(57)【要約】      （修正有）【課題】遅延時間の長いマルチパスや、希望波と同一の周波数帯域内に干渉波が受信される状況においても、希望波信号を良好に抽出することが可能なＯＦＤＭ信号合成用受信装置およびそれを用いた中継装置を提供する。【解決手段】ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１は、受信ＯＦＤＭ信号を高速フーリエ変換してキャリヤシンボルを出力するＦＦＴ部１０と、前記キャリヤシンボルに対してＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に重み付け合成してアレー合成信号を生成するキャリヤシンボル合成部３０と、重み付け合成に用いる重み係数を制御する重み係数制御部２０とを備える。重み係数制御部２０は、アレー合成信号と参照信号との誤差が最小となるように、重み係数を最適化する。【選択図】図１
2008066982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアレー素子で構成されるアレーアンテナによって受信するアレー素子数分の受信ＯＦＤＭ信号を、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数領域の信号であるキャリヤシンボルに変換して出力するアレー素子数分のＦＦＴ部と、
前記各ＦＦＴ部から出力されるキャリヤシンボルに対して、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に重み付け合成し、アレー合成信号を生成して出力するキャリヤシンボル合成部と、
前記重み付け合成のために用いる重み係数を制御する重み係数制御部とを備えたＯＦＤＭ信号合成用受信装置において、
前記重み係数制御部は、チャネル推定部、位相識別部、判定値算出部、乗算部、および重み係数算出部を有し、
前記チャネル推定部が、前記各ＦＦＴ部から出力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルについて、予め決められたシンボル番号およびサブキャリヤ番号により伝送されるパイロット信号を抽出するアレー素子数分のパイロット抽出部と、振幅および位相が既知の送信パイロット信号を生成するパイロット生成部と、前記各パイロット抽出部により抽出されるアレー素子数分の受信パイロット信号を、前記パイロット生成部により生成される送信パイロット信号で除算し、各アレー素子および各サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めるアレー素子数分の除算部と、前記各除算部により求められるチャネル応答をシンボル方向およびサブキャリヤ方向に補間し、全サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めるアレー素子数分の補間部とを有し、
前記位相識別部が、前記各補間部により求められるアレー素子数分のチャネル応答を、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に前記重み係数算出部から出力される重み係数を用いてアレー合成を行うチャネル応答合成部と、前記チャネル応答合成部によりアレー合成されたアレー合成信号から補正すべき位相回転角を求め、位相補正値として出力する位相補正値算出部とを有し、
前記判定値算出部が、前記各ＦＦＴ部から出力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルを、前記重み係数算出部から出力される当該サブキャリヤの重み係数および当該サブキャリヤに隣接するサブキャリヤの重み係数を用いてアレー合成を行う他の複数のキャリヤシンボル合成部と、前記他の各キャリヤシンボル合成部によりアレー合成された複数のアレー合成信号からなるベクトルに、予め決められたキャリヤ間平均化行列を乗算し、乗算後のベクトルのそれぞれの成分をキャリヤ間平均化処理後の複数のアレー合成信号として出力するキャリヤ間平均化部と、前記キャリヤ間平均化部から出力される複数のアレー合成信号を、それぞれしきい値判定して判定値を出力する複数のしきい値判定部と、前記キャリヤ間平均化部から出力される複数のアレー合成信号および前記各しきい値判定部から出力される判定値を用いてそれぞれ変調誤差比を算出する複数の変調誤差比算出部と、前記各変調誤差比算出部により算出される変調誤差比のそれぞれに予め決められた定数を乗算する他の複数の乗算部と、前記他の各乗算部により乗算された結果の中から最大値を与える乗算部の系統について、その系統における前記しきい値判定部から出力される判定値を選択して出力する選択部とを有し、
前記乗算部が、前記選択部から出力される判定値に、前記位相識別部から出力される位相補正値を乗算し、参照信号として出力し、
前記重み係数算出部が、前記キャリヤシンボル合成部から出力されるアレー合成信号と、前記乗算部から出力される参照信号との間の誤差が最小となるように、重み係数の最適化を行い重み係数を出力することを特徴とするＯＦＤＭ信号合成用受信装置。
【請求項２】
複数のアレー素子で構成されるアレーアンテナによって受信するアレー素子数分の受信ＯＦＤＭ信号を、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数領域の信号であるキャリヤシンボルに変換して出力するアレー素子数分のＦＦＴ部と、
前記各ＦＦＴ部から出力されるキャリヤシンボルに対して、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に重み付け合成し、アレー合成信号を生成して出力するキャリヤシンボル合成部と、
前記重み付け合成のために用いる重み係数を制御する重み係数制御部とを備えたＯＦＤＭ信号合成用受信装置において、
前記重み係数制御部は、チャネル推定部、位相識別部、判定値算出部、乗算部、除算部、チャネル応答合成部、および重み係数算出部を有し、
前記チャネル推定部が、前記各ＦＦＴ部から出力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルについて、予め決められたシンボル番号およびサブキャリヤ番号により伝送されるパイロット信号を抽出するアレー素子数分のパイロット抽出部と、振幅および位相が既知の送信パイロット信号を生成するパイロット生成部と、前記各パイロット抽出部により抽出されるアレー素子数分の受信パイロット信号を、前記パイロット生成部により生成される送信パイロット信号で除算し、各アレー素子および各サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めるアレー素子数分の他の除算部と、前記他の各除算部により求められるチャネル応答をシンボル方向およびサブキャリヤ方向に補間し、全サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めるアレー素子数分の補間部とを有し、
前記位相識別部が、前記各補間部により求められるアレー素子数分のチャネル応答を、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に前記重み係数算出部から出力される重み係数を用いてアレー合成を行うチャネル応答合成部と、前記チャネル応答合成部によりアレー合成されたアレー合成信号から補正すべき位相回転角を求め、位相補正値として出力する位相補正値算出部とを有し、
前記判定値算出部が、前記各ＦＦＴ部から出力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルを、前記重み係数算出部から出力される当該サブキャリヤの重み係数および当該サブキャリヤに隣接するサブキャリヤの重み係数を用いてアレー合成を行う他の複数のキャリヤシンボル合成部と、前記他の各キャリヤシンボル合成部によりアレー合成された複数のアレー合成信号からなるベクトルに、予め決められたキャリヤ間平均化行列を乗算し、乗算後のベクトルのそれぞれの成分をキャリヤ間平均化処理後の複数のアレー合成信号として出力するキャリヤ間平均化部と、前記キャリヤ間平均化部から出力される複数のアレー合成信号を、それぞれしきい値判定して判定値を出力する複数のしきい値判定部と、前記キャリヤ間平均化部から出力される複数のアレー合成信号および前記各しきい値判定部から出力される判定値を用いてそれぞれ変調誤差比を算出する複数の変調誤差比算出部と、前記各変調誤差比算出部により算出される変調誤差比のそれぞれに予め決められた定数を乗算する他の複数の乗算部と、前記他の各乗算部により乗算された結果の中から最大値を与える乗算部の系統について、その系統における前記しきい値判定部から出力される判定値を選択して出力する選択部とを有し、
前記乗算部が、前記選択部から出力される判定値に、前記位相識別部から出力される位相補正値を乗算し、参照信号として出力し、
前記除算部が、前記各ＦＦＴ部から出力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルを、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に前記乗算部から出力される参照信号で除算し、チャネル応答を出力し、
