(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ信号送信装置とＯＦＤＭ信号受信装置とを備えるＯＦＤＭ信号伝送装置であって、
前記ＯＦＤＭ信号送信装置は、
入力された送信情報信号系列に対して、符号化率Ｒ（０＜Ｒ≦１）または符号化率Ｒ／Ｎ（Ｎ≧２）の誤り訂正符号化を行い、該誤り訂正符号化後の送信情報信号系列を送信符号化信号系列として出力する誤り訂正符号器と、
前記誤り訂正符号器が出力する送信符号化信号系列を入力され、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒで誤り訂正符号化を行う場合に、入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力し、他方、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正符号化を行う場合に、入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力する第一の切替器と、
前記第一の切替器が出力するＮ個の信号系列における各信号系列にそれぞれ対応したＮ個の既知のパイロット信号系列をそれぞれ発生させるＮ個のパイロット信号系列発生器と、
前記第一の切替器が出力するＮ個の信号系列における各信号系列と該各信号系列に対応する各パイロット信号系列とを多重化するＮ個のパイロット信号系列多重化器と、
前記パイロット信号系列多重化器が出力する信号系列に対して逆高速フーリエ変換を行うＮ個の逆高速フーリエ変換器と、
前記逆高速フーリエ変換器が出力する信号系列を送信するＮ本の送信アンテナと、
を有し、
ＯＦＤＭ信号受信装置は、
前記Ｎ本の送信アンテナから送信された信号系列を受信するＮ本の受信アンテナと、
前記受信アンテナに接続され、前記受信アンテナで受信された信号系列に対して高速フーリエ変換を行うＮ個の高速フーリエ変換器と、
前記高速フーリエ変換器が出力する信号系列に含まれるパイロット信号系列を入力され、該パイロット信号系列の振幅および位相と、前記既知のパイロット信号の振幅および位相とから、各送信アンテナと各受信アンテナとの間の各サブキャリアに係る伝達係数を要素とする行列の逆行列を計算し記憶する逆行列演算器と、
前記Ｎ個の高速フーリエ変換器が出力するＮ個の信号系列と前記逆行列演算器が記憶する逆行列との積を演算し、前記Ｎ本の受信アンテナで受信された各信号系列における該信号系列相互の干渉成分をキャンセルする干渉キャンセラと、
前記第一の切替器が入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力した場合は、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成して出力し、他方、前記第一の切替器が入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力した場合は、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する第二の切替器と、
前記第二の切替器が出力する信号系列を入力され、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒで誤り訂正符号化を行った場合は、該入力された信号系列に対し符号化率Ｒの誤り訂正復号を行い、他方、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正符号化を行った場合は、該入力された信号系列に対し符号化率Ｒ／Ｎの誤り訂正復号を行う復号器と、
を有する、
ことを特徴とするＯＦＤＭ信号伝送装置。
【請求項２】
前記第一の切替器は、入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力する場合には分岐メッセージを、他方、入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力する場合は直並列変換メッセージを、前記第二の切替器に対して送信し、
前記第二の切替器は、前記第一の切替器から送信される分岐メッセージまたは直並列変換メッセージを受信し、分岐メッセージを受信した場合には、該前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成し、他方、直並列変換メッセージを受信した場合には、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ信号伝送装置。
【請求項３】
入力された送信情報信号系列に対して、符号化率Ｒ（０＜Ｒ≦１）または符号化率Ｒ／Ｎ（Ｎ≧２）の誤り訂正符号化を行い、該誤り訂正符号化後の送信情報信号系列を送信符号化信号系列として出力する誤り訂正符号器と、
前記誤り訂正符号器が出力する送信符号化信号系列を入力され、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒで誤り訂正符号化を行う場合に、入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力し、他方、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正符号化を行う場合に、入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力する第一の切替器と、
