信号生成方法及信号生成装置

(与相关申请有关的参考)在2011年2月18日提出的日本专利申请2011-033771号、 2011年3月9日提出的日本专利申请2011-051842号、2011年4月19日提出的日本专利申请 2011-093544号、及2011年4月28日提出的日本专利申请2011-102101号中包含的权利要求、 说明书、附图及说明书摘要的公开内容全部被引用于本申请中。

本发明尤其涉及进行使用了多天线(multi-antenna)的通信的发送装置及接收装 置。

以往，作为使用多天线的通信方法，例如有被称为MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)的通信方法。在以MIMO为代表的多天线通信中，通过分别对多个系列的 发送数据进行调制，并从不同的天线同时发送各调制信号，来提高数据的通信速度。

图23表示发送天线数为2、接收天线数为2、发送调制信号(发送流)数为2时的收发 装置的结构的一例。在发送装置中，对编码后的数据进行交错，对交错后的数据进行调制， 并进行频率替换等，从而生成发送信号，发送信号被从天线发送。此时，从发送天线在同一 时刻按同一频率分别发送不同的调制信号的方式是空间复用MIMO方式。

此时，在专利文献1中提出了一种在每个发送天线中具备不同的交错模式的发送 装置。也就是说，在图23的发送装置中2个交错器(πa、πb)具有相互不同的交错模式。而且， 在接收装置中，如非专利文献1、非专利文献2所示，通过反复进行利用软值的检波方法(图 23中的MIMO detector)，来提高接收品质。

可是，作为无线通信中的实际传播环境的模型，存在以瑞利衰落环境为代表的 NLOS(non-line of sight)环境和以莱斯衰落环境为代表的LOS(line of sight)环境。在 发送装置中发送单个调制信号，在接收装置中对由多个接收天线接收到的信号进行最大比 合成、并对最大比合成后的信号进行解调及解码的情况下，在LOS环境、特别是表示直接波 的接收功率相对于散射波的接收功率的的大小的莱斯因子较大的环境下，能够获得良好的 接收品质。但是，根据传输方式(例如空间复用MIMO传输方式)的不同，会产生若莱斯因子增 大则接收品质劣化的问题。(参见非专利文献3)

图24(A)(B)表示，在瑞利衰落环境及莱斯因子K＝3、10、16dB的莱斯衰落环境下， 对LDPC(low-density parity-check)编码后的数据进行了2×2(2天线发送、2天线接收)空 间复用MIMO传输的情况下的BER(Bit Error Rate)特性(纵轴：BER，横轴：SNR(signal-to- noise power ratio))的模拟结果的一例。图24(A)表示，不进行反复检波的Max-log-APP (参见非专利文献1、非专利文献2)(APP：a posterior probability))的BER特性，图24(B) 表示，进行反复检波后的Max-log-APP(参见非专利文献1、非专利文献2)(反复次数为5次) 的BER特性。从图24(A)(B)可知，无论是否进行反复检波，在空间复用MIMO系统中，都能够确 认到若莱斯因子增大则接收品质变坏的情况。由此可知，具有“在空间复用MIMO系统中，在 传播环境变得稳定时接收品质变坏”这样的、在以往的发送单个调制信号的系统中不存在 的空间复用MIMO系统固有的课题。

广播或多播通信是必须适应各种各样的传播环境的服务，用户持有的接收机和广 播站之间的电波传播环境当然有可能是LOS环境。将具有上述课题的空间复用MIMO系统应 用到广播或多播通信中时，在接收机中电波的接收电场强度较高，但是可能产生因接收品 质的劣化而无法接受服务的现象。也就是说，为了在广播或多播通信中采用空间复用MIMO 系统，期望在NLOS环境及LOS环境的任一个的情况下，都获得一定程度的接收品质的MIMO传 输方式的开发。

