したＯＦＤＭ信号を直交復調処理してベースバンド信号を生成し、Ａ／Ｄ変換によりアナログ信号を生成する。そして、ＧＩ除去部２２１は、ガードインターバルを除去して有効シンボル信号を抽出する。

ＦＦＴ部２２２は、ＧＩ除去部２２１から入力される有効シンボル信号に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を施して複素ベースバンド信号を生成する。

パイロット信号抽出部２２３は、ＦＦＴ部２２２から入力される複素ベースバンド信号からパイロット信号（ＳＰ信号）を抽出する。

伝送路応答算出部２３は、パイロット信号抽出部２２３から入力されるパイロット信号を用いて伝送路応答を算出する。

ＭＩＭＯ検出部２４は、ＦＦＴ部２２２から入力されるベースバンド信号を、伝送路応答算出部２３から入力される伝送路応答を用いて、ＺＦ（Zero Forcing）、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）、ＢＬＡＳＴ（Bell Laboratories Layered Space-Time）、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）などの既知の手法により、送信装置１から送信される複数の偏波信号を波形等化及び分離した分離信号を生成する。

第１周波数・偏波間デインターリーブ部２５は、ＭＩＭＯ検出部２４から入力される分離信号に対し、周波数方向及び偏波間（受信アンテナ間）でデインターリーブ処理（送信装置１の周波数・偏波間インターリーブ部１５と逆の処理）を行う。

受信装置２は、ＬＤＰＣ復号に必要な尤度比を算出するために、雑音分散を算出する必要がある。第１周波数・偏波間デインターリーブ部２５によりデインターリーブ処理されたデータキャリア（分離信号）から帯域全体の雑音分散を算出してもよいが、より精度の高い雑音分散を算出するには、後述するように、各キャリアに対して雑音分散の重み付けを行う必要がある。したがって、図２に示す受信装置２では、雑音分散算出部２６を、第１周波数・偏波間デインターリーブ部２５と尤度比算出部２８との間ではなく、第１周波数・偏波間デインターリーブ部２５の前に配置している。

雑音分散算出部２６は、ＭＩＭＯ検出部２４から入力される各偏波信号から雑音分散を求める。雑音分散σ^２は、キャリアシンボルが本来あるべきＩＱ座標上のシンボル点と実際に観測したキャリアシンボルのシンボル点Ｐとのずれを意味し、変調誤差比を求めて逆数を取ることで得られる。これは、帯域内平均電力を１とする正規化係数を乗じているためである。図３は、雑音分散算出部２６の処理を説明する図である。雑音分散の算出方法は幾つか存在するが、図３に示すように、シンボル点Ｐの雑音分散を算出する際には、多値変調（図３の例では６４ＱＡＭ）されているデータシンボルから求めるよりも、ＡＣシンボル及び／又はＴＭＣＣシンボルから求めるほうが、誤って認識される確率が低い。そこで、雑音分散算出部２６は、データシンボルを周波数・偏波間デインターリーブ処理する前に、ＡＣシンボル及び／又はＴＭＣＣシンボルを用いて、ＯＦＤＭキャリアシンボル全体の平均雑音分散を算出するのが好適である。

伝送路にマルチパスが存在する場合は、各ＯＦＤＭキャリアで電力が異なるため雑音分散にばらつきが生じる。雑音分散σ^２は、各キャリアシンボルを構成するビット単位の尤度比を求めるために必要であり、キャリア毎の雑音分散をなるべく正確に算出することがＬＤＰＣ復号の性能を決める。そこで、伝送路応答から求まるウェイト行列を利用し、帯域全体の平均雑音分散に対して各キャリアで重み付けを行って雑音分散を定める。各キャリアにおけるウェイト行列は、伝送路応答行列Ｈとして（Ｈ^ＨＨ）^−１と表せることが知られている。各キャリアのウェイト成分は、この対角成分で表せる。これを全キャリアで正規化し、帯域全体の平均雑音分散に乗算することで重み付けを行う。各キャリアの信号対電力の情報（＝Ｃ／Ｎ）を尤度計算に乗算する復号法については、例えば、中原、「マルチパス伝送路における６４ＱＡＭ−ＯＦＤＭ信号の軟判定復号法の検討」、ITE Technical Report vol.22、no.34、PP1-6、Jun.1998を参照されたい。ウェイト行列の算出等の詳細は、例えば、大鐘・小川、「わかりやすいＭＩＭＯシステム技術」、オーム社、ｐ.101を参照されたい。

第２周波数・偏波間デインターリーブ部２７は、雑音分散算出部２６から入力される各偏波信号に対応する雑音分散に対し、周波数方向及び偏波間（受信アンテナ間）でデインターリーブ処理（送信装置１の周波数・偏波間インターリーブ部１５と逆の処理）を行う。

尤度比算出部２８は、第１周波数・偏波間デインターリーブ部２５から入力されるデインターリーブ処理されたデータと、該データに対応する第２周波数・偏波間デインターリーブ部２７から入力される雑音分散σ^２とを用いて尤度比λを算出する。尤度比λは誤り訂正符号の各ビットについて算出されるものであり、受信信号の確率的な信頼度情報を表す。尤度比としては、一般的に対数尤度比（ＬＬＲ：Log-Likelihood Ratio）が用いられる。例えば、ＢＰＳＫ変調での対数尤度比λは、観測した値をｙとして、２値（ｘ＝０，１）それぞれの確率Ｐ（＝尤度関数）はガウス分布となるため、次式（３）で表される。詳細は、例えば、和田山、「低密度パリティ検査符号とその復号法」、トリケップスを参照されたい。

時間デインターリーブ部２９は、尤度比算出部２８から入力される尤度比λに対し、時間方向にデインターリーブ処理（送信装置１の時間インターリーブ部１４と逆の処理）を行う。そして、デインターリーブ処理された尤度比λを、ビットデインターリーブ部３０に出力する。

ビットデインターリーブ部３０は、時間デインターリーブ部２９により生成された尤度比λに対し、ビット方向にデインターリーブ処理（送信装置１のビットインターリーブ部１２と逆の処理）を行う。そして、デインターリーブ処理された尤度比λを、誤り訂正符号復号部３１に出力する。