前記第一の切替器が出力するＮ個の信号系列における各信号系列にそれぞれ対応したＮ個の既知のパイロット信号系列をそれぞれ発生させるＮ個のパイロット信号系列発生器と、
前記第一の切替器が出力するＮ個の信号系列における各信号系列と該各信号系列に対応する各パイロット信号系列とを多重化するＮ個のパイロット信号系列多重化器と、
前記パイロット信号系列多重化器が出力する信号系列に対して逆高速フーリエ変換を行うＮ個の逆高速フーリエ変換器と、
前記逆高速フーリエ変換器が出力する信号系列を送信するＮ本の送信アンテナと、
を有し、
前記Ｎ本の送信アンテナから送信された信号系列を受信するＮ本の受信アンテナと、前記受信アンテナに接続され、前記受信アンテナで受信された信号系列に対して高速フーリエ変換を行うＮ個の高速フーリエ変換器と、前記高速フーリエ変換器が出力する信号系列に含まれるパイロット信号系列を入力され、該パイロット信号系列の振幅および位相と、前記既知のパイロット信号の振幅および位相とから、各送信アンテナと各受信アンテナとの間の各サブキャリアに係る伝達係数を要素とする行列の逆行列を計算し記憶する逆行列演算器と、前記Ｎ個の高速フーリエ変換器が出力するＮ個の信号系列と前記逆行列演算器が記憶する逆行列との積を演算し、前記Ｎ本の受信アンテナで受信された各信号系列における該信号系列相互の干渉成分をキャンセルする干渉キャンセラと、前記第一の切替器が入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力した場合は、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成して出力し、他方、前記第一の切替器が入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力した場合は、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する第二の切替器と、前記第二の切替器が出力する信号系列を入力され、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒで誤り訂正符号化を行った場合は、該入力された信号系列に対し符号化率Ｒの誤り訂正復号を行い、他方、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正符号化を行った場合は、該入力された信号系列に対し符号化率Ｒ／Ｎの誤り訂正復号を行う復号器と、を有するＯＦＤＭ信号受信装置に対し、
信号系列を送信することを特徴とするＯＦＤＭ信号送信装置。
【請求項４】
前記第一の切替器は、入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力する場合には分岐メッセージを、他方、入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力する場合は直並列変換メッセージを、前記第二の切替器に対して送信し、
前記第二の切替器は、前記第一の切替器から送信される分岐メッセージまたは直並列変換メッセージを受信し、分岐メッセージを受信した場合には、該前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成し、他方、直並列変換メッセージを受信した場合には、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する、
ことを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ信号送信装置。
【請求項５】
入力された送信情報信号系列に対して、符号化率Ｒ（０＜Ｒ≦１）または符号化率Ｒ／Ｎ（Ｎ≧２）の誤り訂正符号化を行い、該誤り訂正符号化後の送信情報信号系列を送信符号化信号系列として出力する誤り訂正符号器と、前記誤り訂正符号器が出力する送信符号化信号系列を入力され、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒで誤り訂正符号化を行う場合に、入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力し、他方、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正符号化を行う場合に、入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力する第一の切替器と、前記第一の切替器が出力するＮ個の信号系列における各信号系列にそれぞれ対応したＮ個の既知のパイロット信号系列をそれぞれ発生させるＮ個のパイロット信号系列発生器と、前記第一の切替器が出力するＮ個の信号系列における各信号系列と該各信号系列に対応する各パイロット信号系列とを多重化するＮ個のパイロット信号系列多重化器と、前記パイロット信号系列多重化器が出力する信号系列に対して逆高速フーリエ変換を行うＮ個の逆高速フーリエ変換器と、前記逆高速フーリエ変換器が出力する信号系列を送信するＮ本の送信アンテナと、を有するＯＦＤＭ信号送信装置から送信された信号系列を受信し、
