(57)【要約】【課題】ＳＴＣ−ＳＦＮを構成するＭＩＭＯ通信システムにおいて、一定周期で繰り返されるパイロットパターンの先頭を早期に検出する。【解決手段】ＳＰ抽出部４のＨ信号ＳＰパターン検出手段４０は、Ｈ信号とＳＰパターンＡ−Ｈとの間の相関をとることで、Ｈ信号におけるＳＰパターンの先頭シンボルを検出する。送信局判定手段４１は、Ｈ信号ＳＰパターン検出手段４０により検出されたＨ信号におけるＳＰパターンの先頭シンボルを基準にして、ＳＰパターンＡ−Ｈの周期性を利用することで、送信局がＡ局１１またはＢ局１２のみであるか、またはＡＢ局であるかを判定する。ＳＰパターン検出手段４２は、送信局判定手段４１により判定された送信局に対応したＳＰパターンＡ−ＶまたはＳＰパターンＡ−Ｖ，Ｂ−Ｖの周期性を利用することで、Ｖ信号に基づいてＳＰパターンの先頭シンボルを検出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の規則かつ所定のシンボル周期のパイロットパターンに従ってヌル信号を含むパイロット信号が配置され、前記パイロット信号を含むＯＦＤＭ信号を、複数の送信局に備えた複数の送信アンテナからＭＩＭＯ伝送路を介して複数の受信アンテナにて受信するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、
前記複数の受信アンテナに対応するそれぞれの系統毎に、前記受信したＯＦＤＭ信号に対し、有効シンボル期間を抽出する有効シンボル期間抽出部と、
前記有効シンボル期間抽出部により抽出された有効シンボル期間の信号を高速フーリエ変換するＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された信号に基づいて、前記パイロットパターンの先頭シンボルを検出し、各シンボルのパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、
前記パイロット信号抽出部により抽出されたパイロット信号に基づいて、前記ＭＩＭＯ伝送路の伝送路応答を算出する伝送路応答算出部と、を備え、
前記パイロット信号抽出部は、
前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された複数の系統の信号のうち１つの系統における第１の信号と、当該系統に対応する予め設定されたパイロットパターンとの間の相関を求め、前記相関に基づいて、前記第１の信号におけるパイロットパターンの先頭シンボルを検出する第１のパイロットパターン検出手段と、
前記第１のパイロットパターン検出手段により検出された先頭シンボルにおけるパイロット信号の振幅と、前記先頭シンボルから所定シンボル後のパイロット信号の振幅との間の差に基づいて、前記ＯＦＤＭ信号を送信している送信局を判定する送信局判定手段と、
前記送信局判定手段により判定された送信局から送信される予め設定されたパイロットパターンと、前記複数の系統の信号のうち前記第１の信号とは異なる第２の信号のパイロット信号とに基づいて、前記パイロットパターンの先頭シンボルを検出する第２のパイロットパターン検出手段と、
前記第２のパイロットパターン検出手段により検出された先頭シンボルを基準にして、各シンボルのパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、
を備えたことを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、
前記複数の送信局のそれぞれは２本の送信アンテナを備え、当該ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は２本の受信アンテナを備え、前記各送信局に備えたそれぞれの２本の送信アンテナと前記２本の受信アンテナとの間で異なる２つの偏波によるＭＩＭＯ伝送路を構成し、
前記パイロットパターンは、前記複数の送信局に備えた送信アンテナに対応した送信系統毎に異なるパターンにより構成され、ヌル信号を含むパイロット信号が所定の規則かつ所定のシンボル周期で配置されており、
前記第１のパイロットパターン検出手段は、
前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された、前記２本の受信アンテナにそれぞれ対応した２つの系統の信号のうち１つの系統における第１の信号と、当該系統の偏波に対応する送信系統のパイロットパターンとの間の相関値を算出し、前記相関値が最大となる相関ピーク位置のシンボルを、前記第１の信号におけるパイロットパターンの先頭シンボルとして検出する、ことを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、
前記送信局判定手段は、
前記第１のパイロットパターン検出手段により検出された先頭シンボルにおけるパイロット信号の振幅と、前記先頭シンボルから所定シンボル後のパイロット信号の振幅との間の差の絶対値を判別データとして算出し、前記判別データと所定の閾値とに基づいて、前記ＯＦＤＭ信号を送信している送信局を判定する、ことを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、
前記第２のパイロットパターン検出手段は、
前記送信局判定手段により判定された送信局から送信される予め設定されたパイロット信号におけるＩデータと、前記２つの系統の信号のうち前記第１の信号とは異なる第２の信号のパイロット信号におけるＩデータとに基づいて、前記パイロットパターンの先頭シンボルを検出する、ことを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置。
【請求項５】
所定の規則かつ所定のシンボル周期のパイロットパターンに従ってヌル信号を含むパイロット信号が配置され、前記パイロット信号を含むＯＦＤＭ信号を、複数の送信局に備えた複数の送信アンテナからＭＩＭＯ伝送路を介して複数の受信アンテナへ送信するＭＩＭＯ通信システムに用いる、前記ＭＩＭＯ伝送路の状態を測定するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置において、
前記複数の受信アンテナに対応するそれぞれの系統毎に、前記受信したＯＦＤＭ信号に対し、有効シンボル期間を抽出する有効シンボル期間抽出部と、
前記有効シンボル期間抽出部により抽出された有効シンボル期間の信号を高速フーリエ変換するＦＦＴ部と、
前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された信号に基づいて、前記パイロットパターンの先頭シンボルを検出し、各シンボルのパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、を備え、
前記パイロット信号抽出部は、
前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された複数の系統の信号のうち１つの系統における第１の信号と、当該系統に対応する予め設定されたパイロットパターンとの間の相関を求め、前記相関に基づいて、前記第１の信号におけるパイロットパターンの先頭シンボルを検出する第１のパイロットパターン検出手段と、
前記第１のパイロットパターン検出手段により検出された先頭シンボルにおけるパイロット信号の振幅と、前記先頭シンボルから所定シンボル後のパイロット信号の振幅との間の差に基づいて、前記ＯＦＤＭ信号を送信している送信局を判定する送信局判定手段と、
前記送信局判定手段により判定された送信局から送信される予め設定されたパイロットパターンと、前記複数の系統の信号のうち前記第１の信号とは異なる第２の信号のパイロット信号とに基づいて、前記パイロットパターンの先頭シンボルを検出する第２のパイロットパターン検出手段と、
