WO2008001627A1

WO2008001627A1 - système de communication, émetteur, récepteur et procédé d'accès multiple

Info

Publication number: WO2008001627A1
Application number: PCT/JP2007/062111
Authority: WO
Inventors: James Awuor Okello
Original assignee: Nec Corporation
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2008-01-03
Also published as: US20090185635A1; EP2037611A4; KR20090025359A; JP5012797B2; KR101025719B1; WO2008001627A8; CN101502022A; US8411779B2; JPWO2008001627A1; EP2037611A1; CN101502022B

Description

明細書

通信システム、送信装置、受信装置及び多重アクセス方法

技術分野

[0001] 本出願は、 2006年 6月 27日出願の日本国特許出願：特願 2006— 176529に基づくとともに当該出願に基づく優先権の利益を主張するものであり、当該出願の開示の全体は参照としてここに組み入れられる。本発明は、複数入力（multiple input) および複数出力（multiple output)チャネルを備えるシステムと、どのようなシステムで用いられる送信装置及び受信装置と、そのようなシステムにおける多重アクセス方法とに関する。

背景技術

[0002] 異なる地点間で複数のデータを送信するために複数の送信アンテナと複数の受信アンテナ（複数入力複数出力： MIMO (Multiple Input Multiple Output) )を有するシステムが知られている（[Bl]：非特許文献 1)。 MIMOシステムは、その送信アンテナの数に比例してチャネル容量が増大するために（[B2]：非特許文献 2)、注目を浴びるようになってきている。最高のスループットを達成するために、各送信アンテナは、送信すべきデータをシリアルパラレル変換して得られるそれぞれに独立したデータストリームを送信する。

[0003] 現実には、このようなシステムには、その実現形態として、 2通りのものがある。そのうちの第 1の开態のシステムは、 OFDM (直交周波数分割多重； orthogonal freque ncy division multiplexing)技術を用いて変調を行った後に、信号を送信する（[ B3] , [B4]：非特許文献 3, 4)。第 2の形態のシステムは、いかなる OFDMも行うことなぐ信号を送信する（[B5]：非特許文献 5)。チャネルでは、異なる送信アンテナからの信号が、空間内で混合され、受信装置では、複数の受信アンテナに対する信号処理技術を用いて、信号が分離される。複数の信号を同時に送信するこれらの 2つのシステム形態は、それぞれ、式（1)及び式（2)に示す数学モデルを用いて表現することがでさる。

[0004] OFDM— MIMOシステムにおいて、各周波数ビン（bin)での受信信号は、 [0005] [数 1]

と表すことができる。ここで

[数 2]

'IN

21 ^22 h 2N

H

^MI h_M2 ■■· h丽である。 OFDM— MIMOシステムは、畳み込み演算を用いないシステムである。

[0007] 一方、周波数選択性のチャネルを有する非 OFDMシステムに関し（[B5]：非特許文献 5)、受信信号は、

[0008] [数 3]

と表すことができる。ここで、上付き添え字の" * "は、畳み込み（コンボリュ演算を示している。また、

[0009] [数 4]

である。式（2)及び式（3)は、 MIMOチャネルの逆伝達特性を評価するために多数のフィルタが用いられることを示している。送信された信号 Xを受信信号 u カゝら得る

k No ためには、受信装置において、上記の H を用いなければならない。この種の演算は

No

、 OFDM— MIMOシステムでの信号分離と比較して、計算量を多く必要する。非 O FDMシステムでは、受信装置はチャネルの逆特性を推定するために逆フィルタを評価する必要があり、受信装置の複雑さを増す要因となっていた。しかし、 OFDM-M IMOシステムでは、畳み込み演算がないので、逆フィルタを評価する必要がない。

[0010] 関連する技術にお!、ては、信号を分離する前に、チャネル状態情報または逆チヤネルを評価しなければならな力つた。このような評価は、受信装置においてチャネルを評価するために用いられるトレーニング信号を送信することで達成される。しかしながら、トレーニング信号の伝送のために、スループットの低下という代償を払わなければならない。別の方法としては、 MIMOチャネル状態情報（CSI ; Channel State information)または逆方向チャネル状態情報（ICSI ;Inverse Channel State i nformation)の完全なブラインド同定がある（[Bl] , [B2] , [B6]— [B8]：非特許文献 1, 2, 6— 8)。し力しながら、これによれば、分離された信号源において、元々送信された信号の置換 (permutation)、すなわち順番の置き換えを発生させる可能性があり（[B8]：非特許文献 8)、このような置換は、考えられる全ての縦列組み合わせを考慮して最小誤差となる組み合わせを選択する最尤検出器 (MLD； maximum likelihood detector)を利用して、取り除かなければならな！/、。

[0011] ブラインド分離された信号源における置換の発生という問題点の解決策として、各送信装置に対しユニークフィルタを割り当てることに基づくタグ付け (tagging)方式が提案されている（[B9]：非特許文献 9)。ユニークフィルタとは、送信装置ごとに異なる特性を有するフィルタのことである。この技術によれば、送信前に、各コンスタントモジュラス（constant modulus ;定包絡線）信号源信号が、送信前に、ユニークフィルタによってフィルタリングされる。受信装置では、変換により非コンスタントモジュラス信号をコンスタントモジュラス信号に戻すために、逆フィルタが用いられる。しかしながら

、各信号源がユニークフィルタを持つので、対象となっている信号源のみが取り出され、その結果、分離された信号では、信号源の置換は起こらない。

[0012] しかしながら、このようなタグ付け方式においては、単一入力単一出力（SISO ; sin gle input single output)システムに対する他のアルゴリズムにおけるものと同様に、結果として得られる信号は、位相の回転を被っている。この問題に対する解決策として、ディファレンシャノレ（差動） QPSK (quadrature phase shift keying)モードの変調があり（[BIO]：非特許文献 10)、また、チャネル検出器を用いることもできる。チャネル検出器は、単一の信号源しか扱わないので、より構成が簡易である。ここでは、各送信アンテナにユニークフィルタが割り当てられているので、フィルタの独自性 (uniqueness)を維持するためには、送信アンテナの数が増えるにつれて、これらのフィルタの長さも長くしなければならない。しかしながら、このようにフィルタ長が長くなることは、受信装置における計算の複雑さを増すことになる（[B9]：非特許文献 9) 。全域通過（allpass)フィルタを使用する場合には、システムのレイテンシー（待ち時間）が大きくなるであろう。

[0013] 図 1は、タグ付け（tagging)フィルタに基づく OFDM— MIMOシステムのベースバンドモデルを示している。説明のために、コンスタントモジュラス信号を仮定する。このシステムは、送信側に複数のユニークフィルタ 101とユニークフィルタごとに設けられるアンテナ 102を備えている。ここでは、 N個（N≥ 2)のユニークフィルタ 101が設けられている。送信アンテナ 102からの信号は MIMOチャネルを介し、 M個の受信ァンテナ 103を有する受信側に到達する。受信側には、送信側の各フィルタ 101の逆特性を有するフィルタ 104と、フィルタ 104ごとに設けられブラインド MIMO信号処理を行う信号処理部 105とがさらに設けられている。受信側において、各信号処理部 1 05から、ブラインド信号分離された信号が出力される。

[0014] 送信側では、送信すべきデータに対してシリアルパラレル変換を実行した後、そのパラレルデータの各要素力インパルス応答 f ⁽¹⁾ (n)を有するユニークフィルタ 10

Tx

1でフィルタリングされる。ここで上付き添え字の" (1) "は、ノッファリングされた入力 X (

1 k)のインデックスに対応し、したがって 1= 1, · ··, Nである。

[0015] 1番目のアンテナを用いて送信されるベースバンド信号は、

[0016] [数 5] ( ) = ( - ") (4) によって与えらえる。ここで、 y (k)の絶対値 I y (k)

1 I は、全ての kの値に対して一定

1

ではない。平坦な MIMOチャネルに対し、アンテナ番号 jのアンテナ 103で受信されたベースバンド信号は、

[0017] [数 6] N oo

( ） =∑ hji x_l (n)f} ) (k - n) + "ゾ (k) (5)

1=1 n=0

で与えられる。ここで hは、 CSI (チャネル状態情報）に付随する行列 Hの j行 1列の要 ji

素に対応し、 n (k)は、付加雑音ベクトル nの j番目のエントリである。 1番目の送信ァ j k

ンテナからの信号を取り出すために、 f ⁽¹⁾ (n)の逆であるインパルス応答 g ⁽¹⁾ (n) (

Tx Rx

= l/f ⁽¹⁾ (n) )を有するフィルタ 104を用いて、受信信号力フィルタリングされる。か

Tx

くして、第 1の信号に伴うタグを除去した後に各アンテナ力受信された信号は、 [0018] [数 7]

