(57)【要約】    【課題】      ＯＦＤＭ信号をダイバーシチ受信する場合に、品質の良い受信信号を得ることができるＯＦＤＭ受信装置を提供すること。    【解決手段】  各アンテナブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−ＮのＦＦＴ出力信号に基づいて各アンテナブランチの周波数領域における伝搬路特性を推定する伝搬路推定部１０８と、伝搬路推定部１０８の出力信号に基づいて各アンテナブランチの信号品質を推定する信号品質推定部１０９と、伝搬路特性と信号品質とを対応するブランチ同士で乗算する乗算部１１０と、ＦＦＴ出力信号を乗算結果に基づいて重み付け合成する合成部１０７とを設けるようにした。  【選択図】      図１
2006054675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナと、
各アンテナブランチに対応して設けられ、それぞれ、アンテナ受信信号の電力が一定となるようにアンテナ受信信号の利得を制御する自動利得制御手段と、当該自動利得制御手段の出力をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換手段と、当該アナログ／ディジタル変換手段の出力を直交復調する直交復調手段と、当該直交復調手段の出力を周波数領域に変換するフーリエ変換手段とを有する、複数のアンテナブランチ処理ユニットと、
各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号に基づいて、各アンテナブランチの周波数領域における伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、
前記伝搬路推定手段の出力信号及び又は各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号に基づいて、各アンテナブランチの信号品質を推定する信号品質推定手段と、
前記伝搬路推定手段により得られた各アンテナブランチの伝搬路特性と、前記信号品質推定手段により得られた各アンテナブランチの信号品質を、対応するブランチ同士で乗算する乗算手段と、
前記複数のアンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号を、前記乗算手段により得られた乗算結果に基づいて重み付け合成する合成手段と
を具備するＯＦＤＭ受信装置。
【請求項２】
前記信号品質推定手段は、前記各フーリエ変換手段の出力信号及び前記伝搬路推定手段の出力信号を入力し、前記各フーリエ変換手段の出力信号の歪み成分を、前記伝搬路推定手段の出力信号を用いて補償し、補償後の信号における理想信号点からの距離に基づいて前記各アンテナブランチの信号品質を求める
請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項３】
前記信号品質推定手段は、前記各フーリエ変換手段の出力信号を入力し、パイロットキャリア信号のみをフーリエ変換する第２のフーリエ変換手段と、当該第２のフーリエ変換手段の出力を２乗する２乗手段と、当該２乗手段の出力を予め設定した閾値と比較する比較手段と、当該比較手段において閾値以下の値を累積する累積手段と、当該累積手段の出力の逆数を求める逆数演算手段と、を具備する
請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項４】
複数のアンテナと、
各アンテナブランチに対応して設けられ、それぞれ、アンテナ受信信号の電力が一定となるようにアンテナ受信信号の利得を制御する自動利得制御手段と、当該自動利得制御手段の出力をアナログ／ディジタル変換する第１のアナログ／ディジタル変換手段と、当該第１のアナログ／ディジタル変換手段の出力を直交復調する直交復調手段と、当該直交復調手段の出力を周波数領域に変換するフーリエ変換手段とを有する、複数のアンテナブランチ処理ユニットと、
各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号に基づいて、各アンテナブランチの周波数領域における伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、
各アンテナブランチ処理ユニットの前記自動利得制御手段における制御電圧をアナログ／ディジタル変換する第２のアナログ／ディジタル変換手段と、
前記伝搬路推定手段により得られた各アンテナブランチの伝搬路特性と、前記第２のアナログ／ディジタル変換手段により得られた各アンテナブランチの制御電圧データを、対応するブランチ同士で乗算する乗算手段と、
前記複数のアンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号を、前記乗算手段により得られた乗算結果に基づいて重み付け合成する合成手段と
を具備するＯＦＤＭ受信装置。
【請求項５】
前記第２のアナログ／ディジタル変換手段の後段に、前記自動利得制御手段の個体差を補償するための変換テーブルを、さらに具備する
請求項４に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項６】
前記第２のアナログ／ディジタル変換手段の後段に、前記自動利得制御手段の個体差を複数温度に対応して補償するための複数の変換テーブルと、温度に応じて前記複数の変換テーブルのうち使用する変換テーブルを切り替える切替え手段とを、さらに具備する
請求項４に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のＯＦＤＭ受信装置と、
前記ＯＦＤＭ受信装置の後段に設けられ、前記合成手段により合成された信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、
前記逆フーリエ変換手段の出力を直交変調する直交変調手段と、
前記直交変調手段の出力をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換手段と、
前記アナログ／ディジタル変換手段の出力を無線周波数帯に変換する送信変換手段と、
前記送信変換手段の出力を送信するアンテナと
を具備するＯＦＤＭ信号中継装置。
【請求項８】
複数のアンテナと、
各アンテナブランチに対応して設けられ、それぞれ、アンテナ受信信号の電力が一定となるようにアンテナ受信信号の利得を制御する自動利得制御手段と、当該自動利得制御手段の出力をアナログ／ディジタル変換する第１のアナログ／ディジタル変換手段と、当該第１のアナログ／ディジタル変換手段の出力を直交復調する直交復調手段と、当該直交復調手段の出力を周波数領域に変換するフーリエ変換手段とを有する、複数のアンテナブランチ処理ユニットと、
