中继方法、中继装置制造方法【专利摘要】一种中继方法，以来自两个天线的接收信号为输入，该接收信号在第1频带中包括叠加了来自两个发送天线的信号而接收到的信号，将一个天线的接收信号频率变换为第3频带，对该频率变换后的信号与另一个天线的接收信号进行频率复用。【专利说明】中继方法、中继装置【
技术领域：
】[0001]本发明依据于在日本提出申请的(I)日本专利申请2011—093539、(2)日本专利申请2011-102099、(3)日本专利申请2011—118453、(4)日本专利申请2011—140747、(5)日本专利申请2011-192123，因此引用了这些原专利申请的内容。[0002]本发明涉及进行尤其是使用了多天线的通信的预编码方法、预编码装置、发送方法、发送装置、接收方法及接收装置。【
背景技术：
】[0003]过去，关于使用多天线的通信方法，例如有被称为MMO(Multiple-1nputMultiple-Output:多入多出)的通信方法。在以MMO为代表的多天线通信中，对多个序列的发送数据分别进行调制，从不同的天线同时发送各个调制信号，由此提高数据的通信速度。[0004]图28表示发送天线数量为2、接收天线数量为2、发送调制信号(发送流)数量为2时的收发装置的结构的一例。在发送装置中将被编码后的数据进行交织(interleave)，对交织后的数据进行调制，并进行频率变换等来生成发送信号，发送信号被从天线进行发送。此时，在同一时刻以同一频率从发送天线发送各自不同的调制信号的方式是空间复用(SpaceDivisionMultiplexing)MIMO方式。[0005]此时，在专利文献I中提出了按照每个发送天线具备不同的交织模式的发送装置。即，在图28的发送装置中，两个交织(Jia、Jib)具有互不相同的交织模式。并且，在接收装置中按照非专利文献1、非专利文献2公开的那样反复执行使用软值的检波方法(图28中的MMO探测器)，由此提高接收质量。[0006]可是，作为无线通信中的实际传输环境的模型有以瑞利衰落环境为代表的NLOS(non—lineofsight:非视距)环境、以莱斯衰落环境为代表的LOS(lineofsight:视距)环境。当在发送装置中发送单一调制信号，在接收装置中对通过多个天线而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环境中、尤其是在显不出直接波的接收功率相对散射波的接收功率的大小的莱斯因子较大的环境中，能够得到良好的接收质量。但是，例如在空间复用MMO传输方式中，如果莱斯因子增大，则产生接收质量恶化的问题(参照非专利文献3)。[0007]图29的(A)(B)表示在瑞利衰落环境中及莱斯因子K=3、10、16dB的莱斯衰减环境中，对被实施LDPC(low—densityparity一check:低密度奇偶校验)编码后的数据进行2X2(2天线发送、2天线接收)空间复用MMO传输时的BER(BitErrorRate:比特误码率)特性(纵轴:BER,横轴:SNR(signal—to—noisepowerratio:信号对噪声功率比))的模拟结果的一例。图29的(A)表示不进行反复检波的Max—log一APP(参照非专利文献1、非专利文献2)(APP:aposteriorprobability:后验概率)的BER特性，图29的(B)表示进行了反复检波的Max-log-APP(参照非专利文献1、非专利文献2)(反复次数为5次)的BER特性。根据图29的(A)(B)可知，与进行反复检波或者不进行反复检波无关，在空间复用MMO系统中能够确认到如果莱斯因子增大则接收质量恶化。因此，得知存在“在空间复用MIMO系统中如果传输环境变稳定则接收质量恶化”这种在过去的发送单一调制信号的系统中没有的、空间复用MMO系统所固有的问题。[0008]广播或多播通信是针对预料中的用户的服务，用户持有的接收机与广播站之间的电波传输环境往往是LOS环境。在将具有前述问题的空间复用MMO系统应用于广播或多播通信的情况下，在接收机中有可能产生虽然电波的接收电场强度较强、但是由于接收质量的恶化而不能接受服务的现象。即，为了在广播或多播通信中采用空间复用MIMO系统，期望研发出在NLOS环境及LOS环境的任何环境中均能够得到某种程度的接收质量的MIMO传输方式。