前記チャネル応答合成部が、前記各除算部から出力されるアレー素子数分のチャネル応答を、前記重み係数算出部から出力される重み係数を用いてアレー合成処理を行い、アレー合成信号を出力し、
前記重み係数算出部が、前記チャネル応答合成部から出力されるアレー合成信号と、所望信号との間の誤差が最小となるように、重み係数の最適化を行い重み係数を出力することを特徴とするＯＦＤＭ信号合成用受信装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のＯＦＤＭ信号合成用受信装置において、
前記判定値算出部が有する変調誤差比算出部、乗算部および選択部の代わりに、それぞれ減算部、新たな乗算部および新たな選択部を有し、
前記減算部が、前記キャリヤ間平均化部から出力される複数のアレー合成信号と前記各しきい値判定部から出力される判定値との間の誤差を算出し、
前記新たな乗算部が、前記減算部により算出される誤差のそれぞれに予め決められた定数を乗算し、
前記新たな選択部が、前記各乗算部により乗算された結果の中から最小値を与える乗算部の系統について、その系統における前記しきい値判定部から出力される判定値を選択して出力することを特徴とするＯＦＤＭ信号合成用受信装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載のＯＦＤＭ信号合成用受信装置を用いることを特徴とする中継装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式を用いるデジタル放送やデジタル伝送のＯＦＤＭ信号合成用受信装置および中継装置に関し、特にデジタル放送や無線ＬＡＮなどにおいて電波を受信する際に問題となるフェージングや干渉波の対策にアダプティブアレーアンテナ技術やダイバーシティ受信技術を適用するＯＦＤＭ信号合成用受信装置および中継装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アダプティブアレー技術を適用するＯＦＤＭ信号合成用受信装置の例については、例えば特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
〔ＯＦＤＭ信号用アダプティブアレーの概要〕
まず、ＯＦＤＭ信号用アダプティブアレーの概要について説明する。
図３は、アダプティブアレー技術を適用するＯＦＤＭ信号合成用受信装置の概要を説明する図である。このＯＦＤＭ信号合成用受信装置９１は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部１０−１，ｉと、重み係数算出部２６、参照信号生成部５１および減算部５２を有する重み係数制御部５０と、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０とを備えている。ここで、ＦＦＴ部１０−１，ｉは、アレー素子数分のＦＦＴ部により構成され、ｉはその番号の総称を示している。以下同じ。
【０００４】
以下、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置９１の動作について詳細に説明する。ただし、アレーアンテナを構成するアレー素子の数をＬ、任意のアレー素子に付した番号をｌ（０≦ｌ＜Ｌ）、ＯＦＤＭ信号を構成するサブキャリヤの総数をＫ、任意のサブキャリヤに付した番号をｋ（０≦ｋ＜Ｋ）とする。
【０００５】
ＦＦＴ部１０は、ｌ番目のアレー素子から出力される受信ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間をＦＦＴすることにより、周波数領域の信号であるキャリヤシンボルｘｌ，ｋを得る。
【０００６】
１番目のアレー素子から出力された受信ＯＦＤＭ信号のｋ番目のサブキャリヤに対する重み係数をｗｌ，ｋとすると、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０によるｋ番目のサブキャリヤのアレー合成信号は式（１）で示される。
【数１】
2008066982.tif 000003
ここで、ｙｋ，ｗｋ，ｘｋは、それぞれｋ番目のサブキャリヤにおけるアレー合成信号、重み係数ベクトル、および入力キャリヤシンボルベクトルであり、以下のように表すことができる。
【０００７】
【数２】
2008066982.tif 000004
【数３】
2008066982.tif 000005
ここで、上付きの＊，Ｔ，Ｈは、それぞれ複素共役、転置、複素共役転置を示す。
【０００８】
また、重み係数ｗｌ，ｋは、式（５）で示される評価関数Ｊが最小となるように、重み係数制御部５０により最適化することによって得ることができる。
【数４】
2008066982.tif 000006
ここで、Ｅ［・］は期待値演算を、ｅｋおよびｒｋはサブキャリヤｋにおける誤差および参照信号を示す。
【０００９】
参照信号は、受信側（ＯＦＤＭ信号合成用受信装置９１）でも生成可能であることが必要である。例えば、地上デジタルテレビジョン放送の放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial）方式やＤＶＢ−Ｔ（Digital Video Broadcasting-Terrestrial）方式においては、図１３に示すように基準信号としてＳＰ（Scattered Pilot）信号が挿入されている。図１３では、ＳＰを黒丸で、その他のキャリヤシンボルを白抜きの丸で示している。ＳＰ信号は、信号生成時における振幅と位相が予め決められた値の信号であり、受信側（ＯＦＤＭ信号合成用受信装置９１）においても同じ信号を生成することができるため、これを参照信号として用いることが可能である。
【００１０】
図４は、アダプティブアレー技術を適用する他のＯＦＤＭ信号合成用受信装置の概要を説明する図である。このＯＦＤＭ信号合成用受信装置９２は、ＦＦＴ部１０−１，ｉと、チャネル推定部２２−１，ｉ、アレー合成部（チャネル応答合成部）４２、重み係数算出部６３、参照信号生成部６１および減算部６２を有する重み係数制御部６０と、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０とを備えている。
【００１１】
チャネル推定部２２−ｉは、受信したＳＰ信号（以下、受信ＳＰ信号という。）を、送信されたＳＰ信号すなわち生成時のＳＰ信号（以下、送信ＳＰ信号という。）で除算することによりチャネル応答を求める。重み係数算出部６３は、そのチャネル応答を用いて、式（７）で示される評価関数を最小化することによって重み係数を得る。
【数５】
2008066982.tif 000007
【数６】
2008066982.tif 000008
【００１２】
ここで、ｕｌ，ｋは、ｌ番目のアレー素子のサブキャリヤ番号ｋにおけるチャネル応答を示し、ｕｋは、これを以下のようにベクトル化したチャネル応答ベクトルである。
【数７】
2008066982.tif 000009
また、ｚｋはチャネル応答のアレー合成信号である。
【００１３】
〔判定指向型〕
干渉波が希望波と同じＩＳＤＢ−Ｔ方式の信号であり、４シンボル毎に挿入されているＳＰ信号の受信タイミングが希望波と干渉波で近接または一致した場合、ＳＰ信号の情報のみに基づいて重み係数を算出すると、希望波と干渉波を区別できなくなり、干渉波を除去するのではなく積極的に受信してしまうことになる。このため、ＳＰ信号だけでなく、変調内容が未知であるデータシンボルをしきい値判定し、これにより得られるデータシンボルの真値の推定値（以下、単に判定値という。）も参照信号として利用する必要がある。
【００１４】
このとき、誤差ｅｋは次式により定義される。
【数８】
2008066982.tif 000010
【数９】
2008066982.tif 000011
ただし、ｄｋは、ｋ番目のサブキャリヤのキャリヤシンボルのアレー合成信号ｙｋをしきい値判定処理することにより得られる判定値である。また、ｄｅｃ（ｙ）はしきい値判定のための関数であり、ｙに最も近い送信信号を返す。
【００１５】
ＳＰ信号を参照信号とする場合（ＳＰ参照型）、および判定値を参照信号とする場合（判定指向型）について、それぞれの最適化による重み係数算出手法のブロックダイヤグラムを図１４に示す。
【００１６】
〔位相不確定性〕
一般に、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）やＱＡＭ(Quadrature Amplitude Modulation)などのデジタル変調された信号の信号空間上において、その位相のみが異なる信号点が複数存在する場合がある。例えば、ＱＡＭでは各信号点をそれぞれπ／２，π，３π／２位相回転した位置にも同様に信号点が存在するため、判定値には位相に関する不確定性がある。
【００１７】
〔受信ＳＰ信号を利用した位相識別〕
この位相不確定性を解消するため、参照信号に対して、以下のような位相補正を行う必要がある。受信ＳＰ信号をそのＳＰ信号が伝送されたサブキャリヤに関するその時点での重みを用いて、式（１１）によりアレー合成する。