"W ( ) = ∑ vj(k - m)g^ (m) (6)

m=0 で表される。ここで Nはインパルス応答 g ⁽¹⁾ (n)の長さである。一般に、 g ^α) (n)は、

R Rx Rx

[0019] [数 8]

であるよう〖こ設定される。ここで、 δ (η)は、

[0020] [数 9]

' で表されるクロネッカー（Kronecker)のデルタ記号であり、 Dは、 TTフィルタ（タグ付けフィルタ）の非最小位相力も起因する遅延である。式（6)から、フィルタ f ⁽¹⁾ (n)の

Tx 最大位相部分の次数が増加すると遅延 Dも増加する、と言える。

[0021] このような OFDMシステムでは、送信装置において、ユニークタグ付けフィルタを、図 2において < 1 >で示された位置に配置することができる。図 2は OFDM— MIM O送信装置の構成を示している。この送信装置は、 Nが 2以上の整数であるとして、 N 本の送信アンテナ # 1〜# Nを用いてデータを送信するものである。以下では、アンテナ番号 jすなわち j番目の送信アンテナのことを送信アンテナ #jのように表すものとする。 [0022] 送信装置は、バイナリ入力信号のチャネル符号ィ匕を行うチャネル符号器 111と、チャネル符号ィ匕された信号をシリアル Zパラレル変換してデータを各アンテナに対してマッピングする SZP変 112と、 SZP変 112の出力ごとにデータをシリアル Zパラレル変換してサブキャリアに対してマッピングする SZP変 113と、各 SZP 変 ll3ごとに設けられて対応する SZP変 ll3からのパラレルデータの高速フーリエ逆変換を行う IFFT部 114と、 IFFT部 114ごとに設けられて対応する IFFT 部 114のパラレル出力をシリアル信号に変換する PZS変換器 115と、 PZS変換器 1 15の出力に設けられサイクリック ·プレフィックス（CP； cyclic prefix)を付加する CP 付加部 116と、上述したく 1 >の位置として CP付加部 116の出力に設けられたタグ付けフィルタ 117と、タグ付けフィルタ 117の出力に設けられ、送信のための信号処理を行う信号処理部 118と、を備えている。

[0023] このようにこの送信装置では、アンテナマッピングを行う SZP変換器 112は N本の出力を有し、 SZP変換器 112の各出力に対して、サブキャリアマッピングを SZP変 113と IFFT咅と P/S変 115と CP付カ卩咅とタグ付けフイノレタ 117と送信用の信号処理部 118がこの順で縦続接続して、ることになる。各信号処理部 11 8からの出力が、送信アンテナ # 1〜#Nのうちの対応する送信アンテナに供給される。

[0024] ここでチャネル符号器 111では、スクランブル、 CRC (巡回冗長符号）、 FEC (フォワード ·エラー訂正）、インターリーブ、変調などの処理が行われる。また、信号処理部 118では、アップサンプリング、帯域フィルタによるフィルタリング、プレディストーション、増幅などの処理が行われる。

[0025] このような送信装置にぉ、て、タグ付けフィルタの位置は、位置 < 1 >でなぐ位置 < 2>すなわち IFFT部 114の出力の位置、または位置 < 3>すなわち SZP変換器 113の出力の位置、または位置 <4>すなわち SZP変換器 112の出力の位置に移動させることができる。

[0026] 受信装置では、逆タグ付けフィルタは、上述の式 (7)及び式 (8)を満たすように設計される。これらの逆タグ付けフィルタの位置が、図 3に示されている。図 3は、 OFD M— MIMOシステムにおける受信装置の構成の一例を示して、る。 [0027] 図 3に示す受信装置は、 N個の受信アンテナ 103を備えている。そして、受信装置は、受信アンテナ 103ごとに設けられ、受信信号の増幅、復調、アナログ Zデジタル変換などを行うアナログ処理部 121と、アナログ処理部 121の出力に設けられ高速フ一リエ変換 (FFT)を含む処理を実行するデジタル処理部 122と、 M個の逆タグ付けフィルタ 123と、 M個の逆タグ付けフィルタ 123から信号を入力して MIMO信号処理を行う MIMO信号処理部 124と、 MIMO信号処理部 124からの M組のパラレル出力のそれぞれごとに設けられて対応するパラレル出力をシリアル信号に変換する PZ S変換器 125と、各 PZS変換器 125の出力がパラレルに入力してこれらをシリアルデータに変換する PZS変翻 126と、 PZS変翻 126の出力に設けられチャネル復号と復調とを行うチャネル復調器 127と、を備えている。 N個あるデジタル処理部 1 22は、それぞれ、 M個の逆タグ付けフィルタ 123のいずれかに入力する M個の出力を備えており、これにより、いずれの逆タグ付けフィルタ 123にも、 M個のデジタル処理部 122からの出力が供給されるようになっている。

[0028] 各デジタル処理部 122は、 OFDMフレーム同期、ダウンサンプリング、サイクリック' プレフィックスの除去、高速フーリエ変換 (FFT)などの処理を行う。 PZS変換器 125 は、ディンターリーブ行列を備えても備えなくてもよい。ディンターリーブ行列を備える場合には、 PZS変翻 125は、その行列によってディンターリーブを行う。 P/S 変換器 126は、データのアンテナからのデマッピングを行う。

[0029] しかしながら、タグ付けフィルタに基づく MIMOシステムでは、以下のような課題を解決する必要がある。

[0030] (1)説明のため、 2次の全域通過フィルタが用いられ、フィルタの全ての極が複素平面（z平面）において中心 (原点）から半径 0. 5の位置にあるものとする。図 4 (a)に示すように、 2つの信号源あるいは 2つのアンテナがある場合、これら 2つの信号源の極の間の最大分離 (P )は 1である。図 4 (b)に示すように、 8つのアンテナあるいは 8つ s

の信号源がある場合、 2つの極の間の最大分離は、

[0031] [数 10]

0.25Λ/2Π + - 0.5 = 0.3827 となろう。このように、信号源の数が増えるにつれて、極が相互に隣接する 2つのフィルタ間の類似性が大きくなる。したがって、相互に極が接近しているフィルタを用いてタグ付けされた信号を区別することは、次第に難しくなる。次数を大きくすることは、乗算器の数を増やすことにつながり、したがって、システムの複雑さも大きくし、これは、システムコストの増加をもたらす。

[0032] (2)同様に、全域通過フィルタの次数が大きくなるにつれて、逆関数に伴う遅延も大きくなる。遅延に敏感な用途で用いられるシステムにおいては、このように長い遅延は好ましくない。このように遅延に敏感なシステムの例には、遠隔操作で制御される無人宇宙船のような設備がある。また遅延は、ヒトにおけるある許容しきい値を超える場合に、音声通話中の不快感の原因ともなる。

[0033] なお、本発明者は、 WO2006/059767 ( [A1]：特許文献 1)において、複数のァンテナあるいは信号源を有するシステムであって、各信号源がユニークフィルタでフィルタリングされるシステムを提案して、る。

[0034] 日本国特許公開：特開 2000— 286821号公報（[A2]：特許文献 2)は、わずかなパイロットシンボルを用いることによって、伝搬路（チャネル）におけるマルチパスフエ一ジング変動による受信歪みを補償するとともに、雑音による伝搬路推定誤差を低減できる OFDM通信装置を開示している。この装置では、伝搬路の特性に対する逆となる特性を有するフィルタを用い、チャネル状態情報に対応する信号をフィルタリングしており、 FFT後の信号をパイロットデータに乗算することで、タイムドメインでのチャネル状態情報を得て、る。

[0035] 日本国特許公開：特開 2002— 111756号公報（[A3]：特許文献 3)は、送信機と受信機の双方にフィルタを設けることにより、伝搬環境に適したフエージング歪み補償を実行し、これによつてビット誤り率を低減した無線通信システムを開示して、る。この通信システムでは、送信の前に信号の帯域幅が、入力信号の最大帯域幅よりも狭ヽ帯域幅を有するフィルタによって制限されるようになって、る。

[0036] 日本国特許公開：特開 2005— 318117号公報（[A4]：特許文献 4)は、クローズループ型の MIMO伝送システムであって、各送受信アンテナ及びストリーム間で相互に異なる符号化率や変調方式を選択してデータ伝送を行うようにしたシステムを開示している。このシステムでは、データを異なるアンテナにマッピングするためにスクランブラを用いている。

