送信装置、中継装置、受信装置、通信システム、送信方法、及び中継方法
【課題】カバーエリアの狭小化を回避する送信装置、中継装置、受信装置、通信システム、送信方法又は中継方法を提供する。
【解決手段】送信装置は、第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナを備え、中継装置は、前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナと、前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナと、前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する送信アンテナを有する中継装置とを備える。
【解決手段】送信装置は、第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナを備え、中継装置は、前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナと、前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナと、前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する送信アンテナを有する中継装置とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置、中継装置、受信装置、通信システム、送信方法、及び中継方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信において、データ信号を高速に伝送するために偏波（ｐｏｌａｒｉｚｅｄ）ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ；多入力多出力）伝送が提案されている。偏波（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）とは、電場が特定の方向にのみ振動する電波である。偏波ＭＩＭＯ伝送では、データ信号を偏波方向の異なるアンテナを複数個用いて送受信する。これにより、異なるデータ信号を乗せた搬送帯域信号は各々異なる方向に偏波する電波として送信されるため、送信の際に同一の周波数の電波を用いても相互にデータ信号が干渉しない。よって、同一の周波数の電波を用いて偏波ＭＩＭＯ伝送を行うことで、通信容量を増加させることができる。
【０００３】
特許文献１には以下の無線通信方法が記載されている。送信側では、送信データを分割して第１の系列と第２の系列のデータを生成する。第１の系列と第２の系列のデータに基づいて、系列毎に無線周波数の送信信号を生成する。第１の系列の送信信号を右旋円偏波方式、第２の系列の送信信号を左旋円偏波方式の無線信号として送信する。受信側では、右旋円偏波方式と左旋円偏波方式の無線信号を受信し、得られた受信信号に基づいて第１の系列データと第２の系列データを合成して出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５４１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の無線通信方法では、偏波ＭＩＭＯ伝送に係る送信装置における総送信電力は、要求されるシステム仕様によって規定される。各送信アンテナに割り当てられる送信電力は、１個のアンテナを用いてデータ信号を送受信するＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｏｕｔｏｕｔ）伝送の場合よりも相対的に低下する。
このため、偏波ＭＩＭＯ伝送を行う送信装置からの受信信号を、一定の受信電力レベル以上で受信することができる領域（カバーエリア；ｃｏｖｅｒａｇｅ ａｒｅａ）は、ＳＩＳＯ伝送を行う送信装置よりも狭くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、カバーエリアの狭小化を回避する送信装置、中継装置、受信装置、通信システム、送信方法又は中継方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナと、第１のパイロット信号を前記第１の送信アンテナに各々出力する第１の出力部と、前記第１のパイロット信号と直交する第２のパイロット信号を前記第２の送信アンテナに各々出力する第２の出力部を備えることを特徴とする送信装置である。
【０００８】
（２）本発明の他の態様は、前記第１のパイロット信号と前記第２のパイロット信号は、互いに異なる搬送周波数又はシンボルに配置されていることを特徴とする（１）の送信装置である。
【０００９】
（３）本発明の他の態様は、前記第１のパイロット信号が配置される搬送周波数及びシンボルには、前記第２のパイロット信号及び該第２のパイロット信号と同一のリソースブロックに属するデータ信号が、配置されないことを特徴とする（１）の送信装置である。
【００１０】
（４）本発明の他の態様は、前記第２のパイロット信号は、前記第１のパイロット信号と直交する信号系列であることを特徴とする（１）の送信装置である。
【００１１】
（５）本発明の他の態様は、第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナと、前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する第１及び第２の送信アンテナとを備えることを特徴とする中継装置である。
【００１２】
（６）本発明の他の態様は、前記送信アンテナは、当該送信アンテナとは異なる偏波特性を有する受信アンテナが受信した信号を送信することを特徴とする（５）の中継装置である。
【００１３】
（７）本発明の他の態様は、第１の偏波特性を有するＭ（Ｍは1以上の整数）個の第１の受信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有するＮ（Ｎは1以上の整数）個の第２の送信アンテナとを備え、前記第１の受信アンテナ及び前記第２の送信アンテナは、前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有するＭ個の第１の送信アンテナと、前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有するＮ個の第２の送信アンテナを備える送信装置が送信する信号と、前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有するＭ個の第１の受信アンテナと、前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有するＮ個の第２の受信アンテナと、前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくともＭ＋Ｎ個の送信アンテナを備える中継装置が送信する信号を受信することを特徴とする受信装置である。
【００１４】
（８）本発明の他の態様は、第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナを備える送信装置と、前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナと、前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナと、前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する第１及び第２の送信アンテナを有する中継装置とを備えることを特徴とする通信システムである。
【００１５】
（９）本発明の他の態様は、第１のパイロット信号を第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナから送信する過程と、第１のパイロット信号とは直交する第２のパイロット信号を第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナから送信する過程とを備えることを特徴とする送信方法である。
【００１６】
（１０）本発明の他の態様は、第１の受信信号を第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナから入力する過程と、第２の受信信号を前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナから入力する過程と、前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号を、前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する第１及び第２の送信アンテナから各々送信する過程とを備えることを特徴とする中継方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、カバーエリアの狭小化を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る通信システムの一例を示す概念図である。
【図２】本実施形態に係る送信装置１００の構成を表す概略図である。
【図３】本実施形態に係るリソースマッピングの一例を示す図である。
【図４】本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
【図５】本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
【図６】本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
【図７】本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
【図８】本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
【図９】本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る中継装置の構成を示す概略図である。
【図１１】本実施形態に係る受信装置の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る通信システムの概念図を表す。
【図１３】本実施形態に係る受信装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る通信システム１の一例を示す概念図である。
通信システム１は、送信装置１００、受信装置２００及び中継装置３００を含んで構成される。
【００２０】
送信装置１００は、送信データを符号化及び変調して送信信号を生成する。送信装置１００は、生成した送信信号を電波に乗せて中継装置３００に送信する。送信データは、例えば、通話に伴う音声信号、撮影した画像を表す静止画像又は動画像信号、文字メッセージ、等である。
送信装置１００は、例えば、無線通信における基地局装置（特にマクロ基地局［ｍａｃｒｏ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ］、大出力基地局ともいう、ｅＮｏｄｅＢなど）、無線ＬＡＮアクセスポイント（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ、無線ハブ［ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｈｕｂ］、親機ともいう）、放送における基地局装置、中継局装置（ｒｅｐｅａｔｅｒ）の一部である。
【００２１】
送信装置１００は、第１の偏波（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）特性を有する送信アンテナ１０１−１と、第１の偏波特性と偏波方向が直交する第２の偏波特性を有する送信アンテナ１０１−２を具備する。第１の偏波特性は、例えば、垂直偏波（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）である。垂直偏波とは、電場の振動方向が水平面（例えば、地面）に対して垂直の電波である。第２の偏波特性は、例えば、水平偏波（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）である。水平偏波とは、電場の振動方向が水平面に対して並行な電波である。
ここで、偏波特性が垂直偏波（Ｖ）であるアンテナ（送信アンテナ、受信アンテナ共に）では、その素子の長手方向が水平面に対して垂直な方向（偏波方向）に延びるように配置されている。偏波特性が水平偏波（Ｈ）であるアンテナ（送信アンテナ、受信アンテナ共に）では、その素子の長手方向が水平面に対して水平な方向（偏波方向）に延びるように配置されている。
送信装置１００は、生成した搬送波帯域の２つの送信信号を、各送信アンテナ１０１−１、１０１−２を用いて、中継装置３００に同時に送信する。
【００２２】
中継装置３００は、送信装置１００が送信した送信信号を受信し、受信した信号を受信装置２００に送信する。
中継装置３００は、例えば、無線通信における基地局装置（特にマイクロ基地局［ｍｉｃｒｏ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ］、ピコ基地局［ｐｉｃｏ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ］、小出力基地局ともいう、フェムト基地局［ｆｅｍｔｏ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ］、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢなど）、リピータハブ（ｒｅｐｅａｔｅｒ ｈｕｂ、シェアードハブ［ｓｈａｒｅｄ ｈｕｂ］、ともいう）、放送における中継局装置の一部、共同受信装置（ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｒｅｃｅｉｖｅｒ、共聴施設ともいう）である。
【００２３】
中継装置３００は、第１の偏波特性で送信された搬送波帯域の信号を受信する受信アンテナ３０１−１及び第２の偏波特性で送信された搬送波帯域の信号を受信する受信アンテナ３０１−２を備える。また、第１の偏波特性で搬送波帯域の信号を送信する送信アンテナ３０２−１及び送信アンテナ３０２−２を備える。
中継装置３００は、受信アンテナ３０１−１が受信した信号を増幅して、増幅した信号を、送信アンテナ３０２−１を用いて、受信装置２００に送信する。中継装置３００は、受信アンテナ３０１−２が受信した信号を増幅して、増幅した信号を、送信アンテナ３０２−２を用いて、受信装置２００に送信する。
送信アンテナ３０２−１及び送信アンテナ３０２−２は第１の偏波特性を有する送信アンテナである。
【００２４】
受信装置２００は、中継装置３００から搬送波帯域の信号を受信し、信号検出（例えば、ＭＩＭＯ信号推定、チャネル推定）、復調、復号（以下、信号検出等と総称する）を行い、送信データを検出する。
受信装置２００は、例えば、無線通信における受信端末装置（携帯電話機、携帯情報端末装置など）、放送における受信装置（テレビジョン受信機、ラジオ受信機）である。
【００２５】
受信装置２００は、第１の偏波特性で送信された搬送波帯域の信号を受信する受信アンテナ２０１−１及び２０１−２を備える。
受信アンテナ２０１−１は、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１及び３０２−２から各々送信された搬送波帯域の信号を受信する。受信アンテナ２０１−２は、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１及び３０２−２から送信された搬送波帯域の信号を受信する。
なお、上述では、送信アンテナ３０２−１、送信アンテナ３０２−２、受信アンテナ２０１−１及び受信アンテナ２０１−２が第１の偏波特性を有するアンテナである場合を示しているが、これらのアンテナが同一の偏波特性を有していれば、これに限らない。
【００２６】
本実施形態では、ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；直交周波数分割多重）方式を用いてデータの伝送を行う例について説明する。本実施形態ではこれに限らず、その他の伝送方式、例えば、狭帯域変調、ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ；符号分割多元アクセス）、ＳＣ−ＦＤＭＡ（ｓｉｎｇｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ；単一キャリア周波数分割多元アクセス）、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ（ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ−ｓｐｒｅａｄ−ＯＦＤＭ；離散フーリエ変換拡散ＯＦＤＭ）等のシングルキャリア伝送方式や、ＭＣ−ＣＤＭＡ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ−ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ；多重キャリア符号分割多重アクセス）等のマルチキャリア伝送方式を用いてもよい。
【００２７】
次に、本実施形態に係る送信装置１００の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る送信装置１００の構成を表す概略図である。
送信装置１００は、送信アンテナ１０１−１、１０１−２、符号化部１０３、変調部１０４、リソースマッピング部１０５、ＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２、ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２、送信部１０８−１、１０８−２及び参照信号生成部１０９を含んで構成される。図２において、送信装置１００は２個の送信アンテナ１０１−１、１０１−２を備えるが、本実施形態ではこれには限られない。送信装置１００はＭ個（Ｍは３またはそれより大きな整数）の送信アンテナ１０１−１〜１０１−Ｍを備えてもよい。その場合、送信装置１００は、アンテナの数であるＭ個のＩＤＦＴ部１０６−１〜１０６−Ｍ、ＧＩ挿入部１０７−１〜１０７−Ｍ及び送信部１０８−１〜１０８−Ｍを、送信アンテナ１０１−１〜１０１−Ｍに各々対応して備える。
【００２８】
符号化部１０３は、送信データを入力され、入力された送信データに対して誤り訂正符号化を行って符号化ビット系列を変調部１０４に出力する。
符号化部１０３が誤り訂正符号化を行う際に用いる符号化方式は、例えば、ターボ符号化（ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｉｎｇ）、畳み込み符号化（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ ｃｏｄｉｎｇ）、低密度パリティ検査符号化（ｌｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐａｒｉｔｙ ｃｈｅｃｋ ｃｏｄｉｎｇ；ＬＤＰＣ）、リードソロモン符号化（Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ ｃｏｄｉｎｇ；ＲＳ Ｃｏｄｉｎｇ）である。
【００２９】
符号化部１０３は、符号化ビット系列の符号化率（ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ）をデータ伝送率に対応する符号化率に合わせるために、符号化ビット系列に対してレートマッチング処理を行って出力してもよい。レートマッチング処理は、例えば、パンクチャ（ｐｕｎｃｔｕｒｅ）処理、反復（レペティション、ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ）処理、パディング（ｐａｄｄｉｎｇ）処理、又はこれらのうちの組み合わせである。パンクチャ処理とは、一部のデータを削除する処理である。反復処理とは、全部又は一部のデータを２回以上反復して直列につなぎ合わせる処理である。パディング処理とは、データの一部に他のデータ（例えば、ゼロ値）を挿入する処理である。
【００３０】