[0009]在非专利文献8中记述了从来自通信对象的反馈信息中选择在预编码中使用的码书(codebook)(预编码矩阵)的方法，但是如上所述完全没有记述在诸如广播或多播通信那样不能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。[0010]另一方面，在非专利文献4中记述了也能够适用于没有反馈信息的情况的、随时间切换预编码矩阵的方法。在该文献中，记述了在预编码中使用的矩阵采用酉矩阵、以及随机切换酉矩阵的情况，但是完全没有记述针对在上述示出的LOS环境中的接收质量恶化的应用方法，仅简单记述了随机切换。当然，也没有记述有关用于改善LOS环境中的接收质量恶化的预编码方法、以及预编码矩阵的构成方法。[0011]现有技术文献[0012]专利文献[0013]专利文献1:日本国际公开第2005/050885号[0014]非专利文献`[0015]非专利文献I"‘Achievingnear-capacityonamultipIe-antennachannel，，IEEETransactiononcommunications,vol.51,n0.3,pp.389-399，March2003.[0016]非专利文献2:“PerformanceanalysisanddesignoptimizationofLDPC-codedMIMOOFDMsystems”IEEETrans.SignalProcessing.,vol.52,n0.2,pp.348-361，Feb.2004.[0017]非专利文献3:“BERperformanceevaluationin2X2MIM0spatialmultiplexingsystemsunderRicianfadingchanneIs,，，IEICETrans.Fundamentals,vol.E91-A,n0.10,pp.2798-2807，Oct.2008.[0018]非专利文献4:uTurbospace-timecodeswithtimevaryinglineartransformations,”IEEETrans.Wirelesscommunications,vol.6,n0.2,pp.486-493，Feb.2007.[0019]非专利文献5:“LikelihoodfunctionforQR-MLDsuitableforsoft-decisionturbodecodinganditsperformance,”IEICETrans.Commun.,vol.E88-B,n0.1,pp.47-57，Jan.2004.[0020]非专利文献6:「Shannon限界~O道標:“Parallelconcatenated(Turbo)coding”,“Turbo(iterative)decoding”iO周边」電子情報通信学会、信学技法IT98-51[0021]非专利文献7:^AdvancedsignalprocessingforPLCs:Wavelet_0FDM,”Proc.0fIEEEInternationalsymposiumonISPLC2008,pp.187-192，2008.[0022]非专利文献8：D.J.Love,andR.W.heath,Jr.，“Limitedfeedbackunitaryprecodingforspatialmultiplexingsystems，，，IEEETrans.Inf.Theory,Vol.51,no.9，pp.2967-2976，Aug.2005.[0023]非专利文献9:DVBDocumentA122,Framingstructure,channelcodingandmodulationforasecondgenerationdigitalterrestrialtelevisionbroadcastingsyste,m(DVB-T2)，June2008.[0024]非专利文献10:L.Vangelista，N.Benvenuto，andS.Tomasin，“Keytechnologiesfornext-generationterrestrialdigitaltelevisionstandardDVB-T2，，，IEEECommun.Magazine,vo.47，no.10，ppl46_153，Oct.2009.