在非专利文献8中，阐述了从来自通信对象的反馈信息中选择用于预编码的码本 (预编码矩阵(也称为预编码权重矩阵))的方法，但是如上所述，像广播或多播通信那样，在 无法得到来自通信对象的反馈信息的状况下进行预编码的方法，却完全没有记述。

另一方面，在非专利文献4中，阐述了在没有反馈信息时也能够应用的、随着时间 来切换预编码矩阵的方法。在该文献中，阐述了作为用于预编码的矩阵而使用酉矩阵、并且 随机切换酉矩阵的方法，但是对于上述的对于LOS环境下的接收品质的劣化的应用方法却 完全没有记述，仅记述了随机切换。当然，完全没有记载用于改善LOS环境的接收品质的劣 化的预编码方法以及预编码矩阵的构成方法。

在先技术文献

专利文献1：国际公开第2005/050885号

非专利文献1：“Achieving near-capacity on a multiple-antenna channel” IEEE Transaction on communications，vol.51，no.3，pp.389-399，March 2003.

非专利文献2：“Performance analysis and design optimization of LDPC- coded MIMO OFDM systems”IEEE Trans.Signal Processing.，vol.52，no.2，pp.348-361， Feb.2004.

非专利文献3：“BER performance evaluation in 2x2MIMO spatial multiplexing systems under Rician fading channels，”IEICE Trans.Fundamentals， vol.E91-A，no.10，pp.2798-2807，Oct.2008.

非专利文献4：“Turbo space-time codes with time varying linear transformations，”IEEE Trans.Wireless communications，vol.6，no.2，pp.486-493， Feb.2007.

非专利文献5：“Likelihood function for QR-MLD suitable for soft- decision turbo decoding and its performance，”IEICE Trans.Commun.，vol.E88-B， no.1，pp.47-57，Jan.2004.

非专利文献6：“Shannon限界への道標：“Parallel concatenated(Turbo) coding”，“Turbo(iterative)decoding”とその周辺”電子情報通信学会、信学技法IT98-51

非专利文献7：“Advanced signal processing for PLCs：Wavelet-OFDM，” Proc.of IEEE International symposium on ISPLC 2008，pp.187-192，2008.

非专利文献8：D.J.Love，and R.W.heath，Jr.，“Limited feedback unitary precoding for spatial multiplexing systems，”IEEE Trans.Inf.Theory，vol.51， no.8，pp.2967-1976，Aug.2005.

非专利文献9：DVB Document A122，Framing structure，channel coding and modulation for a second generation digital terrestrial television broadcasting system(DVB-T2)，June 2008.

非专利文献10：L.Vangelista，N.Benvenuto，and S.Tomasin，“Key technologies for next-generation terrestrial digital television standard DVB-T2，”IEEE Commun.Magazine，vo.47，no.10，pp.146-153，Oct.2009.

非专利文献11：T.Ohgane，T.Nishimura，and Y.Ogawa，“Application of space division multiplexing and those performance in a MIMO channel，”IEICE Trans.Commun.，vo.88-B，no.5，pp.1843-1851，May 2005.

非专利文献12：R.G.Gallager，“Low-density parity-check codes，”IRE Trans.Inform.Theory，IT-8，pp-21-28，1962.

非专利文献13：D.J.C.Mackay，“Good error-correcting codes based on very sparse matrices，”IEEE Trans.Inform.Theory，vol.45，no.2，pp399-431，March 1999.

非专利文献14：ETSI EN 302 307，“Second generation framing structure， channel coding and modulation systems for broadcasting，interactive services， news gathering and other broadband satellite applications，“v.1.1.2，June 2006.

非专利文献15：Y.-L.Ueng，and C.-C.Cheng，“a fast-convergence decoding method and memory-efficient VLSI decoder architecture for irregular LDPC codes in the IEEE 802.16e standards，”IEEE VTC-2007Fall，pp.1255-1259.

非专利文献16：S.M.Alamouti、“A simple transmit diversity technique for wireless communications，”IEEE J.Select.Areas Commun.，vol.16，no.8，pp.1451- 1458，Oct 1998.