各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号に基づいて、各アンテナブランチの周波数領域における伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、
前記伝搬路推定手段の出力信号及び又は各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号に基づいて、各アンテナブランチの信号品質を推定する信号品質推定手段と、
前記伝搬路推定手段により得られた各アンテナブランチの伝搬路特性と、前記信号品質推定手段により得られた各アンテナブランチの信号品質を、対応するブランチ同士で乗算する乗算手段と、
それぞれ、前記乗算手段により得られた各ブランチに対応する乗算結果信号を時間領域に変換する複数の逆フーリエ変換手段と、
それぞれ、前記各アンテナブランチの直交復調手段の出力を入力すると共に、前記逆フーリエ変換手段の出力を係数入力とする複数の有限インパルスレスポンスフィルタと、
前記複数の有限インパルスレスポンスフィルタの出力を加算する加算手段と、
前記加算手段の出力を直交変調する直交変調手段と、
前記直交変調手段の出力をディジタル／アナログ変換する第２のアナログ／ディジタル変換手段と、
前記第２のアナログ／ディジタル変換手段の出力を無線周波数帯に変換する送信変換手段と、
前記送信変換手段の出力を送信するアンテナと
を具備するＯＦＤＭ信号中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal  Frequency  Division  Multiplexing）方式によって伝送される無線信号を複数のアンテナで受信し、これをダイバーシチ合成することで受信性能を向上させるＯＦＤＭ受信装置、及び、ＯＦＤＭ受信信号を再度無線信号に変換して中継するＯＦＤＭ信号中継装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＯＦＤＭ信号を複数のアンテナで受信し、これをダイバーシチ合成する技術としては、離散フーリエ変換後の信号をサブキャリア毎に合成することでマルチパスの影響を低減させる方法であるが公知である（例えば特許文献１参照）。これは、マルチパスの遅延時間がガードインターバル内に収まっていれば、シンボル間干渉が発生しないというＯＦＤＭの特徴を利用したものであり、サブキャリア毎に合成することでキャリア電力対雑音比（Ｃ／Ｎ）を効果的に向上させることができる。
【０００３】
しかし、特許文献１では、ＯＦＤＭ受信装置において一般的に用いられる自動利得制御による影響までは考慮されていない。ＯＦＤＭ信号を受信する際には、無線伝搬における距離減衰やフェーディングの影響を受けた信号をアナログ／ディジタル変換するので、アナログ／ディジタル変換器におけるビット精度を確保する等の目的のため、自動利得制御が行われることが一般的である。この自動利得制御によって、アンテナ毎に異なっていた受信レベルの信号がアナログ／ディジタル変換器の入力時には同一となるように制御される。この結果、アンテナ毎に異なる信号対雑音比の信号が同一レベルで復調部に入力されることとなる。
【０００４】
具体的には、特許文献１では、ダイバーシチ合成する場合に使用する重み付け係数Ｗｌ（ｋ）には、各アンテナからの出力系統（ブランチ）間で信号対雑音比が異なるということが考慮されていない。
【０００５】
この自動利得制御の影響を考慮したダイバーシチ受信方式として、合成部に入力される信号の信号対雑音比を推定し、この推定値に応じてブランチ毎の重み付け量を決定するような構成したものや、または、信号対雑音比を推定する代わりに自動利得制御回路における入力レベルを合成部に入力し、この入力レベルに応じてブランチ毎の重み付け量を変更するような構成も公知である（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−２７１２９１号公報
【特許文献２】特開２００３−１１０５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の構成ではブランチ毎の重み付け量は規定できるものの、サブキャリア毎に異なる重み付け量による最大比合成ができない。この結果、特にマルチパス環境下で受信性能が劣化するという課題があった。すなわち、マルチパス等によって電力が落込んだサブキャリアも等化回路によって増幅されてしまい、等化後にすべてのサブキャリアが同じ比率で合成されるので、信号対雑音比の悪いサブキャリアも一律に合成してしまう。
【０００７】
また、マルチパスによる伝送路歪を補償する等化回路が各ブランチに設けられているので、この分だけ回路規模が大きくなる欠点があった。さらに、ブランチ間の合成比率を決定するための比例演算を数回にわたって実行する必要があるので、比較的回路規模の大きな除算演算部を複数個設けるようになっている。このため、この分だけ回路規模が大きくなるという欠点があった。また、合成部に入力される信号の信号対雑音比を推定する場合に十分な精度が得られないという欠点があった。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ＯＦＤＭ信号をダイバーシチ受信する場合に小型な回路規模で、品質の良い受信信号を得ることができるＯＦＤＭ受信装置を提供することを目的とする。またダイバーシチ受信したＯＦＤＭ信号を再度、無線信号に変換して中継するＯＦＤＭ信号中継装置において、品質の良い中継信号を得ることができる小型のＯＦＤＭ信号中継装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため本発明は、ＯＦＤＭ信号をダイバーシチ受信するＯＦＤＭ受信装置において、複数のアンテナと、自動利得制御手段を有する各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号に基づいて各アンテナブランチの周波数領域における伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、伝搬路推定手段の出力信号及び又は各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号に基づいて各アンテナブランチの信号品質を推定する信号品質推定手段と、伝搬路推定手段により得られた各アンテナブランチの伝搬路特性と信号品質推定手段により得られた各アンテナブランチの信号品質を対応するブランチ同士で乗算する乗算手段と、複数のアンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号を乗算手段により得られた乗算結果に基づいて重み付け合成する合成手段とを設けるようにする。