前記Ｎ本の送信アンテナから送信された信号系列を受信するＮ本の受信アンテナと、
前記受信アンテナに接続され、前記受信アンテナで受信された信号系列に対して高速フーリエ変換を行うＮ個の高速フーリエ変換器と、
前記高速フーリエ変換器が出力する信号系列に含まれるパイロット信号系列を入力され、該パイロット信号系列の振幅および位相と、前記既知のパイロット信号の振幅および位相とから、各送信アンテナと各受信アンテナとの間の各サブキャリアに係る伝達係数を要素とする行列の逆行列を計算し記憶する逆行列演算器と、
前記Ｎ個の高速フーリエ変換器が出力するＮ個の信号系列と前記逆行列演算器が記憶する逆行列との積を演算し、前記Ｎ本の受信アンテナで受信された各信号系列における該信号系列相互の干渉成分をキャンセルする干渉キャンセラと、
前記第一の切替器が入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力した場合は、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成して出力し、他方、前記第一の切替器が入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力した場合は、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する第二の切替器と、
前記第二の切替器が出力する信号系列を入力され、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒで誤り訂正符号化を行った場合は、該入力された信号系列に対し符号化率Ｒの誤り訂正復号を行い、他方、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正符号化を行った場合は、該入力された信号系列に対し符号化率Ｒ／Ｎの誤り訂正復号を行う復号器と、
を有することを特徴とするＯＦＤＭ信号受信装置。
【請求項６】
前記第一の切替器は、入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力する場合には分岐メッセージを、他方、入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力する場合は直並列変換メッセージを、前記第二の切替器に対して送信し、
前記第二の切替器は、前記第一の切替器から送信される分岐メッセージまたは直並列変換メッセージを受信し、分岐メッセージを受信した場合には、該前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成し、他方、直並列変換メッセージを受信した場合には、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する、
ことを特徴とする請求項５に記載のＯＦＤＭ信号受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広帯域移動通信において用いられるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）信号伝送装置、ＯＦＤＭ信号送信装置およびＯＦＤＭ信号受信装置に関し、特に、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いるＯＦＤＭ信号伝送装置、ＯＦＤＭ信号送信装置およびＯＦＤＭ信号受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
［伝送品質］
広帯域移動体通信においては、移動体通信におけるマルチパスフェージング環境下において一定レベルの伝送品質を維持するために、周波数選択性フェージングについての対策をとる必要がある。この周波数選択性フェージングについての対策としては、送信信号を互いに直交するサブキャリア群に分割して、マルチキャリア伝送を行うＯＦＤＭ方式が知られている。
【０００３】
［伝送容量］
また、広帯域移動体通信においては、限られた周波数帯の中で大容量化を図るために、周波数利用効率の向上についての対策をとる必要がある。
【０００４】
この周波数利用効率の向上についての対策としては、同一周波数帯において複数の送信アンテナと複数の受信アンテナを用いてＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）チャネルを構成し、送信アンテナと受信アンテナとの全ての組み合わせについての伝達係数を測定し、該伝達係数を各要素とする伝達係数行列の逆行列（以下、「伝達係数逆行列」という）を、受信されたＯＦＤＭ信号系列に乗算することによって、相互干渉をキャンセルし、送信されたＯＦＤＭ信号系列を復元する方式が知られている。
【０００５】
この方式によれば、送信アンテナ・受信アンテナの数だけ周波数利用効率を向上させことができる。なお、上記伝達係数逆行列は、受信アンテナで受信したパイロット信号の位相・振幅と、既知のパイロット信号の振幅・位相とを基に算出される。
【０００６】
［伝送品質・伝送容量］
以上のような方式を考慮して、従来、ＯＦＤＭ信号伝送装置においては、同一のＯＦＤＭ信号系列を空間ダイバーシチ伝送する伝送形態（伝送の高品質化を目的とする）と、異なるＯＦＤＭ信号系列を空間多重伝送する伝送形態（伝送容量の増大を目的とする）とが、適応的に切り替えられていた。