[0037] 日本国特許公開：特開平 5— 212498号公報（[A5]：特許文献 5)は、映像信号の送受信を行うシステムであって、送信装置内にインターリーバとスクランブラを配置し、受信装置内にディンタリーバとデスクランブラを配置したシステムを開示している。このシステムでは、変調の一種であるとみなされる NRZI (non— return— to— zero i nversion)変換を行う前に、送信信号に対してインターリーブ処理とスクランブル処理を実行している。

[0038] 日本国特許公開：特開平 11— 215091号公報（[A6]：特許文献 6)は、 OFDM信号伝送システムであって、送信装置にぉ、て送信データ系列に対して変調前にスクランブル処理またはインターリーブ処理を施し、受信装置にお!/、て復調後の信号に対してデスクランブル処理またはディンターリーブ処理を施すシステムを開示している。

[0039] 以下、本明細書中で引用する参考文献を列挙する。

特許文献 1： [Al] WO2006/059767

特許文献 2 : [A2] 特開 2000— 286821号公報

特許文献 3 : [A3] 特開 2002— 111756号公報

特許文献 4: [A4] 特開 2005— 318117号公報

特許文献 5 : [A5] 特開平 5— 219488号公報

特許文献 6 : [A6] 特開平 11— 215091号公報

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非特許文献 8 : [B8] Y. Li and K. J. R. Liu, "Adaptive blind sourc e separation and equalization for Multiple― Input/ Multiple― Output systems, " IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 44, No. 7, pp. 2864- 2876, Nov. 1998.

非特許文献 9 : [B9] J. Okello and M. Ikekawa, "Tagging -filter base d blind MIMO equalization without signal permutation, IEEE Glo becom 2005, Vol. 4, pp. 2145— 2149, Nov. -Dec. 2005.

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非特許文献 13 : [B13] K. N. Oh and Y. O. Chin, "Modified const ant modulus algorithm： Blind equalization and carrier phase recove ry algorithm, " Proc. IEEE ICC, Vol. 1, pp. 498— 502, June 1 995.

非特許文献 14: [B14] A. van der Veen, "Statistical performance an alysis of the algebraic constant modulus algorithm, " IEEE Trans ac tions on Signal Processing, Vol. 50, No. 12, pp. 3083— 3097, Dec. 2002.

非特許文献 15 : [B15] P. A. Regalia, "A finite— interval constant m odulus algorithm, " Acoustics, Speech, and Signal Processing, 20 02. Proceedings. (ICASSP ' 02) . IEEE International Conference on, Vol. 3 , pp. Ill- 2285 III- 2288, 13— 17, May 2002. 非特許文献 16 : [B16] J. G. Proakis, Digital Communications, McGr aw Hill, 4th Edition, pp. 840— 852.

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0040] 本発明の目的は、トレーニング信号を用いることなく置換の問題を解決し、さらにタグ付けフィルタの次数増加が抑えられた通信システムを提供することにある。

[0041] 本発明の別の目的は、トレーニング信号を用いることなく置換の問題を解決し、さらにタグ付けフィルタの次数増加が抑えられた多重アクセス方法を提供することにある

[0042] 本発明のさらに別の目的は、トレーニング信号を用いることなく置換の問題を解決し、さらにタグ付けフィルタの次数増加が抑えられた通信システムを構成するための送信装置及び受信装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0043] 本発明の第 1の例示的様相によれば、送信チャネル上に信号を送信する送信装置と、信号を受信する受信装置と、を有する通信システムであって、送信装置は、変調信号をフィルタリングしてこの変調信号の振幅及び位相特性を変化させるフィルタと、フィルタリングされた信号に対して、インターリーブ処理及び Zまたはスクランブル処理を行う第 1の処理手段と、を備え、受信装置は、受信信号に対してディンターリーブ処理及び Zまたはデスクランブル処理を行う第 2の処理手段と、第 2の処理手段から出力される信号をフィルタリングする逆フィルタと、を備える、通信システムが提供される。

[0044] 本発明の第 2の例示的様相によれば、送信チャネル上に信号を送信する送信装置であって、変調信号をフィルタリングしてこの変調信号の振幅及び位相特性を変化させるフィルタと、フィルタリングされた信号に対して、インターリーブ処理及び Zまたはスクランブル処理を行う処理手段と、を備える送信装置が提供される。

[0045] 本発明の第 3の例示的様相によれば、信号を受信する受信装置であって、受信信号に対してディンターリーブ処理及び Zまたはデスクランブル処理を行う処理手段と、処理手段力出力される信号をフィルタリングする逆フィルタと、を備える受信装置が提供される。

[0046] 本発明の第 4の例示的様相によれば、信号を送信する送信装置と信号を受信する受信装置とを有するシステムにおける多重アクセス方法であって、各送信装置にュ- ークに、フィルタとインターリーバ及び Zまたはスクランブル符号との組み合わせからなってプールまたは集合力も取り出されたものであるタグを割り当て、ユニークタグを用い、各送信装置または信号源の信号を処理し、複数の受信アンテナまたは受信センサを有する受信装置において、各送信信号源または各送信アンテナ力の信号を、同じタグを有する送信装置からの信号のみが復元されるように、逆フィルタと、ディンタリーバ及び Zまたはデスクランブラとを用いて送信装置のユニークタグに基づいて復号する、多重アクセス方法が提供される。

[0047] 本発明の第 5の例示的様相によれば、 OFDM方式による通信システムであって、ィンターリーバを有する上述した送信装置を有し、インターリーバは、 2次元データプロックをインターリーブするものであって、行がサブキャリアのインデックスに対応し、列が OFDMのシンボル番号に対応し、各行につ、て行内のデータを並べ替えるインタ一リーブを行う、通信システムが提供される。

[0048] 本発明の第 6の例示的様相によれば、 OFDM方式による通信システムであって、ィンターリーバを有する上述した送信装置を有し、インターリーバは、 2次元データプロックをインターリーブするものであって、行がサブキャリアのインデックスに対応し、列が OFDMのシンボル番号に対応し、まず各行につ!、て行内のデータを並べ替えるインターリーブを行い、引き続いて行の順番を入れ替えることでインターリーブを行う、通信システムが提供される。

図面の簡単な説明

[0049] [図 1]図 1は、タグ付け (tagging)フィルタに基づく多入力多出力（MIMO)システムの一般的なベースバンドモデルを示すブロック図である。

[図 2]図 2は、タグ付けフィルタに基づく OFDM— MIMO送信装置の一例を示すブロック図である。

[図 3]図 3は、タグ付けフィルタに基づく OFDM— MIMO受信装置の一例を示すブロック図である。

[図 4]図 4 (a)及び図 4 (b)は、それぞれ、信号源の 2の場合と 8の場合における、タグ付けフィルタに基づく全域通過（allpass)フィルタでの極及びゼロ点の位置の例を示すグラフである。

[図 5]図 5は、実施例における、フィルタとインターリーバ（interleaver)及び Zまたはスクランブラとを備える、タグ付けフィルタに基づく OFDM— MIMO送信装置を示すブロック図である。

[図 6]図 6は、インターリーブされるデータブロックを説明する図である。

[図 7]図 7は、アンテナ番号 1のアンテナの場合のサブキャリア内インターリーブを説明する図である。

[図 8]図 8は、各アンテナあるいは各多入力システムのタグに対するスクランブル符号を生成する簡単なやり方を説明する図である。

[図 9]図 9は、タグ付けされ N個の送信アンテナを用いて送信された N個の信号を分離する、 M個の受信アンテナを有する受信装置を示すブロック図である。

[図 10]図 10 (a)及び図 10 (b)は、変調されマッピングされた後の信号のコンステレーシヨン図 (constellation diagram)である。

[図 11]図 11 (a)及び図 11 (b)は、変調信号をフィルタリングした後の信号のコンステレーシヨン図である。

[図 12]図 12 (a)及び図 12 (b)は、 BPSK (binary phase shift keying)スクランプル符号でスクランブルした後の信号のコンステレーシヨン図である。

[図 13]図 13 (a)及び図 13 (b)は、 2個の受信アンテナによって受信された信号のコンステレーシヨン図である。

[図 14]図 14 (a)及び図 14 (b)は、「〇」と「 X」を用いて示される 2つの混合信号を含む、 2個の受信アンテナによって受信された信号のコンステレーシヨン図である。