【００１０】
これにより、信号品質推定手段では、自動利得制御手段による利得制御のために失われた各ブランチの受信時の信号強度が得られ、乗算手段では、この受信時の信号強度が反映されたサブキャリア毎の重み係数が得られるので、合成部では、受信時の信号強度も反映されたサブキャリア毎の合成信号が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、自動利得制御手段により失われた各アンテナブランチの受信時の信号強度（信号品質）も反映させてサブキャリア毎の信号を合成することができるので、品質の良い受信信号を得ることができるようになる。また基本的には、等化回路を別途設ける必要がないので、簡易な回路構成で品質の良いサブキャリア毎の受信信号を得ることができるＯＦＤＭ受信装置を実現できる。さらにこのようなＯＦＤＭ受信装置をＯＦＤＭ中継器に設けることにより、品質の良い中継信号を送信できる小型のＯＦＤＭ信号中継装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
（１）実施の形態１
図１に、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を示す。ＯＦＤＭ受信装置１００は、Ｎ個の受信アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎと、Ｎ個の受信変換部１０２−１〜１０２−Ｎと、Ｎ個の自動利得制御部（ＡＧＣ）１０３−１〜１０３−Ｎと、Ｎ個のアナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）１０４−１〜１０４−Ｎと、Ｎ個の直交復調部１０５−１〜１０５−Ｎと、Ｎ個の高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）１０６−１〜１０６−Ｎと、合成部１０７と、伝搬路推定部１０８と、信号品質推定部１０９と、乗算部１１０とを有する。
【００１４】
すなわち、本実施の形態１では、Ｎ個の受信アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎそれぞれには、受信系統（ブランチ）が接続されており、装置全体でＮ個のブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎが設けられている。各ブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎには、それぞれ、受信変換部、自動利得制御部（ＡＧＣ）、アナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）、直交復調部、ＦＦＴが設けられている。これは、一般的なＯＦＤＭ受信装置と同様の構成である。
【００１５】
受信変換部１０２−１〜１０２−Ｎは、無線周波数信号を中間周波数帯（ＩＦ帯）に周波数変換する。自動利得制御部（ＡＧＣ）１０３−１〜１０３−Ｎは、ＩＦ帯の信号を一定レベルとなるように制御すると共に、図示しないチャネルフィルタ等によって信号帯域外の熱雑音等の影響を除去する。一定レベルとされた信号は、Ａ／Ｄ１０４−１〜１０４−Ｎによってアナログ／ディジタル変換された後に、直交復調部１０５−１〜１０５−Ｎによって直交復調され、ＦＦＴ１０６−１〜１０６−Ｎによってフーリエ変換される。因みに、ＦＦＴ１０６−１〜１０６−Ｎの前段には、図示しないガードインターバル除去部が設けられ、ＦＦＴ１０６−１〜１０６−Ｎではガードインターバル長を除いた有効シンボルのみが処理される。
【００１６】
ＦＦＴ１０６−１〜１０６−Ｎの出力は、合成部１０７及び伝搬路推定部１０８に送出される。
【００１７】
伝搬路推定部１０８は、パイロットキャリアを基に信号帯域全体（全サブキャリア）の周波数特性を推定し、推定結果を伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）として乗算部１１０に送出する。またこの実施の形態の場合、伝搬路推定部１０８は、伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）を信号品質推定部１０９にも送出する。
【００１８】
信号品質推定部１０９は、伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）に基づいて、各ブランチの信号品質（信号帯雑音比）を推定し、推定結果Ｑｎを乗算部１１０に送出する。
【００１９】
乗算部１１０は、各アンテナブランチ毎及び各サブキャリア毎の伝搬路推定結果Ｈｎ（ｋ）に対して、各アンテナブランチ毎の信号品質推定結果Ｑｎを乗じる。具体的には、乗算部１１０は、伝搬路推定部１０８により得られた各アンテナブランチのサブキャリア毎の伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）と、信号品質推定部１０９により得られた各アンテナブランチの信号品質推定値Ｑｎを、対応するブランチ同士で乗算する。この乗算結果は、各アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎへの入力信号レベルが反映された伝搬路推定値ということができる。乗算部１１０は、これにより得た乗算結果を合成部１０７に送出する。
【００２０】
合成部１０７は、複数のアンテナブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−ＮのＦＦＴ出力信号を、乗算部１１０により得られた乗算結果に基づいてサブキャリア毎に重み付け合成することにより、合成信号Ｓ１を得る。
【００２１】
次に、本実施の形態のＯＦＤＭ受信装置１００の動作を説明する。
【００２２】
ここでは、日本の地上ディジタル放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ方式の信号を受信する場合を例に説明する。ＩＳＤＢ−Ｔ方式では周波数領域において等間隔にスキャッタードパイロット（ＳＰ）と呼ばれる信号が伝送される。このＳＰ信号を基にＳＰ信号間の周波数特性を推定することが可能である。例えば、ＳＰ信号間を直線補間する方式や、ＳＰ信号間にゼロを挿入した後に低域通過フィルタへ入力して、ＳＰ信号間を補間させる方式等が知られている。