[0025]非专利文献11:T.Ohgane，T.Nishimura，andY.Ogawa,“ApplicationofspacedivisionmultiplexingandthoseperformanceinaMIM0channel,，，IEICTrans.Commun.，vo.88-B，no.5，ppl843_1851，May2005.[0026]非专利文献12:R.G.Gallager，“Low-densityparity-checkcodes，，，IRETrans.Inform.Theory,IT-8,pp-21-28，1962.[0027]非专利文献13:D.J.C.Mackay，“Gooderror-correctingcodesbasedonverysparsematrices,，’IEEETrans.Inform.Theory,vol.45，no.2，pp399_431，Marchl999.[0028]非专利文献14:ETSIEN302307，“Secondgenerationframingstructure,channelcodingandmodulationsystemsforbroadcasting,interactiveservices,newsgatheringandotherbroadbandsatelliteapplications,，’v.1.1.2，June2006.[0029]非专利文献15:Y.-L.Ueng，andC._C.Cheng,“afast-convergencedecodingmethodandmemory-efficientVLSIdecoderarchitectureforirregu1arLDPCcodesintheIEEE802.16estandards，”IEEEVTC_2007Fall，pp.1255-1259.发明概要[0030]发明要解决的问题[0031]本发明的目的在于，提供一种能够改善L0S环境中的接收质量的MIM0系统。[0032]【
发明内容】[0033]用于解决问题的手段[0034]为了解决这种问题，本发明的预编码方法从分别由同相成分及正交成分表示的多个基于被选择的调制方式的信号，生成在同一频带被同时发送的多个被预编码的信号，在该预编码方法中，从多个预编码权重矩阵中有规律地切换选择一个预编码权重矩阵，将所述选择的预编码权重矩阵与所述多个基于被选择的调制方式的信号相乘，由此生成所述多个被预编码的信号，所述多个预编码权重矩阵是使用正实数a表示的式（339)?式（347)(详细后述）所示的9个矩阵。[0035]根据上述的本发明的各个方式，通过接收发送利用从多个预编码权重矩阵中有规律地切换并选择的一个预编码权重矩阵实施了预编码的信号，在预编码中使用的预编码权重矩阵成为预先决定的多个预编码权重矩阵中的某一个预编码权重矩阵，因而能够根据多个预编码权重矩阵的设计来改善L0S环境中的接收质量。[0036]发明效果[0037]这样，根据本发明能够提供改善LOS环境中的接收质量的劣化的预编码方法、预编码装置、发送方法、接收方法、发送装置、接收装置，因而能够在广播或多播通信中对预料中的用户提供高质量的服务。【专利附图】【附图说明】[0038]图1表示空间复用MIMO系统中的收发装置的结构的示例。[0039]图2表示帧结构的示例。[0040]图3表示适用预编码权重切换方法时的发送装置的结构的示例。[0041]图4表示适用预编码权重切换方法时的发送装置的结构的示例。[0042]图5表示巾贞结构的示例。[0043]图6表示预编码权重切换方法的示例。[0044]图7表示接收装置的结构的示例。[0045]图8表示接收装置的信号处理部的结构示例。[0046]图9表示接收装置的信号处理部的结构示例。[0047]图10表示解码处理方法。[0048]图11表示接收状态的示例。[0049]图12表示BER特性示例。[0050]图13表示适用预编码权重切换方法时的发送装置的结构的示例。[0051]图14表示适用预编码权重切换方法时的发送装置的结构的示例。[0052]图15表示帧结构的示例。[0053]图16表示帧结构的示例。[0054]图17表示帧结构的示例。[0055]图18表示帧结构的示例。[0056]图19表示帧结构的示例。