前記第２のパイロットパターン検出手段により検出された先頭シンボルを基準にして、各シンボルのパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、
を備えたことを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の送信アンテナから無線伝送されたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号を複数の受信アンテナにて受信するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）−ＯＦＤＭ受信装置、及び伝送路の状態を測定するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置に関し、特に、パイロットパターンを検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本の地上デジタル放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting−Terrestrial）は、固定受信向けにハイビジョン（登録商標）放送（または複数標準画質放送）を実現している。次世代の地上デジタル放送方式では、従来のハイビジョンに代わり、３Ｄハイビジョン放送またはハイビジョンの１６倍の解像度を持つスーパーハイビジョン等により、さらに情報量の多いサービスを提供することが求められている。そのため、データ容量の拡大及び誤り訂正技術により、所要Ｃ／Ｎを低減することが課題となっている。
【０００３】
近年、無線によるデータ伝送容量を拡大するための手法として、水平偏波及び垂直偏波の両偏波を送受信アンテナに同時に用いる２×２偏波ＭＩＭＯ方式が提案されている。また、ＳＴＣ（Space Time Code：時空間符号）−ＭＩＭＯ技術とＳＦＮ（Single Frequency Network）技術とを組み合わせたＳＴＣ−ＳＦＮが提案されている（非特許文献１，２を参照）。
【０００４】
ＳＴＣ−ＳＦＮでは、Ａ局（Ａ送信所）及びＢ局（Ｂ送信所）の２送信局間でＳＦＮを構成することを想定している。送信側は、Ａ局に備えた２本の送信アンテナから水平偏波の信号及び垂直偏波の信号をそれぞれ送信すると共に、Ｂ局に備えた２本の送信アンテナから水平偏波の信号及び垂直偏波の信号をそれぞれ送信する。受信側は、水平偏波の信号を受信する受信アンテナと垂直偏波の信号を受信する受信アンテナとを備え、受信信号を復調する。つまり、このＳＴＣ−ＳＦＮでは、水平偏波及び垂直偏波を用いた４×２のＭＩＭＯ通信システムが構成される。
【０００５】
このようなＳＴＣ−ＳＦＮを構成するＭＩＭＯ通信システムにおいて、送信側は、Ａ局の水平偏波及び垂直偏波並びにＢ局の水平偏波及び垂直偏波の４成分において直交するＳＰ（Scattered Pilot：スキャタードパイロット）信号を重畳する。受信側は、送信側から送信されたＳＰ信号を抽出し復調することで、伝送路応答を算出する。
【０００６】
図７は、前述のＳＴＣ−ＳＦＮを構成するＭＩＭＯ通信システムに用いるＳＰパターンの例を示す図であり、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）サイズが８ｋの場合を示している。図８は、図７に示したＳＰパターンの周期及びＳＰパターンのシーケンス番号を示す図である。
【０００７】
図７において、このＳＰパターンは、基準となる正パイロットに反転パイロット及びヌルパイロットを加えた例を示しており、ＳＰ信号が所定の規則かつ所定のシンボル周期で配置されたパターンになっている。最上段に示すＳＰ信号の配置は、Ａ局の水平偏波の送信アンテナ（の送信系統）に対応したＳＰパターンであり、最上段から２番目に示すＳＰ信号の配置は、Ａ局の垂直偏波の送信アンテナ（の送信系統）に対応したＳＰパターンであり、最上段から３番目に示すＳＰ信号の配置は、Ｂ局の水平偏波の送信アンテナ（の送信系統）に対応したＳＰパターンであり、最下段に示すＳＰ信号の配置は、Ｂ局の垂直偏波の送信アンテナ（の送信系統）に対応したＳＰパターンである。
【０００８】
白塗りの丸印及び白塗りの四角印は、正パイロットのＳＰ信号を示し、有意な値をもつ信号である。斜め線入りの白塗りの丸印及び斜め線入りの白塗りの四角印は、反転パイロットのＳＰ信号を示し、有意な値をもつ信号である。黒塗りの丸印及び黒塗りの四角印は、ヌルパイロットのＳＰ信号を示し、ヌル信号（無信号）である。尚、図７に示す１＋０ｊ，−１＋０ｊ，０＋０ｊは、それぞれ正パイロット、反転パイロット、ヌルパイロットであることを示す概念を表しており、ＩＱ軸上に配置した場合のデータを示しているのではない。
【０００９】
Ａ局の水平偏波のＳＰパターンでは、０番目のシンボルのパターンと８番目のシンボルのパターンが同じであり、同様に、１〜７番目のシンボルのパターンと９〜１５番目のシンボルのパターンが同じになっている。Ｂ局の水平偏波のＳＰパターンについても同様である。つまり、図８に示すように、Ａ，Ｂ局の水平偏波のＳＰパターンは８シンボル周期であり、Ａ局ではＳＰパターンＡ−Ｈ−０〜Ａ−Ｈ−７が繰り返され、Ｂ局ではＳＰパターンＢ−Ｈ−０〜Ｂ−Ｈ−７が繰り返される。
【００１０】
また、Ａ局の垂直偏波のＳＰパターンでは、０番目のシンボルのパターンと１６番目のシンボルのパターンが同じであり、同様に、１〜１５番目のシンボルのパターンと１７〜３１番目のシンボルのパターンが同じになる。Ｂ局の垂直偏波のＳＰパターンについても同様である。つまり、図８に示すように、Ａ，Ｂ局の垂直偏波のＳＰパターンは１６シンボル周期であり、Ａ局ではＳＰパターンＡ−Ｖ−０〜Ａ−Ｖ−１５が繰り返され、Ｂ局ではＳＰパターンＢ−Ｖ−０〜Ｂ−Ｖ−１５が繰り返される。
【００１１】
このように、Ａ，Ｂ局の水平偏波及び垂直偏波のＳＰパターンをみると、全体のＳＰパターンは、１６シンボル周期で繰り返される。そして、ＳＰ信号は、１６シンボル周期の異なるＳＰパターンにて重畳され、Ａ，Ｂ局から送信される。図８に示すように、０〜１５番目のシンボルにおける全体のＳＰパターンのシーケンス番号をそれぞれ０〜１５とすると、シーケンス番号０のＳＰパターンは、ＳＰパターンＡ−Ｈ−０，Ａ−Ｖ−０，Ｂ−Ｈ−０，Ｂ−Ｖ−０により構成され、シーケンス番号１〜７のＳＰパターンは、ＳＰパターンＡ−Ｈ−１〜７，Ａ−Ｖ−１〜７，Ｂ−Ｈ−１〜７，Ｂ−Ｖ−１〜７によりそれぞれ構成される。また、シーケンス番号８〜１５のＳＰパターンは、ＳＰパターンＡ−Ｈ−０〜７，Ａ−Ｖ−８〜１５，Ｂ−Ｈ−０〜７，Ｂ−Ｖ−８〜１５によりそれぞれ構成される。つまり、ＳＰパターンの先頭は、シーケンス番号０である。
【００１２】
従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、図７に示したＳＰパターンのＳＰ信号が重畳されたＯＦＤＭ信号を受信し、その受信信号からＴＭＣＣを抽出し、ＴＭＣＣに記述されたスーパーフレームの同期信号を用いて、ＳＰパターンの先頭シンボル（図８に示したシーケンス番号０のＳＰパターン）を検出する。そして、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、検出したＳＰパターンの先頭シンボルを基準にして、シンボル毎にＳＰパターンのシーケンス番号を特定し、そのシーケンス番号に対応して所定のキャリアに配置されたＳＰ信号を抽出し、伝送路応答を算出し、ＭＩＭＯ復調の処理を行う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】蔀他、「次世代地上放送に向けた伝送技術−STC-SDM伝送用パイロット方式の検討−」、映情学技報Vol.36、No.42、p33(2012)