【数１０】
2008066982.tif 000012
ただし、ｋｐはＳＰ信号が伝送されるサブキャリヤの番号を示し、ｘｋｐは受信ＳＰ信号ベクトルを示す。
【００１８】
また、既知の送信ＳＰ信号ｓｋｐに対してｎπ／２の位相回転を加え、これら位相回転が加わったｓｋｐとｙｋｐとの間の誤差を式（１２）により求める。
【数１１】
2008066982.tif 000013
ただし、ｎは０≦ｎ＜４の整数を示す。
【００１９】
この中から最小の誤差を与えるｎを選び、Ｎｋｐとする。
【数１２】
2008066982.tif 000014
【００２０】
このとき、位相補正量φｋは、次式で示される。
【数１３】
2008066982.tif 000015
【００２１】
したがって、参照信号として用いる判定値は、式（１５）のように、位相補正した結果となる。
【数１４】
2008066982.tif 000016
ここで、左辺は位相補正された判定値を示す。
【００２２】
以上、ＳＰ信号が伝送されるサブキャリヤについて説明したが、ＳＰ信号が伝送されないサブキャリヤに関しては、当該サブキャリヤの上側または下側のうちのどちらか一方に隣接するサブキャリヤにおける受信ＳＰ信号を用いることにより上述の処理を行う。
【数１５】
2008066982.tif 000017
【００２３】
また、キャリヤ変調方式をＱＡＭとした場合について説明したが、ＰＳＫであっても同様であるため説明は省略する。例えばＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）の場合は、信号点が２つであるため、ｎ＝０，２でよい。また、ＩＳＤＢ−Ｔにおいて、ＳＰ信号のキャリヤ変調方式はＢＰＳＫが用いられており、信号点は２つである。このため、位相回転角がπ／２および２π／３の信号点に収束する可能性が小さいことから、ＢＰＳＫと同様に、ｎ＝０，２としてもよい。
【００２４】
以上の説明より、従来技術から想定されるＯＦＤＭ信号合成用受信装置について説明する。図１５は、従来技術から想定されるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の構成を示すブロック図である。このＯＦＤＭ信号合成用受信装置１０１は、ＦＦＴ部１０−１，ｉと、判定値算出部１２１、位相識別部１２３、乗算部１２４、減算部１２５および重み係数算出部１２６を有する重み係数制御部１２０と、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０とを備えている。
【００２５】
ＦＦＴ部１０は、アレー素子数分のＦＦＴ部により構成され、複数のアレー素子で構成されるアレーアンテナによって受信され出力されたアレー素子数分の各受信ＯＦＤＭ信号を入力し、受信ＯＦＤＭ信号に対して高速フーリエ変換処理し、周波数領域のキャリヤシンボルを出力する。各ＦＦＴ部１０の出力は４分配され、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０、判定値算出部１２１、位相識別部１２３および重み係数算出部１２６へそれぞれ入力される。
【００２６】
判定値算出部１２１は、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルと、重み係数算出部１２６から入力される重み係数とを用いて、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎の判定値を算出して出力する。
【００２７】
位相識別部１２３は、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルと、重み係数算出部１２６から入力される重み係数とを用いて、ＯＦＤＭ信号の各サブキャリヤにおける位相補正値を求めて出力する。乗算部１２４は、判定値算出部１２１から入力される判定値に位相識別部１２３から入力される位相補正値を乗じ、参照信号として出力する。
【００２８】
減算部１２５は、乗算部１２４から入力される参照信号から、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０から入力されるアレー合成信号を減じ、その結果を誤差信号として出力する。
【００２９】
重み係数算出部１２６は、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルと、減算部１２５から入力される誤差信号とを用いて、当該誤差信号が最小となる重み係数を算出して出力する。重み係数算出部１２６の出力する重み係数は３分配され、それぞれアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０、判定値算出部１２１および位相識別部１２３へ入力される。
【００３０】
アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０は、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルと、重み係数算出部１２６から入力される重み係数とを用いて、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎にアレー合成処理し、アレー合成信号として出力する。アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０の出力は２分配され、一方が減算部１２５へ入力され、他方が外部へ供給される。
【００３１】
図１０は、図１５に示した位相識別部１２３の構成を示すブロック図である。この位相識別部１２３は、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）１２３１、パイロット生成部１２３２、および位相補正値算出部１２３３を備えている。
【００３２】
アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）１２３１は、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルと、重み係数算出部１２６から入力される重み係数とを用いて、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎にアレー合成処理し、アレー合成信号として出力する。
【００３３】
位相補正値算出部１２３３は、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）１２３１から入力されるアレー合成信号と、パイロット生成部１２３２から入力されるパイロット信号とを用いて、ＯＦＤＭ信号の各サブキャリヤにおける位相補正値を求めて出力する。位相識別部１２３により算出された位相補正値は、乗算部１２４に入力される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
図３、図４、図１５および図１０に示したように、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置においては、ＳＰ信号が伝送されないサブキャリヤの位相補正値を、当該サブキャリヤに隣接するサブキャリヤにおける受信ＳＰ信号のアレー合成信号に基づいて決定している。このため、遅延時間の長いマルチパスが受信される場合など、サブキャリヤ間のチャネル応答が大きく異なっている場合には、当該サブキャリヤにおけるチャネル応答と、隣接するサブキャリヤによって伝送される受信ＳＰ信号に乗じられているそれとが大きく異なり、誤った参照信号を生成して重み係数が最適値に収束しないという問題があった。
【００３５】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、遅延時間の長いマルチパスや、希望波と同一の周波数帯域内に干渉波が受信される状況においても、その状況に適合した重み係数を算出してアレー合成処理を行い、希望波信号を良好に抽出することが可能なＯＦＤＭ信号合成用受信装置およびそれを用いて希望波を良好かつ安定に中継する中継装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