[0057]图20表示接收质量恶化点的位置。[0058]图21表示接收质量恶化点的位置。[0059]图22表示帧结构的一例。[0060]图23表示帧结构的一例。[0061]图24表不映射方法的一例。[0062]图25表不映射方法的一例。[0063]图26表示加权合成部的结构的示例。[0064]图27表示码元的重排方法的一例。[0065]图28表示空间复用MMO传送系统中的收发装置的结构的示例。[0066]图29表示BER特性示例。[0067]图30表示空间复用型的2X2MM0系统模型的示例。[0068]图31表示接收恶化点的位置。[0069]图32表示接收恶化点的位置。[0070]图33表示接收恶化点的位置。[0071]图34表示接收恶化点的位置。[0072]图35表示接收恶化点的位置。[0073]图36表示接收恶化点在复数平面中的最小距离的特性示例。[0074]图37表示接收恶化点在复数平面中的最小距离的特性示例。[0075]图38表示接收恶化点的位置。[0076]图39表示接收恶化点的位置。[0077]图40表示实施方式7的发送装置的结构的一例。[0078]图41表示发送装置发送的调制信号的帧结构的一例。[0079]图42表示接收恶化点的位置。[0080]图43表示接收恶化点的位置。[0081]图44表示接收恶化点的位置。[0082]图45表示接收恶化点的位置。[0083]图46表示接收恶化点的位置。[0084]图47表示时间一频率轴中的帧结构的一例。[0085]图48表示时间一频率轴中的帧结构的一例。[0086]图49表不信号处理方法。[0087]图50表示使用了空时块编码时的调制信号的结构。[0088]图51表示时间一频率轴中的帧结构的详细示例。[0089]图52表示发送装置的结构的一例。[0090]图53表示图52中的调制信号生成部#I?#M的结构的一例。[0091]图54是表示图52中的OFDM方式关联处理部(5207_1及5207_2)的结构的图。[0092]图55表示时间一频率轴中的巾贞结构的详细示例。[0093]图56表示接收装置的结构的一例。[0094]图57是表示图56中的OFDM方式关联处理部(5600_X、5600_Y)的结构的图。[0095]图58表示时间一频率轴中的巾贞结构的详细示例。[0096]图59表不广播系统的一例。[0097]图60表示接收恶化点的位置。[0098]图61表示帧结构的示例。[0099]图62表示时间一频率轴中的帧结构的一例。[0100]图63表示发送装置的结构的一例。[0101]图64表示频率一时间轴中的帧结构的一例。[0102]图65表示巾贞结构的示例。[0103]图66表不码兀的配置方法的一例。[0104]图67表不码兀的配置方法的一例。[0105]图68表不码兀的配置方法的一例。[0106]图69表不巾贞结构的一例。[0107]图70表示时间一频率轴中的帧结构。[0108]图71表示时间一频率轴中的帧结构的一例。[0109]图72表示发送装置的结构的一例。[0110]图73表示接收装置的结构的一例。[0111]图74表示接收装置的结构的一例。[0112]图75表示接收装置的结构的一例。[0113]图76表示频率一时间轴中的帧结构的一例。[0114]图77表示频率一时间轴中的帧结构的一例。[0115]图78表示预编码矩阵的分配的示例。[0116]图79表示预编码矩阵的分配的示例。[0117]图80表示预编码矩阵的分配的示例。[0118]图81表示信号处理部的结构的一例。[0119]图82表示信号处理部的结构的一例。[0120]图83表示发送装置的结构的一例。[0121]图84表示数字广播用系统的整体结构图。[0122]图85是表示接收机的结构示例的框图。[0123]图86是表示复用数据的结构的图。[0124]图87是示意地表示各个流在复用数据中是如何被复用的图。[0125]图88是更详细地表示视频流是如何被存储在PES包串中的图。[0126]图89是表示复用数据中的TS包和源包的构造的图。[0127]图90是表示PMT的数据结构的图。[0128]图91是表示复用数据信息的内部结构的图。[0129]图92是表示流属性信息的内部结构的图。[0130]图93是影像显示、声音输出装置的结构图。[0131]图94表不16QAM的信号点配置的不例。