【非特許文献２】蔀他、「次世代地上放送に向けた伝送技術−STC-SDM伝送を応用したSFNに関する検討−」、映情学技報Vol.36、No.51、p21(2012)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ここで、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置を立ち上げてからＭＩＭＯ復調処理を開始するまでの間の時間を短縮するためには（早期にＭＩＭＯ復調処理を開始するためには）、一定の１６シンボル周期で繰り返されるＳＰパターンの先頭シンボルを早期に検出する必要がある。
【００１５】
しかしながら、従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置では、スーパーフレーム単位でしかＳＰパターンの先頭シンボルを検出することができない。このため、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置を立ち上げてからＭＩＭＯ復調処理を開始するまでに時間がかかるという問題があった。また、スーパーフレーム構造を取ることが必須条件となり、伝送システムが複雑化するという問題もあった。
【００１６】
さらに、従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置においても、ＳＰパターンの先頭シンボルを早期に検出することで、当該ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置を立ち上げてから遅延プロファイルを測定したり伝送路応答を測定したりする等の伝送路の状態を測定するまでの時間を短縮することが望まれていた。
【００１７】
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＳＴＣ−ＳＦＮを構成するＭＩＭＯ通信システムにおいて、一定周期で繰り返されるパイロットパターンの先頭を早期に検出することを可能とし、かつ必ずしもスーパーフレーム構造を取る必要のないＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置及び測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的を達成するために、本発明によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、所定の規則かつ所定のシンボル周期のパイロットパターンに従ってヌル信号を含むパイロット信号が配置され、前記パイロット信号を含むＯＦＤＭ信号を、複数の送信局に備えた複数の送信アンテナからＭＩＭＯ伝送路を介して複数の受信アンテナにて受信するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、前記複数の受信アンテナに対応するそれぞれの系統毎に、前記受信したＯＦＤＭ信号に対し、有効シンボル期間を抽出する有効シンボル期間抽出部と、前記有効シンボル期間抽出部により抽出された有効シンボル期間の信号を高速フーリエ変換するＦＦＴ部と、前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された信号に基づいて、前記パイロットパターンの先頭シンボルを検出し、各シンボルのパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、前記パイロット信号抽出部により抽出されたパイロット信号に基づいて、前記ＭＩＭＯ伝送路の伝送路応答を算出する伝送路応答算出部と、を備え、前記パイロット信号抽出部が、前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された複数の系統の信号のうち１つの系統における第１の信号と、当該系統に対応する予め設定されたパイロットパターンとの間の相関を求め、前記相関に基づいて、前記第１の信号におけるパイロットパターンの先頭シンボルを検出する第１のパイロットパターン検出手段と、前記第１のパイロットパターン検出手段により検出された先頭シンボルにおけるパイロット信号の振幅と、前記先頭シンボルから所定シンボル後のパイロット信号の振幅との間の差に基づいて、前記ＯＦＤＭ信号を送信している送信局を判定する送信局判定手段と、前記送信局判定手段により判定された送信局から送信される予め設定されたパイロットパターンと、前記複数の系統の信号のうち前記第１の信号とは異なる第２の信号のパイロット信号とに基づいて、前記パイロットパターンの先頭シンボルを検出する第２のパイロットパターン検出手段と、前記第２のパイロットパターン検出手段により検出された先頭シンボルを基準にして、各シンボルのパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、前記複数の送信局のそれぞれが２本の送信アンテナを備え、当該ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置が２本の受信アンテナを備え、前記各送信局に備えたそれぞれの２本の送信アンテナと前記２本の受信アンテナとの間で異なる２つの偏波によるＭＩＭＯ伝送路を構成し、前記パイロットパターンが、前記複数の送信局に備えた送信アンテナに対応した送信系統毎に異なるパターンにより構成され、ヌル信号を含むパイロット信号が所定の規則かつ所定のシンボル周期で配置されており、前記第１のパイロットパターン検出手段が、前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された、前記２本の受信アンテナにそれぞれ対応した２つの系統の信号のうち１つの系統における第１の信号と、当該系統の偏波に対応する送信系統のパイロットパターンとの間の相関値を算出し、前記相関値が最大となる相関ピーク位置のシンボルを、前記第１の信号におけるパイロットパターンの先頭シンボルとして検出する、ことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、前記送信局判定手段が、前記第１のパイロットパターン検出手段により検出された先頭シンボルにおけるパイロット信号の振幅と、前記先頭シンボルから所定シンボル後のパイロット信号の振幅との間の差の絶対値を判別データとして算出し、前記判別データと所定の閾値とに基づいて、前記ＯＦＤＭ信号を送信している送信局を判定する、ことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、前記第２のパイロットパターン検出手段が、前記送信局判定手段により判定された送信局から送信される予め設定されたパイロット信号におけるＩデータと、前記２つの系統の信号のうち前記第１の信号とは異なる第２の信号のパイロット信号におけるＩデータとに基づいて、前記パイロットパターンの先頭シンボルを検出する、ことを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置は、所定の規則かつ所定のシンボル周期のパイロットパターンに従ってヌル信号を含むパイロット信号が配置され、前記パイロット信号を含むＯＦＤＭ信号を、複数の送信局に備えた複数の送信アンテナからＭＩＭＯ伝送路を介して複数の受信アンテナへ送信するＭＩＭＯ通信システムに用いる、前記ＭＩＭＯ伝送路の状態を測定するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置において、前記複数の受信アンテナに対応するそれぞれの系統毎に、前記受信したＯＦＤＭ信号に対し、有効シンボル期間を抽出する有効シンボル期間抽出部と、前記有効シンボル期間抽出部により抽出された有効シンボル期間の信号を高速フーリエ変換するＦＦＴ部と、前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された信号に基づいて、前記パイロットパターンの先頭シンボルを検出し、各シンボルのパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出部と、を備え、前記パイロット信号抽出部が、前記ＦＦＴ部により高速フーリエ変換された複数の系統の信号のうち１つの系統における第１の信号と、当該系統に対応する予め設定されたパイロットパターンとの間の相関を求め、前記相関に基づいて、前記第１の信号におけるパイロットパターンの先頭シンボルを検出する第１のパイロットパターン検出手段と、前記第１のパイロットパターン検出手段により検出された先頭シンボルにおけるパイロット信号の振幅と、前記先頭シンボルから所定シンボル後のパイロット信号の振幅との間の差に基づいて、前記ＯＦＤＭ信号を送信している送信局を判定する送信局判定手段と、前記送信局判定手段により判定された送信局から送信される予め設定されたパイロットパターンと、前記複数の系統の信号のうち前記第１の信号とは異なる第２の信号のパイロット信号とに基づいて、前記パイロットパターンの先頭シンボルを検出する第２のパイロットパターン検出手段と、前記第２のパイロットパターン検出手段により検出された先頭シンボルを基準にして、各シンボルのパイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、スーパーフレームの同期信号を用いることなく、パイロットパターンの先頭を検出することができる。これにより、スーパーフレームの先頭を待つ必要がないから、スーパーフレーム構造を取る取らないに関わらず、一定周期で繰り返されるパイロットパターンの先頭を早期に検出することができる。また、このＭＩＭＯ通信システムでは、必ずしもスーパーフレーム構造を取る必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置を含むＭＩＭＯ通信システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ＳＰ抽出部の構成を示すブロック図である。
【図４】ＳＰ抽出部の処理を示すフローチャートである。
【図５】送信局がＡ局のみの場合におけるＶ信号に重畳されたＳＰ信号のＩ（In-phase：同相成分）データを示す図である。
【図６】送信局がＡＢ局の場合におけるＶ信号に重畳されたＳＰ信号のＩデータを示す図である。
【図７】ＳＰパターンの例を示す図である。
【図８】ＳＰパターンの周期及びＳＰパターンのシーケンス番号を示す図である。
【図９】本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置及び測定装置は、受信した水平偏波の信号と水平偏波のＳＰパターンとの間の相関をとり、相関に基づいて、水平偏波におけるＳＰパターンの先頭シンボルを検出する。そして、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置及び測定装置は、検出した水平偏波におけるＳＰパターンの先頭シンボルを基準にして、水平偏波のＳＰパターンの周期性を利用することで、受信した水平偏波の信号の振幅に基づいて送信局（ＳＴＣ−ＳＦＮを構成する複数の送信局であるか、またはＳＴＣ−ＳＦＮを構成しない送信局であるか）を判定する。そして、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置及び測定装置は、垂直偏波のＳＰパターンの周期性を利用することで（ＳＴＣ−ＳＦＮを構成する場合と構成しない場合とでは、垂直偏波のＳＰパターンの周期性が異なることを利用することで）、受信した垂直偏波におけるＳＰ信号のＩ（In-phase：同相成分）データに基づいてＳＰパターンの先頭シンボルを検出する。従来は、スーパーフレームの同期信号を用いてＳＰパターンの先頭シンボルを検出していたから、ＳＰパターンの先頭シンボルを検出するためには、スーパーフレームの先頭を待つ必要があった。本発明の実施形態では、スーパーフレーム構造を取る取らないに関わらず、スーパーフレームの先頭を待つ必要がないから、ＳＰパターンの先頭シンボルを早期に検出することができる。また、このＭＩＭＯ通信システムでは、必ずしもスーパーフレーム構造を取る必要はない。
【００２６】
〔ＭＩＭＯ通信システム〕
図１は、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置を含むＭＩＭＯ通信システムの全体構成を示すブロック図である。このＭＩＭＯ通信システムは、ＳＴＣ−ＳＦＮにより構成され、水平偏波及び垂直偏波を用いた４×２偏波ＭＩＭＯ方式が適用される。図１に示すように、ＭＩＭＯ通信システムは、４本の送信アンテナＡ−Ｔｘ１，Ａ−Ｔｘ２，Ｂ−Ｔｘ１，Ｂ−Ｔｘ２を備えた送信側の装置と、２本の受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２を備えた受信側の装置とにより構成される。送信側は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置１０、第１の送信局であるＡ局１１及び第２の送信局であるＢ局１２を備え、受信側は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１を備えている。
【００２７】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置１０は、送信対象の映像、音声等のデータに対し、誤り訂正符号化処理、キャリア変調処理、時空間符号化処理及びＯＦＤＭ変調処理等を施し、同一のＯＦＤＭ信号を２系統分生成する。ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置１０は、第１系統における２種類のＯＦＤＭ信号をＡ局１１へ送信し、第２系統における２種類のＯＦＤＭ信号をＢ局１２へ送信する。
【００２８】
Ａ局１１は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置１０から第１系統における２種類のＯＦＤＭ信号を受信し、受信したＯＦＤＭ信号に対してＳＴＣによる符号化処理を施す。そして、Ａ局１１は、一方のＯＦＤＭ信号を、水平偏波の信号として第１の送信アンテナＡ−Ｔｘ１から送信すると共に、他方のＯＦＤＭ信号を、垂直偏波の信号として第２の送信アンテナＡ−Ｔｘ２から送信する。
【００２９】
Ｂ局１２は、Ａ局１１と同様に、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置１０から第２系統における２種類のＯＦＤＭ信号を受信し、受信したＯＦＤＭ信号に対してＳＴＣによる符号化処理を施す。そして、Ｂ局１２は、一方のＯＦＤＭ信号を、水平偏波の信号として第１の送信アンテナＢ−Ｔｘ１から送信すると共に、他方のＯＦＤＭ信号を、垂直偏波の信号として第２の送信アンテナＢ−Ｔｘ２から送信する。Ａ局１１及びＢ局１２からのＯＦＤＭ信号は、水平偏波の信号及び垂直偏波の信号としてＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１にて受信される。