符号化部１０３は、符号化ビット系列を並び替えてインターリーブし、インターリーブした符号化ビット系列を出力してもよい。
符号化部１０３は、複数の符号化方式を用いて各々符号化ビット系列（例えば、畳み込み符号化とリードソロモン符号化を用いた場合、畳み込み符号とリードソロモン符号）を生成し、異なる符号化方式を用いて生成した符号化ビット系列を連接して出力してもよい。
【００３１】
変調部１０４は、符号化部１０３から入力された符号化ビット系列を変調して変調シンボルを生成し、生成した変調シンボルをリソースマッピング部１０５に出力する。
変調部１０４が行う変調処理は、例えば、ＢＰＳＫ（ｂｉｎａｒｙ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ；２相位相変調）、ＱＰＳＫ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ；４相位相変調）、Ｍ−ＱＡＭ（Ｍ−ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；Ｍ値直交振幅変調、例えば、Ｍ＝１６、６４、２５６、１０２４、４０９６）などがある。
なお、変調部１０４は、生成した変調シンボルを並び替えてインターリーブし、インターリーブした変調シンボルをリソースマッピング部１０５に出力してもよい。
【００３２】
参照信号生成部１０９は、参照信号（パイロット信号）を生成し、生成した参照信号をリソースマッピング部１０５に出力する。参照信号は、例えば、送信装置１００の各送信アンテナから受信装置２００もしくは中継装置３００の各受信アンテナまでの伝搬特性を表す伝達関数を推定するために用いる信号である。
【００３３】
リソースマッピング部１０５は、変調部１０４から入力された変調シンボル及び参照信号生成部１０９から入力された参照信号（パイロット信号）を構成するシンボルを、予め設定されたサブキャリア（周波数）及びスロット（時刻）に割り当てて周波数領域信号を生成する。リソースマッピング部１０５は、上述の割り当てを送信装置１００に入力される送信データを送信するストリーム毎に行う。ここでは、リソースマッピングとは、シンボルを割り当てる処理、シンボルをどのサブキャリア及びシンボルに割り当てるかを表す配置のいずれも指す。
リソースマッピング部１０５は、生成した周波数領域信号を、そのストリームに対応するアンテナに係るＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２又は両者に出力する。ストリームとは、送信元（例えば、送信装置１００）から送信先（例えば、中継装置３００、受信装置２００）への信号の流れの単位である。
【００３４】
ＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２は、各々リソースマッピング部１０５から入力された周波数領域信号に対して逆離散フーリエ変換（ｉｎｖｅｒｓｅ ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ＩＤＦＴ）して時間領域信号に変換する。ＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２は、変換した時間領域信号を各々ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２に出力する。
ＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２は、周波数領域信号を時間領域信号に変換できれば、ＩＤＦＴの代わりに、他の処理方法（例えば、逆高速フーリエ変換［ＩＦＦＴ、ｉｎｖｅｒｓｅ ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ］）を用いてもよい。
【００３５】
ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２は、ＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２から入力された時間領域信号（有効シンボルと呼ぶ）にＧＩ（ｇｕａｒｄ ｉｎｔｅｒｖａｌ；ガードインターバル、ガード区間ともいう）を付加してＯＦＤＭシンボル列を生成する。ＧＩとは、前後の時間のＯＦＤＭシンボルが互いに干渉しないことを目的として付加する区間である。この区間の幅をＧＩ長と呼ぶ。例えば、ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２は、有効シンボルの後半の一部の区間の複写（コピー）をＧＩとして、有効シンボルに前置する。従って、ＧＩが前置された有効シンボルがＯＦＤＭシンボル列となる。
【００３６】
ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２は、生成したＯＦＤＭシンボル列を各々送信部１０８−１、１０８−２に出力する。
ＧＩ挿入部１０７−ｎ（ｎは、アンテナの番号、図２の例では１又は２）が送信部１０８−ｎに出力するＯＦＤＭシンボル列ｓｎ（ｔ）は式（１）で表される。
【００３７】
【数１】
【００３８】
式（１）において、ｔ（０≦ｔ＜Ｔｓ）は、1つのＯＦＤＭシンボルにおける時間領域信号のインデックスを示す。Ｎｆは、送信に用いられるサブキャリアの数である。Ｔｓは、ＯＦＤＭシンボル長、即ち一度に処理される１フレームの時間である。ＴｆはＤＦＴ（ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、離散フーリエ変換）区間長、即ちＩＤＦＴが行われる区間（受信側では、ＤＦＴが行われる区間）に係る時間である。ＴＧは、ＧＩ長、即ちＧＩに係る時間である。よって、Ｔｓ＝Ｔｆ＋ＴＧという関係がある。Ｓｋ，ｎは、ＧＩ挿入部１０７−ｎの第ｋサブキャリアに割り当てられた変調シンボル又はパイロット信号のシンボルを示す。これらのシンボルは、上述の周波数領域信号の要素となる信号である。Δｆは、サブキャリア間隔、即ち、隣接するサブキャリア間の周波数間隔である。
【００３９】
送信部１０８−１、１０８−２、は、ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２から各々入力されたＯＦＤＭシンボル列を、Ｄ／Ａ（ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−ａｎａｌｏｇ；ディジタル・アナログ）変換してアナログ信号を生成する。送信部１０８−１、１０８−２は、生成したアナログ信号に対してフィルタリング処理により帯域制限して帯域制限信号を生成する。送信部１０８−１、１０８―２は、生成した帯域制限信号を無線周波数帯域にアップコンバートして搬送帯域（ｃａｒｒｉｅｒ ｂａｎｄ、伝送帯域ともいう）信号を生成し、生成した搬送帯域信号を各々送信アンテナ１０１−１、１０１−２に出力する。
【００４０】
送信アンテナ１０１−１及び１０１−２は互いに異なる偏波特性を有する。図２に示す例では、送信アンテナ１０１−１の偏波特性は垂直偏波であり、送信アンテナ１０１−２の偏波特性は水平偏波である。
送信アンテナ１０１−１は、送信部１０８−１から入力された搬送帯域信号を垂直偏波（Ｖ）で偏波した電波で中継装置３００に送信する。
送信アンテナ１０１−２は、送信部１０８−２から入力された搬送帯域信号を水平偏波（Ｈ）で偏波した電波で中継装置３００に送信する。
【００４１】
次に、リソースマッピング部１０５が行うリソースマッピングの一例について説明する。
図３は、本実施形態に係るリソースマッピングの一例を示す図である。
図３において、各列はサブキャリアを示し、横軸に併記されている０、１、…２７…等の数字はサブキャリア番号を示す。各行はＯＦＤＭシンボルを示し、縦軸に併記されている０、１…８等の数字は、シンボル番号を示す。行及び列毎の区分は、信号を配置する最小単位であるリソースエレメントを示す。
図３において、右下がりの斜線で塗りつぶした部分は、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントを示す。白抜きの部分は、変調シンボルが割り当てられるリソースエレメントである。
【００４２】
図３に示す例では、リソースマッピング部１０５は、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対してパイロット信号を割り当てる。また、リソースマッピング部１０５がパイロット信号を割り当てる、サブキャリア番号の初期値（最小値）は、シンボル番号が１増加するに従い３増加し、１１よりも大きくなると、１２減少するようにシフトする。
図３において、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号７について９、２１、シンボル番号８について０、１２、２４である。
【００４３】
図４は、本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
図４に示す例は、リソースマッピング部１０５がＩＤＦＴ部１０６−１に出力する周波数領域信号のリソースマッピングの一例を示す。図４において、リソースマッピング部１０５がパイロット信号を割り当てるリソースエレメントは偶数のシンボル番号に限られ、奇数のシンボル番号にはない。図４において、×印の部分は、変調シンボル及びパイロット信号ともに割り当てないリソースエレメントを示す。信号を割り当てないリソースエレメントは、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき1個のサブキャリアであって、奇数のシンボル番号に配置される。その他の点は、図３に示す例と同様である。
図４において、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号８について０、１２、２４である。
図４において、変調シンボルもパイロット信号も割り当てられないリソースエレメントは、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号７について９、２１である。
【００４４】
図５は、本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
図５に示す例は、リソースマッピング部１０５がＩＤＦＴ部１０６−２に出力する周波数領域信号のリソースマッピングの一例を示す。図５において、リソースマッピング部１０５がパイロット信号を割り当てるリソースエレメントは奇数のシンボル番号に限られ、偶数のシンボル番号にはない。図５において、×印の部分は、変調シンボル及びパイロット信号ともに割り当てられないリソースエレメントを示す。信号を割り当てないリソースエレメントも、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき1個のサブキャリアであって、偶数のシンボル番号に割り当てる。その他の点は、図３に示す例と同様である。
図５において、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号７について９、２１である。
図５において、変調シンボルもパイロット信号も割り当てられないリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号８について０、１２、２４である。
【００４５】
つまり、図４及び図５に示す例は、リソースマッピング部１０５は、搬送帯域ＯＦＤＭ信号を出力するアンテナによって互いに異なるサブキャリア番号及びシンボル番号のリソースエレメントにパイロット信号を割り当てることを示す。これは、アンテナ毎に制御信号が互いに直交することを意味する。
【００４６】
次に、リソースマッピング部１０５が行うリソースマッピングの更に他の例について説明する。
図６は、本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
図６に示す例は、リソースマッピング部１０５がＩＤＦＴ部１０６−１に出力する周波数領域信号のリソースマッピングの一例を示す。
図６において、各列はサブキャリアを示し、横軸に併記されている０、１、…、２７、…等の数字はサブキャリア番号を示す。各行はＯＦＤＭシンボルを示し、縦軸に併記されている０、１、…、８等の数字は、シンボル番号を示す。行及び列毎の区分は、信号を配置する最小単位であるリソースエレメントを示す。
図６において、右下がりの斜線で塗りつぶした部分は、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントである。白抜きの部分は、変調シンボルが割り当てられるリソースエレメントである。×印の部分は、変調シンボル及びパイロット信号ともに割り当てられないリソースエレメントを示す。
【００４７】
図６に示す例では、リソースマッピング部１０５は、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対してパイロット信号を割り当てる。また、リソースマッピング部１０５がパイロット信号を割り当てる、サブキャリア番号の初期値（最小値）は、シンボル番号が１増加するに従い３増加し、１１よりも大きくなると、１２減少するようにシフトする。
図６において、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号７について９、２１、シンボル番号８について０、１２、２４である。
【００４８】
また、図６に示す例では、変調シンボル及びパイロット信号ともに割り当てられないリソースエレメントも、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対して割り当てられる。このようなリソースエレメントのサブキャリア番号の初期値も、シンボル番号が１増加するに従い３増加し、１１よりも大きくなると、１２減少するようにシフトする。但し、この信号が割り当てられないリソースエレメントは、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントの中間に割り当てられる。例えば、シンボル番号０について、サブキャリア番号は６であり、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントサブキャリア番号０、１２の中間である。
図６において、変調シンボルもパイロット信号も割り当てられないリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号６、１８、シンボル番号１について９、２１、シンボル番号２について０、１２、２４、シンボル番号３について３、１５、２７、シンボル番号４について、６、１８、シンボル番号５について９、２１、シンボル番号６について０、１２、２４、シンボル番号７について３、１５、２７、シンボル番号８について６、１８である。
【００４９】
図７は、本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
図７に示す例は、リソースマッピング部１０５がＩＤＦＴ部１０６−２に出力する周波数領域信号のリソースマッピングの一例を示す。
図７に示す例でも、リソースマッピング部１０５は、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対してパイロット信号を割り当てる。また、リソースマッピング部１０５がパイロット信号を割り当てる、サブキャリア番号の初期値（最小値）は、シンボル番号が１増加するに従い３増加し、１１よりも大きくなると、１２減少するようにシフトする。なお、本実施例では、パイロット信号が１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対してパイロット信号を割り当てている。但し、リソースマッピング部１０５がパイロット信号を割り当てるリソースエレメントのサブキャリア番号は、図６に示す例とは異なる。
図７において、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号６、１８、シンボル番号１について９、２１、シンボル番号２について０、１２、２４、シンボル番号３について３、１５、２７、シンボル番号４について、６、１８、シンボル番号５について９、２１、シンボル番号６について０、１２、２４、シンボル番号７について３、１５、２７、シンボル番号８について６、１８である。
この配置は、図６において変調シンボルもパイロット信号も割当られないリソースエレメントの配置と同一である。
【００５０】
また、図７に示す例では、変調シンボル及びパイロット信号ともに割り当てられないリソースエレメントも、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対して割り当てられる。このようなリソースエレメントのサブキャリア番号の初期値も、シンボル番号が１増加するに従い３増加し、１１よりも大きくなると、１２減少するようにシフトする。このようなリソースエレメントのサブキャリア番号も、図６に示す例とは異なる。
例えば、図７において、変調シンボルも制御信号も割り当てられないリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号７について９、２１、シンボル番号８について０、１２、２４である。
この配置は、図６においてパイロット信号が割り当てられるリソースエレメントの配置と同一である。
【００５１】
つまり、図６及び図７に示す例は、リソースマッピング部１０５は、搬送帯域ＯＦＤＭ信号を出力するアンテナによって互いに異なるサブキャリア番号及びシンボル番号のリソースエレメントにパイロット信号を割り当てることを示す。これは、アンテナ毎にパイロット信号が互いに直交することを意味する。
【００５２】
次に、リソースマッピング部１０５が行うリソースマッピングの更に他の例について説明する。
図８は、本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
図８に示す例は、リソースマッピング部１０５がＩＤＦＴ部１０６−１に出力する周波数領域信号のリソースマッピングの一例を示す。
図８において、各列はサブキャリアを示し、横軸に併記されている０、１、…２７…等の数字はサブキャリア番号を示す。各行はＯＦＤＭシンボルを示し、縦軸に併記されている０、１…８等の数字は、シンボル番号を示す。行及び列毎の区分は、信号を配置する最小単位であるリソースエレメントを示す。
図８において、右下がりの斜線で塗りつぶした部分は、第１のパイロット信号が割り当てられるリソースエレメントである。白抜きの部分は、変調シンボルが割り当てられるリソースエレメントである。
【００５３】
図８に示す例では、リソースマッピング部１０５は、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対して第１のパイロット信号を割り当てる。また、リソースマッピング部１０５が第１のパイロット信号を割り当てる、サブキャリア番号の初期値（最小値）は、シンボル番号が１増加するに従い３増加し、１１よりも大きくなると、１２減少するようにシフトする。例えば、第１のパイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０である。
図８において、第１のパイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号７について９、２１、シンボル番号８について０、１２、２４である。
【００５４】
図９は、本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
図９に示す例は、リソースマッピング部１０５がＩＤＦＴ部１０６−２に出力する周波数領域信号のリソースマッピングの一例を示す。
図９において、網掛けで塗りつぶした部分は、第２のパイロット信号が割り当てられるリソースエレメントである。第２のパイロット信号とは、第１のパイロット信号とは異なる信号系列からなり、互いに直交する信号系列、例えばアダマール符号（Ｈａｄａｍａｒｄ ｃｏｄｅ）、Ｍ系列（ｍ−ｓｅｑｕｅｎｃｅ）、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列である。
【００５５】
図９に示す例では、リソースマッピング部１０５は、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対して第２のパイロット信号を割り当てる。また、リソースマッピング部１０５が第２のパイロット信号を割り当てるリソースエレメントは、図８に示す第１のパイロット信号を割り当てられるリソースエレメントと同一である。