[図 15]図 15 (a)及び図 15 (b)は、デスクランブル後の受信信号のコンステレーシヨン図である。

[図 16]図 16 (a)及び図 16 (b)は、「〇」と「 X」を用いて示される 2つの混合信号を含む、デスクランブル後の受信信号のコンステレーシヨン図である。

[図 17]図 17 (a)及び図 17 (b)は、逆フィルタリング後の受信信号のコンステレーション図である。

[図 18]図 18 (a)及び図 18 (b)は、「〇」と「 X」を用いて示される 2つの混合信号を含む、逆フィルタリング後の受信信号のコンステレーシヨン図である。

[図 19]図 19は、別の実施例による、タグ付けを行い N個の送信アンテナを有する送 '図である。

[図 20]図 20は、複数の受信アンテナを有する基地局と、それぞれ単一の送信アンテナを有する複数の送信装置とを有するシステムを示す図である。

[図 21]図 21は、送信装置の別の例を示すブロック図である。

[図 22]図 22は、受信装置の別の例を示すブロック図である。

[図 23]図 23は、送信装置のさらに別の例を示図である。

[図 24]図 24は、受信装置のさらに別の例を示図である。

[図 25]図 25は、送信装置のさらにまた別の例を示図である。

[図 26]図 26は、受信装置のさらにまた別の例を示図である。

符号の説明

101 ユニークフィルタ

102 送信アンテナ

103 受信アンテナ

104, 211 フィルタ

105, 118 信号処理部

111 , 261 チャネル符号器

112, 113, 201 , 202 P^^

114, 204 IFFT部

115, 125, 126, 244, 245 P ^^

116 CP付加部

117 タグ付け処理部

121 アナログ処理部

122 デジタル処理部

123 逆タグ付けフィルタ

124, 243 MIMO信号処理部

127, 246 チャネル復調器

203 タグ付け部

212 インターリーバ 213 スクランブラ

231 擬似乱数バイナリ符号発生器

232 BPSK変調器

233 遅延素子

234 コピー部

241 前処理部

242 逆タグ付け部

251 スクランブル符号発生器

252 来异 is "

253 ディンターリーバ

254 逆フィルタ

262 行列合成器

263 送信処理部

301 送信装置

302 受信装置

発明を実施するための最良の形態

[0051] 本発明の一実施例において、通信システムとして構成された MIMOシステムは、送信装置と、受信装置と、送信装置と受信装置との間の MIMOチャネルとから構成される。

[0052] 図 5は、 OFDM— MIMOシステムのための送信装置のモデルを示している。説明のため、ここでは、 OFDMに基づぐンステムを考えるものとするが、当然のことながら、チャネルが周波数選択性でない限り、同じ方法を OFDMに基づかない MIMOシステムにも適用することができる。

[0053] 図示された送信装置は、 Nが 2以上の整数であるとして、入力信号としてチャネル符号化された信号を受け入れ、 N個の送信アンテナカゝら送信するものである。送信装置は、チャネル符号ィ匕された信号をシリアル/パラレル変換してデータを各アンテナに対してマッピングする SZP変 201と、 SZP変 201の出力ごとにデータをシリアル Zパラレル変換しサブキャリアに対してマッピングする SZP変 202と、各 SZP変 202からのパラレルデータに対してタグ付けを行うタグ付け部 203と、タグ付けされたパラレルデータの高速フーリエ逆変換を行う IFFT部 204とを備えている。 IFFT部 204からの出力データ力図 2に示した送信装置の場合と同様に、対応する送信アンテナに送られるようになつている。 SZP変翻 202と IFFT部 204は、送信アンテナの個数に合わせて、 N個ずつ設けられている。各 SZP変換器 202は、インターリーブ行列を備えていても、備えていなくてもよい。

[0054] タグ付け部 203は、各 S/P変 202の各出力ごとに、フィルタ 211とインターリーバ 212とスクランブラ 213がこの順に直列に接続した構成を有し、スクランブラ 213 の出力が対応する IFFT部 204に供給されている。後述するように、インターリーバ 2 12とスクランブラ 213の配置は、ここで示すものとは逆になつていてもよぐまた、インターリーバ 212とスクランブラ 213の!、ずれか一方が設けられて!/、なくてもよ!、。

[0055] 図 5にお、て、送信されるべき信号すなわちチャネル符号化信号は、スクランブル、チャネル符号、インターリーブ及び変調によって符号ィ匕されていてもよぐしたがって、送信されるべき信号のことを変調信号と呼ぶ。この変調信号は、まず、 SZP変換器 201において、任意のシリアル (直列）パラレル (並列）データ変換技術を用いてシリアル (直列）データカゝら N本のパラレルデータに変換される。ひとたび信号ストリーム力 SN個のストリームに分割されると、すなわちアンテナマッピングが行われると、各ストリームは、それぞれ、対応する S/P変 202によって、さらに、 N 個のストリーム

SC

に分割される。ここで N は、 OFDMにために用いられるサブキャリア（副搬送波）の

SC

数に対応する。なお、ゼロ（ヌル)サブキャリアをガードバンドとして使用できるので、関連技術における方法と同様に、 IFFT (高速フーリエ逆変換)のサイズ (N )に N

IFFT S

を対応させる必要はない。先に説明したように、 IFFTサブキャリアのためにシリアル

C

—パラレル変換には、拡散 (スプレツディング）を含んで、てもよ、任意の方法を用いることができる（ [Bl 1]：非特許文献 11)。

[0056] 割り当てられたサブキャリアのそれぞれにデータがマッピングされた後、そのデータは、フィルタ 211 (タグフィルタ TF )を用いてフィルタリングされる。ここで下付き添え字

1

"1"は、送信アンテナのインデックスに対応し、したがって 1= 1, 2, である。参考文献 [B9] (非特許文献 9)に示されている場合と比較して、フィルタ TFがフィルタ TF から異なって、る必要はな、。非ユニークフィルタからユニークフィルタを区別するために、ユニークフィルタを TF ^(u) , · · · , TF ^ωと定義する。ここで Ν はユニークフィ

1 NTF TF

ルタの個数である。唯一性（uniqueness)のため、全ての i≠jである i, jに対して、 TF (^U)≠TF ^(u)であるように、各フィルタは他とは異なる位相特性及び Zまたは振幅特性を有する。

[0057] 信号のフィルタリング後、信号は、次に、ユニークインターリーバ Πすなわちインタ

1

一リーバ 212にお!/、て、以下のようにしてインターリーブ（交互配置； interleave)される。

[0058] ( 1— a)インターリーブ用のデータブロックを生成する。データブロックは、 OFDMシンボルのシンボル番号に対応するインデックスと、送信のために使用されるであろうサブキャリアのインデックスに対応するもう 1つのインデックスとを有する。説明のため、水平方向のインデックスである行インデックスはシンボル番号に対応し、垂直方向のインデックスである列インデックスは送信に用いられるサブキャリアに対応するものとする。この種のインデックス付けの一例が、図 6に示されている。

[0059] ( l—b)各サブキャリアに対し、インターリーブパターン P を用いてシンボルをイン c, 1

ターリーブ (交互配置； interleave)する。ここで cはサブキャリアのインデックスであり、 1はアンテナのインデックスである。インターリーブパターン P は、すべての cと、 i≠ c, 1

jであるすベての i, jに対し、 P ≠P であるように設定されている。図 7は、アンテナ番号が 1すなわち 1= 1の場合の、サブキャリア内 (イントラサブキャリア)インターリーブを示している。なお、単一のキャリア (搬送波）のみを使用するシステムでは、 N =

SC

1であり、したがって c = 0である。

[0060] ( 1— c)サブキャリアの位置を cから c 'に交換することができる。しかしながらこのインデッタスの交換は、新 U、インデックスが上記の（1—b)を満たすように行われなければならない。なお、このインデックスの交換は、いつも必要であるというものではない。

[0061] ユニークインターリーバ Πは、上記の（1 b)及び（1 c)で定義される複合インタ

1

一リーバが送信信号源または送信アンテナの対応するサブキャリアごとに異なる置換をもたらすように設定されるインターリーバである。

[0062] インターリーブされたデータは、次に、スクランブラ 213により、インターリーブされたデータのブロック上で記述されるランダムスクランブル符号によってスクランブルされる。前述のインターリーバの場合、このデータブロックは、シンボルのインデックスに対応する横軸と、送信のために割り当てられたサブキャリアのインデックスに対応する縦軸とを有する。アンテナまたは信号源のスクランブル符号は、各サブキャリアに対して、 C (k)を用いて定義される。ここで cはサブキャリアのインデックスであり、 kは OF c, 1