【００３０】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１は、Ａ局１１及びＢ局１２から送信された水平偏波の信号及び垂直偏波の信号を受信し、後述するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ復調処理により、元の映像、音声等のデータを復元する。Ａ局１１の送信アンテナＡ−Ｔｘ１及びＢ局１２の送信アンテナＢ−Ｔｘ１から送信された水平偏波の信号は、主に受信アンテナＲｘ１により受信される。また、Ａ局１１の送信アンテナＡ−Ｔｘ２及びＢ局１２の送信アンテナＢ−Ｔｘ２から送信された垂直偏波の信号は、主に受信アンテナＲｘ２により受信される。
【００３１】
〔ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置〕
次に、図１に示したＭＩＭＯ通信システムのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１について説明する。図２は、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。このＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１は、有効シンボル期間抽出部２、ＦＦＴ部３、ＳＰ抽出部（パイロット信号抽出部）４、伝送路応答算出部５、ＭＩＭＯ等化／偏波分離部６、シンボル合成部７及び誤り訂正符号復号部８を備えている。有効シンボル期間抽出部２、ＦＦＴ部３、ＳＰ抽出部４、伝送路応答算出部５、ＭＩＭＯ等化／偏波分離部６及びシンボル合成部７によりＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ復調部が構成される。
【００３２】
有効シンボル期間抽出部２は、受信アンテナＲｘ１を介して受信した水平偏波の信号を入力し、１ＯＦＤＭシンボル分の期間において、ＧＩ期間の信号の相関値を算出して相関値のピーク位置を検出し、有効シンボル期間を抽出する。また、有効シンボル期間抽出部２は、受信アンテナＲｘ２を介して受信した垂直偏波の信号を入力し、１ＯＦＤＭシンボル分の期間において、ＧＩ期間の信号の相関値を算出して相関値のピーク位置を検出し、有効シンボル期間を抽出する。
【００３３】
ＦＦＴ部３は、有効シンボル期間抽出部２により抽出された水平偏波の有効シンボル期間の信号及び垂直偏波の有効シンボル期間の信号に対して高速フーリエ変換の処理をそれぞれ施すことで、時間軸波形の信号を周波数軸波形の信号に変換する。
【００３４】
ＳＰ抽出部４は、ＦＦＴ部３から水平偏波の周波数軸波形の信号を入力すると共に、垂直偏波の周波数軸波形の信号を入力する。そして、ＳＰ抽出部４は、入力した水平偏波の信号と水平偏波のＳＰパターンとの間の相関をとり、相関に基づいて、水平偏波におけるＳＰパターンの先頭シンボル（シーケンス番号０のＳＰパターン）を検出する。そして、ＳＰ抽出部４は、検出した水平偏波におけるＳＰパターンの先頭シンボルを基準にして、受信した水平偏波の信号の振幅に基づいて、送信局がＡ局１１及びＢ局１２（ＳＴＣ−ＳＦＮを構成するＡ局１１及びＢ局１２（以下、ＡＢ局という。））であるか、Ａ局１１またはＢ局１２のみ（ＳＴＣ−ＳＦＮを構成しないＡ局１１のみまたはＢ局１２のみ）であるかを判定し、受信した垂直偏波におけるＳＰ信号のＩデータに基づいて、全体のＳＰパターンの先頭シンボルを検出する。そして、ＳＰ抽出部４は、検出したＳＰパターンの先頭シンボルを基準にしてシンボル毎に、所定位置に配置されたＳＰ信号を抽出する。
【００３５】
伝送路応答算出部５は、ＳＰ抽出部４により抽出されたＳＰ信号及び予め設定されたＳＰ信号（送信用のＳＰ信号）を用いて、伝送路応答を算出する。ＭＩＭＯ等化／偏波分離部６は、伝送路応答算出部５により算出された伝送路応答を用いて、ＭＩＭＯ等化処理及び偏波分離処理を行い、シンボル合成部７は、ＭＩＭＯ等化／偏波分離部６によりＭＩＭＯ等化及び偏波分離された信号のシンボルを合成する。誤り訂正符号復号部８は、シンボル合成部７によりシンボル合成された信号に対し、誤り訂正符号復号処理を施し、元の映像、音声等のデータを復元して出力する。
【００３６】
〔ＳＰ抽出部〕
次に、図２に示したＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１のＳＰ抽出部４について詳細に説明する。前述のとおり、ＳＰ抽出部４は、入力した水平偏波の信号と水平偏波のＳＰパターンとの間の相関をとり、水平偏波におけるＳＰパターンの先頭シンボルを検出し、そのＳＰパターンの先頭シンボルの位置を基準にして、受信した水平偏波の信号の振幅から、送信局がＡＢ局であるか、Ａ局１１またはＢ局１２のみであるかを判定し、受信した垂直偏波におけるＳＰ信号のＩデータに基づいて、全体のＳＰパターンの先頭シンボルを検出する。そして、ＳＰ抽出部４は、シンボル毎に、所定位置に配置されたＳＰ信号を抽出する。
【００３７】
以下、水平偏波の信号をＨ信号、垂直偏波の信号をＶ信号、Ａ局１１におけるＨ信号のＳＰパターンをＳＰパターンＡ−Ｈ、Ａ局１１におけるＶ信号のＳＰパターンをＳＰパターンＡ−Ｖ、Ｂ局１２におけるＨ信号のＳＰパターンをＳＰパターンＢ−Ｈ、Ｂ局１２におけるＶ信号のＳＰパターンをＳＰパターンＢ−Ｖとする。以下に示すＳＰ抽出部４の構成及び処理は、図７及び図８に示したＳＰパターンの例に適用がある。
【００３８】
図３は、ＳＰ抽出部４の構成を示すブロック図であり、図４は、ＳＰ抽出部４の処理を示すフローチャートである。図３を参照して、ＳＰ抽出部４は、Ｈ信号ＳＰパターン検出手段（第１のパイロットパターン検出手段）４０、送信局判定手段４１、ＳＰパターン検出手段（第２のパイロットパターン検出手段）４２及びＳＰ信号抽出手段（パイロット信号抽出手段）４３を備えている。ＳＰ抽出部４は、ＳＰパターンＡ−Ｈ，Ａ−Ｖ，Ｂ−Ｈ，Ｂ−Ｖの情報を図示しないメモリに記憶しており、処理に必要なときに必要な情報をメモリから読み出すものとする。
【００３９】
（Ｈ信号のＳＰパターン先頭位置検出）
図３及び図４を参照して、まず、ＳＰ抽出部４は、ＦＦＴ部３から水平偏波の周波数軸波形の信号であるＨ信号、及び垂直偏波の周波数軸波形の信号であるＶ信号を入力する（ステップＳ４０１）。Ｈ信号ＳＰパターン検出手段４０は、入力したＨ信号と、予め設定されたＡ局１１におけるＨ信号のＳＰパターンＡ−Ｈとの間の相関値をシンボル毎に算出する（ステップＳ４０２）。ＳＰパターンＡ−Ｈは、図７の最上段に示したＡ局１１の水平偏波のＳＰパターンにおいて、０番目のシンボルから１５番目のシンボルまでのＳＰ信号が配置されたパターンである。ここで、ＳＰ信号は常にブーストされた信号であることから、Ｈ信号がＳＰパターンＡ−Ｈに適合するシンボル位置に相関ピークが立つ。
【００４０】
Ｈ信号ＳＰパターン検出手段４０は、相関ピークから、Ｈ信号におけるＳＰパターンの先頭シンボルを検出し（ステップＳ４０３）、検出した先頭シンボルの位置をＨ信号ＳＰパターン先頭位置情報として送信局判定手段４１に出力する。具体的には、Ｈ信号ＳＰパターン検出手段４０は、シンボル毎に算出した相関値が最大となる相関ピーク位置を特定し、その相関ピーク位置のシンボルを、Ｈ信号におけるＳＰパターンの先頭シンボルとして検出する。図７の例では、Ｈ信号ＳＰパターン検出手段４０は、０，８，１６，・・・番目のシンボルを、Ｈ信号におけるＳＰパターンの先頭シンボルとして検出する。ＳＰパターンＡ−Ｈは８シンボル周期であることから、相関ピークも８シンボル周期で現れる。
【００４１】
（送信局判定）