上記課題を解決するため、本発明によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置は、複数のアレー素子で構成されるアレーアンテナによって受信するアレー素子数分の受信ＯＦＤＭ信号を、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数領域の信号であるキャリヤシンボルに変換して出力するアレー素子数分のＦＦＴ部と、前記各ＦＦＴ部から出力されるキャリヤシンボルに対して、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に重み付け合成し、アレー合成信号を生成して出力するキャリヤシンボル合成部と、前記重み付け合成のために用いる重み係数を制御する重み係数制御部とを備えたＯＦＤＭ信号合成用受信装置において、前記重み係数制御部は、チャネル推定部、位相識別部、判定値算出部、乗算部、および重み係数算出部を有し、前記チャネル推定部が、前記各ＦＦＴ部から出力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルについて、予め決められたシンボル番号およびサブキャリヤ番号により伝送されるパイロット信号を抽出するアレー素子数分のパイロット抽出部と、振幅および位相が既知の送信パイロット信号を生成するパイロット生成部と、前記各パイロット抽出部により抽出されるアレー素子数分の受信パイロット信号を、前記パイロット生成部により生成される送信パイロット信号で除算し、各アレー素子および各サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めるアレー素子数分の除算部と、前記各除算部により求められるチャネル応答をシンボル方向およびサブキャリヤ方向に補間し、全サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めるアレー素子数分の補間部とを有し、前記位相識別部が、前記各補間部により求められるアレー素子数分のチャネル応答を、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に前記重み係数算出部から出力される重み係数を用いてアレー合成を行うチャネル応答合成部と、前記チャネル応答合成部によりアレー合成されたアレー合成信号から補正すべき位相回転角を求め、位相補正値として出力する位相識別部とを有し、前記判定値算出部が、前記各ＦＦＴ部から出力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルを、前記重み係数算出部から出力される当該サブキャリヤの重み係数および当該サブキャリヤに隣接するサブキャリヤの重み係数を用いてアレー合成を行う他の複数のキャリヤシンボル合成部と、前記他の各キャリヤシンボル合成部によりアレー合成された複数のアレー合成信号からなるベクトルに、予め決められたキャリヤ間平均化行列を乗算し、乗算後のベクトルのそれぞれの成分をキャリヤ間平均化処理後の複数のアレー合成信号として出力するキャリヤ間平均化部と、前記キャリヤ間平均化部から出力される複数のアレー合成信号を、それぞれしきい値判定して判定値を出力する複数のしきい値判定部と、前記キャリヤ間平均化部から出力される複数のアレー合成信号および前記各しきい値判定部から出力される判定値を用いてそれぞれ変調誤差比を算出する複数の変調誤差比算出部と、前記各変調誤差比算出部により算出される変調誤差比のそれぞれに予め決められた定数を乗算する他の複数の乗算部と、前記他の各乗算部により乗算された結果の中から最大値を与える乗算部の系統について、その系統における前記しきい値判定部から出力される判定値を選択して出力する選択部とを有し、前記乗算部が、前記選択部から出力される判定値に、前記位相識別部から出力される位相補正値を乗算し、参照信号として出力し、前記重み係数算出部が、前記キャリヤシンボル合成部から出力されるアレー合成信号と、前記乗算部から出力される参照信号との間の誤差が最小となるように、重み係数の最適化を行い重み係数を出力することを特徴とする。
【００３７】
また、本発明によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置は、複数のアレー素子で構成されるアレーアンテナによって受信するアレー素子数分の受信ＯＦＤＭ信号を、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数領域の信号であるキャリヤシンボルに変換して出力するアレー素子数分のＦＦＴ部と、前記各ＦＦＴ部から出力されるキャリヤシンボルに対して、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に重み付け合成し、アレー合成信号を生成して出力するキャリヤシンボル合成部と、前記重み付け合成のために用いる重み係数を制御する重み係数制御部とを備えたＯＦＤＭ信号合成用受信装置において、前記重み係数制御部は、チャネル推定部、位相識別部、判定値算出部、乗算部、除算部、チャネル応答合成部、および重み係数算出部を有し、前記チャネル推定部が、前記各ＦＦＴ部から出力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルについて、予め決められたシンボル番号およびサブキャリヤ番号により伝送されるパイロット信号を抽出するアレー素子数分のパイロット抽出部と、振幅および位相が既知の送信パイロット信号を生成するパイロット生成部と、前記各パイロット抽出部により抽出されるアレー素子数分の受信パイロット信号を、前記パイロット生成部により生成される送信パイロット信号で除算し、各アレー素子および各サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めるアレー素子数分の他の除算部と、前記他の各除算部により求められるチャネル応答をシンボル方向およびサブキャリヤ方向に補間し、全サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めるアレー素子数分の補間部とを有し、前記位相識別部が、前記各補間部により求められるアレー素子数分のチャネル応答を、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に前記重み係数算出部から出力される重み係数を用いてアレー合成を行うチャネル応答合成部と、前記チャネル応答合成部によりアレー合成されたアレー合成信号から補正すべき位相回転角を求め、位相補正値として出力する位相補正値算出部とを有し、前記判定値算出部が、前記各ＦＦＴ部から出力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルを、前記重み係数算出部から出力される当該サブキャリヤの重み係数および当該サブキャリヤに隣接するサブキャリヤの重み係数を用いてアレー合成を行う他の複数のキャリヤシンボル合成部と、前記他の各キャリヤシンボル合成部によりアレー合成された複数のアレー合成信号からなるベクトルに、予め決められたキャリヤ間平均化行列を乗算し、乗算後のベクトルのそれぞれの成分をキャリヤ間平均化処理後の複数のアレー合成信号として出力するキャリヤ間平均化部と、前記キャリヤ間平均化部から出力される複数のアレー合成信号を、それぞれしきい値判定して判定値を出力する複数のしきい値判定部と、前記キャリヤ間平均化部から出力される複数のアレー合成信号および前記各しきい値判定部から出力される判定値を用いてそれぞれ変調誤差比を算出する複数の変調誤差比算出部と、前記各変調誤差比算出部により算出される変調誤差比のそれぞれに予め決められた定数を乗算する他の複数の乗算部と、前記他の各乗算部により乗算された結果の中から最大値を与える乗算部の系統について、その系統における前記しきい値判定部から出力される判定値を選択して出力する選択部とを有し、前記乗算部が、前記選択部から出力される判定値に、前記位相補正部から出力される位相補正値を乗算し、参照信号として出力し、前記除算部が、前記各ＦＦＴ部から出力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルを、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に前記乗算部から出力される参照信号で除算し、チャネル応答を出力し、前記チャネル応答合成部が、前記各除算部から出力されるアレー素子数分のチャネル応答を、前記重み係数算出部から出力される重み係数を用いてアレー合成処理を行い、アレー合成信号を出力し、前記重み係数算出部が、前記チャネル応答合成部から出力されるアレー合成信号と、所望信号との間の誤差が最小となるように、重み係数の最適化を行い重み係数を出力することを特徴とする。
【００３８】
また、本発明によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置は、前記判定値算出部が有する変調誤差比算出部、乗算部および選択部の代わりに、それぞれ減算部、新たな乗算部および新たな選択部を有し、前記減算部が、前記キャリヤ間平均化部から出力される複数のアレー合成信号と前記各しきい値判定部から出力される判定値との間の誤差を算出し、前記新たな乗算部が、前記減算部により算出される誤差のそれぞれに予め決められた定数を乗算し、前記新たな選択部が、前記各乗算部により乗算された結果の中から最小値を与える乗算部の系統について、その系統における前記しきい値判定部から出力される判定値を選択して出力することを特徴とする。
【００３９】
さらに、本発明による中継装置は、前記ＯＦＤＭ信号合成用受信装置を用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４０】
以上のように、本発明によれば、遅延時間の長いマルチパスや、希望波と同一の周波数帯域内に干渉波が受信される状況においても、その状況に適合した重み係数を算出してアレー合成処理を行い、希望波信号を良好に抽出することが可能なＯＦＤＭ信号合成用受信装置およびそれを用いて希望波を良好かつ安定に中継する中継装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。