非专利文献17：V.Tarokh，H.Jafrkhani，and A.R.Calderbank、“Space-time block coding for wireless communications：Performance results、”IEEE J.Select.Areas Commun.，vol.17，no.3，no.3，pp.451―460，March 1999.

本发明的目的在于，提供一种能够改善LOS环境下的接收品质的MIMO系统。

本发明所涉及的发送方法，是由包含第一发送站和第二发送站的发送系统实施的 方法，生成第一导频插入后的信号串，所述第一导频插入后的信号串是对第一调制信号串 插入了一个以上的导频信号而得到的信号串，生成第二导频插入后的信号串，所述第二导 频插入后的信号串是对第二调制信号串插入了一个以上的导频信号而得到的信号串，所述 第二调制信号串与所述第一调制信号串相同，对于所述第一导频插入后的信号串中包含的 各信号，按照分别由频域的函数表示的第一相位变更模式和第二相位变更模式之中的某一 个相位变更模式实施第一相位变更，生成第一发送信号串，对于所述第二导频插入后的信 号串中包含的各信号，按照分别由频域的函数表示的第三相位变更模式和第四相位变更模 式之中的某一个相位变更模式实施第二相位变更，生成第二发送信号串，对所述第一发送 信号串进行变换，生成第一OFDM信号，对所述第二发送信号串进行变换，生成第二OFDM信 号，生成用于传输控制信息的控制信息信号，所述第一导频插入后的信号串的生成的处理、 所述第二导频插入后的信号串的生成的处理、所述第一相位变更的处理、所述第二相位变 更的处理、所述第一OFDM信号的生成的处理、所述第二OFDM信号的生成的处理、以及生成所 述控制信息信号的处理，分别在所述第一发送站及所述第二发送站的至少某一个中进行， 所述发送方法中，还在所述第一发送站中从第一天线发送所述控制信息信号及所述第一 OFDM信号，在所述第二发送站中从第二天线发送所述控制信息信号及所述第二OFDM信号， 所述控制信息包含表示在所述第一相位变更的处理及所述第二相位变更的处理中使用的 相位变更模式是第一相位变更模式和第三相位变更模式的组合、还是第二相位变更模式和 第四相位变更模式的组合的信息。