[0132]图95表示QPSK的信号点配置的示例。[0133]图96是表示基带信号替换部的图。[0134]图97是表示码元数、时隙数的图。[0135]图98是表示码元数、时隙数的图。[0136]图99是表示帧结构的图。[0137]图100是表示时隙数的图。[0138]图101是表示时隙数的图。[0139]图102是表示时间一频率轴的PLP的图。[0140]图103是表示PLP的结构的图。[0141]图104是表示时间一频率轴的PLP的图。[0142]图105是示意地表示接收装置得到的对数似然比的绝对值的示例。[0143]图106是接收装置得到的对数似然比的绝对值的优选示例。[0144]图107是与加权合成部相关联的信号处理部的结构的示例。[0145]图108是与加权合成部相关联的信号处理部的结构的示例。[0146]图109是I一Q平面中的64QAM时的信号点配置的示例。[0147]图110是表示与预编码矩阵相关的表的图。[0148]图111是表示与预编码矩阵相关的表的图。[0149]图112是与加权合成部相关联的信号处理部的结构的示例。[0150]图113是与加权合成部相关联的信号处理部的结构的示例。[0151]图114是表示与预编码矩阵相关的表的图。[0152]图115是表示与预编码矩阵相关的表的图。[0153]图116是与加权合成部相关联的信号处理部的结构的示例。[0154]图117是信号点配置的示例。[0155]图118是表示信号点的位置的关系的图。[0156]图119是加权合成部(预编码部)周边的结构的图。[0157]图120是信号点配置的示例。[0158]图121是加权合成部(预编码部)周边的结构的图。[0159]图122是信号点配置的示例。[0160]图123是信号点配置的示例。[0161]图124是信号点配置的示例。[0162]图125是表示加权合成部(预编码部)周边的结构的图。[0163]图126是信号点配置的示例。[0164]图127是表示加权合成部(预编码部)周边的结构的图。[0165]图128是信号点配置的示例。[0166]图129是信号点配置的示例。[0167]图130是信号点配置的示例。[0168]图131是信号点配置的示例。[0169]图132是信号点配置的示例。[0170]图133是信号点的配置的一例。[0171]图134是信号生成部的结构的一例。[0172]图135是基带信号的同相成分及正交成分。[0173]图136是信号生成部的结构的一例。[0174]图137是信号生成部的结构的一例。[0175]图138是基带信号的同相成分及正交成分。[0176]图139是信号生成部的结构的一例。[0177]图140是信号生成部的结构的一例。[0178]图141是接收系统的外观。[0179]图142是接收系统的结构。[0180]图143是接收系统的结构。[0181]图144是接收系统的结构。[0182]图145是电视机的结构。[0183]图146是接收系统的结构。[0184]图147(a)是地面数字广播的广播波的概念图。图147(b)是BS广播的广播波的概念图。[0185]图148(a)是滤波前的接收信号的概念图。图148(b)是广播站将使用多个天线发送了多个调制信号的频带的接收信号除去时的图。[0186]图149(a)是频率变更前的接收信号的概念图。图149(b)是广播站将使用多个天线发送了多个调制信号的频带的接收信号频率变换时的图。[0187]图150(a)是频率变更前的接收信号的概念图。图150(b)是广播站将使用多个天线发送了多个调制信号的频带的接收信号频率变换时的图。[0188]图151是图149那样的情况下的、用I根进行向家庭内的引入时的频率配置。[0189]图152是图150那样的情况下的、用I根进行向家庭内的引入时的频率配置。[0190]图153(a)是在集合住宅中的共同接收中使用的中继装置的配置例。图153(b)是在个人住宅中使用的中继装置的配置例。图153(c)是在CATV厂商中使用的中继装置的配置例。[0191]图154是接收到的电视广播的数据结构的概念图。[0192]图155是有线电视厂商的中继装置的结构例。[0193]图156是信号处理部的结构例。[0194]图157是分发用数据生成部的结构例。[0195]图158是结合前的信号的示例。[0196]图159是结合后的信号的示例。