〔実施例１〕
図１は、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の第１の構成を示すブロック図である。このＯＦＤＭ信号合成用受信装置１は、ＦＦＴ部１０−１，ｉ、重み係数制御部２０、およびアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０を備えている。また、重み係数制御部２０は、判定値算出部２１、チャネル推定部２２−１，ｉ、位相識別部２３、乗算部２４、減算部２５、および重み係数算出部２６を備えている。
【００４２】
ＦＦＴ部１０は、アレー素子数分のＦＦＴ部により構成され、複数のアレー素子で構成されるアレーアンテナによって受信され出力されたアレー素子数分の各受信ＯＦＤＭ信号を入力し、受信ＯＦＤＭ信号に対して高速フーリエ変換処理し、周波数領域のキャリヤシンボルを出力する。各ＦＦＴ部１０の出力は４分配され、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０、判定値算出部２１、チャネル推定部２２および重み係数算出部２６へそれぞれ入力される。
【００４３】
判定値算出部２１は、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルと、重み係数算出部２６から入力される重み係数とを用いて、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎の判定値を算出して出力する。判定値算出部２１の詳細については後述する。
【００４４】
チャネル推定部２２は、アレー素子数分のチャネル推定部により構成され、各ＦＦＴ部１０から入力されるキャリヤシンボルから、ＯＦＤＭ信号の各サブキャリヤにおけるチャネル応答を推定して出力する。チャネル推定部２２の詳細については後述する。
【００４５】
位相識別部２３は、各チャネル推定部２２から入力されるアレー素子数分のチャネル応答と、重み係数算出部２６から入力される重み係数とを用いて、ＯＦＤＭ信号の各サブキャリヤにおける位相補正値を求めて出力する。位相識別部２３の詳細については後述する。
【００４６】
乗算部２４は、判定値算出部２１から入力される判定値に位相識別部２３から入力される位相補正値を乗じ、参照信号として出力する。
【００４７】
減算部２５は、乗算部２４から入力される参照信号から、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０から入力されるアレー合成信号を減じ、その結果を誤差信号として出力する。
【００４８】
重み係数算出部２６は、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルと、減算部２５から入力される誤差信号とを用いて、当該誤差信号が最小となる重み係数を算出して出力する。重み係数算出部２６の出力する重み係数は３分配され、それぞれアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０、判定値算出部２１および位相識別部２３へ入力される。
【００４９】
アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０は、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルと、重み係数算出部２６から入力される重み係数とを用いて、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎にアレー合成処理し、アレー合成信号として出力する。アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０の詳細については後述する。アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０の出力は２分配され、一方が減算部２５へ入力され、他方が外部へ供給される。
【００５０】
図６は、図１に示したアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０の構成を示すブロック図である。このアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０は、複素共役部３０１−１，ｉ、乗算部３０２−１，ｉ、および加算部３０３を備えている。尚、後述するアレー合成部（チャネル応答合成部）４２もアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０と同一の内部構成を有する点で共通し、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０が外部からキャリヤシンボルを入力するのに対し、アレー合成部（チャネル応答合成部）４２が外部からチャネル応答を入力する点で相違する。
【００５１】
複素共役部３０１は、アレー素子数分の複素共役部から構成され、重み係数算出部２６から入力されるアレー素子数分の重み係数の複素共役値を生成して出力する。乗算部３０２は、アレー素子数分の乗算部により構成され、入力されるキャリヤ
シンボルまたはチャネル応答と、複素共役部３０１から入力される複素共役値とを乗算して出力する。加算部３０３は、各乗算部３０２から入力されるアレー素子数分の乗算結果を加算し、アレー合成信号として出力する。
【００５２】
図５は、図１に示したチャネル推定部２２−ｉの構成を示すブロック図である。このチャネル推定部２２−ｉは、パイロット抽出部２２１、パイロット生成部２２２、除算部２２３、および補間部２２４を備えている。
【００５３】
パイロット抽出部２２１は、ＦＦＴ部１０−ｉから入力されるキャリヤシンボルから、予め決められたシンボル番号およびサブキャリヤ番号のキャリヤシンボルとして伝送されるパイロット信号を抽出し、受信パイロット信号として出力する。パイロット生成部２２２は、予め決められた振幅および位相を持つパイロット信号を生成して出力する。
【００５４】
除算部２２３は、パイロット抽出部２２１から入力される受信パイロット信号を、パイロット生成部２２２から入力されるパイロット信号で除算し、パイロット信号が伝送されるサブキャリヤにおけるチャネル応答を求めて出力する。補間部２２４は、除算部２２３から入力されるチャネル応答を、シンボル方向およびサブキャリヤ方向に内挿補間し、ＯＦＤＭ信号の全サブキャリヤにおけるチャネル応答を算出して出力する。
【００５５】
図７は、図１に示した判定値算出部２１の第１の構成を示すブロック図である。この判定値算出部２１Ａは、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）２１１−１〜３、キャリヤ間平均化部２１２、しきい値判定部２１３−１〜３、変調誤差比（MER：Modulation Error Ratio）算出部２１５−１〜３、乗算部２１６−１〜３、最大値検出部２１４、および選択部２１８を備えている。
【００５６】
アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）２１１−１〜３は、各ＦＦＴ部１０から３分配したアレー素子数分のキャリヤシンボルをそれぞれ入力する。そして、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に、重み係数算出部２６から入力される重み係数のうち、当該サブキャリヤおよび隣接する複数のサブキャリヤにおける重み係数を用いて、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルをアレー合成処理し、アレー合成信号として出力する。
【００５７】
キャリヤ間平均化部２１２は、それぞれのアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）２１１−１〜３から入力される複数のアレー合成信号から成るベクトルに対して、予め決められたキャリヤ間平均化行列を乗算し、その結果を出力する。キャリヤ間平均化部２１２の出力は２分配され、一方がしきい値判定部２１３−１〜３へ、他方が変調誤差比算出部２１５−１〜３へ入力される。
【００５８】
しきい値判定部２１３−１〜３は、キャリヤ間平均化部２１２から入力されるキャリヤ間平均結果のアレー合成信号にしきい値判定処理を行い、そのアレー合成信号（平均結果）との間の誤差が最も小さいアレー合成信号（平均結果）を既知の理想信号（判定値）として出力する。しきい値判定部２１３−１〜３の出力する理想信号は２分配され、一方が選択部２１８へ、他方が変調誤差比算出部２１５−１〜３へ入力される。
【００５９】
変調誤差比算出部２１５−１〜３は、キャリヤ間平均化部２１２から入力されるアレー合成信号と、しきい値判定部２１３−１〜３からそれぞれ入力される理想信号とを用いて、変調誤差比を算出して出力する。
【００６０】