【００２３】
ＯＦＤＭ受信装置１００の伝搬路推定部１０８では、このような推定を行うことで、信号帯域全体の周波数特性（伝搬路特性）Ｈｎ（ｋ）を求める（ｎ：ブランチ番号、ｋ：サブキャリア番号）。
【００２４】
乗算部１１０は、推定された伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）に対して信号品質推定結果Ｑｎを乗ずる。ここで、伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）はサブキャリア毎に異なるが、信号品質推定結果Ｑｎは、同一シンボル内のすべてのサブキャリアに対して同一のスカラー値とする。
【００２５】
合成部１０７には、乗算部１１０からの出力Ｈｎ（ｋ）×Ｑｎと、ＦＦＴ出力信号Ｄｎ（ｋ）が入力される。ここで合成部１０７で最大比合成を行った場合には、合成出力Ｓ１は、次式のように表すことができる。
【数１】
2006054675.tif 000003
【００２６】
なお合成方式は、必ずしも最大比合成に限定されるものではない。例えば、選択合成や等利得合成を行うようにしてもよい。選択合成の場合には最大比合成よりも回路規模が若干削減可能であるが、性能が劣化する。等利得合成の場合には、回路規模も増大する上に、最大比合成よりも性能が劣化するため、あまり実用的ではない。選択合成の場合、乗算部１１０からの出力Ｈｎ（ｋ）×Ｑｎが最も大きいブランチの信号のみを使用し、他のブランチは０に設定すればよい。
【００２７】
合成信号Ｓ１は、図示しない判定部に送出される。判定部は、合成信号の信号点と複数の理想信号点との信号点間距離を比較し、最も確からしい理想信号点を出力する。なお軟判定最尤復号を行うために、理想信号点からの信号点間距離も出力するようにしてもよい。
【００２８】
かくして本実施の形態の構成によれば、各アンテナブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−ＮのＦＦＴ出力信号に基づいて各アンテナブランチの周波数領域における伝搬路特性を推定する伝搬路推定部１０８と、伝搬路推定部１０８の出力信号に基づいて各アンテナブランチの信号品質を推定する信号品質推定部１０９と、伝搬路特性と信号品質とを対応するブランチ同士で乗算する乗算部１１０と、ＦＦＴ出力信号を乗算結果に基づいて重み付け合成する合成部１０７とを設けたことにより、信号品質推定部１０９では、自動利得制御部１０３−１〜１０３−Ｎによる利得制御のために失われた各ブランチの受信時の信号強度が得られ、乗算部１１０では、この受信時の信号強度が反映されたサブキャリア毎の重み係数が得られるので、合成部１０７では、受信時の信号強度も反映されたサブキャリア毎の合成信号Ｓ１が得られる。
【００２９】
この結果、自動利得制御部１０３−１〜１０３−Ｎにより失われた各アンテナブランチの受信時の信号強度（信号品質）も反映させてサブキャリア毎の信号を合成することができるので、品質の良い受信信号を得ることができるようになる。
【００３０】
また基本的には、等化回路を別途設ける必要がないので、簡易な回路構成で品質の良いサブキャリア毎の受信信号を得ることができる。
【００３１】
（１−１）他の構成例１
上述した実施の形態では、信号品質推定部１０９に、伝搬路推定部１０８により得られた伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）を入力し、信号品質推定部１０９がこのＨｎ（ｋ）に基づいて信号品質推定値Ｑｎを求める場合について述べたが、図２に示すように、信号品質推定部１０９に、伝搬路推定部１０８により得られた伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）に加えてＦＦＴ出力信号Ｄｎも入力し、信号品質推定部１０９がＦＦＴ出力信号Ｄｎも利用して信号品質推定値Ｑｎを求めるようにしてもよい。このようにすることで、上述した実施の形態よりも一段と高精度の信号品質推定値Ｑｎを求めることができるようになる。
【００３２】
この場合、信号品質推定部１０９は、例えば、ＦＦＴ出力Ｄｎ（ｋ）の歪成分を伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）を用いて補償し、補償後の信号における理想信号点からの距離を求め、雑音成分の和を累積することで信号品質推定値Ｑｎを求めることができる。
【００３３】
すなわち、信号品質推定部１０９は、次式
【数２】
2006054675.tif 000004
に示すように、伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）でＦＦＴ出力信号Ｄｎ（ｋ）を除することで歪成分を補償し、補償後の信号の雑音成分を求め、これを伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）の電力で重み付けしたものをすべてのサブキャリア（Ｎｄ個）にわたって累積する。
【００３４】
因みに、伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）の電力による重み付けは省略してもよいが、このようにすると推定精度は劣化してしまう。また回路規模削減のために、Ｈｎ（ｋ）の電力の代わりにＨｎ（ｋ）の複素振幅の絶対値和を用いるようにしてもよい。また累積数としてはすべてのサブキャリア（Ｎｄ個）としなくとも、十分な精度が得られる個数に限定することも好適である。累積個数を限定する場合には、信号品質推定部１０９への入力信号である、ＦＦＴ出力信号Ｄｎ（ｋ）や伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）も同様に限定することが可能であり、好適である。
【００３５】
さらに、信号品質推定部１０９において、次式
【数３】
2006054675.tif 000005
のように伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）の合計電力を乗じておくと、ＡＧＣ出力においてブランチ間のレベルが異なる場合にも適切な信号品質推定値Ｑｎを得ることができ、好適である。本実施の形態では各ブランチの信号品質を推定しているため、ブランチ毎に同一チャネル干渉比が異なっている場合、干渉の大きいブランチほど信号品質が悪いものとして後段の合成部１０７で小さな合成比率で合成されることとなる。すなわち、伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）の合計電力を乗じておくことで、受信信号強度だけでは判断できない妨害等の影響も最小化させることが可能となり、妨害等に強い合成が可能となる。