図９において、第２のパイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号７について９、２１、シンボル番号８について０、１２、２４である。
【００５６】
つまり、図８及び図９に示す例は、リソースマッピング部１０５は、搬送帯域ＯＦＤＭ信号を出力するアンテナによって同一のサブキャリア番号及びシンボル番号のリソースエレメントに互いに直交する信号系列からなるパイロット信号を割り当てることを示す。これは、アンテナ毎にパイロット信号が互いに直交することを意味する。
【００５７】
なお、上述の説明では、リソースマッピング部１０５が、１つのシンボル番号について、１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対してパイロット信号を割り当てる例を示したが、本実施形態ではこれには限られない。パイロット信号のサブキャリア数の全サブキャリア数の比は１／１２とは異なっていてもよく、例えば、リソースマッピング部１２５は、送信ストリーム数が多いほど、パイロット信号を割り当てるサブキャリア数を増加させるようにしてもよい。また、シンボル番号が１増加する際のサブキャリア番号の増加量は、サブキャリア番号の増加量は３でなくとも、もしくは一定の整数でなくともよく、シンボル番号毎に異なるサブキャリア番号となるように分散していればよい。
【００５８】
従って、本実施形態によれば、アンテナ毎に送信する信号の偏波方向が異なり、かつリソースマッピング部１０５は、パイロット信号のサブキャリア（周波数）及びシンボル（時刻）の配置が異なる。受信装置２００に対し、１つのアンテナから送信された信号を、他のアンテナから送信された信号の影響を受けずに伝達関数の推定を可能にする。これにより、受信装置２００に対し、データ信号に基づく受信信号を高品質で受信することを可能にする。
【００５９】
次に、本実施形態に係る中継装置３００の構成について説明する。
図１０は、本実施形態に係る中継装置３００の構成を示す概略図である。
中継装置３００は、受信アンテナ３０１−１、３０１−２、送信アンテナ３０２−１、３０２−２、帯域制限部３１０−１、３１０−２、及び増幅部３１１−１、３１１−２を含んで構成される。
【００６０】
受信アンテナ３０１−１と３０１−２は、互いに異なる偏波特性を有するアンテナである。図１０に示す例では、受信アンテナ３０１−１の偏波特性は垂直偏波（Ｖ）であり、受信アンテナ３０１−２の偏波特性は水平偏波（Ｈ）である。
受信アンテナ３０１−１は、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１から垂直偏波（Ｖ）で偏波した搬送帯域信号を受信し、受信した搬送帯域信号を帯域制限部３１０−２に出力する。受信アンテナ３０１−１は、送信装置１００の送信アンテナ１０１−２から水平偏波（Ｈ）で偏波した搬送帯域信号を受信する。但し、その受信信号値は、垂直偏波（Ｖ）で偏波した搬送帯域信号と比較して極めて低い。
受信アンテナ３０１−２は、送信装置１００の送信アンテナ１０１−２から水平偏波（Ｈ）で偏波した搬送帯域信号を受信し、受信した搬送帯域信号を帯域制限部３１０−２に出力する。受信アンテナ３０１−２は、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１から、垂直偏波（Ｖ）で偏波した搬送帯域信号を受信する。但し、その受信信号値は、水平偏波（Ｈ）で偏波した搬送帯域信号と比較して極めて低い。
【００６１】
帯域制限部３１０−１、３１０−２は、受信アンテナ３０１−１、３０１−２から入力された搬送帯域信号に対してフィルタリング処理によって各々帯域制限を行う。これにより、帯域制限部３１０−１、３１０−２は、搬送帯域信号から不要成分（ｓｐｕｒｉｏｕｓ；スプリアスとも呼ぶ）を除去する。帯域制限部３１０−１、３１０−２は、帯域制限を行った帯域制限信号を増幅部３１１−１、３１１−２に出力する。
なお、帯域制限部３１０−１、３１０−２は、受信アンテナ３０１−１、３０１−２から入力された搬送帯域信号に対して、更に送信アンテナ３０２−１、３０２−２が送信した信号に基づく成分（回り込み信号）を除去し、その成分を除去した信号を増幅部３１１−１、３１１−２に出力してもよい。例えば、帯域制限部３１０−１、３１０−２の通過帯域は、送信アンテナ３０２−１、３０２−２が送信する信号の搬送帯域と異なっていてもよい。
【００６２】
増幅部３１１−１、３１１−２は、帯域制限部３１０−１、３１０−２から入力された帯域制限信号を各々予め設定された増幅率で増幅し、各々増幅した信号を送信信号として送信アンテナ３０２−１、３０２−２に出力する。
送信アンテナ３０２−１、３０２−２の偏波特性は、図１０の例では同一（垂直偏波（Ｖ））である。
送信アンテナ３０２−１、３０２−２は、増幅部３１１−１、３１１−２から入力された送信信号を、各々垂直偏波（Ｖ）で偏波した電波で受信装置２００に送信する。
【００６３】
次に、本実施形態に係る受信装置２００について説明する。
図１１は、本実施形態に係る受信装置２００の構成を示す概略図である。
受信装置２００は、受信アンテナ２０１−１、２０１−２、受信部２０２−１、２０２−２、ＧＩ除去部２０３−１、２０３−２、ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２、伝搬路推定部２０５、ＭＩＭＯ分離部２０６、復調部２０７及び復号部２０８を含んで構成される。
【００６４】
受信アンテナ２０１−１、２０１−２の偏波特性は、互いに同一（図１１の例では、垂直偏波（Ｖ））である。
受信アンテナ２０１−１は、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１、３０２−２が各々垂直偏波（Ｖ）で送信した送信信号を伝搬帯域信号として受信し、受信した伝搬帯域信号を受信部２０２−１に出力する。
受信アンテナ２０１−２は、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１、３０２−２が各々垂直偏波（Ｖ）で送信した送信信号を伝搬帯域信号として受信し、受信した伝搬帯域信号を受信部２０２−２に出力する。
【００６５】
受信部２０２−１、２０２−２は、受信アンテナ２０１−１、２０１−２から入力された伝搬帯域信号を各々ダウンコンバートし、ダウンコンバートした信号を更にフィルタリング処理を各々行う。これにより受信部２０２−１、２０２−２は、ダウンコンバートした信号から不要成分を除去する。
受信部２０１−１、２０１−２は、フィルタリング処理を行った信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ；アナログ／ディジタル）変換してディジタル信号（ＯＦＤＭシンボル列に相当）に変換し、変換したディジタル信号をＧＩ除去部２０３−１、２０３−２に各々出力する。受信部２０１−１、２０１−２は、変換したディジタル信号をともに伝搬路推定部２０５に出力する。
【００６６】
伝搬路推定部２０５は、受信部２０２−１、２０２−２から入力されたディジタル信号に含まれる制御信号に相当する部分の信号を用いて、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１又は１０１−２から、受信装置２００の受信アンテナ２０１−１又は２０１−２までの伝搬路情報を推定する。そのために、伝搬路推定部２０５は、送信アンテナ１０１−１、１０１−２が送信する制御信号を記憶した記憶部を備え、その記憶部から読み出した制御信号を、伝搬路情報の推定に用いる。伝搬路情報は、例えば、伝達関数、インパルス応答である。
伝搬路推定部２０５は、推定した伝搬路情報をＭＩＭＯ分離部２０６に出力する。
【００６７】
ＧＩ除去部２０３−１、２０３−２は、受信部２０１−1、２０１−２から入力されたディジタル信号からＧＩに相当する区間の信号を各々除去し、ＧＩに相当する区間の信号が除去された信号（ＧＩ除去信号、有効シンボル列に相当）を各々ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２に出力する。
ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２は、ＧＩ除去部２０３−１、２０３−２から入力されたＧＩ除去信号（時間領域信号）に対して各々ＤＦＴを行って周波数領域信号に変換し、変換した周波数領域信号を各々ＭＩＭＯ分離部２０６に出力する。
ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２は、時間領域信号を周波数領域信号に変換できれば、ＤＦＴの代わりに、他の処理方法（例えば、高速フーリエ変換［ＦＦＴ、ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ］）を用いてもよい。
【００６８】
ＭＩＭＯ分離部２０６は、伝搬路推定部２０５から入力された伝搬路情報に基づいて、ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２から各々入力された周波数領域信号に対してＭＩＭＯ分離処理を行って変調シンボルに相当する信号を生成する。ＭＩＭＯ分離部２０６は、生成した変調シンボルに相当する信号を復調部２０７に出力する。
ＭＩＭＯ分離処理は、例えば、ＺＦ（ｚｅｒｏ ｆｏｒｃｉｎｇ；ゼロフォーシング）法、ＭＭＳＥ（ｍｉｎｉｍｕｍ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ；最小平均二乗誤差）法のような線形処理、ＭＬＤ（ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；最尤検出）法、ＰＩＣ（ｐａｒａｌｌｅｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ；並列干渉除去）法、ＳＩＣ（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ；逐次干渉除去）法のような非線形処理である。
【００６９】
具体的には、ＭＩＭＯ分離部２０６は、ＺＦ法を用いる場合、伝搬路情報として伝達関数行列Ｈの擬似逆行列を重み行列Ｗとして算出する（式（２）参照）。
【００７０】
【数２】
【００７１】
式（２）において、Ｈ＊は、行列Ｈの複素共役転置行列を表す。（Ｈ＊Ｈ）−１は、行列Ｈ＊Ｈの逆行列を表す。行列Ｈは、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１又は１０１−２から受信装置２００の受信アンテナ２０１−１又は２０１−２までの伝達関数を要素とする行列（Ｍ行Ｌ列、Ｍは送信装置１００が備える送信アンテナの数（図２の例では、２）、Ｌは受信装置２００が備える受信アンテナの数（図１１の例では２））である。
【００７２】
ＭＩＭＯ分離部２０６は、ＭＭＳＥ法を用いる場合、伝搬路情報として伝達関数行列Ｈの平方行列に雑音成分を加えた行列の逆行列に伝達関数行列Ｈ＊を乗じた行列を重み行列Ｗとして算出する（式（３）参照）。
【００７３】
【数３】
【００７４】
式（３）において、Ｉは単位行列（Ｌ行Ｌ列）を示す。σ２Ｎは、雑音電力を表す。
ＭＩＭＯ分離部２０６は、ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２から入力される周波数領域信号を要素とする受信信号ベクトルＲ（Ｌ次元、図１１の例では２次元）に算出した重み行列を乗じて、信号ベクトルＳ’を算出する。信号ベクトルＳ’は、上述の変調シンボルに相当する信号を要素とするＭ次元のベクトルである。このようにして、受信アンテナ２０１−１、２０１−２間で受信した信号が同期し、同相の信号成分が強調される。
【００７５】
復調部２０７は、ＭＩＭＯ分離部２０６から入力された変調シンボルに相当する信号に対して復調処理（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｅ）を行い、符号化データ列を生成し、生成した符号化データ列を復号部２０８に出力する。
この符号化データ列は、復調部２０７が硬判定（ｈａｒｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ）を行って得られた値（１又は０）の系列（符号化ビット列）、復調部２０７が軟判定を行って得られた値（ＬＬＲ［ｌｏｇａｒｉｔｈｍ ｏｆ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｒａｔｉｏ；対数尤度比］）の系列（符号化ＬＬＲ列）、いずれでもよい。
ここで、復調部２０７は、入力された信号のサンプル毎にビット１をとる確率とビット０をとる確率の比の対数値であるＬＬＲを算出する。復調部２０７は、算出したＬＬＲの系列を、符号化ＬＬＲ列として復号部２０８に出力してもよい。
復調部２０７は、更に、算出したＬＬＲが予め設定した閾値（０よりも大きく、かつ１よりも小さい実数）か判断してもよい。復調部２０７は、ＬＬＲが予め設定した閾値よりも大きい場合１と定め、ＬＬＲが予め設定した閾値と等しいか、又は小さい場合、０と定めた値の系列を、符号化ビット列として復号部２０８に出力してもよい。
【００７６】
復号部２０８は、復調部２０７から入力された符号化データ列に対して誤り訂正復号処理を行い、送信データを復号する。
復号部２０８が行う誤り訂正復号処理は、送信装置１００の符号化部１０３が行った誤り訂正符号化処理に対応する方式である。例えば、符号化部１０３が畳み込み符号化を行った場合、復号部２０８は、逆畳み込み（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ）復号を行う。
符号化部１０３が、符号化ビット系列を並び替えてインターリーブした場合、復号部２０８は、入力された符号化データ列を符号化部１０３が符号化した直後の符号化ビット系列と同一、つまり元の並び順になるように並び替える（デインターリーブ、ｄｅ−ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）。符号化部１０３は、このデインターリーブを行った符号化データ列に対して誤り訂正復号処理を行う。
【００７７】
次に、中継装置３００が送信する送信信号（搬送帯域信号）の受信装置２００における受信電力について従来技術と比較して説明する。
従来技術では、送信装置１０００が備える２本の送信アンテナ１００１−１、１００１−２から各々、受信装置２０００が備える２本の受信アンテナ２００１−１、２００１−２へ信号Ｓ１、Ｓ２をそれぞれ送信することを仮定する。また、送信装置１０００の総送信電力がＰ１、送信アンテナ１００１−１、１００１−２から受信アンテナ２００１−１、２００１−２への平均伝搬路損失をＬ、送信アンテナ１００１−１、１００１−２の送信電力は等しいとする。
このとき、送信装置１０００の送信アンテナ１００１−１は、信号Ｓ１を送信電力Ｐ／２で送信し、送信アンテナ１００２−１は、信号Ｓ２を送信電力Ｐ／２で送信する。従って、受信装置２０００の受信アンテナ２００１−１、２００１−２において、送信アンテナ１０００−１、１００１−２からの信号の平均受信電力は、各々Ｐ・Ｌ／２、Ｐ・Ｌ／２となる。
【００７８】
本実施形態に係る中継装置３００の総送信電力がＰ２、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１、３０２−１から受信装置２００の受信アンテナ２０１−１、２０１−２への平均伝搬路損失をＬ、送信アンテナ３０２−１、３０２−２の送信電力は等しいとする。
このとき、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１は、信号Ｓ１を送信電力Ｐ２／２で送信し、信号Ｓ２を送信電力Ｐ２／２で送信する。送信アンテナ３０２−２は、信号Ｓ１を送信電力Ｐ２／２で送信し、信号Ｓ２を送信電力Ｐ２／２で送信する。
従って、受信装置２００の受信アンテナ２０１−１は、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１が送信した信号Ｓ１を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ３０２−２が送信した信号Ｓ２を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信する。
受信装置２００の受信アンテナ２０１−２は、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１が送信した信号Ｓ１を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ３０２−２が送信した信号Ｓ２を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信する。
よって、受信装置２００は、受信信号Ｓ１について平均受信電力Ｐ２・Ｌで受信し、受信信号Ｓ２について平均受信電力Ｐ２・Ｌで受信する。
【００７９】
上述のように、従来技術では、送信装置１０００は、各々異なる偏波特性で信号を受信装置２０００に送信し、受信装置２０００は各々対応する偏波特性で信号を受信していた。
そのため、受信装置２０００における受信電力は、送信装置１０００が各送信アンテナ２００１−１、２００１−２に割り当てた送信電力に制限される問題が生じていた。
【００８０】
これに対し、本実施形態では、送信装置１００が各々異なる偏波特性で信号を中継装置３００に送信し、中継装置３００が各々異なる偏波特性で信号を受信し、受信した信号を何れか一方の偏波特性で受信装置２００に送信する。
このように、本実施形態では、送信装置は第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナと、第１の制御信号を前記第１の送信アンテナに各々出力する第１の出力部と、前記第１の制御信号と直交する第２の制御信号を前記第２の送信アンテナに各々出力する第２の出力部を備える。また、中継装置は、第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナと、前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する送信アンテナとを備える。
【００８１】
これにより、送信装置が総送信電力の上限を超えないように送信電力を各送信アンテナに割り当てても、本実施形態では信号毎に受信電力を受信装置が信号毎に合算できる。従って、本実施形態では、受信信号のＳ／Ｎ比が向上し、空間相関を低減できるため、ＭＩＭＯ分離による送信信号の抽出精度、つまり通信品質が向上する。ひいては、ＭＩＭＯ通信システムおいて、伝送容量を維持しながら、カバーエリアの狭小化を回避することができる。
【００８２】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について説明する。
図１２は、本実施形態に係る通信システム２の概念図を表す。通信システム２は、送信装置１００、中継装置３００及び受信装置４００を含んで構成される。送信装置１００は、図２に示す送信装置１００と同一の構成を備える。中継装置３００は、図１０に示す中継装置３００と同一の構成を備える。
【００８３】
以下、主に第１の実施形態との差異点について説明する。第１の実施形態と共通する点については説明を割愛する。
受信装置４００は、受信アンテナ２０１−１、２０１−２及び２０１−３を備える。
受信アンテナ２０１−１、２０１−２の偏波特性は垂直偏波（Ｖ）であり、受信アンテナ２０１−３の偏波特性は水平偏波（Ｈ）である。
従って、各受信アンテナは、同一の偏波特性を有する送信アンテナから送信された信号を受信する。
【００８４】
図１２に示す例では、受信アンテナ２０１−１は、偏波特性が垂直偏波（Ｖ）である送信アンテナ１０１−１、３０１−１、３０１−２から送信された信号を受信する（実線参照）。受信アンテナ２０１−２は、偏波特性が垂直偏波（Ｖ）である送信アンテナ１０１−１、３０１−１、３０１−２から送信された信号を受信する（実線参照）。
図１２において、Ｓ１１−１は、送信アンテナ１０１−１から受信アンテナ３０１−１への伝搬路を示す。Ｓ１１−２は、送信アンテナ１０１−１から受信アンテナ２０１−１への伝搬路を示す。Ｓ１１−３は、送信アンテナ１０１−１から受信アンテナ２０１−２への伝搬路を示す。
【００８５】