乗算部２１６−１〜３は、変調誤差比算出部２１５−１〜３から入力される変調誤差比に、予め決められた定数を乗算して出力する。最大値検出部２１４は、乗算部２１６−１〜３から入力される変調誤差比の乗算結果から、その変調誤差比の乗算結果の最大値を検出し、その最大値を出力した系統を示す選択制御信号を選択部２１８に出力する。
【００６１】
選択部２１８は、最大値検出部２１４から入力される選択制御信号に基づいて、その系統のしきい値判定部２１３−１〜３から入力される理想信号を選択し、判定値として出力する。
【００６２】
図８は、図１に示した判定値算出部２１の第２の構成を示すブロック図である。この判定値算出部２１Ｂは、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）２１１−１〜３、キャリヤ間平均化部２１２、しきい値判定部２１３−１〜３、減算部２１９−１〜３、乗算部２１６−１〜３、最小値検出部２１７、および選択部２１８を備えている。
【００６３】
図７に示した判定値算出部２１Ａと図８に示す判定値算出部２１Ｂとを比較すると、判定値算出部２１Ｂが、判定値算出部２１Ａの変調誤差比算出部２１５−１〜３および最大値検出部２１４の代わりに、減算部２１９−１〜３および最小値検出部２１７を備えている点で相違する。すなわち、図７に示した判定値算出部２１Ａは、変調誤差比が最大となる系統の判定値を出力するのに対し、図８に示す判定値算出部２１Ｂは、アレー合成信号の誤差が最小となる系統の判定値を出力する点で相違する。尚、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）２１１−１〜３、キャリヤ間平均化部２１２、しきい値判定部２１３−１〜３、乗算部２１６−１〜３および選択部２１８は同一の構成であるので、ここでは説明を省略する。
【００６４】
減算部２１９−１〜３は、キャリヤ間平均化部２１２から入力されるアレー合成信号と、しきい値判定部２１３−１〜３からそれぞれ入力される理想信号とを用いて、これらの誤差を算出して出力する。
【００６５】
また、最小値検出部２１７は、乗算部２１６−１〜３から入力される誤差の乗算結果から、その誤差の乗算結果の最小値を検出し、その最小値を出力した系統を示す選択制御信号を選択部２１８に出力する。
【００６６】
図１１は、図１に示した位相識別部２３の構成を示すブロック図である。この位相識別部２３は、アレー合成部（チャネル応答合成部）２３１、所望応答生成部２３２、および位相補正値算出部２３３を備えている。
【００６７】
アレー合成部（チャネル応答合成部）２３１は、各チャネル推定部２２から入力されるアレー素子数分のチャネル応答と、重み係数算出部２６から入力される重み係数とを用いてアレー合成処理し、アレー合成信号として出力する。
【００６８】
所望応答生成部２３２は、所望のチャネル応答、すなわち１を生成して出力する。位相補正値算出部２３３は、アレー合成部（チャネル応答合成部）２３１から入力されるアレー合成信号と、所望応答生成部２３２から入力される所望応答とを用いて位相回転角を求め、これを位相補正値として出力する。位相補正値算出部２３３により算出された位相補正値は、乗算部２４に入力される。
【００６９】
〔実施例２〕
図２は、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の第２の構成を示すブロック図である。このＯＦＤＭ信号合成用受信装置２は、ＦＦＴ部１０−１，ｉ、重み係数制御部４０、およびアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０を備えている。また、重み係数制御部４０は、判定値算出部２１、チャネル推定部２２−１，ｉ、位相識別部２３、乗算部２４、重み係数算出部２６、除算部４１−１，ｉ、アレー合成部（チャネル応答合成部）４２、所望応答生成部４３、および減算部４４を備えている。
【００７０】
図１に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置１と図２に示すＯＦＤＭ信号合成用受信装置２とは、ＦＦＴ部１０−１，ｉ、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０、判定値算出部２１−１，ｉ、チャネル推定部２２−１，ｉ、位相識別部２３、乗算部２４、および重み係数算出部２６の構成が同一である。これに対し、図２に示すＯＦＤＭ信号合成用受信装置２は、除算部４１−１，ｉ、所望応答生成部４３、および減算部４４を備えている点で相違する。尚、ＦＦＴ部１０−１，ｉ、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０、判定値算出部２１−１，ｉ、チャネル推定部２２−１，ｉ、位相識別部２３、乗算部２４、および重み係数算出部２６については説明を省略する。
【００７１】
重み係数制御部４０において、除算部４１は、アレー素子数分の除算部により構成され、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルを、乗算部２４から入力されるＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎の参照信号で除算し、ＯＦＤＭ信号の各サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めて出力する。各除算部４１の出力は２分配され、一方が重み係数算出部２６へ、他方がアレー合成部（チャネル応答合成部）４２へ入力される。
【００７２】
アレー合成部（チャネル応答合成部）４２は、各除算部４１から入力されるアレー素子数分のチャネル応答を、重み係数算出部２６から入力される重み係数を用いて、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎にアレー合成処理を行い、チャネル応答のアレー合成信号を出力する。
【００７３】
所望応答生成部４３は、ＯＦＤＭ信号の各サブキャリヤにおける所望応答、すなわち1を生成し、出力する。減算部４４は、所望応答生成部４３から入力される所望応答から、アレー合成部（チャネル応答合成部）４２から入力されるチャネル応答のアレー合成信号を減算し、その誤差を出力する。
【００７４】
重み係数算出部２６により算出される重み係数は、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０、判定値算出部２１、位相識別部２３、およびアレー合成部（チャネル応答合成部）４２へ入力される。
【００７５】
〔ＩＳＤＢ−Ｔ方式を用いた場合〕
以上のように構成されるＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２において、ＩＳＤＢ−Ｔ方式を用いた場合について詳細に説明する。
【００７６】
〔ＳＰ参照型チャネル推定および判定指向型チャネル推定〕
ＩＳＤＢ−Ｔ方式において、ＳＰに割り当てられているサブキャリヤは、シンボル番号をｉ、サブキサリヤ番号をｋとすると、
【数１６】
2008066982.tif 000018
を満足する。ただし、ｍｏｄは剰余を示す。以下、式（１７）を満足するｉ，ｋをそれぞれｉｐ，ｋｐとする。
【００７７】
図５に示したチャネル推定部２２−ｉにおいて、パイロット抽出部（ＳＰ抽出部）２２１で抽出される受信ＳＰ信号をｘｉｐ，ｋｐ、パイロット生成部（ＳＰ生成部）２２２で生成されるＳＰ信号（ＩＳＤＢＴ変調器において生成され送信されるＳＰ信号（以下、単に送信ＳＰ信号という。））をｓｉｐ，ｋｐとすると、除算部２２３により算出されるシンボル番号ｉｐ、サブキャリヤ番号ｋｐにおけるチャネル応答ｕｉｐ，ｋｐは、次式で表される。
【数１７】
2008066982.tif 000019
【００７８】
ここでは、チャネル応答を算出するための基準信号としてＩＳＤＢ−Ｔ方式で採用されているＳＰ信号を用いる方法を説明したが、振幅と位相が既知で受信側（ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２）で生成可能なシンボルであれば、同様にチャネル応答を算出するための基準信号として利用することができる。
【００７９】
このように、ＳＰ信号を参照してチャネル応答を求める場合は、全てのシンボルおよびサブキャリヤにおけるチャネル応答を直接求めることができない。全てのシンボルおよびサブキャリヤにおけるチャネル応答を得るためには、補間部２２４において、シンボルおよびサブキャリヤ方向について補間処理を行う必要がある。
【００８０】
一方、全てのシンボルおよびサブキャリヤにおけるチャネル応答を直接得るためには、ＩＳＤＢＴ変調器における信号生成時のデータシンボル（以下、単に送信信号という。）を推定し、ＳＰ信号と同様に用いる必要がある。
【００８１】
シンボル番号ｉ、サブキャリヤ番号ｋにおける受信キャリヤシンボルについて、式（１０）のしきい値判定処理により、送信信号を推定して得られる判定値をｄｉ，ｋとすると、チャネル応答は次式により得ることができる。
【数１８】
2008066982.tif 000020
【００８２】
〔キャリヤシンボルの合成およびチャネル応答の合成〕