誤り訂正符号復号部３１は、ビットデインターリーブ部３０から入力される尤度比λを用いて誤り訂正復号の復号を行い、送信装置１から送信されたビットの推定値を出力する。

［周波数・偏波間インターリーブ部］
次に、周波数・偏波間インターリーブ部１５について説明する。なお、第１周波数・偏波間デインターリーブ部２５及び第２周波数・偏波間デインターリーブ部２７は、周波数・偏波間インターリーブ部１５と逆方向にデータを並び替えて元の順序に戻すものであり、周波数・偏波間インターリーブ部１５のブロック図と信号線の矢印の向きが逆になるだけであるため、説明を省略する。

［インターリーブの第１の例］
インターリーブの第１の例では、周波数・偏波間インターリーブ部１５は、所定数のキャリアシンボルごとに第１偏波送信用データ及び第２偏波送信用データに分類した後に、偏波ごとに周波数インターリーブ処理を行う。図４は、周波数・偏波間インターリーブ部１５の第１の例の構成を示すブロック図である。第１の例では、周波数・偏波間インターリーブ部１５は、データ分配部１５１と、第１偏波用周波数インターリーブ部１５０−１と、第２偏波用周波数インターリーブ部１５０−２とを備える。第１偏波用周波数インターリーブ部１５０−１は、第１偏波用セグメント間インターリーブ部１５２−１と、第１偏波用データローテーション部１５３−１と、第１偏波用データランダマイズ部１５４−１と、を備える。第２偏波用周波数インターリーブ部１５０−２は、第２偏波用セグメント間インターリーブ部１５２−２と、第２偏波用データローテーション部１５３−２と、第２偏波用データランダマイズ部１５４−２と、を備える。以下の説明において、第１偏波用と第２偏波用とで両者を区別する必要が無い場合には、第１偏波用周波数インターリーブ部１５０−１及び第２偏波用周波数インターリーブ部１５０−２を周波数インターリーブ部１５０と称し、第１偏波用セグメント間インターリーブ部１５２−１及び第２偏波用セグメント間インターリーブ部１５２−２をセグメント間インターリーブ部１５２と称し、第１偏波用データローテーション部１５３−１及び第２偏波用データローテーション部１５３−２をデータローテーション部１５３と称し、第１偏波用データランダマイズ部１５４−１及び第２偏波用データランダマイズ部１５４−２をデータランダマイズ部１５４と称する。

データ分配部１５１は、時間インターリーブ部１４から入力されるキャリアシンボルを所定数ずつ、第１偏波用周波数インターリーブ部１５０−１、及び第２偏波用周波数インターリーブ部１５０−２に分配する。インターリーブの効果を高めるためには、１キャリアシンボルずつ分配する、すなわち奇数番目のキャリアシンボルを第１偏波用周波数インターリーブ部１５０−１に出力し、偶数番目のキャリアシンボルを第２偏波用周波数インターリーブ部１５０−２に出力するのが好適である。

周波数インターリーブ部１５０は、例えばＩＳＤＢ−Ｔで行われている方法でインターリーブ処理を行い、データ分配部１５１により分配された各偏波用のデータ（各送信アンテナのデータ）を、１ ＯＦＤＭシンボルごとに、周波数方向にインターリーブする。

図５は、セグメント間インターリーブ部１５２の処理を説明する図であり、図５（ａ）はインターリーブ前のシンボル配置を表し、図５（ｂ）はインターリーブ後のシンボル配置を表す。セグメント間インターリーブ部１５２は、データ分配部１５１から入力されるキャリアシンボルを、１ ＯＦＤＭキャリアシンボルごとに、セグメント間で周波数方向にインターリーブ処理する。図５に示す例では、１ ＯＦＤＭキャリアシンボル内のセグメント数をｎ（ＩＳＤＢ−Ｔ方式では、ｎ＝１３）とし、１セグメントあたりのキャリアシンボル数を３８４としている。なお、並び替え順は一例であり、これに限られるものではない。

図６は、データローテーション部１５３の処理を説明する図であり、図６（ａ）はインターリーブ前のシンボル配置を表し、図６（ｂ）はインターリーブ後のシンボル配置を表す。データローテーション部１５３は、セグメント間インターリーブ部１５２から入力されるキャリアシンボルに対し、１セグメントごとに、データのローテーションによるインターリーブ処理を行う。図６では、図５と同様に、１セグメントあたりのキャリアシンボル数を３８４としている。データローテーション部１５３は、ｋ番目セグメント、ｉ番目のデータを、データローテーションによって、ｋ番目セグメント、ｉ’番目に並べ替える。図６に示す例では、ｉ’＝（ｉ＋ｋ）ｍｏｄ３８４としている。なお、並べ替え順は一例であり、これに限られるものではない。

図７は、データランダマイズ部１５４の処理を説明する図であり、図７（ａ）はインターリーブ前のシンボル配置を表し、図７（ｂ）はインターリーブ後のシンボル配置を表す。データランダマイズ部１５４は、セグメント内のキャリアシンボル数分の乱数テーブルを予め有し（送信側及び受信側で同じ乱数テーブルとする）、データローテーション部１５３から入力されるデータに対して、乱数テーブルを参照してセグメント内でランダマイズ処理を行い、周期性を排除する。図７では、図５、６と同様に、１セグメントあたりのキャリアシンボル数を３８４としている。なお、乱数は一例であり、これに限られるものではない。

ここで、図１に示すように、周波数・偏波間インターリーブ部１５は、インターリーブを、マッピング部１３によるマッピングが行われる前のビットデータに対してではなく、マッピング部１３によるマッピングが行われた後のキャリアシンボルに対して行う点に留意されたい。その理由を以下に説明する。図８は、本発明に係る送信装置１との比較のために示す、マッピング部１３によるマッピングが行われる前のビットデータに対してデータ分配を行う送信装置１’の構成を示す図である。

ＡＷＧＮ（additive white Gaussian noise）環境などでは、偏波間のインターリーブを、送信装置１’のようにマッピング前のビットデータに対して行う場合と、送信装置１のようにマッピング後のキャリアシンボルに対して行う場合とでは、特性差はあまり生じない。しかし、例えばマルチパス環境下においては、１キャリアシンボル単位で振り分ける方が、１ビット単位で振り分ける方法よりも誤りやすいビット（例えば隣り合うキャリアシンボル同士で１ビット異なるグレー符号において下位２ビット）が分散する。そのため、本発明による送信装置１では、送信装置１’のように１ビット単位で分配するのではなく、１キャリアシンボル単位で分配する。これにより、マルチパス環境下におけるＢＥＲ特性を向上させることができる。