受信アンテナ２０１−３は、偏波特性が水平偏波（Ｈ）である送信アンテナ１０１−２から送信された信号を受信する（破線参照）。図１２において、Ｓ１２−１は、送信アンテナ１０１−２から受信アンテナ３０１−２への伝搬路を示す。Ｓ１２−２は、送信アンテナ１０１−２から受信アンテナ２０１−３への伝搬路を示す。Ｓ１３−１は、送信アンテナ３０２−１から受信アンテナ２０１−１への伝搬路を示す。Ｓ１３−２は、送信アンテナ３０２−１から受信アンテナ２０１−２への伝搬路を示す。Ｓ１４−１は、送信アンテナ３０２−２から受信アンテナ２０１−１への伝搬路を示す。Ｓ１４−２は、送信アンテナ３０２−２から受信アンテナ２０１−２への伝搬路を示す。
受信装置４００は、各受信アンテナが受信した受信信号に対して、信号検出、復調、復号処理（以下、信号検出等と呼ぶ）を行って送信データを得る。
【００８６】
図１３は、本実施形態に係る受信装置４００の構成を示す概略図である。
受信装置４００は、受信アンテナ２０１−１、２０１−２、２０１−３、受信部２０１−１、２０１−２、２０１−３、ＧＩ除去部２０３−１、２０３−２、２０３−３、ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２、４０１、伝搬路推定部２０５、ＭＩＭＯ分離部２０６、復調部２０７、復号部２０８及び伝搬路補償部４０４を含んで構成される。
従って、受信装置４００は、受信アンテナ２０１−３、ＧＩ除去部４０１、ＤＦＴ部４０１、及び伝搬路補償部４０４を備える点が図１１に示す受信装置２００と異なる。その他の点では、受信装置２００と同様である。
【００８７】
受信アンテナ２０１−３の偏波特性は、受信アンテナ２０１−１、２０１-２の偏波特性とは異なる（図１３の例では、水平偏波（Ｈ））である。
受信アンテナ２０１−３は、送信装置１００の送信アンテナ１０１−２が水平偏波（Ｈ）で送信した送信信号を伝搬帯域信号として受信し、受信した伝搬帯域信号を受信部２０２−３に出力する。
【００８８】
受信部２０２−３は、受信アンテナ２０１−３から入力された伝搬帯域信号を各々ダウンコンバートし、ダウンコンバートした信号を更にフィルタリング処理を行う。受信部２０１−３は、フィルタリング処理を行った信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換してディジタル信号（ＯＦＤＭシンボル列に相当）に変換し、変換したディジタル信号をＧＩ除去部２０３−３に出力する。受信部２０１−３は、変換したディジタル信号を伝搬路推定部２０５に出力する。
ＧＩ除去部２０３−３は、受信部２０１−３から入力されたディジタル信号からＧＩに相当する区間の信号を各々除去し、ＧＩに相当する区間の信号が除去された信号（ＧＩ除去信号、有効シンボル列に相当）をＤＦＴ部４０１に出力する。
【００８９】
ＤＦＴ部４０１は、ＧＩ除去部２０３−３から入力されたＧＩ除去信号（時間領域信号）に対して各々ＤＦＴを行って周波数領域信号に変換し、変換した周波数領域信号を伝搬路補償部４０４に出力する。
伝搬路補償部４０４は、伝搬路推定部２０８から伝搬路情報が入力され、ＤＦＴ部４０１から周波数領域信号が入力される。伝搬路補償部４０４は、入力された伝搬路情報に基づき入力された周波数領域信号に対して、送信装置１００の送信アンテナ１０１−２から受信装置の受信アンテナ２０１−３の間の伝搬路歪を補償する。伝搬路歪とは、信号の伝達によって生じた特性の変化のことであり、例えば伝達関数を用いて表される。
【００９０】
ここで、伝搬路推定部２０５から入力される伝搬路情報は、例えば式（４）が示す伝達関数行列Ｇである。伝達関数行列Ｇは、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１、１０１−２並びに中継装置３００の受信アンテナ３０２−１、３０２−２から受信装置４００の受信アンテナ２０１−１、２０１−２、２０１−３までの伝達関数を要素とする行列である。伝達関数行列Ｇは、式（４）に示すようにｒ行ｕ列の行列である。図１２に示す例では、ｒ＝３、ｕ＝２である。
【００９１】
【数４】
【００９２】
式（４）において、（ｔｘ）は、送信装置１００から受信装置４００への伝搬路を示すインデックスである。（ｒｓ）は、中継装置３００から受信装置４００への伝搬路を示すインデックスである。
Ｇ１１（ｔｘ）は、送信アンテナ１０１−１から受信アンテナ２０１−１への伝達関数である。Ｇ１１（ｒｓ）は、送信アンテナ３０２−１から受信アンテナ２０１−１への伝達関数である。Ｇ２１（ｔｘ）は、送信アンテナ１０１−１から受信アンテナ２０１−２への伝達関数である。Ｇ２１（ｒｓ）は、送信アンテナ３０２−１から受信アンテナ２０１−２への伝達関数である。Ｇ１２（ｒｓ）は、送信アンテナ３０２−２から受信アンテナ２０１−１への伝達関数である。Ｇ２２（ｒｓ）は、送信アンテナ３０２−２から受信アンテナ２０１−２への伝達関数である。Ｇ３２（ｔｘ）は、送信アンテナ１０１−２から受信アンテナ２０１−３への伝達関数である。
【００９３】
伝達関数行列Ｇの第1行第２列の要素が０であることは、受信アンテナ２０１−３には、送信アンテナ１０１−１及び送信アンテナ３０２−１からの信号を受信しないことを示す。これは、受信アンテナ２０１−３の偏波特性が水平偏波（Ｈ）であるのに対し、送信アンテナ１０１−１、３０２−１の偏波特性が垂直偏波（Ｖ）と互いに直交する偏波特性を有するために受信特性が０となるからである。
第２行第２列の要素がＧ２１（ｔｘ）とＧ２１（ｒｓ）が加算された値をとるのは、受信アンテナ２０１−２には、送信アンテナ１０１−１と３０２−１の両者からの信号を受信することを示す。伝達関数行列Ｇの、第２行第３列の要素がＧ１１（ｔｘ）とＧ１１（ｒｓ）が加算された値をとるのは、受信アンテナ２０１−１には、送信アンテナ１０１−１と３０２−１の両者からの信号を受信することを示す。
【００９４】
伝搬路補償部４０４は、入力された伝搬路情報に基づき重み行列Ｖを算出する。伝搬路補償部４０４は、伝搬路情報が伝達関数行列Ｇを示す場合、例えば、ＺＦ法を用いて重み行列Ｖを算出することができる。
伝搬路補償部４０４が、ＺＦ法を用いる場合、重み行列Ｖとして、式（５）を用いて伝達関数行列Ｇの第１行のベクトル要素［Ｇ３２（ｔｘ），０］の擬似逆行列を算出する。
【００９５】
【数５】
【００９６】
伝搬路補償部４０４が、例えば、ＭＭＳＥ法を用いる場合、重み行列Ｖは、伝達関数行列Ｇの第１のベクトル要素の平方行列に雑音成分を加えた行列の逆行列に伝達関数行列Ｇ＊を乗じた行列を重み行列Ｖとして算出する（式（６）参照）。
【００９７】
【数６】
【００９８】
伝搬路補償部４０４は、入力された周波数領域信号Ｒ３に算出した重み行列Ｖを乗じて伝搬路補償を行った信号ベクトルＳ’’（図１３の例では１列のベクトル）を算出する。伝搬路補償部４０４は、算出した信号ベクトルＳ’’を復調部２０７に出力する。
ＭＩＭＯ分離部２０６は、伝搬路推定部２０５から伝搬路情報を入力される。ＭＩＭＯ分離部２０６は、入力された伝搬路情報が示す伝達関数行列Ｇの第２行及び第３行からなる部分行列Ｇ’を受信信号ベクトルに乗算してＭＩＭＯ分離を行った信号ベクトルＳ’を算出し、算出した信号ベクトルＳ’を復調部２０７に出力する。この受信信号ベクトルは、偏波特性が垂直偏波（Ｖ）である受信アンテナ２０１−１、２０１−２が受信した受信信号に基づく周波数領域信号を要素とするベクトルである。
すなわち、ＭＩＭＯ分離部２０６は、式（２）又は式（３）に、伝達関数行列Ｈの代わりに部分行列Ｇ’を用いて算出した重み行列Ｗに基づいて信号ベクトルＳ’を算出する。
【００９９】
復調部２０７は、伝搬路補償部４０４から入力された信号ベクトルＳ’’、ＭＩＭＯ分離部２０６から入力された信号ベクトルＳ’の要素となる信号各々に対して復調処理を行う。
なお、信号ベクトルＳ’の要素となる信号及び信号ベクトルＳ’’の要素となる信号のうち共通する信号については、各信号の品質を示す指標値（例えばＳＩＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ；信号対雑音干渉電力比））を算出し、算出した指標値がより良好（例えば、ＳＩＮＲが大きい）な品質を示す信号について復調処理を行うようにしてもよい。
または、その共通する信号の各々を復調し、復調して生成した信号同士を合成してもよい。または、その共通する信号を合成し、合成した信号を復調してもよい。
【０１００】
図１３に示す例では、伝搬路補償部４０４は、偏波特性が水平方向（Ｈ）である受信アンテナ２０１−３が受信した受信信号の周波数領域信号に対して伝搬路補償を行った信号ベクトルＳ’’を算出する。また、ＭＩＭＯ分離部２０６は、偏波特性が垂直方向（Ｖ）である受信アンテナ２０１−３が受信した受信信号の周波数領域信号に対してＭＩＭＯ分離を行った信号ベクトルＳ’を算出する。本実施形態ではこれには限られず、伝搬路補償部４０４及びＭＩＭＯ分離部２０６が、異なる（例えば、直交）偏波特性をもつ受信アンテナが受信した受信信号の周波数領域信号を入力するようにしてもよい。ここで、送信装置１００が備える送信アンテナの偏波特性と中継装置３００が備える送信アンテナの偏波特性と共通する偏波特性を有する受信アンテナが受信した受信信号の周波数領域信号をＭＩＭＯ分離部２０６に入力するようにしてもよい。
例えば、伝搬路補償部４０４は、偏波特性が垂直方向（Ｖ）である受信アンテナが受信した受信信号の周波数領域信号に対して伝搬路補償を行った信号ベクトルＳ’’を算出してもよい。この場合、ＭＩＭＯ分離部２０６は、偏波特性が水平方向（Ｈ）である受信アンテナが受信した受信信号の周波数領域信号に対してＭＩＭＯ分離を行った信号ベクトルＳ’を算出してもよい。
【０１０１】
また、伝搬路補償部４０４に入力される共通の偏波特性を有する受信アンテナが受信した受信信号の周波数領域信号のチャネル数（アンテナ数）は１に限らず２以上の整数Ｎであってもよい。ＭＩＭＯ分離部２０６に入力される共通の偏波特性を有する受信アンテナが受信した受信信号の周波数領域信号のチャネル数（アンテナ数）は２に限らず１以上の整数Ｍであればよい。Ｎ又はＭが２以上である場合、出力される信号ベクトルＳ’’又はＳ’において、受信信号の成分が受信アンテナ間で同期し、同相の成分が強調される。
【０１０２】
次に、送信装置１００及び中継装置３００が送信する送信信号（搬送帯域信号）の受信装置４００における受信電力について説明する。
本実施形態に係る送信装置１００の総送信電力がＰ１、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１、１０１−２から受信装置２００の受信アンテナ２０１−１、２０１−２、２０１−３への平均伝搬路損失をＬ、送信アンテナ１０１−１、１０１−２の送信電力は等しいと仮定する。
このとき、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１は、信号Ｓ１を送信電力Ｐ１／２で送信する。送信アンテナ１０１−２は、信号Ｓ２を送信電力Ｐ１／２で送信する。
【０１０３】
また、本実施形態に係る中継装置３００の総送信電力がＰ２、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１、３０２−１から受信装置２００の受信アンテナ２０１−１、２０１−２、２０１−３への平均伝搬路損失をＬ、送信アンテナ３０２−１、３０２−２の送信電力は等しいと仮定する。
このとき、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１は、信号Ｓ１を送信電力Ｐ２／２で送信する。送信アンテナ３０２−２は、信号Ｓ２を送信電力Ｐ２／２で送信する。
【０１０４】
このとき、受信装置２００の受信アンテナ２０１−１は、送信アンテナ３０２−１が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ３０２−２が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ３０２−２が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ１０１−２が送信した信号を受信電力Ｐ１・Ｌ／２で受信する。
受信アンテナ２０１−２は、送信アンテナ３０２−１が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ３０２−２が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ３０２−２が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ１０１−２が送信した信号を受信電力Ｐ１・Ｌ／２で受信する。
受信アンテナ２０１−３は、送信アンテナ３０２−１が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信する。
よって、受信装置２００は、全体として信号Ｓ１について平均受信電力（Ｐ１／２＋Ｐ２）Ｌで受信し、信号Ｓ２について平均受信電力（Ｐ１／２＋Ｐ２）Ｌで受信する。
【０１０５】
上述の実施形態では、送信装置１００が偏波特性の異なるＭＩＭＯ信号を送信し、中継装置３００が各偏波特性を有するＭＩＭＯ信号を受信し、受信したＭＩＭＯ信号を何れかの一つの偏波特性で送信する。これにより、本実施形態は、送信アンテナ毎に割り当てられた送信電力の制限を回避することができる。ひいては、受信信号の品質（例えば、ＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ；信号雑音比））を改善し、空間相関を低下させることができるためにＭＩＭＯ信号から送信データ信号の推定精度を向上させることができる。
また、受信装置において、中継装置３００の他、送信装置１００が送信した信号を受信する場合、ある偏波特性を有する受信信号に対して伝搬路補償を行い、他の偏波特性を有する受信信号に対してＭＩＭＯ分離を行う。伝搬路補償を行った信号も復調に用いることにより、送信データ信号の推定精度を向上させることができる。その結果、偏波ＭＩＭＯ伝送における伝送レートを維持しながら、カバーエリアの狭小化を緩和することができる。
【０１０６】
なお、上述した実施形態における送信装置１００、受信装置２００、４００及び中継装置３００の一部、例えば、符号化部１０３、変調部１０４、リソースマッピング部１０５、ＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２、ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２、参照信号生成部１０９、ＧＩ除去部２０３−１、２０３−２、ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２、４０１、伝搬路推定部２０５、ＭＩＭＯ分離部２０６、復調部２０７、復号部２０８、帯域制限部３１０−１、３１０−２、及び伝搬路補償部４０４をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、送信装置１００、受信装置２００、４００又は中継装置３００に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における送信装置１００、受信装置２００、４００及び中継装置３００の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。送信装置１００、受信装置２００、４００及び中継装置３００の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
【０１０７】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１…通信システム、１００…送信装置、
１０１−１、１０１−２…送信アンテナ、１０３…符号化部、１０４…変調部、
１０５…リソースマッピング部、１０６−１、１０６−２…ＩＤＦＴ部、
１０７−１、１０７−２…ＧＩ挿入部、１０８−１、１０８−２…送信部、
１０９…参照信号生成部
２００…受信装置、
２０１−１、２０１−２、２０１−３…受信アンテナ、
２０２−１、２０２−２、２０２−３…受信部、
２０３−１、２０３−２、２０３−３…ＧＩ除去部、２０４−１、２０４−２…ＤＦＴ部、
２０５…伝搬路推定部、２０６…ＭＩＭＯ分離部、２０７…復調部、２０８…復号部、
３００…中継装置、
３０１−１、３０１−２…受信アンテナ、３０２−１、３０２−２…送信アンテナ、
３１０−１、３１０−２…帯域制限部、３１１−１、３１１−２…増幅部、
２…通信システム、４００…受信装置、
４０１…ＤＦＴ部、４０４…伝搬路補償部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信装置、中継装置、受信装置、通信システム、送信方法、及び中継方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信において、データ信号を高速に伝送するために偏波（ｐｏｌａｒｉｚｅｄ）ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ；多入力多出力）伝送が提案されている。偏波（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）とは、電場が特定の方向にのみ振動する電波である。偏波ＭＩＭＯ伝送では、データ信号を偏波方向の異なるアンテナを複数個用いて送受信する。これにより、異なるデータ信号を乗せた搬送帯域信号は各々異なる方向に偏波する電波として送信されるため、送信の際に同一の周波数の電波を用いても相互にデータ信号が干渉しない。よって、同一の周波数の電波を用いて偏波ＭＩＭＯ伝送を行うことで、通信容量を増加させることができる。
【０００３】
特許文献１には以下の無線通信方法が記載されている。送信側では、送信データを分割して第１の系列と第２の系列のデータを生成する。第１の系列と第２の系列のデータに基づいて、系列毎に無線周波数の送信信号を生成する。第１の系列の送信信号を右旋円偏波方式、第２の系列の送信信号を左旋円偏波方式の無線信号として送信する。受信側では、右旋円偏波方式と左旋円偏波方式の無線信号を受信し、得られた受信信号に基づいて第１の系列データと第２の系列データを合成して出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２５４１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の無線通信方法では、偏波ＭＩＭＯ伝送に係る送信装置における総送信電力は、要求されるシステム仕様によって規定される。各送信アンテナに割り当てられる送信電力は、１個のアンテナを用いてデータ信号を送受信するＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｏｕｔｏｕｔ）伝送の場合よりも相対的に低下する。
このため、偏波ＭＩＭＯ伝送を行う送信装置からの受信信号を、一定の受信電力レベル以上で受信することができる領域（カバーエリア；ｃｏｖｅｒａｇｅ ａｒｅａ）は、ＳＩＳＯ伝送を行う送信装置よりも狭くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、カバーエリアの狭小化を回避する送信装置、中継装置、受信装置、通信システム、送信方法又は中継方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナと、第１のパイロット信号を前記第１の送信アンテナに各々出力する第１の出力部と、前記第１のパイロット信号と直交する第２のパイロット信号を前記第２の送信アンテナに各々出力する第２の出力部を備えることを特徴とする送信装置である。
【０００８】
（２）本発明の他の態様は、前記第１のパイロット信号と前記第２のパイロット信号は、互いに異なる搬送周波数又はシンボルに配置されていることを特徴とする（１）の送信装置である。
【０００９】
（３）本発明の他の態様は、前記第１のパイロット信号が配置される搬送周波数及びシンボルには、前記第２のパイロット信号及び該第２のパイロット信号と同一のリソースブロックに属するデータ信号が、配置されないことを特徴とする（１）の送信装置である。
【００１０】
（４）本発明の他の態様は、前記第２のパイロット信号は、前記第１のパイロット信号と直交する信号系列であることを特徴とする（１）の送信装置である。
【００１１】
（５）本発明の他の態様は、第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナと、前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する第１及び第２の送信アンテナとを備えることを特徴とする中継装置である。
【００１２】