式（１）の両辺を参照信号ｒｋで割ると、次式が得られる。
【数１９】
2008066982.tif 000021
【数２０】
2008066982.tif 000022
ここで、ｙｋおよびｚｋは、それぞれキャリヤシンボルのアレー合成信号およびチャネル応答のアレー合成信号を示し、ｗｋ，ｘｋおよびｕｋは、それぞれサブキャリヤ番号ｋについての重み係数ベクトル、受信キャリヤシンボルベクトルおよびチャネル応答ベクトルを示す。
【００８３】
同様に、式（５）の両辺を参照信号ｒｋで除算すると次式を得ることができる。
【数２１】
2008066982.tif 000023
したがって、受信キャリヤシンボルベクトルｘｋを重み係数ベクトルｗｋを用いてアレー合成した結果ｙｋと参照信号ｒｋとの間の誤差を最小化する、すなわちｙｋ→ｒｋとすることは、チャネル応答ベクトルｕｋを重み係数ベクトルｗｋを用いてアレー合成した結果ｚｋ→１となるように最適化することと等価である。
【００８４】
〔位相識別部〕
図１０に示した位相識別部１２３は従来の構成であり、図１１に示した位相識別部２３は本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２における構成である。図１０に示した従来の位相識別部１２３は、受信キャリヤシンボルのうちパイロット信号のアレー合成信号を用い、図１１に示した本発明の実施の形態による位相識別部２３は、チャネル応答のアレー合成信号を用いる点で相違する。
【００８５】
遅延時間の長いマルチパスが受信されるような場合、受信信号は、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ間でチャネル応答の違いが大きくなる。したがって、図１０に示した従来の位相識別部１２３では、ＳＰが伝送されないサブキャリヤについて、隣接するサブキャリヤのキャリヤシンボルと当該サブキャリヤの重み係数とを用いてアレー合成してアレー合成信号を求める場合、隣接するサブキャリヤの受信ＳＰは当該サブキャリヤとは異なるチャネル特性が乗じられるため、正確なアレー合成信号を得ることができず、その誤差が大きくなり、位相識別を誤ってしまうことがある。
【００８６】
一方、図１１に示した本発明の実施の形態による位相識別部２３では、当該サブキャリヤのチャネル応答値を求め、これを当該サブキャリヤの重み係数を用いてチャネル応答のアレー合成を行うことにより、それぞれのサブキャリヤにおけるチャネル応答を正確に求めることができ、正確に位相識別を行うことができる。
【００８７】
また、全サブキャリヤにおけるチャネル応答は、振幅と位相が既知の送信シンボルであるＳＰ信号を用いたＳＰ参照型チャネル推定を行い、シンボル方向およびサブキャリヤ方向の内挿補間を行うことにより求めることができる。
【００８８】
シンボル方向の補間には、例えば最新値保持法、線形補間法を用いることができ、次式により補間処理を行うことができる。
最新値保持
【数２２】
2008066982.tif 000024
線形補間
【数２３】
2008066982.tif 000025
【００８９】
サブキャリヤ方向の補間には、例えば線形補間法を用いることができ、次式により補間処理を行うことができる。
【数２４】
2008066982.tif 000026
【００９０】
重み係数が評価関数の真の最小値に収束していない場合、式（２３）のように、アレー合成に対してｅｘｐ（ｊｎπ／２）の位相回転が加わる。
【数２５】
2008066982.tif 000027
ただし、ｗｋ，ｏｐｔはｋ番目のサブキャリヤにおける最適重みを示す。
【００９１】
ｎはチャネル応答値のアレー合成信号ｚｋの位相から求められ、図９に示すように、複素平面上を４分割し、ｚｋの位置からｎｋを決定する。これをＮｋとすれば、位相補正値はｅｘｐ（−ｊＮｋπ／２）となる。
【００９２】
したがって、式（２４）のように、判定値に対してｚｋの位相角の符号を逆にして位相回転させることにより、真の最適解へ収束させることができる。
【数２６】
2008066982.tif 000028
ここで、ｄｅｃ（ｙ）はしきい値判定の関数であり、ｙに最も近い送信信号を返す。
【００９３】
次に、ｚｋにπ／４位相回転を加え、
【数２７】
2008066982.tif 000029
とすると、式（２６）（２７）が得られる。
【数２８】
2008066982.tif 000030
【数２９】
2008066982.tif 000031
【００９４】
ただし、Ｒｅ［・］，Ｉｍ［・］はそれぞれ複素数の実部および虚部を示す。ここで、図９の領域判定について、式（２５）の左辺の実部、虚部の符号からＮｋを求めることができる。また、符号のみを求めることができればよいから、式（２６）（２７）において√２は省略することができる。
【数３０】
2008066982.tif 000032
【００９５】
〔判定値算出部〕
図７に示した判定値算出部２１Ａ、および図８に示した判定値算出部２１Ｂについて、数式を用いて説明する。まず、図８に示した判定値算出部２１Ｂについて説明する。この判定値算出部２１Ｂは、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に処理を行う。ここでは、当該サブキャリヤの番号をｋとする。
【００９６】
まず、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）２１１は、サブキャリヤ番号ｋについてのキャリヤシンボルベクトルｘｋを隣接する２ｍ＋１個のサブキャリヤについての重み係数を用いて、アレー合成信号を生成する。
【数３１】
2008066982.tif 000033
ここで、ｉはｋ−ｍ≦ｉ≦ｋ＋ｍを満たす任意の整数である。ｍは十分小さな整数であり、例えば１でもよい。図８は、ｍ＝１の場合を示している。
【００９７】
特に、遅延時間の長いマルチパスが受信される場合は、サブキャリヤ毎に最適な重みが大きく異なるため、キャリヤ間平均化部２１２は、式（３０）の右辺に示すように、２ｍ＋１個のアレー合成信号からなるベクトルに対しキャリヤ間平均化行列を掛ける。
【数３２】
2008066982.tif 000034
ここで、
【数３３】
2008066982.tif 000035
【数３４】
2008066982.tif 000036
である。
【００９８】
式（３０）の左辺は、行列演算後のアレー合成信号である。キャリヤ間平均化行列Ａは、隣接するそれぞれのサブキャリヤに乗じられているチャネル応答の違いを吸収するために乗じられるものであり、例えばｍ＝１のとき次のようにすればよい。
【数３５】
2008066982.tif 000037
【００９９】
Ａの１行目により、両隣接するサブキャリヤ間の重み係数ベクトルの平均値によるアレー合成信号が得られる。例えば、当該サブキャリヤのみが最適解へ十分に収束していない場合に、両隣接するサブキャリヤからの作用により、正しい判定値を得て、収束へ向かわせることができる。また、Ａの２行目では当該サブキャリヤのみの重み係数ベクトルによるアレー合成信号が得られ、これは、通常の判定指向型に相当する。Ａの３行目では、当該サブキャリヤおよび両隣接するサブキャリヤの重み係数ベクトルを重み付け平均した係数ベクトルによるアレー合成信号が得られる。一方、図１５に示した判定値算出部１２１では、Ａが単位行列の場合に相当する。
【０１００】
次に、しきい値判定部２１３は、行列演算後の複数のアレー合成信号をそれぞれしきい値判定し、式（３４）の左辺に示す仮の判定値を生成する。
【数３６】
2008066982.tif 000038
ここで、ｄｅｃ（ｙ）はしきい値判定の関数であり、ｙに最も近い送信データを返す。
【０１０１】
そして、それぞれのアレー合成信号について式（３５）を用いて、減算部２１９は、仮の判定値とアレー合成信号との間のノルム（残留誤差）を算出し、乗算部２１６は、その結果に定数βｉを乗算する。
【数３７】
2008066982.tif 000039
ここで、定数βｉは、それぞれの誤差に対する重み付けをするためのパラメータである。
【０１０２】
最後にノルムが最小であるｉをｊとして選択し、そのときの判定値を以下のように表す。
【数３８】
2008066982.tif 000040
【数３９】
2008066982.tif 000041
【０１０３】
次に、図７に示した判定値算出部２１Ａについて説明する。図７の判定値算出部２１Ａと図８の判定値算出部２１Ｂとは、判定値算出部２１Ａが、誤差の代わりに変調誤差比を用いること、および最小値の代わりに最大値を求める点で相違する。この相違点について説明する。
【０１０４】
変調誤差比算出部２１５により算出される変調誤差比（MER）は、一般に次式で定義される。尚、変調誤差比の詳細については、以下の文献「ＥＴＲ２９０：Measurement guidelines for DVB Systems，ETSI Technical Report，may 1997」を参照されたい。
【数４０】
2008066982.tif 000042
【数４１】
2008066982.tif 000043