図９は、マルチパス環境下における、周波数・偏波間インターリーブ部１５が上述した第１の例の場合における送信装置１と、送信装置１’のＢＥＲのシミュレーション結果を示す図である。このシミュレーションの際に使用したパラメータは、マルチパス波の遅延差を１．１７［ｕｓ］、Ｄ／Ｕ比を６ｄＢ、位相差を１８０°としており、変調多値数は１０２４ＱＡＭである。その他はＩＳＤＢ−Ｔモード３に準拠している。

［インターリーブの第２の例］
次に、インターリーブの第２の例について説明する。インターリーブの第２の例では、周波数・偏波間インターリーブ部１５の構成は、図４に示した構成例と同じである。ただし、第１の例ではキャリアシンボル単位でインターリーブ処理したのに対し、第２の例ではＩＱ平面のＩ軸座標上に配置されるデータ（以下、「Ｉデータ」と称する）又はＩＱ平面のＱ軸座標上に配置されるデータ（以下、「Ｑデータ」と称する）単位でインターリーブ処理する点が相違する。

データ分配部１５１は、時間インターリーブ部１４から入力される１キャリアシンボルを、Ｉデータ及びＱデータに分解し、Ｉデータ又はＱデータ（以下、「ＩＱデータ」と称する）を最小単位として所定数ずつ、第１偏波用周波数インターリーブ部１５０−１、及び第２偏波用周波数インターリーブ部１５０−２に分配する。インターリーブの効果を高めるためには、１ＩＱデータずつ分配する、すなわちＩデータを第１偏波用周波数インターリーブ部１５０−１に、Ｑデータを第２偏波用周波数インターリーブ部１５０−２に分配するのが好適である。

図１０は、セグメント間インターリーブ部１５２の処理を説明する図であり、図１０（ａ）はインターリーブ前のＩデータ又はＱデータの配置を表し、図１０（ｂ）はインターリーブ後のＩＱデータの配置を表す。セグメント間インターリーブ部１５２は、データ分配部１５１から入力されるＩＱデータを、１ ＯＦＤＭキャリアシンボルごとに、セグメント間で周波数方向にインターリーブ処理する。図示のデータは、第１偏波用周波数インターリーブ部１５０−１の場合にはＩデータを示しており、第２偏波用周波数インターリーブ部１５０−２の場合にはＱデータを示している。図１０に示す例では、１ ＯＦＤＭシンボル内のセグメント数をｎ（ＩＳＤＢ−Ｔ方式では、ｎ＝１３）とし、１セグメントあたりのキャリアシンボル数を３８４（すなわち、ＩＱデータ数は７６８）としている。セグメント間インターリーブ部１５２は、キャリアシンボル単位ではなく、ＩＱデータ単位でデータを並び替える。なお、並び替えは一例であり、これに限られるものではない。

データローテーション部１５３は、セグメント間インターリーブ部１５２から入力されるＩＱデータに対し、１セグメントごとに、データのローテーションによるインターリーブ処理を行う。第１偏波用データローテーション部１５３−１は、ｋ番目セグメント、ｘ番目のデータを、データローテーションによって、ｋ番目セグメント、ｘ’番目に並べ替える。第２偏波用データローテーション部１５３−２は、ｋ番目セグメント、ｙ番目のデータを、データローテーションによって、ｋ番目セグメント、ｙ’番目に並べ替える。例えば、１セグメントあたりのキャリアシンボル数を３８４とした場合、ｘ’＝（ｘ＋ｋ）ｍｏｄ３８４とする。また、ｙ’＝（ｙ−ｋ）ｍｏｄ３８４とする。ただしｙ’が負の場合は、３８４加えた値をｙ’の値とする。なお、ローテーションは一例であり、これに限られるものではない。また、第１偏波用データローテーション部１５３−１と第２偏波用データローテーション部１５３−２とで同じ式によりローテーションを行ってもよい。

データランダマイズ部１５４は、セグメント内のキャリアシンボル数分の乱数テーブルを予め送信側、受信側で有し、データローテーション部１５３から入力されるキャリアシンボルを、乱数テーブルを参照してセグメント内でランダムに並べ替え、周期性を排除する。第１偏波用データランダマイズ部１５４−１と、第２偏波用データランダマイズ部１５４−２は、それぞれ別の乱数テーブルを用いるようにしてもよい。

［インターリーブの第３の例］
次に、インターリーブの第３の例について説明する。図１１は、インターリーブの第３の例の周波数・偏波間インターリーブ部１５の構成を示すブロック図である。第３の例では、周波数・偏波間インターリーブ部１５は、セグメント間インターリーブ部１５５と、データ分配部１５６と、第１偏波用データローテーション部１５３−１と、第２偏波用データローテーション部１５３−２と、第１偏波用データランダマイズ部１５４−１と、第２偏波用データランダマイズ部１５４−２と、を備える。

図１２は、セグメント間インターリーブ部１５５の処理を説明する図であり、図１２（ａ）はインターリーブ前のシンボル配置を表し、図１２（ｂ）はインターリーブ後のシンボル配置を表す。セグメント間インターリーブ部１５５は、時間インターリーブ部１４から入力されるキャリアシンボルを、送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに、セグメント間で周波数方向にインターリーブ処理する。図１２に示す例では、送信アンテナ数を２、２ ＯＦＤＭキャリアシンボル内のセグメント数を２ｎ（ＩＳＤＢ−Ｔ方式では、ｎ＝１３）、１セグメントあたりのキャリアシンボル数を３８４としている。なお、並び替えは一例であり、これに限られるものではない。

データ分配部１５６は、セグメント間インターリーブ部１５５から入力されるインターリーブ後のセグメントＮｏ．０〜ｎ−１までのキャリアシンボルを第１偏波用データローテーション部１５３−１に出力し、セグメントＮｏ．ｎ〜２ｎ−１までのデータを第２偏波用データローテーション部１５３−２に出力する。なお、キャリアシンボルの分配は一例であり、これに限られるものではない。

セグメント内インターリーブ部（データローテーション部１５３及びデータランダマイズ部１５４）の処理は、インターリーブの第１の例と同様であるため、説明を省略する。

［インターリーブの第４の例］
次に、インターリーブの第４の例について説明する。インターリーブの第４の例では、周波数・偏波間インターリーブ部１５は、図１１に示した第３の例の構成と同じである。ただし、第３の例ではキャリアシンボル単位でインターリーブ処理したのに対し、第４の例ではＩＱデータ単位でインターリーブ処理する点が相違する。