（６）本発明の他の態様は、前記送信アンテナは、当該送信アンテナとは異なる偏波特性を有する受信アンテナが受信した信号を送信することを特徴とする（５）の中継装置である。
【００１３】
（７）本発明の他の態様は、第１の偏波特性を有するＭ（Ｍは1以上の整数）個の第１の受信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有するＮ（Ｎは1以上の整数）個の第２の送信アンテナとを備え、前記第１の受信アンテナ及び前記第２の送信アンテナは、前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有するＭ個の第１の送信アンテナと、前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有するＮ個の第２の送信アンテナを備える送信装置が送信する信号と、前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有するＭ個の第１の受信アンテナと、前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有するＮ個の第２の受信アンテナと、前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくともＭ＋Ｎ個の送信アンテナを備える中継装置が送信する信号を受信することを特徴とする受信装置である。
【００１４】
（８）本発明の他の態様は、第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナを備える送信装置と、前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナと、前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナと、前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する第１及び第２の送信アンテナを有する中継装置とを備えることを特徴とする通信システムである。
【００１５】
（９）本発明の他の態様は、第１のパイロット信号を第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナから送信する過程と、第１のパイロット信号とは直交する第２のパイロット信号を第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナから送信する過程とを備えることを特徴とする送信方法である。
【００１６】
（１０）本発明の他の態様は、第１の受信信号を第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナから入力する過程と、第２の受信信号を前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナから入力する過程と、前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号を、前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する第１及び第２の送信アンテナから各々送信する過程とを備えることを特徴とする中継方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、カバーエリアの狭小化を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る通信システムの一例を示す概念図である。
【図２】本実施形態に係る送信装置１００の構成を表す概略図である。
【図３】本実施形態に係るリソースマッピングの一例を示す図である。
【図４】本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
【図５】本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
【図６】本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
【図７】本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
【図８】本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
【図９】本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
【図１０】本実施形態に係る中継装置の構成を示す概略図である。
【図１１】本実施形態に係る受信装置の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る通信システムの概念図を表す。
【図１３】本実施形態に係る受信装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る通信システム１の一例を示す概念図である。
通信システム１は、送信装置１００、受信装置２００及び中継装置３００を含んで構成される。
【００２０】
送信装置１００は、送信データを符号化及び変調して送信信号を生成する。送信装置１００は、生成した送信信号を電波に乗せて中継装置３００に送信する。送信データは、例えば、通話に伴う音声信号、撮影した画像を表す静止画像又は動画像信号、文字メッセージ、等である。
送信装置１００は、例えば、無線通信における基地局装置（特にマクロ基地局［ｍａｃｒｏ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ］、大出力基地局ともいう、ｅＮｏｄｅＢなど）、無線ＬＡＮアクセスポイント（ｗｉｒｅｌｅｓｓ ａｃｃｅｓｓ ｐｏｉｎｔ、無線ハブ［ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｈｕｂ］、親機ともいう）、放送における基地局装置、中継局装置（ｒｅｐｅａｔｅｒ）の一部である。
【００２１】
送信装置１００は、第１の偏波（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）特性を有する送信アンテナ１０１−１と、第１の偏波特性と偏波方向が直交する第２の偏波特性を有する送信アンテナ１０１−２を具備する。第１の偏波特性は、例えば、垂直偏波（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）である。垂直偏波とは、電場の振動方向が水平面（例えば、地面）に対して垂直の電波である。第２の偏波特性は、例えば、水平偏波（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）である。水平偏波とは、電場の振動方向が水平面に対して並行な電波である。
ここで、偏波特性が垂直偏波（Ｖ）であるアンテナ（送信アンテナ、受信アンテナ共に）では、その素子の長手方向が水平面に対して垂直な方向（偏波方向）に延びるように配置されている。偏波特性が水平偏波（Ｈ）であるアンテナ（送信アンテナ、受信アンテナ共に）では、その素子の長手方向が水平面に対して水平な方向（偏波方向）に延びるように配置されている。
送信装置１００は、生成した搬送波帯域の２つの送信信号を、各送信アンテナ１０１−１、１０１−２を用いて、中継装置３００に同時に送信する。
【００２２】
中継装置３００は、送信装置１００が送信した送信信号を受信し、受信した信号を受信装置２００に送信する。
中継装置３００は、例えば、無線通信における基地局装置（特にマイクロ基地局［ｍｉｃｒｏ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ］、ピコ基地局［ｐｉｃｏ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ］、小出力基地局ともいう、フェムト基地局［ｆｅｍｔｏ ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ］、Ｈｏｍｅ ｅＮｏｄｅＢなど）、リピータハブ（ｒｅｐｅａｔｅｒ ｈｕｂ、シェアードハブ［ｓｈａｒｅｄ ｈｕｂ］、ともいう）、放送における中継局装置の一部、共同受信装置（ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｒｅｃｅｉｖｅｒ、共聴施設ともいう）である。
【００２３】
中継装置３００は、第１の偏波特性で送信された搬送波帯域の信号を受信する受信アンテナ３０１−１及び第２の偏波特性で送信された搬送波帯域の信号を受信する受信アンテナ３０１−２を備える。また、第１の偏波特性で搬送波帯域の信号を送信する送信アンテナ３０２−１及び送信アンテナ３０２−２を備える。
中継装置３００は、受信アンテナ３０１−１が受信した信号を増幅して、増幅した信号を、送信アンテナ３０２−１を用いて、受信装置２００に送信する。中継装置３００は、受信アンテナ３０１−２が受信した信号を増幅して、増幅した信号を、送信アンテナ３０２−２を用いて、受信装置２００に送信する。
送信アンテナ３０２−１及び送信アンテナ３０２−２は第１の偏波特性を有する送信アンテナである。
【００２４】
受信装置２００は、中継装置３００から搬送波帯域の信号を受信し、信号検出（例えば、ＭＩＭＯ信号推定、チャネル推定）、復調、復号（以下、信号検出等と総称する）を行い、送信データを検出する。
受信装置２００は、例えば、無線通信における受信端末装置（携帯電話機、携帯情報端末装置など）、放送における受信装置（テレビジョン受信機、ラジオ受信機）である。
【００２５】
受信装置２００は、第１の偏波特性で送信された搬送波帯域の信号を受信する受信アンテナ２０１−１及び２０１−２を備える。
受信アンテナ２０１−１は、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１及び３０２−２から各々送信された搬送波帯域の信号を受信する。受信アンテナ２０１−２は、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１及び３０２−２から送信された搬送波帯域の信号を受信する。
なお、上述では、送信アンテナ３０２−１、送信アンテナ３０２−２、受信アンテナ２０１−１及び受信アンテナ２０１−２が第１の偏波特性を有するアンテナである場合を示しているが、これらのアンテナが同一の偏波特性を有していれば、これに限らない。
【００２６】
本実施形態では、ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；直交周波数分割多重）方式を用いてデータの伝送を行う例について説明する。本実施形態ではこれに限らず、その他の伝送方式、例えば、狭帯域変調、ＣＤＭＡ（ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ；符号分割多元アクセス）、ＳＣ−ＦＤＭＡ（ｓｉｎｇｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ；単一キャリア周波数分割多元アクセス）、ＤＦＴ−ｓ−ＯＦＤＭ（ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ−ｓｐｒｅａｄ−ＯＦＤＭ；離散フーリエ変換拡散ＯＦＤＭ）等のシングルキャリア伝送方式や、ＭＣ−ＣＤＭＡ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃａｒｒｉｅｒ−ｃｏｄｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ａｃｃｅｓｓ；多重キャリア符号分割多重アクセス）等のマルチキャリア伝送方式を用いてもよい。
【００２７】
次に、本実施形態に係る送信装置１００の構成について説明する。
図２は、本実施形態に係る送信装置１００の構成を表す概略図である。
送信装置１００は、送信アンテナ１０１−１、１０１−２、符号化部１０３、変調部１０４、リソースマッピング部１０５、ＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２、ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２、送信部１０８−１、１０８−２及び参照信号生成部１０９を含んで構成される。図２において、送信装置１００は２個の送信アンテナ１０１−１、１０１−２を備えるが、本実施形態ではこれには限られない。送信装置１００はＭ個（Ｍは３またはそれより大きな整数）の送信アンテナ１０１−１〜１０１−Ｍを備えてもよい。その場合、送信装置１００は、アンテナの数であるＭ個のＩＤＦＴ部１０６−１〜１０６−Ｍ、ＧＩ挿入部１０７−１〜１０７−Ｍ及び送信部１０８−１〜１０８−Ｍを、送信アンテナ１０１−１〜１０１−Ｍに各々対応して備える。
【００２８】
符号化部１０３は、送信データを入力され、入力された送信データに対して誤り訂正符号化を行って符号化ビット系列を変調部１０４に出力する。
符号化部１０３が誤り訂正符号化を行う際に用いる符号化方式は、例えば、ターボ符号化（ｔｕｒｂｏ ｃｏｄｉｎｇ）、畳み込み符号化（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ ｃｏｄｉｎｇ）、低密度パリティ検査符号化（ｌｏｗ ｄｅｎｓｉｔｙ ｐａｒｉｔｙ ｃｈｅｃｋ ｃｏｄｉｎｇ；ＬＤＰＣ）、リードソロモン符号化（Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ ｃｏｄｉｎｇ；ＲＳ Ｃｏｄｉｎｇ）である。
【００２９】
符号化部１０３は、符号化ビット系列の符号化率（ｃｏｄｉｎｇ ｒａｔｅ）をデータ伝送率に対応する符号化率に合わせるために、符号化ビット系列に対してレートマッチング処理を行って出力してもよい。レートマッチング処理は、例えば、パンクチャ（ｐｕｎｃｔｕｒｅ）処理、反復（レペティション、ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ）処理、パディング（ｐａｄｄｉｎｇ）処理、又はこれらのうちの組み合わせである。パンクチャ処理とは、一部のデータを削除する処理である。反復処理とは、全部又は一部のデータを２回以上反復して直列につなぎ合わせる処理である。パディング処理とは、データの一部に他のデータ（例えば、ゼロ値）を挿入する処理である。
【００３０】
符号化部１０３は、符号化ビット系列を並び替えてインターリーブし、インターリーブした符号化ビット系列を出力してもよい。
符号化部１０３は、複数の符号化方式を用いて各々符号化ビット系列（例えば、畳み込み符号化とリードソロモン符号化を用いた場合、畳み込み符号とリードソロモン符号）を生成し、異なる符号化方式を用いて生成した符号化ビット系列を連接して出力してもよい。
【００３１】
変調部１０４は、符号化部１０３から入力された符号化ビット系列を変調して変調シンボルを生成し、生成した変調シンボルをリソースマッピング部１０５に出力する。
変調部１０４が行う変調処理は、例えば、ＢＰＳＫ（ｂｉｎａｒｙ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ；２相位相変調）、ＱＰＳＫ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｐｈａｓｅ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ；４相位相変調）、Ｍ−ＱＡＭ（Ｍ−ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ；Ｍ値直交振幅変調、例えば、Ｍ＝１６、６４、２５６、１０２４、４０９６）などがある。
なお、変調部１０４は、生成した変調シンボルを並び替えてインターリーブし、インターリーブした変調シンボルをリソースマッピング部１０５に出力してもよい。
【００３２】
参照信号生成部１０９は、参照信号（パイロット信号）を生成し、生成した参照信号をリソースマッピング部１０５に出力する。参照信号は、例えば、送信装置１００の各送信アンテナから受信装置２００もしくは中継装置３００の各受信アンテナまでの伝搬特性を表す伝達関数を推定するために用いる信号である。
【００３３】
リソースマッピング部１０５は、変調部１０４から入力された変調シンボル及び参照信号生成部１０９から入力された参照信号（パイロット信号）を構成するシンボルを、予め設定されたサブキャリア（周波数）及びスロット（時刻）に割り当てて周波数領域信号を生成する。リソースマッピング部１０５は、上述の割り当てを送信装置１００に入力される送信データを送信するストリーム毎に行う。ここでは、リソースマッピングとは、シンボルを割り当てる処理、シンボルをどのサブキャリア及びシンボルに割り当てるかを表す配置のいずれも指す。
リソースマッピング部１０５は、生成した周波数領域信号を、そのストリームに対応するアンテナに係るＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２又は両者に出力する。ストリームとは、送信元（例えば、送信装置１００）から送信先（例えば、中継装置３００、受信装置２００）への信号の流れの単位である。
【００３４】
ＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２は、各々リソースマッピング部１０５から入力された周波数領域信号に対して逆離散フーリエ変換（ｉｎｖｅｒｓｅ ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ＩＤＦＴ）して時間領域信号に変換する。ＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２は、変換した時間領域信号を各々ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２に出力する。
ＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２は、周波数領域信号を時間領域信号に変換できれば、ＩＤＦＴの代わりに、他の処理方法（例えば、逆高速フーリエ変換［ＩＦＦＴ、ｉｎｖｅｒｓｅ ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ］）を用いてもよい。
【００３５】
ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２は、ＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２から入力された時間領域信号（有効シンボルと呼ぶ）にＧＩ（ｇｕａｒｄ ｉｎｔｅｒｖａｌ；ガードインターバル、ガード区間ともいう）を付加してＯＦＤＭシンボル列を生成する。ＧＩとは、前後の時間のＯＦＤＭシンボルが互いに干渉しないことを目的として付加する区間である。この区間の幅をＧＩ長と呼ぶ。例えば、ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２は、有効シンボルの後半の一部の区間の複写（コピー）をＧＩとして、有効シンボルに前置する。従って、ＧＩが前置された有効シンボルがＯＦＤＭシンボル列となる。
【００３６】
ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２は、生成したＯＦＤＭシンボル列を各々送信部１０８−１、１０８−２に出力する。
ＧＩ挿入部１０７−ｎ（ｎは、アンテナの番号、図２の例では１又は２）が送信部１０８−ｎに出力するＯＦＤＭシンボル列ｓｎ（ｔ）は式（１）で表される。
【００３７】
【数１】
【００３８】
式（１）において、ｔ（０≦ｔ＜Ｔｓ）は、1つのＯＦＤＭシンボルにおける時間領域信号のインデックスを示す。Ｎｆは、送信に用いられるサブキャリアの数である。Ｔｓは、ＯＦＤＭシンボル長、即ち一度に処理される１フレームの時間である。ＴｆはＤＦＴ（ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、離散フーリエ変換）区間長、即ちＩＤＦＴが行われる区間（受信側では、ＤＦＴが行われる区間）に係る時間である。ＴＧは、ＧＩ長、即ちＧＩに係る時間である。よって、Ｔｓ＝Ｔｆ＋ＴＧという関係がある。Ｓｋ，ｎは、ＧＩ挿入部１０７−ｎの第ｋサブキャリアに割り当てられた変調シンボル又はパイロット信号のシンボルを示す。これらのシンボルは、上述の周波数領域信号の要素となる信号である。Δｆは、サブキャリア間隔、即ち、隣接するサブキャリア間の周波数間隔である。