【００３６】
（１−２）他の構成例２
上述した実施の形態では、信号品質推定部１０９が伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）に基づいて信号品質推定値Ｑｎを求める場合について説明したが、伝搬路特性Ｈｎ（ｋ）を用いずに、ＦＦＴ出力信号Ｄｎ（ｋ）のみを用いて信号品質推定値Ｑｎを求めるようにしてもよい。すなわち、図２において、伝搬路推定部１０８から信号品質推定部１０９への信号線を省略した構成としてもよい。
【００３７】
この場合、例えば、信号品質推定部１０９に、ＳＰ信号だけのＦＦＴ出力信号Ｄｎ（ｋ＿ＳＰ）を入力すると好適である（ｋ＿ＳＰ：ＳＰが存在するサブキャリア番号）。この場合、信号品質推定部１０９は、例えば図３のように、ＦＦＴ３０１と、２乗部３０２と、比較部３０３と、閾値設定部３０４と、累積部３０５と、逆数演算部３０６とを有する構成とすればよい。
【００３８】
図３の構成において、例えば１３セグメントのＩＳＤＢ−Ｔ方式において１シンボル分のＳＰ信号を入力する場合、ＳＰの本数は４６８本であり、これをＦＦＴするためにＦＦＴ３０１のポイント数を５１２ポイントにしておく。信号品質推定部は、ＦＦＴ３０１においてＦＦＴした結果を２乗部３０２にて２乗する。比較部３０３は、閾値設定部３０４にて設定した閾値よりも小さい成分のみを後段の累積部３０５へ出力する。閾値としては、受信装置又は中継装置として想定している最悪の信号帯雑音比の場合にも十分な精度が得られる値を設定しておくと好適である。ここで閾値以下の成分のみを出力するということは、雑音成分のみを後段に出力することに相当する。累積部３０４では入力された値の電力和を求め、累積結果の逆数を求め、これを信号品質推定値Ｑｎとして乗算部１１０に送出する。
【００３９】
（２）実施の形態２
図１との対応部分に同一符号を付して示す図４に、本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を示す。ＯＦＤＭ受信装置４００は、図１の構成における信号品質推定部１０９に代えて、自動利得制御部（ＡＧＣ）１０３−１〜１０３−Ｎにおける制御電圧Ｓ１０をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）４０１が設けられている。
【００４０】
ここで自動利得制御部１０３−１〜１０３−Ｎでは、出力値が一定レベルとなるよう制御が行われている。このため、自動利得制御部１０３−１〜１０３−Ｎの制御電圧Ｓ１０は、自動利得制御部１０３−１〜１０３−Ｎへの入力レベルに対応した値となっている。
【００４１】
ＯＦＤＭ受信装置４００は、それぞれのブランチにおける制御電圧Ｓ１０をアナログ／ディジタル変換した後に、信号品質推定値Ｑｎとして乗算部１１０に入力させる。これにより、乗算部１１０では、各ブランチへの入力信号レベルを反映した乗算結果、すなわち各ブランチへの入力信号レベルを反映したサブキャリア毎の伝搬路特性を得ることができるようになる。この結果、合成部１０７によって、自動利得制御部１０３−１〜１０３−Ｎにより失われた各アンテナブランチの受信時の信号強度（信号品質）も反映させてサブキャリア毎の信号を合成することができるようになる。これにより、受信品質の良い合成信号Ｓ３を得ることができる。
【００４２】
かくして本実施の形態によれば、各アンテナブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−ＮのＦＦＴ出力信号に基づいて各アンテナブランチの周波数領域における伝搬路特性を推定する伝搬路推定部１０８と、各アンテナブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎの自動利得制御部１０３−１〜１０３−Ｎにおける制御電圧Ｓ１０をアナログ／ディジタル変換する第２のアナログ／ディジタル変換部４０１と、伝搬路特性と制御電圧データを対応するブランチ同士で乗算する乗算部１１０と、ＦＦＴ出力信号を乗算結果に基づいてサブキャリア毎に重み付け合成する合成部１０７とを設けたことにより、実施の形態１と同様に、簡易な構成により良好な合成信号Ｓ３を得ることができるＯＦＤＭ受信装置４００を実現できる。
【００４３】
なおアナログ／ディジタル変換部４０１はＮブランチ数分変換できるようなものである必要があるが、必ずしも、同一タイミングで変換する必要はなく、シリアル的に変換するタイプのものであってもよい。
【００４４】
また自動利得制御部１０３−１〜１０３−Ｎにおける制御電圧値はアナログ素子の出力であるため、個体差よる誤差が想定されるため、あらかじめ個体差を測定しておき、図５に示すように、アナログ／ディジタル変換部４０１の後段に、上記個体差による誤差を補正するための変換テーブル（ルックアップテーブル）５０１−１〜５０１−Ｎを設けておくとさらに好適である。
【００４５】
また温度変化による誤差を補正するために、図６に示すように、アナログ／ディジタル変換部４０１の後段に、自動利得制御部１０３−１〜１０３−Ｎの個体差を複数温度に対応して補償するための複数の変換テーブル（ルックアップテーブル）６０１ａ〜６０１ｃを設けるとさらに好適である。この場合、温度センサ６０１によって検出された温度をアナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）６０３によってディジタル化し、切替え部６０４に入力させる。切替え部６０４は、温度センサ６０２によって検出された温度の領域を判別し、複数の変換テーブル６０１ａ〜６０１ｃの中から判別した温度領域に対応する変換テーブルを選択する。これにより、アナログ／ディジタル変換部４０１の出力は、切替え部６０４によって選択された変換テーブルによって温度補償及び個体差の補正がなされて乗算部１１０に送出される。
【００４６】
また自動利得制御部１０３−１〜１０３−Ｎにおける制御電圧値が入力レベルに対して反比例の関係にあるときには、逆数演算が必要であることはいうまでもない。また自動利得制御部１０３−１〜１０３−Ｎにおける制御電圧値が入力レベルに対して対数スケール値となるように、ｌｏｇアンプを挿入してｌｏｇアンプ出力をアナログ／ディジタル変換し、変換後のディジタル信号を再度、リニアスケール値に変換するような構成とすることも好適である。
【００４７】