図１３は、セグメント間インターリーブ部１５５の処理を説明する図であり、図１３（ａ）はインターリーブ前のシンボル配置を表し、図１３（ｂ）はインターリーブ後のシンボル配置を表す。セグメント間インターリーブ部１５５は、時間インターリーブ部１４から入力されるキャリアシンボルをＩＱデータに分解し、ＩＱデータを最小単位として、送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに、セグメント間で周波数方向にインターリーブ処理する。図１３に示す例では、送信アンテナ数を２、２ ＯＦＤＭシンボル内のセグメント数を２ｎ（ＩＳＤＢ−Ｔ方式では、ｎ＝１３）、１セグメントあたりのキャリアシンボル数を３８４としている。なお、並び替えは一例であり、これに限られるものではない。インターリーブ後は、セグメント毎にＩデータ又はＱデータのみが集まり、新たなキャリアシンボル（Ｉ，Ｑデータの対）を構成する。

データ分配部１５６は、セグメント間インターリーブ部１５５から入力されるインターリーブ後のセグメントＮｏ．０〜ｎ−１までのＩＱデータを第１偏波用データローテーション部１５３−１に出力し、セグメントＮｏ．ｎ〜２ｎ−１までのＩＱデータを第２偏波用データローテーション部１５３−２に出力する。なお、ＩＱデータの分配は一例であり、これに限られるものではない。

セグメント内インターリーブ部（データローテーション部１５３及びデータランダマイズ部１５４）の処理は、インターリーブの第２の例と同様であるため、説明を省略する。

［インターリーブの第５の例］
次に、インターリーブの第５の例について説明する。インターリーブの第５の例では、周波数・偏波間インターリーブ部１５は、送信アンテナ数分の全てのキャリアシンボルをランダムに並べ替える。図１４は、第５の例の周波数・偏波間インターリーブ部１５の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、周波数・偏波間インターリーブ部１５は、乱数テーブル記憶部１５７と、データランダマイズ部１５８と、データ分配部１５９と、を備える。

乱数テーブル記憶部１５７は、送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルの配置を決定する乱数テーブル（送信側及び受信側で同じ乱数テーブルとする）を記憶する。

データランダマイズ部１５８は、時間インターリーブ部１４から入力されるキャリアシンボルを、送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに、乱数テーブル記憶部１５７を参照して並べ替える。

データ分配部１５９は、データランダマイズ部１５８から入力されるインターリーブ後のキャリアシンボルを所定数ずつ、第１偏波用出力処理部１６−１、及び第２偏波用出力処理部１６−２に分配する。

［インターリーブの第６の例］
次に、インターリーブの第６の例について説明する。インターリーブの第６の例では、周波数・偏波間インターリーブ部１５は、送信アンテナ数分の全てのＩＱデータをランダムに並べ替える。第６の例の周波数・偏波間インターリーブ部１５の構成は、図１４に示した第５の例の構成と同じである。ただし、第５の例ではキャリアシンボル単位でインターリーブ処理したのに対し、第６の例ではＩＱデータ単位でインターリーブ処理する点が相違する。

データランダマイズ部１５８は、時間インターリーブ部１４から入力されるキャリアシンボルをＩＱデータに分解し、ＩＱデータを最小単位として、送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに、乱数テーブル記憶部１５７を参照して並べ替える。

データ分配部１５９は、データランダマイズ部１５８から入力されるインターリーブ後のＩＱデータを所定数ずつ、第１偏波用出力処理部１６−１、及び第２偏波用出力処理部１６−２に分配する。

図１５は、送信装置１のシミュレーション結果を示す図であり、上述したインターリーブの第１の例〜第６の例のＢＥＲ特性を示す。ここでは、第１偏波を水平偏波、第２偏波を垂直偏波とし、両者間で６ｄＢの電力差がある場合についてシミュレーションを行った。変調方式は１０２４ＱＡＭとし、符号化率は３／４、ＧＩ比は１／８としている。帯域幅、キャリア総数などはＩＳＤＢ−Ｔのモード３に準拠している。ＭＩＭＯ復調アルゴリズムにはＺＦ（Zero Forcing）を適用し、ＬＤＰＣ符号長は６４８００、sum-product復号法による反復復号回数は２０回とした。

なお、インターリーブの第５の例及び第６の例では、一度の処理で周期性を排除でき、かつＢＥＲ特性も良いが、乱数テーブルが大きいためにハードウェアに実装した場合の負荷が大きくなる。

このように、送信装置１は、周波数・偏波間インターリーブ部１５により、キャリアシンボルの順序を周波数方向及び偏波間で並べ替え、送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータを生成する。また、受信装置２は、第１周波数・偏波間デインターリーブ部２５及び第２周波数・偏波間デインターリーブ部２７により、送信装置１によりインターリーブ処理されたデータを周波数方向及び偏波間にデインターリーブ処理する。このため、第１の実施形態の送信装置１及び受信装置２によれば、偏波間に受信レベル差があった場合でも、誤りデータを多く含む片偏波側のデータを分散させることができ、誤り訂正符号の効果を向上させ、ＢＥＲ特性を改善することができるようになる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態として、複数チャンネルを同時に用いて１つのデータストリームを伝送する（以後、バルク伝送と呼ぶ）場合、すなわち、送信装置が複数チャンネルのＯＦＤＭ信号を各チャンネルあたり複数の送信アンテナを用いて送信し、受信装置が複数チャンネルのＯＦＤＭ信号を各チャンネルあたり複数の受信アンテナを用いて受信する場合について説明する。第２の実施形態では、チャンネル数が２の場合を例に説明するが、チャンネル数は２に限定されるものではない。

[送信装置]
図１６は、第２の実施形態に係る送信装置３の構成を示すブロック図である。誤り訂正符号化部１１、ビットインターリーブ部１２、マッピング部１３、及び時間インターリーブ部１４は２チャンネル分の送信信号について、第１の実施形態と同様の処理を行う。

周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８は、時間インターリーブ部１４から入力される時間方向にインターリーブ処理された２チャンネル分のキャリアシンボルの順序を、周波数方向及び偏波・チャンネル間（送信アンテナ間）で並べ替え、送信アンテナ１７ごとにインターリーブ処理されたデータを生成する。第２の実施形態では送信アンテナ数は４本であるため、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８は、４つのストリームに分割して出力する。インターリーブ処理の具体例は後述する。