DMシンボルのインデックスであり、 1はアンテナのインデックスであって、全ての cと i≠ jである全ての i, jに対して、 C ≠C である。アンテナ # 1に対するスクランブル符号は、

[0063] [数 11]

のように表される。

[0064] この送信装置では、各送信アンテナあるいは各信号源ごとにユニークに設定されるタグは、タグ付け部 203において、フィルタとインターリーバとスクランブル符号との組み合わせで定義されるので、ユニークタグとして適切なものであるために、これら 3つの要素のうちの少なくとも 1つがタグごとに異なっている必要がある。図 8は、各アンテナごとに、あるいは多入力システムの各入力ごとに異なるスクランブル符号を発生することができる方法の 1つを示している。

[0065] 図 8において、単一の擬似乱数バイナリ符号発生器 231を使用する。 BPSK変調方式を用、た変調の後、多入力システムの入力のそれぞれに対する符号を生成するように、乱数符号を遅延させる。図示したものでは、擬似乱数バイナリ符号発生器 23 1が発生した擬似乱数系列に対して BPSK変調を行う BPSK変調器 232の出力に対して、 M個の遅延素子 (D) 233が直列に接続している。遅延がゼロでない場合、結果として得られるスクランブル符号は、各アンテナあるいは各ソースごとに独自（ュ- ーク）なものである。この例において発生されるこの単純な符号は、条件 C = C

0， 1 1, 1

= = C を満足する。生成した符号は、遅延素子 233ごとに設けられるコピ

NSC- 1, 1

一部 234によって N 個のサブキャリアにコピーされ、それぞれのサブキャリアにマツビングされているインターリーブされたデータシンボルに乗算される。

[0066] 次に、受信装置について説明する。本実施例では、入力（アンテナ)番号 1を介して送信された信号を受信装置で取り出すために、送信装置の入力（アンテナ)番号 1〖こ対応するタグを使用する。 N個の送信アンテナを用いて送信された N個の信号源を分離する、 M個の受信アンテナを有する受信装置の一例が図 9に示されている。 N ≥Mとする。

[0067] 図示される受信装置は、受信アンテナ 103ごとに設けられた前処理部 241と、それぞれが M個の前処理部 241から信号を受け取る N個の逆タグ付け部 242と、 N個の逆タグ付け部 242からの信号に対して MIMO信号処理を行う MIMO信号処理部 24 3と、 MIMO信号処理部 243からの M組のパラレル出力のそれぞれごとに設けられて対応するパラレル出力をシリアル信号に変換する PZS変換器 244と、各 PZS変 244の出力がパラレルに入力してこれらをシリアルデータに変換する PZS変換器 245と、 PZS変 245の出力に設けられチャネル復号と復調とを行うチャネル復調器 246と、を備えている。 N個ある逆タグ付け部 242は、 N個の送信アンテナにそれぞれ対応するものである。前処理部 241は、受信アンテナで受信した受信信号に対し、増幅、復調、アナログ Zデジタル変換、 OFDMフレーム同期、ダウンサンプリング、サイクリック'プレフィックスの除去、高速フーリエ変換 (FFT)などの処理を行う。 PZS変翻 244は、ディンターリーブ行列を備えても備えなくてもよい。 P/S変換器 245は、データのアンテナからのデマッピングを行う。

[0068] 1番目の送信アンテナに対応する逆タグ付け部 242は、送信装置にお!ヽて 1番目の送信アンテナに関連して行われたタグ付けの逆に相当する処理を実行するものであつて、 1番目の送信アンテナに対して用いたスクランブル符号と同じスクランブル符号 C (k)を発生する符号発生器 251と、各前処理部 241からの信号に対してスクランプ

1

ル符号 C (k)を乗算することによりデスクランブルを行う乗算器 252と、乗算器 252で

1

デスクランブルされた信号をディンターリーブするディンターリーバ 253と、ディンタリーブされた信号をフィルタリングする逆フィルタ 254とを備えて、る。乗算器 252はデスクランブラとして機能する。

[0069] この例では、アンテナ番号 1を用いて送信された信号に注目すると、各受信アンテナからの各信号は、スクランブル符号（k)を用いて乗算器 252においてデスクランブルされる。これに引き続いて、ディンターリーバ 253と逆フィルタ 254とによる処理とが行われる。この場合、逆フィルタ 254とディンターリーバ 253は、それぞれ、アンテナ番号 1に関連するタグにっ、てのフィルタ 211とインターリーバ 212に対応する。すなわち、ディンターリーバ 253は、インタリーバ 212が行う操作 Πの逆操作 Π ^{_ 1}を行い、逆フィルタ 254は、フィルタ 211とは逆のフィルタ特性を有する。

[0070] フィルタリングの後、 MIMO信号処理部 243において、最初に送信された信号の性質に基づ、て信号を分離するための適応アルゴリズム力逆フィルタ 254からの信号に適用される。一例として、元の信号が QPSK信号であった場合、アンテナ # 1から送信されてきた信号のみを検索するために、よく知られたコンスタントモジュラスァルゴリズム（ [B 12]— [B 15]：非特許文献 12〜 15)に、ずれかを用、ることができる。その後は、図 3に示した関連技術の受信装置と同様に、 PZS変 244, 245とチャネル復調器 246を経て、信号が出力される。

[0071] 以下、この通信システムでの動作について、さらに詳しく説明する。

[0072] 説明のため、 2個の送信 (Tx)アンテナがあるものとし、データのシリアルパラレル変換によるアンテナ及びサブキャリアへのマッピングの後に、信号は、タグ付けの前の元の性質がそのコンスタントモジュラス性である QPSK信号であるとする。コンスタントモジュラス（定包絡線）とは、ランダムであると考えてよいシンボルによらず、その絶対値が一定である信号のことである。図 10は、送信装置において、各送信アンテナごとのサブキャリアのシリアル Ζパラレルデータマッピングが行われた後の、信号のコンステレーシヨン図（constellation diagram)である。コンステレーシヨン図は、信号点が、横軸を同相成分 (I)とし縦軸を直交成分 (Q)とする平面のどこに配置するかを示す図である。。

[0073] 上述したように、 2個の送信アンテナのそれぞれのタグは、フィルタとインターリーバとスクランブル符号と力もなる。したがってユニークタグは、スクランブル符号を変えるだけ生成できる。スクランブル符号は、この場合、 BPSKによって変調された信号である。ここで、説明のために、 2つのタグ Tag = {TF ^(u) Π C }と Tag = {TF ^(u)

1 1 1 1 2 2

Π C }を用いるものとし、これらのタグ Tagと Tagは、それぞれアンテナ番号 1とァンテナ番号 2に対するもの、すなわち送信アンテナ # 1と送信アンテナ # 2に対するものである。この例において、 TF ^ωは、

[0074] [数 12]

_TFiu_{) =} ^₁ , _{( 1 0)}

1 + 0.5Z"¹

によって定義される全域通過（allpass)フィルタである。

[0075] 図 11は、送信装置において、それぞれのユニークタグを構成する同じフィルタを用いてフィルタリングされた後の 2つ QPSK信号のコンステレーシヨン図を示している。図にお、て信号点がばらつ、て分布して、ることにより、フィルタリングによって QPS

K信号のコンスタントモジュラス性が失われることがわかる。

[0076] 本実施例においては、フィルタリング後、フィルタリングされたデータはインターリーブされる。インターリーブによって、 QPSK信号の送信に使用されるサブキャリアとシンボルが単に変更されるだけであるから、コンステレーシヨン図にはいかなる変ィ匕も生じないはずである。

[0077] 図 12は、インターリーブされた 2つの信号を、 BPSKによって変調されたスクランプル符号 C , Cによってスクランブルした後のコンステレーシヨン図を示している。なお

1 2

この例では、信号を拡散しない (スプレッドしない）ので、その結果、公知の CDMA逆拡散及び信号検索技術を用いる信号分離を行うことはできな、。

[0078] 式（1)に従ってモデル化したときの受信信号のコンステレーシヨン図が図 13に示されている。この時点で、図 13に示される信号は、図 14において「〇」と「X」によって表示されている 2つの信号の和からなっている。なお、 MIMOチャネルまたは MIM O媒体の特性により、送信アンテナ # 1 (ある!/、は送信アンテナ # 2)からの信号は、両方の受信 (Rx)アンテナで受信されるが、これらは加算的に混合される。図 14は、 BPSK符号 Cを用いてデスクランブルしたのちの各受信アンテナすなわち受信アンテナ # 1及び受信アンテナ # 2からの信号のコンステレーシヨンを示して、る。