[0197]图160是电视接收机的结构例。[0198]图161是有线电视厂商的中继装置的结构例。[0199]图162(a)是多播通信的示例。图162(b)是有反馈的单播通信的示例。图162(C)是没有反馈的单播通信的示例。[0200]图163是发送机的结构例。[0201]图164是具有反馈功能的接收机的结构例。[0202]图165是CSI的帧结构例。【具体实施方式】[0203]下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。[0204](实施方式I)[0205]对本实施方式的发送方法、发送装置、接收方法、接收装置进行详细说明。[0206]在进行本说明之前，对过去的系统即空间复用MMO传输系统的发送方法、解码方法的概况进行说明。[0207]图1表示NtXN,空间复用MMO系统的结构。信息向量z被实施编码及交织。并且，得到编码后比特的向量U=(Up…、uNt)作为交织的输出。其中，Ui=UiP…、UiM)(Μ:每个码元的发送比特数)。如果设发送向量s=(Sl、…、sNt)T，则从发送天线#i的发送信号表示为Si=map(Ui),将发送能量规范化,可以表示为E{ISiI2}=Es/Nt(Es:每个码元的总能量)。并且，如果设接收向量为y=(y1、…、y_)T，则可以表示为如下式(I)所/Jnο[0208][数式I]_…式⑴............4P..1..fffk.—lliVWr&+n[0210]此时,H表示信道矩阵,n=(叫、…、nfc)T表示噪声向量表示平均值0、方差o2的i.i.d.复数高斯噪声。根据在接收机导入的发送码元与接收码元的关系，有关接收向量的概率能够如式（2)那样按照多元高斯分布来赋予。[0211][数式2]2a[0212]MyIU)=7—eXP[0213]在此，说明由外部软入软出解码器和MMO检波构成的如图1所示的进行反复解码的接收机。图1中的对数似然比的向量（L-value)可以表示为如式（3)—(5)所示。[0214][数式3].式⑶[0216][数式4][0215]kmmmrrL[0217][0218][0219]=+i)P(uH[数式5]P(utLiiiij)=In[0220]<反复检波方法>[0221]在此，对NtX队空间复用MIM0系统中的MIM0信号的反复检波进行说明。[0222]按照式（6)所示来定义xmn的对数似然比。[0223][数式6]",,,=+11y)[0224]L(UmnIy)=ln-^——f…式（6)P(Umn=—1|y)[0225]根据贝叶斯定律，式（6)能够表示为如式（7)所示。[0226][数式7]【权利要求】1.一种中继方法，其特征在于，以由第I接收天线接收到的第I接收信号和由第2接收天线接收到的第2接收信号为输入，上述第I接收信号及上述第2接收信号在第I频带中包括叠加了从发送侧的第I发送天线发送的第I发送信号和从第2发送天线发送的第2发送信号而接收到的信号，在第2频带中包括仅接收到了从发送侧的第3发送天线发送的第3发送信号的信号，第I发送信号及第2发送信号是一边规则地切换预编码矩阵一边生成的从第I发送天线发送的信号；从上述第2接收信号提取第I频带的信号，并频率变换为第3频带的信号；对上述频率变换后的信号与上述第I接收信号进行频率复用，并进行中继发送。2.—种中继装置，其特征在于，具备:输入部，以由第I接收天线接收到的第I接收信号和由第2接收天线接收到的第2接收信号为输入，上述第I接收信号及上述第2接收信号在第I频带中包括叠加了从发送侧的第I发送天线发送的第I发送信号和从第2发送天线发送的第2发送信号而接收到的信号，在第2频带中包括仅接收到了从发送侧的第3发送天线发送的第3发送信号的信号，第I发送信号及第2发送信号是一边规则地切换预编码矩阵一边生成的从第I发送天线发送的信号；频率变换部，从上述第2接收信号提取第I频带的信号，并频率变换为第3频带的信号；以及复用部，对上述频率变换后的信号与上述第I接收信号进行频率复用，并进行中继发送。【文档编号】H04J11/00GK103503351SQ201280017890【公开日】2014年1月8日申请日期:2012年4月18日优先权日:2011年4月19日【发明者】村上丰,木村知弘,大内干博申请人:松下电器产业株式会社