【００３９】
送信部１０８−１、１０８−２、は、ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２から各々入力されたＯＦＤＭシンボル列を、Ｄ／Ａ（ｄｉｇｉｔａｌ−ｔｏ−ａｎａｌｏｇ；ディジタル・アナログ）変換してアナログ信号を生成する。送信部１０８−１、１０８−２は、生成したアナログ信号に対してフィルタリング処理により帯域制限して帯域制限信号を生成する。送信部１０８−１、１０８―２は、生成した帯域制限信号を無線周波数帯域にアップコンバートして搬送帯域（ｃａｒｒｉｅｒ ｂａｎｄ、伝送帯域ともいう）信号を生成し、生成した搬送帯域信号を各々送信アンテナ１０１−１、１０１−２に出力する。
【００４０】
送信アンテナ１０１−１及び１０１−２は互いに異なる偏波特性を有する。図２に示す例では、送信アンテナ１０１−１の偏波特性は垂直偏波であり、送信アンテナ１０１−２の偏波特性は水平偏波である。
送信アンテナ１０１−１は、送信部１０８−１から入力された搬送帯域信号を垂直偏波（Ｖ）で偏波した電波で中継装置３００に送信する。
送信アンテナ１０１−２は、送信部１０８−２から入力された搬送帯域信号を水平偏波（Ｈ）で偏波した電波で中継装置３００に送信する。
【００４１】
次に、リソースマッピング部１０５が行うリソースマッピングの一例について説明する。
図３は、本実施形態に係るリソースマッピングの一例を示す図である。
図３において、各列はサブキャリアを示し、横軸に併記されている０、１、…２７…等の数字はサブキャリア番号を示す。各行はＯＦＤＭシンボルを示し、縦軸に併記されている０、１…８等の数字は、シンボル番号を示す。行及び列毎の区分は、信号を配置する最小単位であるリソースエレメントを示す。
図３において、右下がりの斜線で塗りつぶした部分は、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントを示す。白抜きの部分は、変調シンボルが割り当てられるリソースエレメントである。
【００４２】
図３に示す例では、リソースマッピング部１０５は、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対してパイロット信号を割り当てる。また、リソースマッピング部１０５がパイロット信号を割り当てる、サブキャリア番号の初期値（最小値）は、シンボル番号が１増加するに従い３増加し、１１よりも大きくなると、１２減少するようにシフトする。
図３において、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号７について９、２１、シンボル番号８について０、１２、２４である。
【００４３】
図４は、本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
図４に示す例は、リソースマッピング部１０５がＩＤＦＴ部１０６−１に出力する周波数領域信号のリソースマッピングの一例を示す。図４において、リソースマッピング部１０５がパイロット信号を割り当てるリソースエレメントは偶数のシンボル番号に限られ、奇数のシンボル番号にはない。図４において、×印の部分は、変調シンボル及びパイロット信号ともに割り当てないリソースエレメントを示す。信号を割り当てないリソースエレメントは、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき1個のサブキャリアであって、奇数のシンボル番号に配置される。その他の点は、図３に示す例と同様である。
図４において、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号８について０、１２、２４である。
図４において、変調シンボルもパイロット信号も割り当てられないリソースエレメントは、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号７について９、２１である。
【００４４】
図５は、本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
図５に示す例は、リソースマッピング部１０５がＩＤＦＴ部１０６−２に出力する周波数領域信号のリソースマッピングの一例を示す。図５において、リソースマッピング部１０５がパイロット信号を割り当てるリソースエレメントは奇数のシンボル番号に限られ、偶数のシンボル番号にはない。図５において、×印の部分は、変調シンボル及びパイロット信号ともに割り当てられないリソースエレメントを示す。信号を割り当てないリソースエレメントも、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき1個のサブキャリアであって、偶数のシンボル番号に割り当てる。その他の点は、図３に示す例と同様である。
図５において、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号７について９、２１である。
図５において、変調シンボルもパイロット信号も割り当てられないリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号８について０、１２、２４である。
【００４５】
つまり、図４及び図５に示す例は、リソースマッピング部１０５は、搬送帯域ＯＦＤＭ信号を出力するアンテナによって互いに異なるサブキャリア番号及びシンボル番号のリソースエレメントにパイロット信号を割り当てることを示す。これは、アンテナ毎に制御信号が互いに直交することを意味する。
【００４６】
次に、リソースマッピング部１０５が行うリソースマッピングの更に他の例について説明する。
図６は、本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
図６に示す例は、リソースマッピング部１０５がＩＤＦＴ部１０６−１に出力する周波数領域信号のリソースマッピングの一例を示す。
図６において、各列はサブキャリアを示し、横軸に併記されている０、１、…、２７、…等の数字はサブキャリア番号を示す。各行はＯＦＤＭシンボルを示し、縦軸に併記されている０、１、…、８等の数字は、シンボル番号を示す。行及び列毎の区分は、信号を配置する最小単位であるリソースエレメントを示す。
図６において、右下がりの斜線で塗りつぶした部分は、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントである。白抜きの部分は、変調シンボルが割り当てられるリソースエレメントである。×印の部分は、変調シンボル及びパイロット信号ともに割り当てられないリソースエレメントを示す。
【００４７】
図６に示す例では、リソースマッピング部１０５は、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対してパイロット信号を割り当てる。また、リソースマッピング部１０５がパイロット信号を割り当てる、サブキャリア番号の初期値（最小値）は、シンボル番号が１増加するに従い３増加し、１１よりも大きくなると、１２減少するようにシフトする。
図６において、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号７について９、２１、シンボル番号８について０、１２、２４である。
【００４８】
また、図６に示す例では、変調シンボル及びパイロット信号ともに割り当てられないリソースエレメントも、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対して割り当てられる。このようなリソースエレメントのサブキャリア番号の初期値も、シンボル番号が１増加するに従い３増加し、１１よりも大きくなると、１２減少するようにシフトする。但し、この信号が割り当てられないリソースエレメントは、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントの中間に割り当てられる。例えば、シンボル番号０について、サブキャリア番号は６であり、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントサブキャリア番号０、１２の中間である。
図６において、変調シンボルもパイロット信号も割り当てられないリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号６、１８、シンボル番号１について９、２１、シンボル番号２について０、１２、２４、シンボル番号３について３、１５、２７、シンボル番号４について、６、１８、シンボル番号５について９、２１、シンボル番号６について０、１２、２４、シンボル番号７について３、１５、２７、シンボル番号８について６、１８である。
【００４９】
図７は、本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
図７に示す例は、リソースマッピング部１０５がＩＤＦＴ部１０６−２に出力する周波数領域信号のリソースマッピングの一例を示す。
図７に示す例でも、リソースマッピング部１０５は、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対してパイロット信号を割り当てる。また、リソースマッピング部１０５がパイロット信号を割り当てる、サブキャリア番号の初期値（最小値）は、シンボル番号が１増加するに従い３増加し、１１よりも大きくなると、１２減少するようにシフトする。なお、本実施例では、パイロット信号が１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対してパイロット信号を割り当てている。但し、リソースマッピング部１０５がパイロット信号を割り当てるリソースエレメントのサブキャリア番号は、図６に示す例とは異なる。
図７において、パイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号６、１８、シンボル番号１について９、２１、シンボル番号２について０、１２、２４、シンボル番号３について３、１５、２７、シンボル番号４について、６、１８、シンボル番号５について９、２１、シンボル番号６について０、１２、２４、シンボル番号７について３、１５、２７、シンボル番号８について６、１８である。
この配置は、図６において変調シンボルもパイロット信号も割当られないリソースエレメントの配置と同一である。
【００５０】
また、図７に示す例では、変調シンボル及びパイロット信号ともに割り当てられないリソースエレメントも、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対して割り当てられる。このようなリソースエレメントのサブキャリア番号の初期値も、シンボル番号が１増加するに従い３増加し、１１よりも大きくなると、１２減少するようにシフトする。このようなリソースエレメントのサブキャリア番号も、図６に示す例とは異なる。
例えば、図７において、変調シンボルも制御信号も割り当てられないリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号７について９、２１、シンボル番号８について０、１２、２４である。
この配置は、図６においてパイロット信号が割り当てられるリソースエレメントの配置と同一である。
【００５１】
つまり、図６及び図７に示す例は、リソースマッピング部１０５は、搬送帯域ＯＦＤＭ信号を出力するアンテナによって互いに異なるサブキャリア番号及びシンボル番号のリソースエレメントにパイロット信号を割り当てることを示す。これは、アンテナ毎にパイロット信号が互いに直交することを意味する。
【００５２】
次に、リソースマッピング部１０５が行うリソースマッピングの更に他の例について説明する。
図８は、本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
図８に示す例は、リソースマッピング部１０５がＩＤＦＴ部１０６−１に出力する周波数領域信号のリソースマッピングの一例を示す。
図８において、各列はサブキャリアを示し、横軸に併記されている０、１、…２７…等の数字はサブキャリア番号を示す。各行はＯＦＤＭシンボルを示し、縦軸に併記されている０、１…８等の数字は、シンボル番号を示す。行及び列毎の区分は、信号を配置する最小単位であるリソースエレメントを示す。
図８において、右下がりの斜線で塗りつぶした部分は、第１のパイロット信号が割り当てられるリソースエレメントである。白抜きの部分は、変調シンボルが割り当てられるリソースエレメントである。
【００５３】
図８に示す例では、リソースマッピング部１０５は、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対して第１のパイロット信号を割り当てる。また、リソースマッピング部１０５が第１のパイロット信号を割り当てる、サブキャリア番号の初期値（最小値）は、シンボル番号が１増加するに従い３増加し、１１よりも大きくなると、１２減少するようにシフトする。例えば、第１のパイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０である。
図８において、第１のパイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号７について９、２１、シンボル番号８について０、１２、２４である。
【００５４】
図９は、本実施形態に係るリソースマッピングのその他の例を示す図である。
図９に示す例は、リソースマッピング部１０５がＩＤＦＴ部１０６−２に出力する周波数領域信号のリソースマッピングの一例を示す。
図９において、網掛けで塗りつぶした部分は、第２のパイロット信号が割り当てられるリソースエレメントである。第２のパイロット信号とは、第１のパイロット信号とは異なる信号系列からなり、互いに直交する信号系列、例えばアダマール符号（Ｈａｄａｍａｒｄ ｃｏｄｅ）、Ｍ系列（ｍ−ｓｅｑｕｅｎｃｅ）、Ｚａｄｏｆｆ−Ｃｈｕ系列である。
【００５５】
図９に示す例では、リソースマッピング部１０５は、サブキャリア方向に対して１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対して第２のパイロット信号を割り当てる。また、リソースマッピング部１０５が第２のパイロット信号を割り当てるリソースエレメントは、図８に示す第１のパイロット信号を割り当てられるリソースエレメントと同一である。
図９において、第２のパイロット信号が割り当てられるリソースエレメントは、シンボル番号０についてサブキャリア番号０、１２、２４、シンボル番号１について３、１５、２７、シンボル番号２について６、１８、シンボル番号３について９、２１、シンボル番号４について、０、１２、２４、シンボル番号５について３、１５、２７、シンボル番号６について６、１８、シンボル番号７について９、２１、シンボル番号８について０、１２、２４である。
【００５６】
つまり、図８及び図９に示す例は、リソースマッピング部１０５は、搬送帯域ＯＦＤＭ信号を出力するアンテナによって同一のサブキャリア番号及びシンボル番号のリソースエレメントに互いに直交する信号系列からなるパイロット信号を割り当てることを示す。これは、アンテナ毎にパイロット信号が互いに直交することを意味する。
【００５７】
なお、上述の説明では、リソースマッピング部１０５が、１つのシンボル番号について、１２個のサブキャリアにつき１個のサブキャリアに対してパイロット信号を割り当てる例を示したが、本実施形態ではこれには限られない。パイロット信号のサブキャリア数の全サブキャリア数の比は１／１２とは異なっていてもよく、例えば、リソースマッピング部１２５は、送信ストリーム数が多いほど、パイロット信号を割り当てるサブキャリア数を増加させるようにしてもよい。また、シンボル番号が１増加する際のサブキャリア番号の増加量は、サブキャリア番号の増加量は３でなくとも、もしくは一定の整数でなくともよく、シンボル番号毎に異なるサブキャリア番号となるように分散していればよい。
【００５８】
従って、本実施形態によれば、アンテナ毎に送信する信号の偏波方向が異なり、かつリソースマッピング部１０５は、パイロット信号のサブキャリア（周波数）及びシンボル（時刻）の配置が異なる。受信装置２００に対し、１つのアンテナから送信された信号を、他のアンテナから送信された信号の影響を受けずに伝達関数の推定を可能にする。これにより、受信装置２００に対し、データ信号に基づく受信信号を高品質で受信することを可能にする。
【００５９】
次に、本実施形態に係る中継装置３００の構成について説明する。
図１０は、本実施形態に係る中継装置３００の構成を示す概略図である。
中継装置３００は、受信アンテナ３０１−１、３０１−２、送信アンテナ３０２−１、３０２−２、帯域制限部３１０−１、３１０−２、及び増幅部３１１−１、３１１−２を含んで構成される。
【００６０】
受信アンテナ３０１−１と３０１−２は、互いに異なる偏波特性を有するアンテナである。図１０に示す例では、受信アンテナ３０１−１の偏波特性は垂直偏波（Ｖ）であり、受信アンテナ３０１−２の偏波特性は水平偏波（Ｈ）である。
受信アンテナ３０１−１は、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１から垂直偏波（Ｖ）で偏波した搬送帯域信号を受信し、受信した搬送帯域信号を帯域制限部３１０−２に出力する。受信アンテナ３０１−１は、送信装置１００の送信アンテナ１０１−２から水平偏波（Ｈ）で偏波した搬送帯域信号を受信する。但し、その受信信号値は、垂直偏波（Ｖ）で偏波した搬送帯域信号と比較して極めて低い。
受信アンテナ３０１−２は、送信装置１００の送信アンテナ１０１−２から水平偏波（Ｈ）で偏波した搬送帯域信号を受信し、受信した搬送帯域信号を帯域制限部３１０−２に出力する。受信アンテナ３０１−２は、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１から、垂直偏波（Ｖ）で偏波した搬送帯域信号を受信する。但し、その受信信号値は、水平偏波（Ｈ）で偏波した搬送帯域信号と比較して極めて低い。
【００６１】
帯域制限部３１０−１、３１０−２は、受信アンテナ３０１−１、３０１−２から入力された搬送帯域信号に対してフィルタリング処理によって各々帯域制限を行う。これにより、帯域制限部３１０−１、３１０−２は、搬送帯域信号から不要成分（ｓｐｕｒｉｏｕｓ；スプリアスとも呼ぶ）を除去する。帯域制限部３１０−１、３１０−２は、帯域制限を行った帯域制限信号を増幅部３１１−１、３１１−２に出力する。
なお、帯域制限部３１０−１、３１０−２は、受信アンテナ３０１−１、３０１−２から入力された搬送帯域信号に対して、更に送信アンテナ３０２−１、３０２−２が送信した信号に基づく成分（回り込み信号）を除去し、その成分を除去した信号を増幅部３１１−１、３１１−２に出力してもよい。例えば、帯域制限部３１０−１、３１０−２の通過帯域は、送信アンテナ３０２−１、３０２−２が送信する信号の搬送帯域と異なっていてもよい。
【００６２】
増幅部３１１−１、３１１−２は、帯域制限部３１０−１、３１０−２から入力された帯域制限信号を各々予め設定された増幅率で増幅し、各々増幅した信号を送信信号として送信アンテナ３０２−１、３０２−２に出力する。
送信アンテナ３０２−１、３０２−２の偏波特性は、図１０の例では同一（垂直偏波（Ｖ））である。
送信アンテナ３０２−１、３０２−２は、増幅部３１１−１、３１１−２から入力された送信信号を、各々垂直偏波（Ｖ）で偏波した電波で受信装置２００に送信する。
【００６３】
次に、本実施形態に係る受信装置２００について説明する。
図１１は、本実施形態に係る受信装置２００の構成を示す概略図である。
受信装置２００は、受信アンテナ２０１−１、２０１−２、受信部２０２−１、２０２−２、ＧＩ除去部２０３−１、２０３−２、ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２、伝搬路推定部２０５、ＭＩＭＯ分離部２０６、復調部２０７及び復号部２０８を含んで構成される。
【００６４】
受信アンテナ２０１−１、２０１−２の偏波特性は、互いに同一（図１１の例では、垂直偏波（Ｖ））である。
受信アンテナ２０１−１は、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１、３０２−２が各々垂直偏波（Ｖ）で送信した送信信号を伝搬帯域信号として受信し、受信した伝搬帯域信号を受信部２０２−１に出力する。