【０００７】
図３は、従来のＯＦＤＭ伝送装置を示す図である。図３に記載されているように、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置は、ＯＦＤＭ信号送信装置３とＯＦＤＭ信号受信装置４とから構成される。
【０００８】
ＯＦＤＭ信号送信装置３において、第一の切替器３−５は、受信品質測定手段４−６において測定された受信品質を示す値が、あらかじめ定められた閥値よりも低ければＮ系統（Ｎは２以上の整数）の同一の送信情報信号系列を、高ければＮ系統に直並列変換した送信情報信号系列をパイロット信号系列多重化器３−４−１〜３−４−Ｎにそれぞれ出力する。
【０００９】
パイロット信号系列多重化器３−４−１〜３−４−Ｎは、入力された送信情報信号系列と、パイロット信号発生器３−３−１〜３−３−Ｎから入力された既知のパイロット信号とを時間軸上で多重化し、高速逆フーリエ変換器３−２−１〜３−２−Ｎに出力する。
【００１０】
各高速逆フーリエ変換器３−２一１〜３−２−Ｎにおいて高速逆フーリエ変換されたＯＦＤＭ信号系列は、各送信アンテナ３−１−１〜３−１−Ｎに入力され、ＯＦＤＭ信号受信装置４に向けて送信される。
【００１１】
ＯＦＤＭ信号受信装置４では、各受信アンテナ４−１−１〜４−１−Ｎに、前記送信アンテナ３−１−１〜３−１−Ｎから送信されたＯＦＤＭ信号系列が空間において加算された信号系列が受信される。
【００１２】
各受信アンテナ４−１−１〜４−１−Ｎにおいて受信されたＯＦＤＭ信号系列は、各高速フーリエ変換器４−２−１〜４−２−Ｎにおいて高速フーリエ変換される。
【００１３】
各高速フーリエ変換器４−２−１〜４−２−Ｎの出力信号系列においては、受信パイロット信号系列が多重化されている。逆行列演算器４−３は、受信パイロット信号と前記既知の送信パイロット信号とを用いてサブキャリア毎の伝達係数逆行列を推定する。
【００１４】
干渉キャンセラ４−４では、高速フーリエ変換器４−２−１〜４−２−Ｎの出力である各サブキャリアに係る受信ＯＦＤＭ信号系列に該当する前記伝達係数逆行列を乗算することによって、受信ＯＦＤＭ信号系列の相互干渉をキャンセルする。
【００１５】
第二の切替器４−５は、受信品質測定手段４−６において測定された受信品質が前記あらかじめ定められた閾値よりも低ければ、干渉キャンセラ４−４のＮ系統の出力をダイバーシチ合成する。第二の切替器４−５は、該受信品質が該閾値より高ければ該Ｎ系統の出力を並直列変換して出力する。
【００１６】
従来のＯＦＤＭ信号伝送装置は、このように第一の切替器３−５に入力する前の送信情報信号系列を復元する。
【００１７】
以上のように、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置は、伝搬環境が悪く受信品質が低い場合においては、複数の送信アンテナから同一のＯＦＤＭ信号系列を送信し、受信側で相互干渉キャンセル後のＯＦＤＭ信号系列をダイバーシチ合成することによってダイバーシチ効果に係る高品質化を図っていた。
【００１８】
また、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置は、伝搬環境が良く受信品質が高い場合においては、送信側の複数の送信アンテナからそれぞれ異なるＯＦＤＭ信号系列を送信することによって伝送容量の増大を図っていた。
【００１９】
すなわち、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置は、伝搬環境が悪く受信品質が低い場合における同一のＯＦＤＭ信号系列の空間ダイバーシチ伝送と、伝搬環境が良く受信品質が高い場合における同一周波数帯上の異なるＯＦＤＭ信号系列の空間多重伝送と、を適応的に切り替えることにより、通信の高品質化および伝送容量の増大を図っていた。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のＯＦＤＭ信号伝送装置では、Ｎ系統の空間多重伝送をＮブランチの空間ダイバーシチ伝送に切り替えた場合、伝送品質は向上するが、伝送容量が１／Ｎに低下してしまうという問題があった。
【００２１】
この場合、伝送容量を維持するために、使用周波数帯域幅をＮ倍したり、ＯＦＤＭシンボル変調方式をＮ倍に多値化したりするなどすると、ハードウェアを大きく変更する必要が生じてしまう。
【００２２】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑み、Ｎ系統の空間多重伝送とＮブランチの空間ダイバーシチ伝送とを切り替えるＯＦＤＭ信号伝送において、マルチパスフェージングなどによって伝送品質が著しく劣化した場合に、伝送容量を維持しつつ伝送品質を向上することができる、ＯＦＤＭ信号伝送装置、ＯＦＤＭ信号送信装置およびＯＦＤＭ信号受信装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題は、前記特許請求の範囲に記載の手段により解決される。
【００２４】
すなわち、請求項１に記載の発明は、ＯＦＤＭ信号送信装置とＯＦＤＭ信号受信装置とを備えるＯＦＤＭ信号伝送装置であって、
前記ＯＦＤＭ信号送信装置は、