さらに本実施の形態では、信号品質推定部１０９の代わりに、自動利得制御部（ＡＧＣ）１０３−１〜１０３−Ｎにおける制御電圧をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）４０１を設けた場合について説明したが、自動利得制御部（ＡＧＣ）１０３−１〜１０３−Ｎにおける制御電圧をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）４０１と、信号品質推定部１０９との両方を用いて信号品質Ｑｎを求める構成としてもよい。
【００４８】
（３）実施の形態３
図７に、実施の形態３によるＯＦＤＭ中継装置の構成を示す。ＯＦＤＭ中継装置７００は、実施の形態１、２又は３で説明したいずれかのＯＦＤＭ受信装置１００（２００、４００）により得られた合成信号Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３）を入力する逆フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）７０１と、直交変調部７０２と、ディジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）７０３と、送信変換部７０４と、送信アンテナ７０５とを有する。
【００４９】
ＯＦＤＭ中継装置７００は、ＯＦＤＭ受信装置１００（２００、４００）の合成部１０７の出力信号Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３）をＩＦＦＴ７０１に入力することにより、ＯＦＤＭ受信装置１００（２００、４００）によってサブキャリアに分けられた信号を時間軸信号に戻す。ＩＦＦＴ出力信号は、図示しないガードインターバル付加部によってガードインターバルが付加された後、直交変調部７０２によって直交変調される。直交変調部７０２の出力はＤ／Ａ７０３によってディジタル／アナログ変換された後に、送信変換部７０４によって無線周波数帯にアップコンバートされ、中継信号として送信アンテナ７０５から出力される。ここで送信する中継信号が仕様等で規定されている送信スペクトルマスクを満たすように、直交変調部７０２や送信変換部７０４における総合のフィルタ特性を設計することは勿論である。
【００５０】
本実施の形態によれば、実施の形態１や実施の形態２で提案したＯＦＤＭ受信装置１００（２００、４００）を、ＯＦＤＭ中継装置に設けたことにより、良好な合成信号Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３）から良好な中継信号を形成し得る小型のＯＦＤＭ中継装置７００を実現できる。
【００５１】
なお図８に示すように、ＯＦＤＭ受信装置１００（２００、４００）から出力される合成信号Ｓ１（Ｓ２、Ｓ３）を判定する判定部８０１を設け、一旦判定した後にＩＦＦＴ７０１に入力するようにしてもよい。これは、受信端末側で誤り訂正復号を実施することを前提としたシステムの利点を生かした方法として効果的である。
【００５２】
（４）実施の形態４
図１との対応部分に同一符号を付して示す図９に、本発明の実施の形態４に係るＯＦＤＭ中継装置の構成を示す。ＯＦＤＭ中継装置９００は、Ｎ個の受信アンテナ１０１−１〜１０１−Ｎと、Ｎ個のアンテナブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎと、伝搬路推定部１０８と、信号品質推定部１０９と、乗算部１１０と、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｉｍｐｕｌｓｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ：有限インパルスレスポンス）フィルタ９０１−１〜９０１−Ｎと、加算部９０２と、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）９０３−１〜９０３−Ｎと、直交変調部７０２と、ディジタル／アナログ変換部７０３と、送信変換部７０４と、送信アンテナ７０５とを有する。
【００５３】
本実施の形態のＯＦＤＭ中継装置９００は、実施の形態１、２で説明した周波数領域における合成の代わりに、時間軸領域での加算を行うものである。具体的には、図１、図２、図４で乗算部１１０から合成部１０７に送出していたブランチ毎の重み係数を、それぞれＩＦＦＴ９０３−１〜９０３−Ｎで逆フーリエ変換することで時間軸領域に変換する。そして時間軸領域に変換した重み係数をそれぞれ対応するブランチに設けられたＦＩＲフィルタ９０１−１〜９０１−Ｎに供給する。
【００５４】
ＦＩＲフィルタ９０１−１〜９０１−Ｎは、各アンテナブランチの直交復調部１０５−１〜１０５−Ｎの出力を入力すると共に、ＩＦＦＴ９０３−１〜９０３−Ｎの出力を係数入力とする。これにより、ＦＩＲフィルタ９０１−１〜９０１−Ｎは、周波数領域における重み付け係数の特性を反映したタップ係数で、直交復調部１０５−１〜１０５−Ｎの出力をフィルタリングすることで、合成部１０７で合成処理をしたのと同様の効果を得ることができる。
【００５５】
但し、本実施の形態では中継すべき信号を通過させる本線系における遅延がＦＩＲフィルタ９０１−１〜９０１−Ｎで生じるだけなので、原理的に１シンボル以上遅延してしまう図１や図２等の構成に比べて処理時間が短く、ＯＦＤＭのガード時間内に処理遅延を収めることが可能となる。このような構成とすることで、放送波を中継してＳＦＮ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｎｅｔｗｏｒｋ：単一周波数ネットワーク）を構築することも可能となり、周波数利用効率の向上にもつながる。
【００５６】
また各ブランチのそれぞれにＦＩＲフィルタおよびＩＦＦＴが必要となるため、回路規模が多少大きくなってしまうものの、放送網を構築するのに必要とされる周波数を節約でき、好適である。
【００５７】
また、放送波を中継してＳＦＮを構築する際に発生する回り込み波を効果的にキャンセルすることのできる、回り込みキャンセラと共に用いることも好適である。
【００５８】
かくして本実施の形態によれば、乗算部１１０によって受信時の信号強度が反映されたサブキャリア毎の重み係数を得、この重み係数を用いてＦＩＲフィルタ９０１−１〜９０１−Ｎによって受信時の信号強度も反映されたサブキャリア毎の合成信号を得るようにしたので、短い処理遅延で、受信時の信号強度も反映したサブキャリア毎の合成信号を得ることができるＯＦＤＭ中継装置９００を実現できる。
【００５９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されずに、種々変更して実施することができる。