各出力処理部１６は、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８から出力される各ストリームについて、第１の実施形態と同様にＯＦＤＭフレーム構成処理、ＩＦＦＴ処理、及びＧＩ付加処理を行う。そして送信装置３は、送信アンテナ１７−１及び１７−２から第１チャンネルのＯＦＤＭ信号を送信し、送信アンテナ１７−３及び１７−４から第２チャンネルのＯＦＤＭ信号を送信する。

[受信装置]
次に、第２の実施形態に係る受信装置について説明する。図１７は、本発明の第２の実施形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置４は、受信アンテナ２１−１及び２１−２により、送信装置３の送信アンテナ１７−１及び１７−２から送信された第１チャンネルのＯＦＤＭ信号を受信し、受信アンテナ２１−３及び２１−４により、送信装置３の送信アンテナ１７−３及び１７−４から送信された第２チャンネルのＯＦＤＭ信号を受信する。すなわち、送信装置３及び受信装置４により、チャンネル数分の２×２ＭＩＭＯ伝送を実現する。

各入力処理部２２は、各受信アンテナ２１により受信したＯＦＤＭ信号について、それぞれ第１の実施形態と同様にＧＩ除去処理、ＦＦＴ処理、及びパイロット信号抽出処理を行う。

伝送路応答算出部２３−１、及びＭＩＭＯ検出部２４−１は、第１チャンネル用入力処理部２２０−１により処理された第１チャンネルの受信信号について伝送路応答の算出、及び波形等化・分離を行う。伝送路応答算出部２３−２、及びＭＩＭＯ検出部２４−２は、第２チャンネル用入力処理部２２０−２により処理された第２チャンネルの受信信号について伝送路応答の算出、及び波形等化・分離を行う。

第１周波数・偏波・チャンネル間デインターリーブ部３２及び第２周波数・偏波・チャンネル間デインターリーブ部３３は、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８と逆方向にデータを並び替えて元の順序に戻すものであり、後述する周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８のブロック図と信号線の矢印の向きが逆になるだけであるため、説明を省略する。また、雑音分散算出部２６、尤度比算出部２８、時間デインターリーブ部２９、ビットデインターリーブ部３０、及び誤り訂正符号復号部３１は、２チャンネル分の受信信号について、第１の実施形態と同様の処理を行う。

［周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部］
次に、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８について説明する。第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様にインターリーブの第１の例からインターリーブの第６の例について説明する。

［インターリーブの第１の例］
インターリーブの第１の例では、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８は、所定数のキャリアシンボルごとに第１チャンネルの第１偏波送信用データ、第１チャンネルの第２偏波送信用データ、第２チャンネルの第１偏波送信用データ、及び第２チャンネルの第２偏波送信用データに分類した後に、それぞれ周波数インターリーブ処理を行う。図１８は、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８の第１の例の構成を示すブロック図である。第１の例では、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８は、データ分配部１８１と、第１チャンネル用周波数インターリーブ部１８０−１と、第２チャンネル用周波数インターリーブ部１８０−２と、を備える。

データ分配部１８１は、時間インターリーブ部１４から入力されるキャリアシンボルを所定数ずつ４つのストリームに分割し、第１チャンネルの第１偏波用周波数インターリーブ部、第１チャンネルの第２偏波用周波数インターリーブ部、第２チャンネルの第１偏波用周波数インターリーブ部、及び第２チャンネルの第２偏波用周波数インターリーブ部に分配する。インターリーブの効果を高めるためには、１キャリアシンボルずつ分配するのが好適である。第２の実施形態では、データ分配部１８１から出力される４つのストリームについてそれぞれセグメント間インターリーブ処理、データローテーション処理、データランダマイズ処理を行う。各ストリームの処理は第１の実施形態の第１の例と同一であるため、説明を省略する。

［インターリーブの第２の例］
次に、インターリーブの第２の例について説明する。インターリーブの第２の例では、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８の構成は、図１８に示した構成例と同じである。ただし、第１の例ではキャリアシンボル単位でインターリーブ処理したのに対し、第２の例ではＩデータ又はＱデータ単位でインターリーブ処理する点が相違する。

データ分配部１８１は、時間インターリーブ部１４から入力される１キャリアシンボルを、Ｉデータ及びＱデータに分解し、ＩＱデータを最小単位として所定数ずつ４つのストリームに分割し、第１チャンネルの第１偏波用周波数インターリーブ部、第１チャンネルの第２偏波用周波数インターリーブ部、第２チャンネルの第１偏波用周波数インターリーブ部、及び第２チャンネルの第２偏波用周波数インターリーブ部に分配する。インターリーブの効果を高めるためには、１ＩＱデータずつ分配するのが好適である。第２の実施形態ではデータ分配部１８１から出力される４つのストリームについてそれぞれセグメント間インターリーブ処理、データローテーション処理、及びデータランダマイズ処理を行う。各ストリームの処理は第１の実施形態の第２の例と同一であるため、説明を省略する。

［インターリーブの第３の例］
次に、インターリーブの第３の例について説明する。図１９は、インターリーブの第３の例の周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８の構成を示すブロック図である。第３の例では、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８は、セグメント間インターリーブ部１８５と、データ分配部１８６と、第１チャンネル用セグメント内インターリーブ部１９０−１と、第２チャンネル用セグメント内インターリーブ部１９０−２と、を備える。

図２０は、セグメント間インターリーブ部１８５の処理を説明する図であり、図２０（ａ）はインターリーブ前のシンボル配置を表し、図２０（ｂ）はインターリーブ後のシンボル配置を表す。セグメント間インターリーブ部１８５は、時間インターリーブ部１４から入力されるキャリアシンボルを、送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに、セグメント間で周波数方向にインターリーブ処理する。図２０に示す例では、送信アンテナ数を４、４ ＯＦＤＭキャリアシンボル内のセグメント数を４ｎ（ＩＳＤＢ−Ｔ方式では、ｎ＝１３）、１セグメントあたりのキャリアシンボル数を３８４としている。なお、並び替えは一例であり、これに限られるものではない。