[0079] 図 15は、デスクランブルを行った時点での受信信号のコンステレーシヨンを示している。図 13で述べたものと同様に、図 15に示される信号は、図 16において「〇」と「 X」によって表示されて!、る信号の和となって！/、る。 [0080] インターリーブを行、、送信装置で使用されたフィルタの逆フィルタを用いてフィルタリングを行った後に、図 17で示されるようなコンステレーシヨン図を有する信号が得られる。この信号は、図 18において「〇」と「X」によって示されている信号からなっている。図 18から、「〇」で示す送信アンテナ # 1からの信号のみがコンスタントモジュラス信号に戻されていることが分かる。一方、送信アンテナ # 2から送信された信号は、コンスタントモジュラス特'性を有して、な、。

[0081] このことは、たとえ同じフィルタ、同 I ンターリーバを用いたとしても成り立つことである。したがって、アンテナの個数が与えられたとき、各アンテナにユニークなフィルタのみを使用する必要はない。フィルタは共有することができ、それによつて、タグに用いられるフィルタの組を削減することができる。このことによって、少数のユニークフィルタを共有することができるので、多数のユニークフィルタを利用するためにインパルス応答が極めて長いフィルタを設計する必要がなくなる。さらに、式（10)から分かるように、この種の実装を有するフィルタを設計する際には、いかなる乗算器をも必要としない。スクランブル符号が BPSK変調信号であるので、スクランブル及びデスクランブルも、かなる乗算も含まな!/ヽ。

[0082] 以上説明した通信システムは、送信チャネル上に信号を送信する送信装置と、信号を受信する受信装置と、を有する通信システムであって、送信装置に、変調信号をフィルタリングして変調信号の振幅及び位相特性を変化させるフィルタと、フィルタリングされた信号の出力をインターリーブするインターリーバと、インターリーブされた信号をスクランブルするスクランブラと、を備え、受信装置に、受信信号をデスクランブルするデスクランブラと、デスクランブルされた信号をディンターリーブするデインタ一リーバと、ディンターリーブされた信号をフィルタリングする逆フィルタと、を備えるものである。ここでインターリーバ及びスクランブラは、フィルタリングされた信号に対してインターリーブ処理及び Zまたはスクランブル処理を行う処理手段として機能するものの一例である。また、デスクランブラ及びディンターリーバは、受信信号に対してディンターリーブ処理及び,またはデスクランブル処理を行う処理手段として機能するものの一例である。

[0083] 次に、別の実施例の通信システムについて説明する、 [0084] 図 19は、通信システムにおける送信装置の別の例を示している。図示される送信装置は基地局送信装置であって、 N個の送信アンテナを備えている。一方、受信装置は、 M個の受信アンテナを備えている。ここで N≥Mである。この送信装置は、図 5 に示したものと同様のものである力 SZP変 ^201, 202の代わりに、入カバイナリ信号のチャネル符号ィ匕と上述の S/P変 ^201, 202によるシリアル/パラレル変換に相当する処理とを実行するチャネル符号器 261が設けられ、また、タグ付け部 203と N個の IFFT部 204との間に行列合成器 262が設けられている点で相違する。また、各 IFFT部 204の出力には、サイクリック'プレフィックスの付加、アップサンプリング、帯域通過フィルタによるフィルタリングなどを行う送信処理部 263が設けられている。

[0085] 送信装置では、送信されるべき信号は、変調される前に、チャネル符号器 261において、チャネル符号化される。チャネル符号は、任意の種類のフォワード誤り訂正技術と、反復または拡散による符号化、及び必要であればインターリーバを備える。変調の場合、送信されるべき信号は、 Xを整数として、 QPSK、 X- QAM (quadrature amplitude modulation)、 X—QPSKのようなコンスタントモジュラス信号である。 Xが 4より大きな整数の場合、信号は、高次レベル変調信号であると考える。 Xの典型的な例は、 16— QAMの場合の 16である。この変調後、信号は、前述と同様に、 N 個のアンテナとサブキャリアとにマッピングされる。なお、変調とマッピングとを組み合わせることもできるし、あるいは、マッピングの後に変調を行うこともできる。

[0086] 次に、アンテナに割り当てられた各信号ストリーム力タグ付け部 203においてフィルタリングによって処理され、その後、インターリーブ及び Zまたはスクランブル処理される。信号をフィルタリングし、次に、インターリーブする前にスクランブル符号を用 V、てその信号をスクランブルすることもできる。 IFFT (高速フーリエ逆変換)操作の前に、行列合成部 262によって、入力信号を行列と乗算することによって、信号を一方向または別の方向に合成することもできる。図 19に示された例では、行列合成部 26 2において、 1つのアンテナの所与のサブキャリアからの信号力他の残るアンテナからの所与のサブキャリアからの信号と合成される、一般に、合成は、チャネル特性に関連した行列 Gを用いることを含む。一例として、タグ付けの後に、アンテナ 1のサブキャリア cに割り当てられた信号力アンテナ jのサブキャリア cに割り当てられた信号

1 ]

と合成される nここで c≡0, ···, N — 1であり、 c≡0, ···, N — 1かつ c =cである

1 SC j SC 1 j

。 N はサブキャリアの数に対応し、 jは 2, 3, ···, N, N— 1の値を取る。数学的に、こ

SC

の種の合成は、

[0087] [数 13]

X¾^G =G_CX^^G) (11) で表される。ここで Gは合成行列であり、 X^(TAG) = [X^(TAG1) … X^(TAGN)]は、タグ付け後のサブキャリアに割り当てられた信号ベクトルである。上付き添え字" TAGi"は、アンテナ番号 iが TAGでタグ付けされたことを示している。図 19は、これらの信号の位置を示している。ここで、 Gが単位行列であれば、システムは、混合 (ミキシング)行列が存在しない、すなわち

[0088] [数 14]

χ(ΤΛΟ) _{= χ}(ΤΑΟ) ₍₁₂) で表される状況と等価になる。

[0089] 次に、送信装置におけるタグの割り当てについて説明する。

[0090] 説明のため、それぞれの伝達関数が以下の式で表される全域通過フィルタを利用するものとする。

[0091] [数 15]

_TF(u_{) =} 5_{± (13)}

1 + 0.5Z"¹

_7F(») ₌ -0.5 + z ₍₁₄₎

l-0.5z" それぞれの逆フィルタの伝達関数は、 1/TF ^(u)と 1ZTF ^(u)を展開することで近似

1 2

する。

[0092] 次に、受信装置について説明する。受信装置としては、図 9に示したものと同様のものを使用できる。その場合、サイクリック'プレフィックスを取り除き N 点の FFT (高

IFFT

速フーリエ変換)を適用する前に、 M個の受信アンテナのそれぞれで受信された信号が増幅され、ダウンコンバート、すなわちより低い周波数に周波数変換される。アンテナ番号 iの送信アンテナすなわち送信アンテナ # ゝら送信されてきた信号は、以下のように抽出される：

a)送信アンテナ # 1で使用されたスクランブル符号を用いて、信号をデスクランプルする；

b)送信アンテナ # 1で使用されたインターリーバに対応するディンターリーバを用 V、て、信号をディンターリーブする；

c)送信アンテナ # 1に関連するフィルタの逆フィルタを用いて、信号をフィルタリングする。

[0093] 次に、この実施例のシステムの動作を説明する。

[0094] 説明のために、アンテナ及びサブキャリアへのシリアルパラレルマッピングの後の信号が QPSKであるとする。上述したように、 2つの送信アンテナのそれぞれのタグは、フィルタとインターリーバとスクランブル符号と力もなる。フィルタリング後、 QPSK 信号のコンスタントモジュラス性が損なわれる。次に、フィルタリングされたデータは、インターリーブされ、スクランブル符号を用いてスクランブルされる。選択されたタグに応じて、スクランブル符号は同じであっても同じでなくてもよい。

[0095] 受信装置では、サイクリックプレフィックスを取り除いた後に、受信信号に対して FF T演算が行われる。次に、信号はデスクランブルされ、逆フィルタを用いてフィルタリングされる。

[0096] 最後に、非コンスタントモジュラス信号からコンスタントモジュラス信号を分離するために、信号処理アルゴリズムが適用される。以上説明したように、分離された信号には、関連技術で問題となった置換が発生しない。 QPSK信号に適用できる典型的なアルゴリズムは、コンスタントモジュラスアルゴリズムである。