【００６０】
本発明のＯＦＤＭ受信装置の一つの態様においては、複数のアンテナと、各アンテナブランチに対応して設けられ、それぞれ、アンテナ受信信号の電力が一定となるようにアンテナ受信信号の利得を制御する自動利得制御手段と、当該自動利得制御手段の出力をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換手段と、当該アナログ／ディジタル変換手段の出力を直交復調する直交復調手段と、当該直交復調手段の出力を周波数領域に変換するフーリエ変換手段とを有する、複数のアンテナブランチ処理ユニットと、各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号に基づいて各アンテナブランチの周波数領域における伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、伝搬路推定手段の出力信号及び又は各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号に基づいて各アンテナブランチの信号品質を推定する信号品質推定手段と、伝搬路推定手段により得られた各アンテナブランチの伝搬路特性と、信号品質推定手段により得られた各アンテナブランチの信号品質を対応するブランチ同士で乗算する乗算手段と、複数のアンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号を乗算手段により得られた乗算結果に基づいて重み付け合成する合成手段と、を具備する構成を採る。
【００６１】
この構成によれば、信号品質推定手段では、自動利得制御手段による利得制御のために失われた各ブランチの受信時の信号強度が得られ、乗算手段では、この受信時の信号強度が反映されたサブキャリア毎の重み係数が得られるので、合成部では、受信時の信号強度も反映されたサブキャリア毎の合成信号が得られる。
【００６２】
本発明のＯＦＤＭ受信装置の一つの態様においては、信号品質推定手段は、各フーリエ変換手段の出力信号及び伝搬路推定手段の出力信号を入力し、各フーリエ変換手段の出力信号の歪み成分を、伝搬路推定手段の出力信号を用いて補償し、補償後の信号における理想信号点からの距離に基づいて各アンテナブランチの信号品質を求める構成を採る。
【００６３】
この構成によれば、フーリエ変換手段の出力信号も利用して各アンテナブランチの信号品質を求めるようにしたので、各アンテナブランチの信号品質を高精度で求めることができるようになる。この結果、合成部では、受信時の信号強度が一段と的確に反映されたサブキャリア毎の合成信号を得ることができるようになる。さらに、受信信号強度だけでは判断できない妨害等の影響も最小化させることが可能となり、妨害等に強い合成が可能となる。
【００６４】
本発明のＯＦＤＭ受信装置の一つの態様においては、信号品質推定手段は、各フーリエ変換手段の出力信号を入力し、パイロットキャリア信号のみをフーリエ変換する第２のフーリエ変換手段と、当該第２のフーリエ変換手段の出力を２乗する２乗手段と、当該２乗手段の出力を予め設定した閾値と比較する比較手段と、当該比較手段において閾値以下の値を累積する累積手段と、当該累積手段の出力の逆数を求める逆数演算手段と、を具備する構成を採る。
【００６５】
この構成によれば、信号品質推定手段で精度良く、各アンテナブランチの信号品質を求めることができるようになる。
【００６６】
本発明のＯＦＤＭ受信装置の一つの態様においては、複数のアンテナと、各アンテナブランチに対応して設けられ、それぞれ、アンテナ受信信号の電力が一定となるようにアンテナ受信信号の利得を制御する自動利得制御手段と、当該自動利得制御手段の出力をアナログ／ディジタル変換する第１のアナログ／ディジタル変換手段と、当該第１のアナログ／ディジタル変換手段の出力を直交復調する直交復調手段と、当該直交復調手段の出力を周波数領域に変換するフーリエ変換手段とを有する、複数のアンテナブランチ処理ユニットと、各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号に基づいて各アンテナブランチの周波数領域における伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、各アンテナブランチ処理ユニットの自動利得制御手段における制御電圧をアナログ／ディジタル変換する第２のアナログ／ディジタル変換手段と、伝搬路推定手段により得られた各アンテナブランチの伝搬路特性と第２のアナログ／ディジタル変換手段により得られた各アンテナブランチの制御電圧データを対応するブランチ同士で乗算する乗算手段と、複数のアンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号を乗算手段により得られた乗算結果に基づいて重み付け合成する合成手段と、を具備する構成を採る。
【００６７】
この構成によれば、第２のアナログ／ディジタル変換手段では、自動利得制御手段による利得制御のために失われた各ブランチの受信時の信号強度に相当する制御電圧データが得られ、乗算手段では、この受信時の信号強度が反映されたサブキャリア毎の重み係数が得られるので、合成部では、受信時の信号強度も反映されたサブキャリア毎の合成信号が得られる。
【００６８】
本発明のＯＦＤＭ受信装置の一つの態様においては、第２のアナログ／ディジタル変換手段の後段に、自動利得制御手段の個体差を補償するための変換テーブルを、さらに具備する構成を採る。
【００６９】
この構成によれば、自動利得制御手段の利得制御に個体差によるばらつきがあった場合でも、第２のアナログ／ディジタル変換手段からの制御電圧データが変換テーブルによって補正された後に乗算手段に入力されるようになるので、乗算手段では、自動利得制御手段のばらつきに拘わらず受信時の信号強度を良好に反映した重み係数が得られるようになる。
【００７０】
本発明のＯＦＤＭ受信装置の一つの態様においては、第２のアナログ／ディジタル変換手段の後段に、自動利得制御手段の個体差を複数温度に対応して補償するための複数の変換テーブルと、温度に応じて複数の変換テーブルのうち使用する変換テーブルを切り替える切替え手段とを、さらに具備する構成を採る。
【００７１】
この構成によれば、自動利得制御手段の利得制御が温度に応じてばらついた場合でも、第２のアナログ／ディジタル変換手段からの制御電圧データが、切替え手段によって切り替えられた温度に応じた変換テーブルによって補正された後に、乗算手段に入力されるようになるので、乗算手段では、自動利得制御手段の温度によるばらつきに拘わらず受信時の信号強度を良好に反映した重み係数が得られるようになる。