データ分配部１８６は、セグメント間インターリーブ部１８５から入力されるインターリーブ後のセグメントＮｏ．０〜ｎ−１までのキャリアシンボルを第１チャンネルの第１偏波用データローテーション部１８３−１に出力し、セグメントＮｏ．ｎ〜２ｎ−１までのデータを第１チャンネルの第２偏波用データローテーション部１８３−２に出力し、セグメントＮｏ．２ｎ〜３ｎ−１までのデータを第２チャンネルの第１偏波用データローテーション部１８３−３に出力し、セグメントＮｏ．３ｎ〜４ｎ−１までのデータを第２チャンネルの第２偏波用データローテーション部１８３−４に出力する。なお、キャリアシンボルの分配は一例であり、これに限られるものではない。

セグメント内インターリーブ部（データローテーション部１８３及びデータランダマイズ部１８４）の処理は、インターリーブの第１の例と同様であるため、説明を省略する。

［インターリーブの第４の例］
次に、インターリーブの第４の例について説明する。インターリーブの第４の例では、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８は、図１９に示した第３の例の構成と同じである。ただし、第３の例ではキャリアシンボル単位でインターリーブ処理したのに対し、第４の例ではＩＱデータ単位でインターリーブ処理する点が相違する。

図２１は、セグメント間インターリーブ部１８５の処理を説明する図であり、図２１（ａ）はインターリーブ前のシンボル配置を表し、図２１（ｂ）はインターリーブ後のシンボル配置を表す。セグメント間インターリーブ部１８５は、時間インターリーブ部１４から入力されるキャリアシンボルをＩＱデータに分解し、ＩＱデータを最小単位として、送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに、セグメント間で周波数方向にインターリーブ処理する。図２１に示す例では、送信アンテナ数を４、４ ＯＦＤＭシンボル内のセグメント数を４ｎ（ＩＳＤＢ−Ｔ方式では、ｎ＝１３）、１セグメントあたりのキャリアシンボル数を３８４としている。なお、並び替えは一例であり、これに限られるものではない。インターリーブ後は、セグメント毎にＩデータ又はＱデータのみが集まり、新たなキャリアシンボル（Ｉ，Ｑデータの対）を構成する。

データ分配部１８６は、セグメント間インターリーブ部１８５から入力されるインターリーブ後のセグメントＮｏ．０〜ｎ−１までのキャリアシンボルを第１チャンネルの第１偏波用データローテーション部１８３−１に出力し、セグメントＮｏ．ｎ〜２ｎ−１までのデータを第１チャンネルの第２偏波用データローテーション部１８３−２に出力し、セグメントＮｏ．２ｎ〜３ｎ−１までのデータを第２チャンネルの第１偏波用データローテーション部１８３−３に出力し、セグメントＮｏ．３ｎ〜４ｎ−１までのデータを第２チャンネルの第２偏波用データローテーション部１８３−４に出力する。なお、ＩＱデータの分配は一例であり、これに限られるものではない。

セグメント内インターリーブ部（データローテーション部１８３及びデータランダマイズ部１８４）の処理は、インターリーブの第２の例と同様であるため、説明を省略する。

［インターリーブの第５の例］
次に、インターリーブの第５の例について説明する。インターリーブの第５の例では、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８は、送信アンテナ数分の全てのキャリアシンボルをランダムに並べ替える。図２２は、第５の例の周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８の構成を示すブロック図である。図２２に示すように、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８は、乱数テーブル記憶部１８７と、データランダマイズ部１８８と、データ分配部１８９と、を備える。

乱数テーブル記憶部１８７は、送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルの配置を決定する乱数テーブル（送信側及び受信側で同じ乱数テーブルとする）を記憶する。

データランダマイズ部１８８は、時間インターリーブ部１４から入力されるキャリアシンボルを、送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに、乱数テーブル記憶部１８７を参照して並べ替える。

データ分配部１８９は、データランダマイズ部１８８から入力されるインターリーブ後のキャリアシンボルを所定数ずつ４つのストリームに分割し、第１チャンネルの第１偏波用出力処理部１６−１、第１チャンネルの第２偏波用出力処理部１６−２、第２チャンネルの第１偏波用出力処理部１６−３、及び第２チャンネルの第２偏波用出力処理部１６−４に分配する。

［インターリーブの第６の例］
次に、インターリーブの第６の例について説明する。インターリーブの第６の例では、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８は、送信アンテナ数分の全てのＩＱデータをランダムに並べ替える。第６の例の周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８の構成は、図２２に示した第５の例の構成と同じである。ただし、第５の例ではキャリアシンボル単位でインターリーブ処理したのに対し、第６の例ではＩＱデータ単位でインターリーブ処理する点が相違する。

データランダマイズ部１８８は、時間インターリーブ部１４から入力されるキャリアシンボルをＩＱデータに分解し、ＩＱデータを最小単位として、送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに、乱数テーブル記憶部１８７を参照して並べ替える。

データ分配部１８９は、データランダマイズ部１８８から入力されるインターリーブ後のＩＱデータを所定数ずつ、第１チャンネルの第１偏波用出力処理部１６−１、第１チャンネルの第２偏波用出力処理部１６−２、第２チャンネルの第１偏波用出力処理部１６−３、及び第２チャンネルの第２偏波用出力処理部１６−４に分配する。

このように、送信装置３は、周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８により、複数チャンネル分のキャリアシンボルの順序を周波数方向及び偏波間で並べ替え、送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータを生成し、複数チャンネルのＯＦＤＭ信号を送信する。また、受信装置４は、複数チャンネルのＯＦＤＭ信号を受信し、第１周波数・偏波・チャンネル間デインターリーブ部３２及び第２周波数・偏波・チャンネル間デインターリーブ部３３により、送信装置３によりインターリーブ処理された複数チャンネル分のデータを周波数方向及び偏波間にデインターリーブ処理する。このため、第２の実施形態の送信装置３及び受信装置４によれば、複数チャンネルを用いたバルク伝送を行う際についても第１の実施形態と同様に、偏波間に受信レベル差があった場合でも、誤りデータを多く含む片偏波側のデータを分散させることができる。更に、片方のチャンネルのみ同一チャンネル干渉が発生した場合でも、誤りデータを多く含む片チャンネル側のデータを分散させることができる。結果、誤り訂正符号の効果を向上させ、ＢＥＲ特性を改善することができるようになる。