ＳＰパターンＡ−Ｈ，Ａ−Ｖ，Ｂ−Ｈ，Ｂ−Ｖの４つのＳＰ信号は直交する。このため、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１は、Ａ局１１のみからＯＦＤＭ信号を受信した場合であっても、ＳＰ信号を抽出してＭＩＭＯ復調することができる。同様に、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１は、Ｂ局１２のみからＯＦＤＭ信号を受信した場合であっても、ＳＰ信号を抽出してＭＩＭＯ復調することができる。
【００４２】
送信局判定手段４１は、ＡＢ局からＯＦＤＭ信号を受信しているのか、または、Ａ局１１またはＢ局１２のみからＯＦＤＭ信号を受信しているのかを、以下の処理により判定する。前者の場合は、ＳＴＣ−ＳＦＮを構成する複数の送信局であるＡ局１１及びＢ局１２からＯＦＤＭ信号を受信していること、すなわちＳＴＣオンであることを示している。また、後者の場合は、ＳＴＣ−ＳＦＮを構成しない送信局であるＡ局１１のみまたはＢ局１２のみからＯＦＤＭ信号を受信していること、すなわちＳＴＣオフであることを示している。
【００４３】
送信局判定手段４１は、ＦＦＴ部３からＨ信号を入力すると共に、Ｈ信号ＳＰパターン検出手段４０からＨ信号ＳＰパターン先頭位置情報を入力する。そして、送信局判定手段４１は、Ｈ信号における同一キャリア位置のＳＰ信号について、以下の判別式により判別データＰを算出する（ステップＳ４０４）。
Ｐ＝｜（先頭シンボルの振幅）−（先頭シンボルから４シンボル後の振幅）｜
・・・（１）
例えば、Ｈ信号ＳＰパターン先頭位置情報が０番目のシンボルを示しており、左端のキャリア位置のＳＰ信号を対象とする場合、前記（１）式の「先頭シンボルの振幅」は、先頭シンボルである０番目のシンボルにおける左端のキャリア位置に配置されたＳＰ信号の振幅であり、「先頭シンボルから４シンボル後の振幅」は、４番目のシンボルにおける左端のキャリア位置に配置されたＳＰ信号の振幅である。
【００４４】
尚、送信局判定手段４１は、ステップＳ４０４において、Ｈ信号における同一キャリア位置のＳＰ信号を用いて判別データＰを算出するようにしたが、複数の異なるキャリア位置のＳＰ信号について、先頭シンボルの振幅を合計すると共に、４シンボル後のシンボルの振幅を合計し、前記判別式（１）により判別データＰを算出するようにしてもよい。また、送信局判定手段４１は、複数の異なるキャリア位置のＳＰ信号について、先頭シンボルの振幅を平均すると共に、４シンボル後のシンボルの振幅を平均し、前記判別式（１）により判別データＰを算出するようにしてもよい。
【００４５】
送信局判定手段４１は、判別データＰと予め設定された閾値とを比較し（ステップＳ４０５）、判別データＰが閾値よりも大きい場合（ステップＳ４０５：Ｙ（Ｐ＞閾値））、送信局がＡ局１１またはＢ局１２のみであると判定し、ステップＳ４０６へ移行する。一方、送信局判定手段４１は、ステップＳ４０５において、判別データＰが閾値よりも大きくない（判別データＰが閾値以下である）場合（ステップＳ４０５：Ｎ（Ｐ≦閾値））、送信局がＡＢ局であると判定し、ステップＳ４０８へ移行する。送信局判定手段４１は、この判定結果を送信局情報としてＳＰパターン検出手段４２に出力する。
【００４６】
図７の例では、Ｈ信号におけるＳＰパターンの先頭シンボルが０番目のシンボルであると検出された場合の左端のキャリア位置において、先頭シンボルから４シンボル後の振幅は、送信局がＡＢ局の場合、所定値となり、送信局がＡ局１１のみの場合、ヌル（０）となる。これは、Ａ局１１において、先頭シンボルの振幅は所定値であり、先頭シンボルから４シンボル後の振幅は、当該ＳＰ信号がヌル信号であるから０であり、また、Ｂ局１２において、先頭シンボルの振幅はヌルであり、先頭シンボルから４シンボル後の振幅は所定値だからである。閾値は、例えば、伝送路に応じて定まる所要ＣＮ比から求まるノイズ信号の振幅程度の値とする。
【００４７】
この場合、送信局がＡ局１１のみである場合、判別データＰは所定値（｜所定値−０｜）＞閾値となり、送信局がＡＢ局である場合、判別データＰは０（｜所定値−所定値｜）≦閾値となる。したがって、判別データＰが閾値よりも大きい場合（Ｐ＞閾値）、送信局がＡ局１１のみであると判定され、判別データＰが閾値よりも大きくない（判別データＰが閾値以下である）場合（Ｐ≦閾値）、送信局がＡＢ局であると判定される。
【００４８】
尚、Ａ局１１における水平偏波のＳＰパターンＡ−ＨとＢ局１２における水平偏波のＳＰパターンＢ−Ｈとは、先頭位置が異なるものの、パターン自体は一致する。また、Ａ局１１における垂直偏波のＳＰパターンＡ−ＶとＢ局１２における垂直偏波のＳＰパターンＢ−Ｖについても同様である。このため、送信局がＡ局１１またはＢ局１２のみの単局の場合、その送信局の区別はない。したがって、送信局がＢ局１２のみの場合も、前述のＡ局１１の場合と同様の処理により、送信局の判定を行うことができる。
【００４９】
（ＳＰパターン先頭位置検出）
ステップＳ４０１からステップＳ４０３の処理により、Ｈ信号のＳＰパターンを用いて、Ｈ信号におけるＳＰパターンの先頭シンボルが８シンボル周期で検出される。しかしながら、図７及び図８に示したように、Ｖ信号のＳＰパターンは１６シンボル周期であるから、検出したい全体のＳＰパターンも１６シンボル周期である。そこで、ＳＰパターン検出手段４２は、送信局がＡ局１１またはＢ局１２のみであるかまたはＡＢ局であるかの判定結果に応じて、以下の処理により、送信局から送信される予め設定されたＳＰ信号におけるＩデータと、入力したＶ信号のＳＰ信号におけるＩデータとに基づいて、全体のＳＰパターンの先頭シンボルを検出する。
【００５０】
図７において、Ａ局１１の垂直偏波におけるＳＰパターンＡ−Ｖの左端のキャリア（キャリア番号０のキャリア）は、シンボル方向に０，４，８，１２番目のシンボルにおいてＳＰ信号となる。ＳＰパターン検出手段４２は、Ｖ信号におけるこのキャリア位置に配置されたＳＰ信号のＩデータに基づいて、ＳＰパターンの先頭シンボルを検出する。
【００５１】
ＳＰ信号の変調データは、ＲＢＳ生成回路を用いて生成される。ＳＰパターンの先頭シンボルを検出するために左端のキャリア位置に配置されたＳＰ信号を用いるのは、全１のデータを設定すると、これが右側のキャリアまで連続して発生させる場合の初期値となり、キャリアシンボル数によらず正パイロットのＳＰ信号のＩデータが一定になるからである。詳細については、「ARIB STD-B31、「地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式」」を参照されたい。
【００５２】
ＳＰパターン検出手段４２は、ＦＦＴ部３からＶ信号を入力すると共に、送信局判定手段４１から送信局情報（送信局がＡ局１１またはＢ局１２のみであるかまたはＡＢ局であるかの判定結果）を入力する。そして、ＳＰパターン検出手段４２は、ステップＳ４０５から移行して、送信局情報がＡ局またはＢ局のみであることを示している場合、例えば、左端のキャリア位置において、入力したＶ信号に重畳されたＳＰ信号のＩデータが「−１」となるシンボルを特定する（ステップＳ４０６）。
【００５３】
ＳＰパターン検出手段４２は、ステップＳ４０６にて特定したシンボルを、ＳＰパターンの先頭シンボルとして検出し（ステップＳ４０７）、検出した先頭シンボルをＳＰパターン先頭位置情報としてＳＰ信号抽出手段４３に出力する。
【００５４】
図５は、送信局がＡ局１１のみの場合におけるＶ信号に重畳されたＳＰ信号のＩデータを示す図であり、図７に示したＡ局１１における垂直偏波のＳＰパターンのうち、左端のキャリア位置に配置されたＳＰ信号のＩデータを示している。ここで、図７において、送信信号である１＋０ｊ，−１＋０ｊ，０＋０ｊは、単にキャリア変調後のＳＰ信号の種類に応じた概念を示しており、実際のＩデータは、１＋０ｊの場合「−１」であり、ＳＰ信号が−１＋０ｊの場合「１」であり、ＳＰ信号が０＋０ｊの場合「０」である。図５には、図７に示した左端のＳＰ信号における各シンボルのＩデータ値が示されている。