受信アンテナ２０１−２は、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１、３０２−２が各々垂直偏波（Ｖ）で送信した送信信号を伝搬帯域信号として受信し、受信した伝搬帯域信号を受信部２０２−２に出力する。
【００６５】
受信部２０２−１、２０２−２は、受信アンテナ２０１−１、２０１−２から入力された伝搬帯域信号を各々ダウンコンバートし、ダウンコンバートした信号を更にフィルタリング処理を各々行う。これにより受信部２０２−１、２０２−２は、ダウンコンバートした信号から不要成分を除去する。
受信部２０１−１、２０１−２は、フィルタリング処理を行った信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌ；アナログ／ディジタル）変換してディジタル信号（ＯＦＤＭシンボル列に相当）に変換し、変換したディジタル信号をＧＩ除去部２０３−１、２０３−２に各々出力する。受信部２０１−１、２０１−２は、変換したディジタル信号をともに伝搬路推定部２０５に出力する。
【００６６】
伝搬路推定部２０５は、受信部２０２−１、２０２−２から入力されたディジタル信号に含まれる制御信号に相当する部分の信号を用いて、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１又は１０１−２から、受信装置２００の受信アンテナ２０１−１又は２０１−２までの伝搬路情報を推定する。そのために、伝搬路推定部２０５は、送信アンテナ１０１−１、１０１−２が送信する制御信号を記憶した記憶部を備え、その記憶部から読み出した制御信号を、伝搬路情報の推定に用いる。伝搬路情報は、例えば、伝達関数、インパルス応答である。
伝搬路推定部２０５は、推定した伝搬路情報をＭＩＭＯ分離部２０６に出力する。
【００６７】
ＧＩ除去部２０３−１、２０３−２は、受信部２０１−1、２０１−２から入力されたディジタル信号からＧＩに相当する区間の信号を各々除去し、ＧＩに相当する区間の信号が除去された信号（ＧＩ除去信号、有効シンボル列に相当）を各々ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２に出力する。
ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２は、ＧＩ除去部２０３−１、２０３−２から入力されたＧＩ除去信号（時間領域信号）に対して各々ＤＦＴを行って周波数領域信号に変換し、変換した周波数領域信号を各々ＭＩＭＯ分離部２０６に出力する。
ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２は、時間領域信号を周波数領域信号に変換できれば、ＤＦＴの代わりに、他の処理方法（例えば、高速フーリエ変換［ＦＦＴ、ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ］）を用いてもよい。
【００６８】
ＭＩＭＯ分離部２０６は、伝搬路推定部２０５から入力された伝搬路情報に基づいて、ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２から各々入力された周波数領域信号に対してＭＩＭＯ分離処理を行って変調シンボルに相当する信号を生成する。ＭＩＭＯ分離部２０６は、生成した変調シンボルに相当する信号を復調部２０７に出力する。
ＭＩＭＯ分離処理は、例えば、ＺＦ（ｚｅｒｏ ｆｏｒｃｉｎｇ；ゼロフォーシング）法、ＭＭＳＥ（ｍｉｎｉｍｕｍ ｍｅａｎ ｓｑｕａｒｅ ｅｒｒｏｒ；最小平均二乗誤差）法のような線形処理、ＭＬＤ（ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；最尤検出）法、ＰＩＣ（ｐａｒａｌｌｅｌ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ；並列干渉除去）法、ＳＩＣ（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ；逐次干渉除去）法のような非線形処理である。
【００６９】
具体的には、ＭＩＭＯ分離部２０６は、ＺＦ法を用いる場合、伝搬路情報として伝達関数行列Ｈの擬似逆行列を重み行列Ｗとして算出する（式（２）参照）。
【００７０】
【数２】
【００７１】
式（２）において、Ｈ＊は、行列Ｈの複素共役転置行列を表す。（Ｈ＊Ｈ）−１は、行列Ｈ＊Ｈの逆行列を表す。行列Ｈは、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１又は１０１−２から受信装置２００の受信アンテナ２０１−１又は２０１−２までの伝達関数を要素とする行列（Ｍ行Ｌ列、Ｍは送信装置１００が備える送信アンテナの数（図２の例では、２）、Ｌは受信装置２００が備える受信アンテナの数（図１１の例では２））である。
【００７２】
ＭＩＭＯ分離部２０６は、ＭＭＳＥ法を用いる場合、伝搬路情報として伝達関数行列Ｈの平方行列に雑音成分を加えた行列の逆行列に伝達関数行列Ｈ＊を乗じた行列を重み行列Ｗとして算出する（式（３）参照）。
【００７３】
【数３】
【００７４】
式（３）において、Ｉは単位行列（Ｌ行Ｌ列）を示す。σ２Ｎは、雑音電力を表す。
ＭＩＭＯ分離部２０６は、ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２から入力される周波数領域信号を要素とする受信信号ベクトルＲ（Ｌ次元、図１１の例では２次元）に算出した重み行列を乗じて、信号ベクトルＳ’を算出する。信号ベクトルＳ’は、上述の変調シンボルに相当する信号を要素とするＭ次元のベクトルである。このようにして、受信アンテナ２０１−１、２０１−２間で受信した信号が同期し、同相の信号成分が強調される。
【００７５】
復調部２０７は、ＭＩＭＯ分離部２０６から入力された変調シンボルに相当する信号に対して復調処理（ｄｅｍｏｄｕｌａｔｅ）を行い、符号化データ列を生成し、生成した符号化データ列を復号部２０８に出力する。
この符号化データ列は、復調部２０７が硬判定（ｈａｒｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ）を行って得られた値（１又は０）の系列（符号化ビット列）、復調部２０７が軟判定を行って得られた値（ＬＬＲ［ｌｏｇａｒｉｔｈｍ ｏｆ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｒａｔｉｏ；対数尤度比］）の系列（符号化ＬＬＲ列）、いずれでもよい。
ここで、復調部２０７は、入力された信号のサンプル毎にビット１をとる確率とビット０をとる確率の比の対数値であるＬＬＲを算出する。復調部２０７は、算出したＬＬＲの系列を、符号化ＬＬＲ列として復号部２０８に出力してもよい。
復調部２０７は、更に、算出したＬＬＲが予め設定した閾値（０よりも大きく、かつ１よりも小さい実数）か判断してもよい。復調部２０７は、ＬＬＲが予め設定した閾値よりも大きい場合１と定め、ＬＬＲが予め設定した閾値と等しいか、又は小さい場合、０と定めた値の系列を、符号化ビット列として復号部２０８に出力してもよい。
【００７６】
復号部２０８は、復調部２０７から入力された符号化データ列に対して誤り訂正復号処理を行い、送信データを復号する。
復号部２０８が行う誤り訂正復号処理は、送信装置１００の符号化部１０３が行った誤り訂正符号化処理に対応する方式である。例えば、符号化部１０３が畳み込み符号化を行った場合、復号部２０８は、逆畳み込み（ｄｅｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ）復号を行う。
符号化部１０３が、符号化ビット系列を並び替えてインターリーブした場合、復号部２０８は、入力された符号化データ列を符号化部１０３が符号化した直後の符号化ビット系列と同一、つまり元の並び順になるように並び替える（デインターリーブ、ｄｅ−ｉｎｔｅｒｌｅａｖｅ）。符号化部１０３は、このデインターリーブを行った符号化データ列に対して誤り訂正復号処理を行う。
【００７７】
次に、中継装置３００が送信する送信信号（搬送帯域信号）の受信装置２００における受信電力について従来技術と比較して説明する。
従来技術では、送信装置１０００が備える２本の送信アンテナ１００１−１、１００１−２から各々、受信装置２０００が備える２本の受信アンテナ２００１−１、２００１−２へ信号Ｓ１、Ｓ２をそれぞれ送信することを仮定する。また、送信装置１０００の総送信電力がＰ１、送信アンテナ１００１−１、１００１−２から受信アンテナ２００１−１、２００１−２への平均伝搬路損失をＬ、送信アンテナ１００１−１、１００１−２の送信電力は等しいとする。
このとき、送信装置１０００の送信アンテナ１００１−１は、信号Ｓ１を送信電力Ｐ／２で送信し、送信アンテナ１００２−１は、信号Ｓ２を送信電力Ｐ／２で送信する。従って、受信装置２０００の受信アンテナ２００１−１、２００１−２において、送信アンテナ１０００−１、１００１−２からの信号の平均受信電力は、各々Ｐ・Ｌ／２、Ｐ・Ｌ／２となる。
【００７８】
本実施形態に係る中継装置３００の総送信電力がＰ２、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１、３０２−１から受信装置２００の受信アンテナ２０１−１、２０１−２への平均伝搬路損失をＬ、送信アンテナ３０２−１、３０２−２の送信電力は等しいとする。
このとき、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１は、信号Ｓ１を送信電力Ｐ２／２で送信し、信号Ｓ２を送信電力Ｐ２／２で送信する。送信アンテナ３０２−２は、信号Ｓ１を送信電力Ｐ２／２で送信し、信号Ｓ２を送信電力Ｐ２／２で送信する。
従って、受信装置２００の受信アンテナ２０１−１は、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１が送信した信号Ｓ１を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ３０２−２が送信した信号Ｓ２を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信する。
受信装置２００の受信アンテナ２０１−２は、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１が送信した信号Ｓ１を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ３０２−２が送信した信号Ｓ２を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信する。
よって、受信装置２００は、受信信号Ｓ１について平均受信電力Ｐ２・Ｌで受信し、受信信号Ｓ２について平均受信電力Ｐ２・Ｌで受信する。
【００７９】
上述のように、従来技術では、送信装置１０００は、各々異なる偏波特性で信号を受信装置２０００に送信し、受信装置２０００は各々対応する偏波特性で信号を受信していた。
そのため、受信装置２０００における受信電力は、送信装置１０００が各送信アンテナ２００１−１、２００１−２に割り当てた送信電力に制限される問題が生じていた。
【００８０】
これに対し、本実施形態では、送信装置１００が各々異なる偏波特性で信号を中継装置３００に送信し、中継装置３００が各々異なる偏波特性で信号を受信し、受信した信号を何れか一方の偏波特性で受信装置２００に送信する。
このように、本実施形態では、送信装置は第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナと、第１の制御信号を前記第１の送信アンテナに各々出力する第１の出力部と、前記第１の制御信号と直交する第２の制御信号を前記第２の送信アンテナに各々出力する第２の出力部を備える。また、中継装置は、第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナと、前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナと、前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する送信アンテナとを備える。
【００８１】
これにより、送信装置が総送信電力の上限を超えないように送信電力を各送信アンテナに割り当てても、本実施形態では信号毎に受信電力を受信装置が信号毎に合算できる。従って、本実施形態では、受信信号のＳ／Ｎ比が向上し、空間相関を低減できるため、ＭＩＭＯ分離による送信信号の抽出精度、つまり通信品質が向上する。ひいては、ＭＩＭＯ通信システムおいて、伝送容量を維持しながら、カバーエリアの狭小化を回避することができる。
【００８２】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について説明する。
図１２は、本実施形態に係る通信システム２の概念図を表す。通信システム２は、送信装置１００、中継装置３００及び受信装置４００を含んで構成される。送信装置１００は、図２に示す送信装置１００と同一の構成を備える。中継装置３００は、図１０に示す中継装置３００と同一の構成を備える。
【００８３】
以下、主に第１の実施形態との差異点について説明する。第１の実施形態と共通する点については説明を割愛する。
受信装置４００は、受信アンテナ２０１−１、２０１−２及び２０１−３を備える。
受信アンテナ２０１−１、２０１−２の偏波特性は垂直偏波（Ｖ）であり、受信アンテナ２０１−３の偏波特性は水平偏波（Ｈ）である。
従って、各受信アンテナは、同一の偏波特性を有する送信アンテナから送信された信号を受信する。
【００８４】
図１２に示す例では、受信アンテナ２０１−１は、偏波特性が垂直偏波（Ｖ）である送信アンテナ１０１−１、３０１−１、３０１−２から送信された信号を受信する（実線参照）。受信アンテナ２０１−２は、偏波特性が垂直偏波（Ｖ）である送信アンテナ１０１−１、３０１−１、３０１−２から送信された信号を受信する（実線参照）。
図１２において、Ｓ１１−１は、送信アンテナ１０１−１から受信アンテナ３０１−１への伝搬路を示す。Ｓ１１−２は、送信アンテナ１０１−１から受信アンテナ２０１−１への伝搬路を示す。Ｓ１１−３は、送信アンテナ１０１−１から受信アンテナ２０１−２への伝搬路を示す。
【００８５】
受信アンテナ２０１−３は、偏波特性が水平偏波（Ｈ）である送信アンテナ１０１−２から送信された信号を受信する（破線参照）。図１２において、Ｓ１２−１は、送信アンテナ１０１−２から受信アンテナ３０１−２への伝搬路を示す。Ｓ１２−２は、送信アンテナ１０１−２から受信アンテナ２０１−３への伝搬路を示す。Ｓ１３−１は、送信アンテナ３０２−１から受信アンテナ２０１−１への伝搬路を示す。Ｓ１３−２は、送信アンテナ３０２−１から受信アンテナ２０１−２への伝搬路を示す。Ｓ１４−１は、送信アンテナ３０２−２から受信アンテナ２０１−１への伝搬路を示す。Ｓ１４−２は、送信アンテナ３０２−２から受信アンテナ２０１−２への伝搬路を示す。
受信装置４００は、各受信アンテナが受信した受信信号に対して、信号検出、復調、復号処理（以下、信号検出等と呼ぶ）を行って送信データを得る。
【００８６】
図１３は、本実施形態に係る受信装置４００の構成を示す概略図である。
受信装置４００は、受信アンテナ２０１−１、２０１−２、２０１−３、受信部２０１−１、２０１−２、２０１−３、ＧＩ除去部２０３−１、２０３−２、２０３−３、ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２、４０１、伝搬路推定部２０５、ＭＩＭＯ分離部２０６、復調部２０７、復号部２０８及び伝搬路補償部４０４を含んで構成される。
従って、受信装置４００は、受信アンテナ２０１−３、ＧＩ除去部４０１、ＤＦＴ部４０１、及び伝搬路補償部４０４を備える点が図１１に示す受信装置２００と異なる。その他の点では、受信装置２００と同様である。
【００８７】
受信アンテナ２０１−３の偏波特性は、受信アンテナ２０１−１、２０１-２の偏波特性とは異なる（図１３の例では、水平偏波（Ｈ））である。
受信アンテナ２０１−３は、送信装置１００の送信アンテナ１０１−２が水平偏波（Ｈ）で送信した送信信号を伝搬帯域信号として受信し、受信した伝搬帯域信号を受信部２０２−３に出力する。
【００８８】
受信部２０２−３は、受信アンテナ２０１−３から入力された伝搬帯域信号を各々ダウンコンバートし、ダウンコンバートした信号を更にフィルタリング処理を行う。受信部２０１−３は、フィルタリング処理を行った信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換してディジタル信号（ＯＦＤＭシンボル列に相当）に変換し、変換したディジタル信号をＧＩ除去部２０３−３に出力する。受信部２０１−３は、変換したディジタル信号を伝搬路推定部２０５に出力する。
ＧＩ除去部２０３−３は、受信部２０１−３から入力されたディジタル信号からＧＩに相当する区間の信号を各々除去し、ＧＩに相当する区間の信号が除去された信号（ＧＩ除去信号、有効シンボル列に相当）をＤＦＴ部４０１に出力する。
【００８９】
ＤＦＴ部４０１は、ＧＩ除去部２０３−３から入力されたＧＩ除去信号（時間領域信号）に対して各々ＤＦＴを行って周波数領域信号に変換し、変換した周波数領域信号を伝搬路補償部４０４に出力する。
伝搬路補償部４０４は、伝搬路推定部２０８から伝搬路情報が入力され、ＤＦＴ部４０１から周波数領域信号が入力される。伝搬路補償部４０４は、入力された伝搬路情報に基づき入力された周波数領域信号に対して、送信装置１００の送信アンテナ１０１−２から受信装置の受信アンテナ２０１−３の間の伝搬路歪を補償する。伝搬路歪とは、信号の伝達によって生じた特性の変化のことであり、例えば伝達関数を用いて表される。
【００９０】
ここで、伝搬路推定部２０５から入力される伝搬路情報は、例えば式（４）が示す伝達関数行列Ｇである。伝達関数行列Ｇは、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１、１０１−２並びに中継装置３００の受信アンテナ３０２−１、３０２−２から受信装置４００の受信アンテナ２０１−１、２０１−２、２０１−３までの伝達関数を要素とする行列である。伝達関数行列Ｇは、式（４）に示すようにｒ行ｕ列の行列である。図１２に示す例では、ｒ＝３、ｕ＝２である。
【００９１】
【数４】
【００９２】
式（４）において、（ｔｘ）は、送信装置１００から受信装置４００への伝搬路を示すインデックスである。（ｒｓ）は、中継装置３００から受信装置４００への伝搬路を示すインデックスである。
Ｇ１１（ｔｘ）は、送信アンテナ１０１−１から受信アンテナ２０１−１への伝達関数である。Ｇ１１（ｒｓ）は、送信アンテナ３０２−１から受信アンテナ２０１−１への伝達関数である。Ｇ２１（ｔｘ）は、送信アンテナ１０１−１から受信アンテナ２０１−２への伝達関数である。Ｇ２１（ｒｓ）は、送信アンテナ３０２−１から受信アンテナ２０１−２への伝達関数である。Ｇ１２（ｒｓ）は、送信アンテナ３０２−２から受信アンテナ２０１−１への伝達関数である。Ｇ２２（ｒｓ）は、送信アンテナ３０２−２から受信アンテナ２０１−２への伝達関数である。Ｇ３２（ｔｘ）は、送信アンテナ１０１−２から受信アンテナ２０１−３への伝達関数である。
【００９３】
伝達関数行列Ｇの第1行第２列の要素が０であることは、受信アンテナ２０１−３には、送信アンテナ１０１−１及び送信アンテナ３０２−１からの信号を受信しないことを示す。これは、受信アンテナ２０１−３の偏波特性が水平偏波（Ｈ）であるのに対し、送信アンテナ１０１−１、３０２−１の偏波特性が垂直偏波（Ｖ）と互いに直交する偏波特性を有するために受信特性が０となるからである。
第２行第２列の要素がＧ２１（ｔｘ）とＧ２１（ｒｓ）が加算された値をとるのは、受信アンテナ２０１−２には、送信アンテナ１０１−１と３０２−１の両者からの信号を受信することを示す。伝達関数行列Ｇの、第２行第３列の要素がＧ１１（ｔｘ）とＧ１１（ｒｓ）が加算された値をとるのは、受信アンテナ２０１−１には、送信アンテナ１０１−１と３０２−１の両者からの信号を受信することを示す。
【００９４】
伝搬路補償部４０４は、入力された伝搬路情報に基づき重み行列Ｖを算出する。伝搬路補償部４０４は、伝搬路情報が伝達関数行列Ｇを示す場合、例えば、ＺＦ法を用いて重み行列Ｖを算出することができる。
伝搬路補償部４０４が、ＺＦ法を用いる場合、重み行列Ｖとして、式（５）を用いて伝達関数行列Ｇの第１行のベクトル要素［Ｇ３２（ｔｘ），０］の擬似逆行列を算出する。
【００９５】
【数５】
【００９６】