図２４は、上述した送信装置１，３による送信方法を示すフローチャートである。図２４を参照して送信方法を簡潔に説明する。まず、誤り訂正符号化部１１により、送信信号を誤り訂正符号化する（ステップＳ１０１）。次に、ビットインターリーブ部１２により、訂正符号化された送信信号をビット単位でインターリーブする（ステップＳ１０２）。次に、マッピング部１３により、ＩＱ平面へのマッピングを行い変調方式に応じたキャリア変調が施されたキャリアシンボルを生成する（ステップＳ１０３）。次に、時間インターリーブ部１４により、キャリアシンボルの順序を時間方向に並べ替える（ステップＳ１０４）。そして、周波数・偏波間インターリーブ部１５又は１８により、時間方向にインターリーブ処理されたキャリアシンボルの順序を、周波数方向及び偏波間（送信アンテナ間）で並べ替え、送信アンテナ１７ごとにインターリーブ処理されたデータを生成する（ステップＳ１０５）。周波数・偏波間インターリーブ部１５又は１８によるインターリーブ処理の詳細については上述した通りである。最後に、出力処理部１６により、インターリーブ処理されたデータに対して、ＯＦＤＭフレームを構成し、各送信アンテナ１７を介してＯＦＤＭ信号を送信する（ステップＳ１０６）。

図２５は、上述した受信装置２，４による受信方法を示すフローチャートである。図２５を参照して受信方法を簡潔に説明する。まず、入力処理部２２により、ＯＦＤＭ信号を受信アンテナ２１を介して受信する（ステップＳ２０１）。次に、伝送路応答算出部２３により、伝送路応答を算出する（ステップＳ２０２）。次に、ＭＩＭＯ検出部２４により、受信したＯＦＤＭ信号を伝送路応答を用いて波形等化及び分離し、分離信号を生成する（ステップＳ２０３）。そして、第１周波数・偏波間デインターリーブ部２５又は第１周波数・偏波・チャンネル間デインターリーブ部３２により、分離信号に対して周波数方向及び偏波間（受信アンテナ間）でデインターリーブ処理を行う（ステップＳ２０４）。次に、雑音分散算出部２６により、各偏波信号から雑音分散σ^２を求め（ステップＳ２０５）、第２周波数・偏波間デインターリーブ部２７又は第２周波数・偏波・チャンネル間デインターリーブ部３３により、雑音分散σ^２に対して周波数方向及び偏波間（受信アンテナ間）でデインターリーブ処理を行う（ステップＳ２０６）。

続いて尤度比算出部２８により、ステップＳ２０４にてデインターリーブ処理されたデータ、及びステップＳ２０６にてデインターリーブ処理された雑音分散σ^２を用いて尤度比λを算出する（ステップＳ２０７）。次に、時間デインターリーブ部２９により、尤度比λに対し時間デインターリーブ処理を行い（ステップＳ２０８）、ビットデインターリーブ部３０により、時間デインターリーブ処理された尤度比λに対しビットデインターリーブ処理を行う（ステップＳ２０９）。最後に、誤り訂正符号復号部３１により、ビットデインターリーブ処理された尤度比λを用いて誤り訂正符号を復号する（ステップＳ２１０）。

上述の実施形態は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

例えば、上述の実施形態では送信装置１の誤り訂正符号化部１１が内符号としてＬＤＰＣ符号を採用する場合について説明したが、内符号としてＬＤＰＣ符号を採用しない場合には、受信装置２は雑音分散算出部２６、第２周波数・偏波間デインターリーブ部２７、及び尤度比算出部２８を備えなくてよい。また、上述の実施形態では本発明による送信装置及び受信装置を２×２のＭＩＭＯ伝送に適用する場合について説明したが、２×４や４×４のＭＩＭＯ伝送にも適用することができるのは勿論である。

また、上述の実施形態では送信装置１，３がビットインターリーブ部１２及び時間インターリーブ部１４を備える場合について説明したが、これらは必須の構成ではなく、またいずれか一方のみを備える構成であってもよい。また、インターリーブ処理を複数のブロックで行うようにしてもよく、例えば時間インターリーブ処理を時間インターリーブ部１４以外に周波数・偏波間インターリーブ部１５又は周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部１８でも行うようにしてもよい。同様に、上述の実施形態では受信装置２，４が時間デインターリーブ部２９及びビットデインターリーブ部３０を備える場合について説明したが、これらは必須の構成ではなく、またいずれか一方のみを備える構成であってもよい。また、デインターリーブ処理を複数のブロックで行うようにしてもよく、例えば時間デインターリーブ処理を時間デインターリーブ部２９以外に第１周波数・偏波間デインターリーブ部２５及び第２周波数・偏波間デインターリーブ部２７、又は第１周波数・偏波・チャンネル間デインターリーブ部３２及び第２周波数・偏波・チャンネル間デインターリーブ部３３でも行うようにしてもよい。さらに、本発明における処理順序も上述の実施形態の順序に限定されるものではない。例えば、受信装置２，４において、時間デインターリーブ部２９の処理を尤度比算出部２８の処理の前段で行ってもよい。