【００７２】
本発明のＯＦＤＭ信号中継装置の一つの態様においては、上記ＯＦＤＭ受信装置と、ＯＦＤＭ受信装置の後段に設けられ合成手段により合成された信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、逆フーリエ変換手段の出力を直交変調する直交変調手段と、直交変調手段の出力をアナログ／ディジタル変換するアナログ／ディジタル変換手段と、アナログ／ディジタル変換手段の出力を無線周波数帯に変換する送信変換手段と、送信変換手段の出力を送信するアンテナと、を具備する構成を採る。
【００７３】
この構成によれば、合成手段によって得られた、受信時の信号強度も反映されたサブキャリア毎の合成信号を基に中継信号が形成されるようになるので、品質の良い中継信号を送信することができるようになる。
【００７４】
本発明のＯＦＤＭ信号中継装置の一つの態様においては、複数のアンテナと、各アンテナブランチに対応して設けられ、それぞれ、アンテナ受信信号の電力が一定となるようにアンテナ受信信号の利得を制御する自動利得制御手段と、当該自動利得制御手段の出力をアナログ／ディジタル変換する第１のアナログ／ディジタル変換手段と、当該第１のアナログ／ディジタル変換手段の出力を直交復調する直交復調手段と、当該直交復調手段の出力を周波数領域に変換するフーリエ変換手段とを有する、複数のアンテナブランチ処理ユニットと、各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号に基づいて各アンテナブランチの周波数領域における伝搬路特性を推定する伝搬路推定手段と、伝搬路推定手段の出力信号及び又は各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換手段の出力信号に基づいて各アンテナブランチの信号品質を推定する信号品質推定手段と、伝搬路推定手段により得られた各アンテナブランチの伝搬路特性と信号品質推定手段により得られた各アンテナブランチの信号品質を対応するブランチ同士で乗算する乗算手段と、それぞれ、乗算手段により得られた各ブランチに対応する乗算結果信号を時間領域に変換する複数の逆フーリエ変換手段と、それぞれ、各アンテナブランチの直交復調手段の出力を入力すると共に逆フーリエ変換手段の出力を係数入力とする複数の有限インパルスレスポンスフィルタと、複数の有限インパルスレスポンスフィルタの出力を加算する加算手段と、加算手段の出力を直交変調する直交変調手段と、直交変調手段の出力をディジタル／アナログ変換する第２のアナログ／ディジタル変換手段と、第２のアナログ／ディジタル変換手段の出力を無線周波数帯に変換する送信変換手段と、送信変換手段の出力を送信するアンテナと、を具備する構成を採る。
【００７５】
この構成によれば、乗算手段によって受信時の信号強度が反映されたサブキャリア毎の重み係数を得、この重み係数を用いて有限インパルスレスポンスフィルタによって受信時の信号強度も反映されたサブキャリア毎の合成信号を得るようにしたので、短い処理遅延で、受信時の信号強度も反映したサブキャリア毎の合成信号を得ることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明に係るＯＦＤＭ受信装置及びＯＦＤＭ信号中継装置は、小型で良好な受信品質及び中継品質を確保することができ、無線通信機器や放送機器に適用して有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１のＯＦＤＭ受信装置の他の構成例を示すブロック図
【図３】信号品質推定部の構成例を示すブロック図
【図４】実施の形態２のＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図
【図５】実施の形態２による制御電圧誤差を補償する構成を示すブロック図
【図６】実施の形態２による制御電圧誤差を補償する構成を示すブロック図
【図７】実施の形態３のＯＦＤＭ中継装置の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態３のＯＦＤＭ中継装置の他の構成例を示すブロック図
【図９】実施の形態４のＯＦＤＭ中継装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００７８】
１００、２００、４００  ＯＦＤＭ受信装置
１０１−１〜１０１−Ｎ  受信アンテナ
１０２−１〜１０２−Ｎ  受信変換部
１０３−１〜１０３−Ｎ  自動利得制御部（ＡＧＣ）
１０４−１〜１０４−Ｎ、４０１、６０３  アナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）
１０５−１〜１０５−Ｎ  直交復調部
１０６−１〜１０６−Ｎ、３０１  高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）
１０７  合成部
１０８  伝搬路推定部
１０９  信号品質推定部
１１０  乗算部
３０２  ２乗部
３０３  比較部
３０４  閾値設定部
３０５  累積部
３０６  逆数演算部
５０１−１〜５０１−Ｎ、６０１  変換テーブル
６０２  温度センサ
６０４  切替え部
７００、８００、９００  ＯＦＤＭ中継装置
７０１、９０３−１〜９０３−Ｎ  逆離散フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
７０２  直交変調部
７０３  ディジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）
７０４  送信変換部
７０５  送信アンテナ
８０１  判定部
９０１−１〜９０１−Ｎ  ＦＩＲフィルタ
９０２  加算部
ＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎ  ブランチ処理ユニット
【図１】
2006054675.tif 000006
【図２】
2006054675.tif 000007
【図３】
2006054675.tif 000008
【図４】
2006054675.tif 000009
【図５】
2006054675.tif 000010
【図６】
2006054675.tif 000011
【図７】
2006054675.tif 000012
【図８】
2006054675.tif 000013
【図９】
2006054675.tif 000014