入力された送信情報信号系列に対して、符号化率Ｒ（０＜Ｒ≦１）または符号化率Ｒ／Ｎ（Ｎ≧２）の誤り訂正符号化を行い、該誤り訂正符号化後の送信情報信号系列を送信符号化信号系列として出力する誤り訂正符号器と、
前記誤り訂正符号器が出力する送信符号化信号系列を入力され、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒで誤り訂正符号化を行う場合に、入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力し、他方、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正符号化を行う場合に、入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力する第一の切替器と、
前記第一の切替器が出力するＮ個の信号系列における各信号系列にそれぞれ対応したＮ個の既知のパイロット信号系列をそれぞれ発生させるＮ個のパイロット信号系列発生器と、
前記第一の切替器が出力するＮ個の信号系列における各信号系列と該各信号系列に対応する各パイロット信号系列とを多重化するＮ個のパイロット信号系列多重化器と、
前記パイロット信号系列多重化器が出力する信号系列に対して逆高速フーリエ変換を行うＮ個の逆高速フーリエ変換器と、
前記逆高速フーリエ変換器が出力する信号系列を送信するＮ本の送信アンテナと、
を有し、
ＯＦＤＭ信号受信装置は、
前記Ｎ本の送信アンテナから送信された信号系列を受信するＮ本の受信アンテナと、
前記受信アンテナに接続され、前記受信アンテナで受信された信号系列に対して高速フーリエ変換を行うＮ個の高速フーリエ変換器と、
前記高速フーリエ変換器が出力する信号系列に含まれるパイロット信号系列を入力され、該パイロット信号系列の振幅および位相と、前記既知のパイロット信号の振幅および位相とから、各送信アンテナと各受信アンテナとの間の各サブキャリアに係る伝達係数を要素とする行列の逆行列を計算し記憶する逆行列演算器と、
前記Ｎ個の高速フーリエ変換器が出力するＮ個の信号系列と前記逆行列演算器が記憶する逆行列との積を演算し、前記Ｎ本の受信アンテナで受信された各信号系列における該信号系列相互の干渉成分をキャンセルする干渉キャンセラと、
前記第一の切替器が入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力した場合は、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成して出力し、他方、前記第一の切替器が入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力した場合は、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する第二の切替器と、
前記第二の切替器が出力する信号系列を入力され、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒで誤り訂正符号化を行った場合は、該入力された信号系列に対し符号化率Ｒの誤り訂正復号を行い、他方、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正符号化を行った場合は、該入力された信号系列に対し符号化率Ｒ／Ｎの誤り訂正復号を行う復号器と、
を有する、
ことを特徴とするＯＦＤＭ信号伝送装置である。
【００２５】
請求項２に記載の発明は、前記第一の切替器は、入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力する場合には分岐メッセージを、他方、入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力する場合は直並列変換メッセージを、前記第二の切替器に対して送信し、
前記第二の切替器は、前記第一の切替器から送信される分岐メッセージまたは直並列変換メッセージを受信し、分岐メッセージを受信した場合には、該前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成し、他方、直並列変換メッセージを受信した場合には、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ信号伝送装置である。
【００２６】
請求項３に記載の発明は、入力された送信情報信号系列に対して、符号化率Ｒ（０＜Ｒ≦１）または符号化率Ｒ／Ｎ（Ｎ≧２）の誤り訂正符号化を行い、該誤り訂正符号化後の送信情報信号系列を送信符号化信号系列として出力する誤り訂正符号器と、
前記誤り訂正符号器が出力する送信符号化信号系列を入力され、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒで誤り訂正符号化を行う場合に、入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力し、他方、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正符号化を行う場合に、入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力する第一の切替器と、