【００５５】
図５に示すように、受信信号において、左端のキャリア位置に配置されたＳＰ信号のＩデータは、０番目のシンボルでは「−１」（図７において１＋０ｊ）、４番目のシンボルでは「０」（図７において０＋０ｊ）、８番目のシンボルでは「１」（図７において−１＋０ｊ）、１２番目のシンボルでは「０」（図７において０＋０ｊ）となる。尚、Ｉデータ「０」の場合、実際には雑音レベルに応じたデータとなる。
【００５６】
このように、Ｉデータ「−１」→「０」→「１」→「０」が、１６シンボル周期で繰り返されるから、Ｉデータ「−１」となるシンボルを特定することにより、全体のＳＰパターンの先頭シンボルが検出される。
【００５７】
一方、ＳＰパターン検出手段４２は、ステップＳ４０５から移行して、送信局情報がＡＢ局であることを示している場合、例えば、左端のキャリア位置において、入力したＶ信号に重畳されたＳＰ信号のＩデータが「１」から「−１」へ遷移した場合の「−１」のシンボルを特定する（ステップＳ４０８）。
【００５８】
ＳＰパターン検出手段４２は、ステップＳ４０８にて特定したシンボルを、ＳＰパターンの先頭シンボルとして検出し（ステップＳ４０９）、検出した先頭シンボルをＳＰパターン先頭位置情報としてＳＰ信号抽出手段４３に出力する。
【００５９】
図６は、送信局がＡＢ局の場合におけるＶ信号に重畳されたＳＰ信号のＩデータを示す図であり、図７に示したＡ局１１及びＢ局１２における垂直偏波のＳＰパターンのうち、左端のキャリア位置に配置されたＳＰ信号のＩデータを示している。
【００６０】
図６に示すように、受信信号において、左端のキャリア位置に配置されたＳＰ信号のＩデータは、０番目のシンボルでは「−１」となる。これは、図７に示す送信信号において、Ａ局１１では１＋０ｊであってＩデータは「−１」であり、Ｂ局１２では０＋０ｊであってＩデータは「０」であり、これらが合成されると、「−１」となるからである。また、４番目のシンボルのＩデータは「−１」となる。これは、図７に示す送信信号において、Ａ局１１では０＋０ｊであってＩデータは「０」であり、Ｂ局１２では１＋０ｊであってＩデータは「−１」であり、これらが合成されると、「−１」となるからである。また、８番目のシンボルのＩデータは「１」となる。これは、図７に示す送信信号において、Ａ局１１では−１＋０ｊであってＩデータは「１」であり、Ｂ局１２では０＋０ｊであってＩデータは「０」であり、これらが合成されると、「１」となるからである。また、１２番目のシンボルのＩデータは「１」となる。これは、図７に示す送信信号において、Ａ局１１では０＋０ｊであってＩデータは「０」であり、Ｂ局１２では−１＋０ｊであってＩデータは「１」であり、これらが合成されると、「１」となるからである。
【００６１】
このように、Ｉデータ「−１」→「−１」→「１」→「１」が、１６シンボル周期で繰り返されるから、Ｉデータが「１」から「−１」に遷移した場合の「−１」となるシンボルを特定することにより、全体のＳＰパターンの先頭シンボルが検出される。
【００６２】
ステップＳ４０６及びステップＳ４０７、またはステップＳ４０８及びステップＳ４０９により、Ａ局１１及び／またはＢ局１２から送信されたそれぞれの偏波成分について、１６シンボル周期の先頭が完全に揃うことになる。そして、受信したＨ信号及びＶ信号の各シンボルについて、ＳＰパターンのシーケンス番号が特定される。
【００６３】
尚、ＳＰパターン検出手段４２は、Ｖ信号における左端のキャリア位置に配置されたＳＰ信号のＩデータに基づいて、ＳＰパターンの先頭シンボルを検出するようにしたが、左端のキャリアに代えて、他のキャリア（例えばキャリア番号３のキャリア）位置に配置されたＳＰ信号のＩデータを用いるようにしてもよい。また、ＳＰパターン検出手段４２は、複数のキャリア位置に配置されたＳＰ信号のＩデータを用いるようにしてもよい。この場合のＳＰ信号は、ＩＳＤＢ−Ｔ信号と同じように予め決められた生成回路に基づき発生させたデータが変調されていることが前提となる。また、ＳＰパターン検出手段４２は、ＳＰ信号のＩデータに代えて、ＳＰ信号のＩデータの符号に基づいて、ＳＰパターンの先頭シンボルを検出するようにしてもよい。
【００６４】
ＳＰ信号抽出手段４３は、ＦＦＴ部３からＨ信号及びＶ信号を入力すると共に、ＳＰパターン検出手段４２からＳＰパターン先頭位置情報を入力する。そして、ＳＰ信号抽出手段４３は、ステップＳ４０７またはステップＳ４０９から移行して、入力したＳＰパターン先頭位置情報が示すシンボルから順番に、シンボル毎に、入力したＨ信号及びＶ信号からＳＰパターンのシーケンス番号０〜１５に応じたＳＰ信号を抽出する（ステップＳ４１０）。そして、ＳＰ信号抽出手段４３は、Ｈ信号から抽出したＳＰ信号及びＶ信号から抽出したＳＰ信号を伝送路応答算出部５に出力する。
【００６５】
以上のように、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１によれば、ＳＰ抽出部４がＳＰパターンの先頭シンボルを検出する際に、Ｈ信号ＳＰパターン検出手段４０は、Ｈ信号（受信したＨ信号）とＳＰパターンＡ−Ｈとの間の相関をとることで、Ｈ信号におけるＳＰパターンの先頭シンボルを検出するようにした。そして、送信局判定手段４１は、Ｈ信号におけるＳＰパターンの先頭シンボルを基準にして、ＳＰパターンＡ−Ｈの周期性を利用することで、送信局がＡ局１１またはＢ局１２のみであるか、またはＡＢ局であるかを判定するようにした。そして、ＳＰパターン検出手段４２は、送信局に対応したＳＰパターンＡ−ＶまたはＳＰパターンＡ−Ｖ，Ｂ−Ｖの周期性を利用することで、Ｖ信号（受信したＶ信号）に基づいてＳＰパターンの先頭シンボルを検出するようにした。
【００６６】
具体的には、Ｈ信号ＳＰパターン検出手段４０は、Ｈ信号（受信したＨ信号）とＳＰパターンＡ−Ｈとの間の相関値を算出し、相関値が最大となる相関ピーク位置のシンボルを、Ｈ信号におけるＳＰパターンの先頭シンボルとして検出する。図７及び図８の例では、検出対象のＳＰパターンが１６シンボル周期であるが、Ｈ信号ＳＰパターン検出手段４０により検出されるＨ信号におけるＳＰパターンは、８シンボル周期となる。
【００６７】
送信局判定手段４１は、Ｈ信号（受信したＨ信号）における所定キャリア位置のＳＰ信号について、Ｈ信号ＳＰパターン検出手段４０により検出されたＨ信号におけるＳＰパターンの先頭シンボルの振幅と、当該先頭シンボルから４シンボル後の振幅との間の差の絶対値を判別データＰとして算出し、判別データＰ及び閾値に基づいて、送信局がＡ局１１またはＢ局１２のみであるか、またはＡＢ局であるかを判定する。
【００６８】
ＳＰパターン検出手段４２は、送信局判定手段４１により送信局がＡ局１１またはＢ局１２のみであると判定された場合、Ｖ信号（受信したＶ信号）における所定キャリア位置のＳＰ信号について、そのＩデータが「−１」となるシンボルを特定し、このシンボルをＳＰパターンの先頭シンボルとして検出する。また、ＳＰパターン検出手段４２は、送信局判定手段４１により送信局がＡＢ局であると判定された場合、Ｖ信号（受信したＶ信号）における所定キャリア位置のＳＰ信号について、そのＩデータが「１」から「−１」へ遷移した場合の「−１」のシンボルを特定し、このシンボルをＳＰパターンの先頭シンボルとして検出する。
【００６９】