[0097] 次に、さらに別の実施例について説明する。上述の実施例では 1つの送信装置が複数の送信アンテナを備えていたが、ここで、それぞれ 1個ずつの送信アンテナを有する複数の送信装置が設けられる場合を説明する。これは、単一の送信アンテナを有する複数の送信端末がサービスエリア内を移動する移動通信ネットワークなどを念頭に置いたものである。ここで各送信装置は、同じ周波数帯域を用いてデータを送信するものとする。典型的には基地局である受信装置は、複数の受信アンテナを備えている。図 20は、このような通信システムを示す図であり、ここでは、説明のため、同じ周波数帯域を用いて送信する 2つの送信装置 301が示されている。これらの 2台の送信装置 301は、それぞれユーザ # 1とユーザ # 2に対応する。

[0098] 各送信装置 301にお、て、バイナリデータはチャネル符号ィ匕され、インターリーブされ、変調される。変調後に QPSK信号が得られるものと仮定する。次に、変調後のデータが、割り当てられたサブキャリアにマッピングされる。各送信装置 301は、それぞれ単一の送信アンテナを使用するので、アンテナマッピングのためにシリアルパラレル変換を行う必要はない。さらに、各送信装置 301には、フィルタと、インターリーバ及び Zまたはスクランブラとからなる異なるタグが割り当てられる。ユニークタグすなわちタグにおける差異の定義については、前述した。ユーザ 31の場合に対する例が図 20に示されている。サブキャリアマッピングの後、先に述べたように、信号は、フィルタリングされ、インターリーブ及び Zまたはスクランブルされる。

[0099] 受信装置 302すなわち基地局においては、サイクリックプレフィックスを取り除いた後に、受信信号に対して FFT演算が行われる。次に、信号はデスクランブルされ、逆フィルタを用いてフィルタリングされる。最後に、いかなる置換もなしに所望の信号を検索するように、コンスタントモジュラス信号からコンスタントモジュラス信号を分離するために、信号処理アルゴリズムが適用される。 QPSK信号に適用できる典型的なアルゴリズムは、コンスタントモジュラスアルゴリズムである。

[0100] 図 20に示すモデルの動作原理は、基本的には図 19に示したものと同じである。図 20に示したシステムにおいても、図 19のモデルにおいて説明したのと同様に、それぞれのユーザからの信号を全て分離することができる。これを実現するために、各ュ一ザには、フィルタと、インターリーバ及び/またはスクランブラ力もなるユニークタグを割り当てなければならなヽ。

[0101] 次に、さらに別の実施例を説明する。上述したように図 5に示した送信装置において、タグ付け部 203でのインターリーバ 212とスクランブラ 213との配置を逆にすること力 Sできる。図 21はそのような送信装置を示している。また、図 22は、図 21に示した送信装置と組み合わせて使用される受信装置を示している。図 22に示す受信装置は、図 9に示す受信装置の逆タグ付け部 242において、デスクランブラである乗算器 252 とディンターリーバ 253との配置を逆にしたものである。図 21に示す送信装置と、図 2 2に示す受信装置と、これら送信装置と受信装置との間の MIMOチャネルとから通信システムが構成されることとなる。この通信システムは、送信チャネル上に信号を送信する送信装置と、信号を受信する受信装置と、を有する通信システムであって、送信装置に、変調信号をフィルタリングして変調信号の振幅及び位相特性を変化させるフィルタと、フィルタリングされた信号の出力をスクランブルするスクランブラと、スクランブルされた信号をインターリーブするインターリーバと、を備え、受信装置に、受信信号をディンターリーブするディンターリーバと、ディンターリーブされた後の信号をデスクランブルするデスクランブラと、デスクランブルされた信号をフィルタリングする逆フィルタと、を備えるものである。ここでスクランブラ及びインターリーバは、フィルタリングされた信号に対してインターリーブ処理及び Zまたはスクランブル処理を行う処理手段として機能するものの一例である。また、ディンターリーバ及びデスクランプラは、受信信号に対してディンターリーブ処理及び Zまたはデスクランブル処理を行う処理手段として機能するものの一例である。

また、図 5に示した送信装置において、タグ付け部 203からインターリーバ 212を取り除くこともできる。図 23はそのような送信装置を示している。また、図 24は、図 22に示した送信装置と組み合わせて使用される受信装置を示している。図 24に示す受信装置は、図 9に示す受信装置において、逆タグ付け部 242からディンターリーバ 253 を取り除いたものである。図 23に示す送信装置と、図 24に示す受信装置と、これら送信装置と受信装置との間の MIMOチャネルとから通信システムが構成されることとなる。この通信システムは、送信チャネル上に信号を送信する送信装置と、信号を受信する受信装置と、を有する通信システムであって、送信装置に、変調信号をフィルタリングして変調信号の振幅及び位相特性を変化させるフィルタと、フィルタリングされた信号の出力をスクランブルするスクランブラと、を備え、受信装置に、受信信号をデスクランブルするデスクランブラと、デスクランブルされた信号をフィルタリングする逆フィルタと、を備えるものである。ここでスクランブラは、フィルタリングされた信号に対してインターリーブ処理及び Zまたはスクランブル処理を行う処理手段として機能するものの一例である。また、デスクランブラは、受信信号に対してディンターリーブ処理及び Zまたはデスクランブル処理を行う処理手段として機能するものの一例である。

[0103] さらにまた、図 5に示した送信装置において、タグ付け部 203からスクランブラ 213 を取り除くこともできる。図 25はそのような送信装置を示している。また、図 26は、図 2 5に示した送信装置と組み合わせて使用される受信装置を示して!/、る。図 26に示す受信装置は、図 9に示す受信装置において、逆タグ付け部 242から、乗算器 252からなるデスクランブラと、スクランブル符号発生器 251を取り除いたものである。図 25 に示す送信装置と、図 26に示す受信装置と、これら送信装置と受信装置との間の M IMOチャネルとカゝら通信システムが構成されることとなる。この通信システムは、送信チャネル上に信号を送信する送信装置と、信号を受信する受信装置と、を有する通信システムであって、送信装置に、変調信号をフィルタリングして変調信号の振幅及び位相特性を変化させるフィルタと、フィルタリングされた信号をインターリーブするィンターリーバと、を備え、受信装置に、受信信号をディンターリーブするディンターリーバと、ディンターリーブされた信号をフィルタリングする逆フィルタと、を備えるものである。ここでインターリーバは、フィルタリングされた信号に対してインターリーブ処理及び Zまたはスクランブル処理を行う処理手段として機能するものの一例である。また、ディンターリーバは、受信信号に対してディンターリーブ処理及び Zまたはデスクランブル処理を行う処理手段として機能するものの一例である。

[0104] 上述した各実施例にお!、て、フィルタは、例えば、各ユーザまたは各信号源が同じ周波数特性を有するように、複数のユーザまたは信号源に割り当てられてもよいし、あるいは、信号源のフィルタリング後の信号の周波数スペクトルが重畳するように、複数のユーザまたは信号源に割り当てられてもよい。送信装置内のフィルタは、例えば

、非線形フィルタまたは線形フィルタであり、線形フィルタとしては、例えば、全域通過フィルタが用いることができる。

[0105] 上述の各実施例を適用することにより、タグの一部としてフィルタを用いるシステムのレーテンシーを削減することも可能である。上述した通信システムを採用することによって、トランシーバーの構成を簡素化し、この結果として、トランシーバーの全体としてのコストを削減することが可能になる。 [0106] 以上説明した本発明は、例えば、複数の送信アンテナと非周波数選択性のチヤネルとを有するシステム（[B 16]：非特許文献 16)に適用可能である。このようなシステムは、複数のアンテナと OFDM方式とによって実装される。本発明は、他のブラインド信号分離の方法と同様に、トレーニング信号の送信を行うことなく信号分離を実行できる技術を提案するものである。

[0107] また本発明は、例えば、いくつ力の送信装置が同じ帯域幅を共有し、受信装置が複数の受信アンテナを用、て信号を分離するシステムにも適用できる。

[0108] 本発明によれば、例えば、送信アンテナあるいは送信信号源ごとに割り当てられるユニークタグとして、フィルタと、インターリーバ及び Zまたはスクランブル符号とを組み合わせたものを使用することにより、タグ付けフィルタの次数の増大を防ぎ、また全域通過（allpass)フィルタを用いることによる遅延の増大を抑えることができる。

[0109] 本発明に基づく技術は、例えば周波数チャネル、時間チャネルまたは拡散符号チャネル（CDMA)である同一のチャネルを何人かのユーザが共用する移動無線通信の分野に適用することが可能である。これは、他のネットワークからの干渉がトレー二ング信号を用いずに最小にされ、または除去され得る無線ネットワークに、特に、当てはまる。