このように、本発明は、ＳＤＭ−ＭＩＭＯ伝送を行うＭＩＭＯシステムに有用である。

１，３ 送信装置
２，４ 受信装置
１１ 誤り訂正符号化部
１２ ビットインターリーブ部
１３ マッピング部
１４ 時間インターリーブ部
１５ 周波数・偏波間インターリーブ部
１６−１，１６−３ 第１偏波用出力処理部
１６−２，１６−４ 第２偏波用出力処理部
１７−１，１７−３ 第１偏波用送信アンテナ
１７−２，１７−４ 第２偏波用送信アンテナ
１８ 周波数・偏波・チャンネル間インターリーブ部
２１−１，２１−３ 第１偏波用受信アンテナ
２１−２，２１−４ 第２偏波用受信アンテナ
２２−１ 第１偏波用入力処理部
２２−２ 第２偏波用入力処理部
２３，２３−１，２３−２ 伝送路応答算出部
２４，２４−１，２４−２ ＭＩＭＯ検出部
２５ 第１周波数・偏波間デインターリーブ部
２６ 雑音分散算出部
２７ 第２周波数・偏波間デインターリーブ部
２８ 尤度比算出部
２９ 時間デインターリーブ部
３０ ビットデインターリーブ部
３１ 誤り訂正符号復号部
３２ 第１周波数・偏波・チャンネル間デインターリーブ部
３３ 第２周波数・偏波・チャンネル間デインターリーブ部
１５０−１ 第１偏波用周波数インターリーブ部
１５０−２ 第２偏波用周波数インターリーブ部
１５１，１５６，１５９，１８１，１８６，１８９ データ分配部
１５２−１，１８２−１，１８２−３ 第１偏波用セグメント間インターリーブ部
１５２−２，１８２−２，１８２−４ 第２偏波用セグメント間インターリーブ部
１５３−１，１８３−１，１８３−３ 第１偏波用データローテーション部
１５３−２，１８３−２，１８３−４ 第２偏波用データローテーション部
１５４−１，１８４−１，１８４−３ 第１偏波用データランダマイズ部
１５４−２，１８４−２，１８４−４ 第２偏波用データランダマイズ部
１５５，１８５ セグメント間インターリーブ部
１５７，１８７ 乱数テーブル記憶部
１５８，１８８ データランダマイズ部
１５９，１８９ データ分配部
１６０−１ 第１チャンネル用出力処理部
１６０−２ 第２チャンネル用出力処理部
１６１−１，１６１−３ 第１偏波用ＯＦＤＭフレーム構成部
１６１−２，１６１−４ 第２偏波用ＯＦＤＭフレーム構成部
１６２−１，１６２−３ 第１偏波用ＩＦＦＴ部
１６２−２，１６２−４ 第２偏波用ＩＦＦＴ部
１６３−１，１６３−３ 第１偏波用ＧＩ付加部
１６３−２，１６３−４ 第２偏波用ＧＩ付加部
１８０−１ 第１チャンネル用周波数インターリーブ部
１８０−２ 第２チャンネル用周波数インターリーブ部
１９０−１ 第１チャンネル用セグメント内インターリーブ部
１９０−２ 第２チャンネル用セグメント内インターリーブ部
２２０−１ 第１チャンネル用入力処理部
２２０−２ 第２チャンネル用入力処理部
２２１−１，２２１−３ 第１偏波用ＧＩ除去部
２２１−２，２２１−４ 第２偏波用ＧＩ除去部
２２２−１，２２２−３ 第１偏波用ＦＦＴ部
２２２−２，２２２−４ 第２偏波用ＦＦＴ部
２２３−１，２２３−３ 第１偏波用パイロット信号抽出部
２２３−２，２２３−４ 第２偏波用パイロット信号抽出部

Claims (5)

1. ＯＦＤＭ信号を複数の送信アンテナを用いて送信する送信装置であって、
   送信信号をＩＱ平面へマッピングし、キャリア変調を施したキャリアシンボルを生成するマッピング部と、
   前記キャリアシンボルを周波数方向及び送信アンテナ間でインターリーブ処理し、送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータを生成する周波数・送信アンテナ間インターリーブ部と、
   前記送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータに対して、ＯＦＤＭフレームを構成し、各送信アンテナを介してＯＦＤＭ信号を送信する出力処理部と、
   を備え、
   前記周波数・送信アンテナ間インターリーブ部は、
   前記キャリアシンボルを送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに周波数方向にインターリーブ処理し、セグメント間でインターリーブ処理されたデータを生成するセグメント間インターリーブ部と、
   前記セグメント間でインターリーブ処理されたデータを所定数ずつ分配して、前記送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータを生成するデータ分配部と、
   前記データ分配部により分配されたデータをセグメントごとにインターリーブ処理するセグメント内インターリーブ部と、
   を備える送信装置。
2. 前記セグメント間インターリーブ部は、前記キャリアシンボルを、ＩＱ平面のＩ軸座標上に配置されるＩデータ、及びＩＱ平面のＱ軸座標上に配置されるＱデータに分解し、Ｉデータ及びＱデータを最小単位として、送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに周波数方向にインターリーブ処理して、前記セグメント間でインターリーブ処理されたデータを生成する、請求項１に記載の送信装置。
3. 複数チャンネルのＯＦＤＭ信号を各チャンネルあたり複数の送信アンテナを用いて送信する送信装置であって、
   複数チャンネル分の送信信号をＩＱ平面へマッピングし、キャリア変調を施した複数チャンネル分のキャリアシンボルを生成するマッピング部と、
   前記複数チャンネル分のキャリアシンボルを周波数方向及び送信アンテナ間でインターリーブ処理し、送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータを生成する周波数・送信アンテナ間インターリーブ部と、
   前記送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータに対して、ＯＦＤＭフレームを構成し、各送信アンテナを介してＯＦＤＭ信号を送信する出力処理部と、
   を備え、
   前記周波数・送信アンテナ間インターリーブ部は、
   前記キャリアシンボルを送信アンテナ数分のＯＦＤＭキャリアシンボルごとに周波数方向にインターリーブ処理し、セグメント間でインターリーブ処理されたデータを生成するセグメント間インターリーブ部と、
   前記セグメント間でインターリーブ処理されたデータを所定数ずつ分配して、前記送信アンテナごとにインターリーブ処理されたデータを生成するデータ分配部と、
   前記データ分配部により分配されたデータをセグメントごとにインターリーブ処理するセグメント内インターリーブ部と、
   を備える送信装置。
4. 前記出力処理部は、水平偏波用アンテナ及び垂直偏波用アンテナ、又は右旋円偏波用アンテナ及び左旋円偏波用アンテナを介して前記ＯＦＤＭ信号を送信する、請求項１から３のいずれか一項に記載の送信装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の送信装置から送信されたＯＦＤＭ信号を複数の受信アンテナを用いて受信する受信装置であって、
   複数の受信アンテナにより受信したＯＦＤＭ信号を伝送路応答を用いて波形等化及び分離した分離信号を生成するＭＩＭＯ検出部と、
   前記分離信号に対し、前記周波数・送信アンテナ間インターリーブ部によるインターリーブ処理と逆の処理を行う第１のデインターリーブ部と、
   ＯＦＤＭ信号の雑音分散を算出する雑音分散算出部と、
   前記雑音分散に対し、前記周波数・送信アンテナ間インターリーブ部によるインターリーブ処理と逆の処理を行う第２のデインターリーブ部と、
   前記第１のデインターリーブ部によりデインターリーブ処理された分離信号、及び前記第２のデインターリーブ部によりデインターリーブ処理された雑音分散を用いて尤度比を算出する尤度比算出部と、
   前記尤度比を用いて誤り訂正符号を復号する誤り訂正符号復号部と、
   を備える受信装置。

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