ここで、式（３９）の左辺はキャリヤ番号ｋにおける受信シンボルであり、右辺の（Ｉｋ，Ｑｋ）は、式（１０）のように受信シンボルをシンボル判定して得られる推定した既知の送信信号ベクトルを示し、（δＩｋ，δＱｋ）は、推定送信信号ベクトルと受信シンボルとの間の誤差ベクトルを示す。
【０１０５】
式（３８）のように、変調誤差比は、一般にＯＦＤＭシンボル毎に全てのデータシンボルについての信号電力および誤差電力の総和の比であるが、それぞれのサブキャリヤについての変調誤差比を考えて、ここでは式（４０）で定義する。
【数４２】
2008066982.tif 000044
【０１０６】
変調誤差比は、キャリヤシンボルの信号点としての確からしさを示す数値であり、誤差との違いは、その信号点電力によって正規化されているかどうかにある。また、誤差は小さい方が信号点として確からしいのに対して、変調誤差比は大きい方が信号点として確からしいため、変調誤差比を用いる場合は、最大値検出部２１４により複数の変調誤差比のうちの最大値が検出され、最大の変調誤差比を与えるキャリヤシンボルのしきい値判定値が選択される。
【０１０７】
また、変調誤差比は、信号点としての確からしさを比較することが目的であるため、ｄＢ変換する必要はない。したがって、式（３４）の仮の判定値について、判定値としての確からしさを次式により定義する。
【数４３】
2008066982.tif 000045
ここで、定数βｉは、それぞれの変調誤差比に対する重み付けをするためのパラメータである。
【０１０８】
また、前述したＡに式（３３）を用いた場合は、第２行すなわち当該サブキャリヤにおける重み係数を用いて生成した判定値に対する重みβｋを大きくすることにより、判定誤り（選択誤り）を少なくすることができる。
【０１０９】
変調誤差比は、値が大きい方が信号点として確からしいため、複数の重み付けされた変調誤差比の最大値を検出し、最大の重み付けされた変調誤差比を与えるｉをｊとし、そのキャリヤシンボルのしきい値判定値を選択する。
【数４４】
2008066982.tif 000046
【数４５】
2008066982.tif 000047
【０１１０】
〔中継装置〕
図１２は、図１に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置１または図２に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置２を用いた中継装置の構成を示すブロック図である。この中継装置５０１は、外部の受信アンテナ５０２、フィーダーケーブル５０３，５１２、受信フィルタ５０４、受信部５０５、およびＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２、判定器５０６、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部５０７、ＧＩ付加部５０８、外部の送信部５０９、ＰＡ５１０、送信フィルタ５１１、および送信アンテナ５１３を備えている。
【０１１１】
親局から送信された希望波（ＯＦＤＭ波）は、放送波中継局の中継装置５０１において、複数の受信アンテナ５０２によって受信される。複数の受信フィルタ５０４は、複数の受信アンテナ５０２からフィーダーケーブル５０３を通して受信信号を入力し、希望波の周波数帯域外の不要な信号成分を除去する。複数の受信部５０５は、受信アンテナ５０２数分の受信フィルタ５０４の出力信号をそれぞれ入力し、その出力レベルが一定になるようにＡＧＣ増幅した後、周波数変換してＩＦ信号を出力する。このＩＦ信号の中心周波数としては、３７．１５ＭＨｚが一般に用いられる。
【０１１２】
受信アンテナ５０２数分の受信部５０５により出力されたＩＦ信号は、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２に入力される。ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２は、ＦＦＴ後のキャリヤシンボルをアレー合成処理することにより、マルチパス歪みおよび希望波と同一周波数帯域内の妨害波を除去して出力する。
【０１１３】
判定器５０６は、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２の出力信号を入力し、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎にしきい値判定処理により、送信シンボルを推定して出力する。ＩＦＦＴ部５０７は、判定器５０６からのキャリヤシンボルを入力し、ＩＦＦＴ処理し、時間領域の信号に変換する。ＧＩ付加部５０８は、ＩＦＦＴ部５０７からの時間領域の信号を入力し、ＯＦＤＭシンボルの先頭にＧＩを付加し、入力信号と同じ周波数のＩＦ信号として出力する。
【０１１４】
送信部５０９は、ＧＩ付加部５０８からＩＦ信号を入力し、ＲＦ帯に周波数変換し、一定レベルになるように増幅して出力する。ＰＡ５１０は、送信部５０９からＲＦ信号を入力し、所望の出力の送信信号を得るためにＲＦ信号を電力増幅して出力する。送信フィルタ５１１は、ＰＡ５１０から送信信号を入力し、帯域外の不要輻射成分を除去する。送信フィルタ５１１により帯域外の不要な成分が除去された送信信号は、フィーダーケーブル５１２を通して送信アンテナ５１３に供給され電波となって放射される。
【０１１５】
尚、図１２に示した中継装置５０１は、判定器５０６を備えるようにしたが、必ずしも必要ではない。判定器５０６によるしきい値判定を行う処理は、前述のように入力されるキャリヤシンボルに最も近い既知の送信シンボルに置き換える処理である。この処理には干渉除去の残留誤差や素子間で非相関の白色雑音を除去できるという利点があるが、必ずしも必要であるとは限らない。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の第１の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の第２の構成を示すブロック図である。
【図３】ＯＦＤＭ信号合成用受信装置の概要を説明する図である。
【図４】他のＯＦＤＭ信号合成用受信装置の概要を説明する図である。
【図５】チャネル推定部の構成を示す図である。
【図６】アレー合成部の構成を示す図である。
【図７】判定値算出部の第１の構成を示す図である。
【図８】判定値算出部の第２の構成を示す図である。
【図９】位相識別アルゴリズムを説明する図である。
【図１０】図１５の位相識別部の構成を示す図である。
【図１１】位相識別部の構成を示す図である。
【図１２】図１または図２のＯＦＤＭ信号合成用受信装置を用いた中継装置の構成を示す図である。
【図１３】ＳＰの配置を説明する図である。
【図１４】最適化による重み係数算出手法を説明する図である。
【図１５】従来技術から想定されるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１，２，９１，９２，１０１  ＯＦＤＭ信号合成用受信装置
１０  ＦＦＴ部
２０，４０，５０，６０，１２０  重み係数制御部
２１，１２１  判定値算出部
２２  チャネル推定部
２３，１２３  位相識別部
２４，１２４，２１６，３０２  乗算部
２５，４４，５２，１２５，２１９  減算部
２６，６３，１２６  重み係数算出部
３０，２１１，１２３１  アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）
４２，２３１  アレー合成部（チャネル応答合成部）
４１，６２，２２３  除算部
４３，２３２  所望応答生成部
５１，６１  参照信号生成部
２１２  キャリヤ間平均化部
２１３  しきい値判定部
２１４  最大値検出部
２１５  変調誤差比算出部
２１７  最小値検出部
２１８  選択部
２２１  パイロット抽出部
２２２，１２３２  パイロット生成部
２３３，１２３３  位相補正値算出部
２２４  補間部
３０１  複素共役部
３０３  加算部
５０１  中継装置
５０２  受信アンテナ
５０３，５１２  フィーダーケーブル
５０４  受信フィルタ
５０５  受信部
５０６  判定器
５０７  ＩＦＦＴ部
５０８  ＧＩ付加部
５０９  送信部
５１０  ＰＡ
５１１  送信フィルタ
５１３  送信アンテナ
【図１】
2008066982.tif 000048
【図２】
2008066982.tif 000049
【図３】
2008066982.tif 000050
【図４】
2008066982.tif 000051
【図５】
2008066982.tif 000052
【図６】
2008066982.tif 000053
【図７】
2008066982.tif 000054
【図８】
2008066982.tif 000055
【図９】
2008066982.tif 000056
【図１０】
2008066982.tif 000057
【図１１】
2008066982.tif 000058
【図１２】
2008066982.tif 000059
【図１３】
2008066982.tif 000060
【図１４】
2008066982.tif 000061
【図１５】
2008066982.tif 000062