これにより、スーパーフレームの同期信号を用いることなく、ＳＰパターンの先頭シンボルを検出することができる。つまり、スーパーフレーム構造を取る取らないに関わらず、スーパーフレームの先頭を待つ必要がないから、一定周期で繰り返されるＳＰパターンの先頭シンボルを早期に検出することができ、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１を立ち上げてからＭＩＭＯ復調処理を開始するまでの間の時間を短縮し、ＭＩＭＯ復調処理を早期に開始することが可能となる。また、ＭＩＭＯ通信システムにおいて、必ずしもスーパーフレーム構造を取る必要はない。
【００７０】
〔ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置〕
次に、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置について説明する。このＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置は、図１に示したＭＩＭＯ通信システムにおいて、ＭＩＭＯ伝送路の状態を測定する装置である。
【００７１】
図９は、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置の構成を示すブロック図である。このＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置５１は、図２に示したＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１の構成に加え、伝送路情報表示部５２を備えている。ここで、図９において、図２と共通する部分には図２と同一の符号を付し、その詳しい説明は省略する。
【００７２】
伝送路情報表示部５２は、有効シンボル期間抽出部２により有効シンボル期間が抽出される際の、ＧＩ期間の信号の相関を表した波形（ガード相関波形）を表示したり、ＳＰ抽出部４により抽出されたＳＰ信号を用いて遅延プロファイルを表示したりする。また、伝送路情報表示部５２は、伝送路応答算出部５により算出された伝送路応答を表示したり、伝送路応答の行列から最大特異値及び最小特異値を求め、これらの比からコンディション・ナンバーを算出して表示したりする。また、伝送路情報表示部５２は、ＭＩＭＯ等化／偏波分離部６によりＭＩＭＯ等化処理及び偏波分離処理が行われる際の信号のコンスタレーションを表示したり、誤り訂正符号復号部８により誤り訂正符号復号処理が行われる際のビット誤り率を表示したりする。ここで、遅延プロファイル、コンディション・ナンバー、ビット誤り率等の伝送路の状態を測定する手法は既知であるから、ここでは説明を省略する。
【００７３】
以上のように、本発明によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置５１によれば、ＳＰ抽出部４は、前述のとおり、水平偏波におけるＳＰパターンの先頭シンボルを検出し、受信した水平偏波の信号の振幅に基づいて、送信局がＡ局１１及びＢ局１２であるか、Ａ局１１またはＢ局１２のみであるかを判定し、受信した垂直偏波におけるＳＰ信号のＩデータに基づいて、全体のＳＰパターンの先頭シンボルを検出し、シンボル毎にＳＰ信号を抽出するようにした。また、伝送路情報表示部５２は、遅延プロファイル、伝送路応答、コンディション・ナンバー等の伝送路の状態を示す情報を表示するようにした。
【００７４】
これにより、スーパーフレームの同期信号を用いることなく、ＳＰパターンの先頭シンボルを検出することができる。つまり、スーパーフレーム構造を取る取らないに関わらず、スーパーフレームの先頭を待つ必要がないから、一定周期で繰り返されるＳＰパターンの先頭シンボルを早期に検出することができる。すなわち、遅延プロファイル、伝送路応答、コンディション・ナンバー、コンスタレーション、ビット誤り率等のようなＳＰパターンの先頭シンボルを検出した後に測定及び表示される伝送路の状態について、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置５１を立ち上げてから測定及び表示を開始するまでの間の時間を短縮し、伝送路の状態の測定及び表示処理を早期に開始することが可能となる。また、ＭＩＭＯ通信システムにおいて、必ずしもスーパーフレーム構造を取る必要はない。
【００７５】
例えば、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置５１が伝送路の状態としてコンディション・ナンバーを測定する場合、当該ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置５１を立ち上げてから早期にコンディション・ナンバーを表示することができる。これにより、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置５１を使用するユーザは、ＭＩＭＯ伝送路の品質を早期に評価することができる。
【００７６】
尚、図９に示したＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置５１は、必ずしも誤り訂正符号復号処理を施して元の映像、音声等のデータを復元して出力する必要はない。また、前述の伝送路情報表示部５２が表示する伝送路の状態を示す情報は一例である。伝送路情報表示部５２は、図９に示したガード相関波形等の伝送路の状態を示す全ての伝送路情報を表示する必要はなく、必要な情報のみを表示すればよい。
【００７７】
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、図７に示したＳＰパターンは一例であり、本発明は、このＳＰパターンに限定されるものではなく、他のＳＰパターンを用いるようにしてもよい。ＳＰパターンの種類については既知であり、例えば非特許文献２を参照されたい。要するに、ＳＰパターンは、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１の伝送路応答算出部５によりＳＰ信号を用いて伝送路応答が算出されるように、ＳＰ信号が配置されていればよい。
【００７８】
また、前記実施形態では、水平偏波及び垂直偏波による偏波方式の例を用いて説明したが、本発明は、他のＭＩＭＯ方式を用いた場合にも適用がある。また、前記実施形態では、送信局がＡ局１１及びＢ局１２の場合の例を用いて説明したが、本発明は、３以上の送信局の場合にも適用がある。この場合のＳＴＣ−ＳＦＮでは、水平偏波及び垂直偏波を用いた２ｎ×２のＭＩＭＯ通信システムが構成される（ｎは３以上の正の整数）。
【符号の説明】
【００７９】
１  ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置
２  有効シンボル期間抽出部
３  ＦＦＴ部
４  ＳＰ抽出部
５  伝送路応答算出部
６  ＭＩＭＯ等化／偏波分離部
７  シンボル合成部
８  誤り訂正符号復号部
１０  ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置
１１  Ａ局
１２  Ｂ局
４０  Ｈ信号ＳＰパターン検出手段
４１  送信局判定手段
４２  ＳＰパターン検出手段
４３  ＳＰ信号抽出手段
５１  ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ測定装置
５２  伝送路情報表示部
【図１】
2014225789.tif 000003
【図２】
2014225789.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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