[0110] 本発明が適用できる他の分野は、例えば、複数のセンサまたはヘッドを用いた磁気記録媒体または光記録媒体への記録である。そのような用途では、すべての並列トラックのデータを、配列の置き換えなしに、ブラインド取得することが可能になる。

[0111] また、本発明を例えば単入力単出力（SISO)システムに適用することも可能である。そのようなシステムは、例えば、単純な QPSKに基づく送信装置と、ブラインド適応等化器を備える受信装置とからなる。この種の用途では、 2ポート送信装置および 2 ポート受信装置を生じる、実数部および虚数部チャネルがチャネルとして考えることができる。本発明で提示する概念を適用すると、常に、実数成分信号は実数部チヤネル上で取り出され、虚数成分信号は、常に、虚数部チャネル上で受信されることになる。

Claims

請求の範囲

[1] 送信チャネル上に信号を送信する送信装置と、前記信号を受信する受信装置と、を有する通信システムであって、

前記送信装置は、変調信号をフィルタリングして該変調信号の振幅及び位相特性を変化させるフィルタと、前記フィルタリングされた信号に対して、インターリーブ処理及び Zまたはスクランブル処理を行う第 1の処理手段と、を備え、

前記受信装置は、受信信号に対してディンターリーブ処理及び Zまたはデスクランブル処理を行う第 2の処理手段と、前記第 2の処理手段から出力される信号をフィルタリングする逆フィルタと、を備える、

通信システム。

[2] 前記第 1の処理手段は、前記フィルタリングされた信号の出力をインターリーブするインターリーバと、前記インターリーブされた信号をスクランブルするスクランブラと、を備え、

前記第 2の処理手段は、前記受信信号をデスクランブルするデスクランブラと、前記デスクランブルされた信号をディンターリーブするディンターリーバと、を備え、前記逆フィルタは、前記ディンターリーブされた信号をフィルタリングする、請求項 1 に記載の通信システム。

[3] 前記第 1の処理手段は、前記フィルタリングされた信号の出力をスクランブルするスクランブラと、前記スクランブルされた信号をインターリーブするインターリーバと、を備え、

前記第 2の処理手段は、前記受信信号をディンターリーブするディンターリーバと、前記ディンターリーブされた後の信号をデスクランブルするデスクランブラと、を備え前記逆フィルタは、前記デスクランブルされた信号をフィルタリングする、請求項 1に記載の通信システム。

[4] 前記第 1の処理手段は、前記フィルタリングされた信号の出力をスクランブルするスクランブラを備え、

前記第 2の処理手段は、前記受信信号をデスクランブルするデスクランブラを備え、前記逆フィルタは、前記デスクランブルされた信号をフィルタリングする、請求項 1に記載の通信システム。

[5] 前記第 1の処理手段は、前記フィルタリングされた信号をインターリーブするインタ一リーバを備え、

前記第 2の処理手段は、前記受信信号をディンターリーブするディンターリーバを備え、

前記逆フィルタは、前記ディンターリーブされた信号をフィルタリングする、請求項 1 に記載の通信システム。

[6] 前記フィルタは、複数のユーザまたは信号源に割り当てられ、各ユーザまたは各信号源に割り当てられたフィルタが同じ周波数特性を有する、請求項 1乃至 5のいずれ力 1項に記載の通信システム。

[7] 前記フィルタは、複数のユーザまたは信号源に割り当てられ、各ユーザまたは各信号源に割り当てられたすべてのフィルタの周波数スペクトルが重畳する、請求項 1乃至 5の!、ずれ力 1項に記載の通信システム。

[8] 前記送信装置内のフィルタは、非線形フィルタである、請求項 1乃至 7のいずれか 1 項に記載の通信システム。

[9] 前記送信装置内のフィルタは、線形フィルタである、請求項 1乃至 7のいずれか 1項に記載の通信システム。

[10] 前記線形フィルタは全域通過フィルタである、請求項 9に記載の通信システム。

[11] 送信チャネル上に信号を送信する送信装置であって、

変調信号をフィルタリングして該変調信号の振幅及び位相特性を変化させるフィルタと、

前記フィルタリングされた信号に対して、インターリーブ処理及び Zまたはスクランブル処理を行う処理手段と、

を備える送信装置。

[12] 前記処理手段は、前記フィルタリングされた信号の出力をインターリーブするインタ一リーバと、前記インターリーブされた信号をスクランブルするスクランブラと、を備える、請求項 11に記載の送信装置。

[13] 前記処理手段は、前記フィルタリングされた信号の出力をスクランブルするスクランブラと、前記スクランブルされた信号をインターリーブするインターリーバと、を備える

、請求項 11に記載の送信装置。

[14] 前記処理手段は、前記フィルタリングされた信号の出力をスクランブルするスクランブラを備える、請求項 11に記載の送信装置。

[15] 前記処理手段は、前記フィルタリングされた信号をインターリーブするインターリーバを備える、請求項 11に記載の送信装置。

[16] 前記フィルタは、複数のユーザまたは信号源に割り当てられ、各ユーザまたは各信号源に割り当てられたフィルタが同じ周波数特性を有する、請求項 11乃至 15のいずれか 1項に記載の送信装置。

[17] 前記フィルタは、複数のユーザまたは信号源に割り当てられ、各ユーザまたは各信号源に割り当てられたすべてのフィルタの周波数スペクトルが重畳する、請求項 11 乃至 15のいずれか 1項に記載の送信装置。

[18] 前記フィルタは、非線形フィルタである、請求項 11乃至 17のいずれ力 1項に記載の送信装置。

[19] 前記フィルタは、線形フィルタである、請求項 11乃至 17のいずれ力 1項に記載の送信装置。

[20] 前記線形フィルタは全域通過フィルタである、請求項 19に記載の送信装置。

[21] 信号を受信する受信装置であって、

受信信号に対してディンターリーブ処理及び Zまたはデスクランブル処理を行う処理手段と、

前記処理手段から出力される信号をフィルタリングする逆フィルタと、

を備える受信装置。

[22] 前記処理手段は、前記受信信号をデスクランブルするデスクランブラと、前記デスクランブルされた信号をディンターリーブするディンターリーバと、を備え、

前記逆フィルタは、前記ディンターリーブされた信号をフィルタリングする、請求項 2 1に記載の受信装置。

[23] 前記処理手段は、前記受信信号をディンターリーブするディンターリーバと、前記ディンターリーブされた後の信号をデスクランブルするデスクランブラと、を備え、前記逆フィルタは、前記デスクランブルされた信号をフィルタリングする、請求項 21 に記載の受信装置。

[24] 前記処理手段は、前記受信信号をデスクランブルするデスクランブラを備え、

前記逆フィルタは、前記デスクランブルされた信号をフィルタリングする、請求項 21 に記載の受信装置。

[25] 前記処理手段は、前記受信信号をディンターリーブするディンターリーバを備え、前記逆フィルタは、前記ディンターリーブされた信号をフィルタリングする、請求項 2 1に記載の受信装置。

[26] 信号を送信する送信装置と前記信号を受信する受信装置とを有するシステムにおける多重アクセス方法であつて、

各送信装置にユニークに、フィルタとインターリーバ及び Zまたはスクランブル符号との組み合わせ力なってプールまたは集合力取り出されたものであるタグを割り当て、

前記ユニークタグを用い、各送信装置または信号源の信号を処理し、

複数の受信アンテナまたは受信センサを有する受信装置において、各送信信号源または各送信アンテナ力の信号を、同じタグを有する送信装置力の信号のみが復元されるように、逆フィルタと、ディンタリーバ及び Zまたはデスクランブラとを用いて送信装置のユニークタグに基づ、て復号する、

多重アクセス方法。

[27] OFDM方式による通信システムであって、

請求項 12、 13及び 15のいずれ力 1項に記載の送信装置を有し、

前記インターリーバは、 2次元データブロックをインターリーブするものであって、行がサブキャリアのインデックスに対応し、列が OFDMのシンボル番号に対応し、各行について行内のデータを並べ替えるインターリーブを行う、通信システム。

[28] OFDM方式による通信システムであって、

前記インターリーバは、 2次元データブロックをインターリーブするものであって、行がサブキャリアのインデックスに対応し、列が OFDMのシンボル番号に対応し、まず各行について行内のデータを並べ替えるインターリーブを行い、引き続いて行の順番を入れ替えることでインターリーブを行う、通信システム。