这样，根据本发明，能够提供改善LOS环境下的接收品质的劣化的信号生成方法、 信号生成装置，所以能够在广播或多播通信中对预想内的用户提供品质较高的服务。

图1是空间复用MIMO传输系统中的收发装置的结构例。

图2是帧结构的一例。

图3是应用相位变更方法时的发送装置的结构例。

图4是应用相位变更方法时的发送装置的结构例。

图5是帧结构的例子。

图6是相位变更方法的例子。

图7是接收装置的结构例。

图8是接收装置的信号处理部的结构例。

图9是接收装置的信号处理部的结构例。

图10是解码处理方法。

图11是接收状态的例子。

图12是应用相位变更方法时的发送装置的结构例。

图13是应用相位变更方法时的发送装置的结构例。

图14是帧结构的例子。

图15是帧结构的例子。

图16是帧结构的例子。

图17是帧结构的例子。

图18是帧结构的例子。

图19是映射方法的一例。

图20是映射方法的一例。

图21是加权合成部的结构例。

图22是码元的排序方法一例。

图23是空间复用MIMO传输系统中的收发装置的结构例。

图24是BER特性例。

图25是相位变更方法的例子。

图26是相位变更方法的例子。

图27是相位变更方法的例子。

图28是相位变更方法的例子。

图29是相位变更方法的例子。

图30是能够获得较高的接收品质的调制信号的码元配置例。

图31是能够获得较高的接收品质的调制信号的帧结构例。

图32是能够获得较高的接收品质的调制信号的码元配置例。

图33是能够获得较高的接收品质的调制信号的码元配置例。

图34是使用块码时的1个编码后的块所需要的码元数、时隙数的变化例。

图35是使用块码时的2个编码后的块所需要的码元数、时隙数的变化例。

图36是数字广播用系统的整体结构图。

图37是表示接收机结构例的框图。

图38是表示多路复用数据的结构的图。

图39是示意地表示各流在多路复用数据中如何被多路复用的图。

图40是表示在PES数据包列中视频流如何被存储的详细图。

图41是表示多路复用数据中的TS数据包和源数据包的结构的图。

图42是表示PMT的数据结构的图。

图43是表示多路复用数据信息的内部结构的图。

图44是表示流属性信息的内部结构的图。

图45是影像显示、声音输出装置的结构图。

图46是通信系统的结构一例。

图47是能够获得较高的接收品质的调制信号的码元配置例。

图48是能够获得较高的接收品质的调制信号的码元配置例。

图49是能够获得较高的接收品质的调制信号的码元配置例。

图50是能够获得较高的接收品质的调制信号的码元配置例。

图51是发送装置的结构例。

图52是发送装置的结构例。

图53是发送装置的结构例。

图54是发送装置的结构例。

图55是表示基带信号替换部的图。

图56是发送装置的结构例。

图57是分配部的动作的一例。

图58是分配部的动作的另一例。

图59是表示及终端的关系的通信系统的一例。

图60是发送信号的频率分配的一例。

图61是发送信号的频率分配的一例。

图62是表示、中继器和终端的关系的通信系统的一例。

图63是来自的发送信号的频率分配的一例。

图64是来自中继器的发送信号的频率分配的一例。

图65是中继器的接收部和发送部的结构的一例。

图66是发送的信号的数据格式的一例。

图67是发送装置的结构例。

图68是表示基带信号替换部的附图。

图69是加权、基带信号的替换及相位变更方法的一例。

图70是采用OFDM方式的发送装置的结构例。

图71是帧结构的例子。

图72是与调制方式相应的时隙数和相位变更值的例子。

图73是与调制方式相应的时隙数和相位变更值的例子。

图74是DVB-T2标准中的广播站发送的信号的帧结构的概要。

图75是在同一时刻存在2种以上信号的例子。

图76是发送装置的结构例。

图77是帧结构的例子。

图78是帧结构的例子。

图79是帧结构的例子。

图80是I-Q平面上的16QAM的情况下的信号点配置例。

图81是I-Q平面上的QPSK的情况下的信号点配置例。

图82是示意地表示接收装置所取得的对数似然比的绝对值的例子。

图83是接收装置取得的对数似然比的绝对值的最佳例。

图84是与加权合成部相关的信号处理部的结构例。

图85是与加权合成部相关的信号处理部的结构例。

图86是I-Q平面上的64QAM的情况下的信号点配置例。

图87是每一时间的调制方式、功率变更值及相位变更值的设定例。

图88是每一时间的调制方式、功率变更值及相位变更值的设定例。

图89是与加权合成部相关的信号处理部的结构例。

图90是与加权合成部相关的信号处理部的结构例。

图91是每一时间的调制方式、功率变更值及相位变更值的设定例。

图92是每一时间的调制方式、功率变更值及相位变更值的设定例。

图93是与加权合成部相关的信号处理部的结构例。

图94是I-Q平面上的16QAM及QPSK的信号点配置例。

图95是I-Q平面上的16QAM及QPSK的信号点配置例。

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

详细说明本实施方式的发送方法、发送装置、接收方法及接收装置。

在进行本说明之前，说明作为以往系统的空间复用MIMO传输系统中的发送方法、 解码方法的概要。

图1表示Nt×Nr空间复用MIMO系统的结构。对信息矢量z实施编码及交错 (interleave)。然后，作为交错的输出，得到编码后比特的矢量u＝(u1，…，uNt)。其中，设ui ＝(ui1，…，uiM)(M：每个码元的发送比特数)。若设发送矢量s＝(s1，…，sNt)T，则来自发送天 线