伝搬路補償部４０４が、例えば、ＭＭＳＥ法を用いる場合、重み行列Ｖは、伝達関数行列Ｇの第１のベクトル要素の平方行列に雑音成分を加えた行列の逆行列に伝達関数行列Ｇ＊を乗じた行列を重み行列Ｖとして算出する（式（６）参照）。
【００９７】
【数６】
【００９８】
伝搬路補償部４０４は、入力された周波数領域信号Ｒ３に算出した重み行列Ｖを乗じて伝搬路補償を行った信号ベクトルＳ’’（図１３の例では１列のベクトル）を算出する。伝搬路補償部４０４は、算出した信号ベクトルＳ’’を復調部２０７に出力する。
ＭＩＭＯ分離部２０６は、伝搬路推定部２０５から伝搬路情報を入力される。ＭＩＭＯ分離部２０６は、入力された伝搬路情報が示す伝達関数行列Ｇの第２行及び第３行からなる部分行列Ｇ’を受信信号ベクトルに乗算してＭＩＭＯ分離を行った信号ベクトルＳ’を算出し、算出した信号ベクトルＳ’を復調部２０７に出力する。この受信信号ベクトルは、偏波特性が垂直偏波（Ｖ）である受信アンテナ２０１−１、２０１−２が受信した受信信号に基づく周波数領域信号を要素とするベクトルである。
すなわち、ＭＩＭＯ分離部２０６は、式（２）又は式（３）に、伝達関数行列Ｈの代わりに部分行列Ｇ’を用いて算出した重み行列Ｗに基づいて信号ベクトルＳ’を算出する。
【００９９】
復調部２０７は、伝搬路補償部４０４から入力された信号ベクトルＳ’’、ＭＩＭＯ分離部２０６から入力された信号ベクトルＳ’の要素となる信号各々に対して復調処理を行う。
なお、信号ベクトルＳ’の要素となる信号及び信号ベクトルＳ’’の要素となる信号のうち共通する信号については、各信号の品質を示す指標値（例えばＳＩＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ；信号対雑音干渉電力比））を算出し、算出した指標値がより良好（例えば、ＳＩＮＲが大きい）な品質を示す信号について復調処理を行うようにしてもよい。
または、その共通する信号の各々を復調し、復調して生成した信号同士を合成してもよい。または、その共通する信号を合成し、合成した信号を復調してもよい。
【０１００】
図１３に示す例では、伝搬路補償部４０４は、偏波特性が水平方向（Ｈ）である受信アンテナ２０１−３が受信した受信信号の周波数領域信号に対して伝搬路補償を行った信号ベクトルＳ’’を算出する。また、ＭＩＭＯ分離部２０６は、偏波特性が垂直方向（Ｖ）である受信アンテナ２０１−３が受信した受信信号の周波数領域信号に対してＭＩＭＯ分離を行った信号ベクトルＳ’を算出する。本実施形態ではこれには限られず、伝搬路補償部４０４及びＭＩＭＯ分離部２０６が、異なる（例えば、直交）偏波特性をもつ受信アンテナが受信した受信信号の周波数領域信号を入力するようにしてもよい。ここで、送信装置１００が備える送信アンテナの偏波特性と中継装置３００が備える送信アンテナの偏波特性と共通する偏波特性を有する受信アンテナが受信した受信信号の周波数領域信号をＭＩＭＯ分離部２０６に入力するようにしてもよい。
例えば、伝搬路補償部４０４は、偏波特性が垂直方向（Ｖ）である受信アンテナが受信した受信信号の周波数領域信号に対して伝搬路補償を行った信号ベクトルＳ’’を算出してもよい。この場合、ＭＩＭＯ分離部２０６は、偏波特性が水平方向（Ｈ）である受信アンテナが受信した受信信号の周波数領域信号に対してＭＩＭＯ分離を行った信号ベクトルＳ’を算出してもよい。
【０１０１】
また、伝搬路補償部４０４に入力される共通の偏波特性を有する受信アンテナが受信した受信信号の周波数領域信号のチャネル数（アンテナ数）は１に限らず２以上の整数Ｎであってもよい。ＭＩＭＯ分離部２０６に入力される共通の偏波特性を有する受信アンテナが受信した受信信号の周波数領域信号のチャネル数（アンテナ数）は２に限らず１以上の整数Ｍであればよい。Ｎ又はＭが２以上である場合、出力される信号ベクトルＳ’’又はＳ’において、受信信号の成分が受信アンテナ間で同期し、同相の成分が強調される。
【０１０２】
次に、送信装置１００及び中継装置３００が送信する送信信号（搬送帯域信号）の受信装置４００における受信電力について説明する。
本実施形態に係る送信装置１００の総送信電力がＰ１、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１、１０１−２から受信装置２００の受信アンテナ２０１−１、２０１−２、２０１−３への平均伝搬路損失をＬ、送信アンテナ１０１−１、１０１−２の送信電力は等しいと仮定する。
このとき、送信装置１００の送信アンテナ１０１−１は、信号Ｓ１を送信電力Ｐ１／２で送信する。送信アンテナ１０１−２は、信号Ｓ２を送信電力Ｐ１／２で送信する。
【０１０３】
また、本実施形態に係る中継装置３００の総送信電力がＰ２、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１、３０２−１から受信装置２００の受信アンテナ２０１−１、２０１−２、２０１−３への平均伝搬路損失をＬ、送信アンテナ３０２−１、３０２−２の送信電力は等しいと仮定する。
このとき、中継装置３００の送信アンテナ３０２−１は、信号Ｓ１を送信電力Ｐ２／２で送信する。送信アンテナ３０２−２は、信号Ｓ２を送信電力Ｐ２／２で送信する。
【０１０４】
このとき、受信装置２００の受信アンテナ２０１−１は、送信アンテナ３０２−１が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ３０２−２が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ３０２−２が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ１０１−２が送信した信号を受信電力Ｐ１・Ｌ／２で受信する。
受信アンテナ２０１−２は、送信アンテナ３０２−１が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ３０２−２が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ３０２−２が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信し、送信アンテナ１０１−２が送信した信号を受信電力Ｐ１・Ｌ／２で受信する。
受信アンテナ２０１−３は、送信アンテナ３０２−１が送信した信号を受信電力Ｐ２・Ｌ／２で受信する。
よって、受信装置２００は、全体として信号Ｓ１について平均受信電力（Ｐ１／２＋Ｐ２）Ｌで受信し、信号Ｓ２について平均受信電力（Ｐ１／２＋Ｐ２）Ｌで受信する。
【０１０５】
上述の実施形態では、送信装置１００が偏波特性の異なるＭＩＭＯ信号を送信し、中継装置３００が各偏波特性を有するＭＩＭＯ信号を受信し、受信したＭＩＭＯ信号を何れかの一つの偏波特性で送信する。これにより、本実施形態は、送信アンテナ毎に割り当てられた送信電力の制限を回避することができる。ひいては、受信信号の品質（例えば、ＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ ｔｏ ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ；信号雑音比））を改善し、空間相関を低下させることができるためにＭＩＭＯ信号から送信データ信号の推定精度を向上させることができる。
また、受信装置において、中継装置３００の他、送信装置１００が送信した信号を受信する場合、ある偏波特性を有する受信信号に対して伝搬路補償を行い、他の偏波特性を有する受信信号に対してＭＩＭＯ分離を行う。伝搬路補償を行った信号も復調に用いることにより、送信データ信号の推定精度を向上させることができる。その結果、偏波ＭＩＭＯ伝送における伝送レートを維持しながら、カバーエリアの狭小化を緩和することができる。
【０１０６】
なお、上述した実施形態における送信装置１００、受信装置２００、４００及び中継装置３００の一部、例えば、符号化部１０３、変調部１０４、リソースマッピング部１０５、ＩＤＦＴ部１０６−１、１０６−２、ＧＩ挿入部１０７−１、１０７−２、参照信号生成部１０９、ＧＩ除去部２０３−１、２０３−２、ＤＦＴ部２０４−１、２０４−２、４０１、伝搬路推定部２０５、ＭＩＭＯ分離部２０６、復調部２０７、復号部２０８、帯域制限部３１０−１、３１０−２、及び伝搬路補償部４０４をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、送信装置１００、受信装置２００、４００又は中継装置３００に内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における送信装置１００、受信装置２００、４００及び中継装置３００の一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。送信装置１００、受信装置２００、４００及び中継装置３００の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
【０１０７】
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１…通信システム、１００…送信装置、
１０１−１、１０１−２…送信アンテナ、１０３…符号化部、１０４…変調部、
１０５…リソースマッピング部、１０６−１、１０６−２…ＩＤＦＴ部、
１０７−１、１０７−２…ＧＩ挿入部、１０８−１、１０８−２…送信部、
１０９…参照信号生成部
２００…受信装置、
２０１−１、２０１−２、２０１−３…受信アンテナ、
２０２−１、２０２−２、２０２−３…受信部、
２０３−１、２０３−２、２０３−３…ＧＩ除去部、２０４−１、２０４−２…ＤＦＴ部、
２０５…伝搬路推定部、２０６…ＭＩＭＯ分離部、２０７…復調部、２０８…復号部、
３００…中継装置、
３０１−１、３０１−２…受信アンテナ、３０２−１、３０２−２…送信アンテナ、
３１０−１、３１０−２…帯域制限部、３１１−１、３１１−２…増幅部、
２…通信システム、４００…受信装置、
４０１…ＤＦＴ部、４０４…伝搬路補償部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナと、
前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナと、
第１のパイロット信号を前記第１の送信アンテナに各々出力する第１の出力部と、
前記第１のパイロット信号と直交する第２のパイロット信号を前記第２の送信アンテナに各々出力する第２の出力部を備えること
を特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記第１のパイロット信号と前記第２のパイロット信号は、互いに異なる搬送周波数又はシンボルに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記第１のパイロット信号が配置される搬送周波数及びシンボルには、前記第２のパイロット信号及び該第２のパイロット信号と同一のリソースブロックに属するデータ信号が、配置されないことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
前記第２のパイロット信号は、前記第１のパイロット信号と直交する信号系列であることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項５】
第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナと、
前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナと、
前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する第１及び第２の送信アンテナとを備えること
を特徴とする中継装置。
【請求項６】
前記送信アンテナは、当該送信アンテナとは異なる偏波特性を有する受信アンテナが受信した信号を送信することを特徴とする請求項５に記載の中継装置。
【請求項７】
第１の偏波特性を有するＭ（Ｍは1以上の整数）個の第１の受信アンテナと、
前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有するＮ（Ｎは1以上の整数）個の第２の送信アンテナとを備え、
前記第１の受信アンテナ及び前記第２の送信アンテナは、
前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有するＭ個の第１の送信アンテナと、前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有するＮ個の第２の送信アンテナを備える送信装置が送信する信号と、
前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有するＭ個の第１の受信アンテナと、前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有するＮ個の第２の受信アンテナと、前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくともＭ＋Ｎ個の送信アンテナを備える中継装置が送信する信号を受信すること
を特徴とする受信装置。
【請求項８】
第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナと、
前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナを備える送信装置と、
前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナと、
前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナと、
前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する第１及び第２の送信アンテナを有する中継装置とを
備えることを特徴とする通信システム。
【請求項９】
第１のパイロット信号を第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナから送信する過程と、
第１のパイロット信号とは直交する第２のパイロット信号を第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナから送信する過程と、
を備えることを特徴とする送信方法。
【請求項１０】
第１の受信信号を第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナから入力する過程と、
第２の受信信号を前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナから入力する過程と、
前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号を、前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する第１及び第２の送信アンテナから各々送信する過程と
を備えることを特徴とする中継方法。
【請求項１】
第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナと、
前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナと、
第１のパイロット信号を前記第１の送信アンテナに各々出力する第１の出力部と、
前記第１のパイロット信号と直交する第２のパイロット信号を前記第２の送信アンテナに各々出力する第２の出力部を備えること
を特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記第１のパイロット信号と前記第２のパイロット信号は、互いに異なる搬送周波数又はシンボルに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記第１のパイロット信号が配置される搬送周波数及びシンボルには、前記第２のパイロット信号及び該第２のパイロット信号と同一のリソースブロックに属するデータ信号が、配置されないことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
前記第２のパイロット信号は、前記第１のパイロット信号と直交する信号系列であることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項５】
第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナと、
前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナと、
前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する第１及び第２の送信アンテナとを備えること
を特徴とする中継装置。
【請求項６】
前記送信アンテナは、当該送信アンテナとは異なる偏波特性を有する受信アンテナが受信した信号を送信することを特徴とする請求項５に記載の中継装置。
【請求項７】
第１の偏波特性を有するＭ（Ｍは1以上の整数）個の第１の受信アンテナと、
前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有するＮ（Ｎは1以上の整数）個の第２の送信アンテナとを備え、
前記第１の受信アンテナ及び前記第２の送信アンテナは、
前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有するＭ個の第１の送信アンテナと、前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有するＮ個の第２の送信アンテナを備える送信装置が送信する信号と、
前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有するＭ個の第１の受信アンテナと、前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有するＮ個の第２の受信アンテナと、前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくともＭ＋Ｎ個の送信アンテナを備える中継装置が送信する信号を受信すること
を特徴とする受信装置。
【請求項８】
第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナと、
前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナを備える送信装置と、
前記第１の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナと、
前記第２の偏波特性と同一の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナと、
前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する第１及び第２の送信アンテナを有する中継装置とを
備えることを特徴とする通信システム。
【請求項９】
第１のパイロット信号を第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の送信アンテナから送信する過程と、
第１のパイロット信号とは直交する第２のパイロット信号を第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の送信アンテナから送信する過程と、
を備えることを特徴とする送信方法。
【請求項１０】
第１の受信信号を第１の偏波特性を有する少なくとも１つの第１の受信アンテナから入力する過程と、
第２の受信信号を前記第１の偏波特性とは異なる第２の偏波特性を有する少なくとも１つの第２の受信アンテナから入力する過程と、
前記第１の受信信号及び前記第２の受信信号を、前記第１の偏波特性又は前記第２の偏波特性のいずれか一方と同一の偏波特性を有する第１及び第２の送信アンテナから各々送信する過程と
を備えることを特徴とする中継方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−３８６９４（Ｐ２０１３−３８６９４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４９３５（Ｐ２０１１−１７４９３５）
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]