前記第一の切替器が出力するＮ個の信号系列における各信号系列にそれぞれ対応したＮ個の既知のパイロット信号系列をそれぞれ発生させるＮ個のパイロット信号系列発生器と、
前記第一の切替器が出力するＮ個の信号系列における各信号系列と該各信号系列に対応する各パイロット信号系列とを多重化するＮ個のパイロット信号系列多重化器と、
前記パイロット信号系列多重化器が出力する信号系列に対して逆高速フーリエ変換を行うＮ個の逆高速フーリエ変換器と、
前記逆高速フーリエ変換器が出力する信号系列を送信するＮ本の送信アンテナと、
を有し、
前記Ｎ本の送信アンテナから送信された信号系列を受信するＮ本の受信アンテナと、前記受信アンテナに接続され、前記受信アンテナで受信された信号系列に対して高速フーリエ変換を行うＮ個の高速フーリエ変換器と、前記高速フーリエ変換器が出力する信号系列に含まれるパイロット信号系列を入力され、該パイロット信号系列の振幅および位相と、前記既知のパイロット信号の振幅および位相とから、各送信アンテナと各受信アンテナとの間の各サブキャリアに係る伝達係数を要素とする行列の逆行列を計算し記憶する逆行列演算器と、前記Ｎ個の高速フーリエ変換器が出力するＮ個の信号系列と前記逆行列演算器が記憶する逆行列との積を演算し、前記Ｎ本の受信アンテナで受信された各信号系列における該信号系列相互の干渉成分をキャンセルする干渉キャンセラと、前記第一の切替器が入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力した場合は、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成して出力し、他方、前記第一の切替器が入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力した場合は、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する第二の切替器と、前記第二の切替器が出力する信号系列を入力され、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒで誤り訂正符号化を行った場合は、該入力された信号系列に対し符号化率Ｒの誤り訂正復号を行い、他方、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正符号化を行った場合は、該入力された信号系列に対し符号化率Ｒ／Ｎの誤り訂正復号を行う復号器と、を有するＯＦＤＭ信号受信装置に対し、
信号系列を送信することを特徴とするＯＦＤＭ信号送信装置である。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、前記第一の切替器は、入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力する場合には分岐メッセージを、他方、入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力する場合は直並列変換メッセージを、前記第二の切替器に対して送信し、
前記第二の切替器は、前記第一の切替器から送信される分岐メッセージまたは直並列変換メッセージを受信し、分岐メッセージを受信した場合には、該前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成し、他方、直並列変換メッセージを受信した場合には、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する、
ことを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ信号送信装置である。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、入力された送信情報信号系列に対して、符号化率Ｒ（０＜Ｒ≦１）または符号化率Ｒ／Ｎ（Ｎ≧２）の誤り訂正符号化を行い、該誤り訂正符号化後の送信情報信号系列を送信符号化信号系列として出力する誤り訂正符号器と、前記誤り訂正符号器が出力する送信符号化信号系列を入力され、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒで誤り訂正符号化を行う場合に、入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力し、他方、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正符号化を行う場合に、入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力する第一の切替器と、前記第一の切替器が出力するＮ個の信号系列における各信号系列にそれぞれ対応したＮ個の既知のパイロット信号系列をそれぞれ発生させるＮ個のパイロット信号系列発生器と、前記第一の切替器が出力するＮ個の信号系列における各信号系列と該各信号系列に対応する各パイロット信号系列とを多重化するＮ個のパイロット信号系列多重化器と、前記パイロット信号系列多重化器が出力する信号系列に対して逆高速フーリエ変換を行うＮ個の逆高速フーリエ変換器と、前記逆高速フーリエ変換器が出力する信号系列を送信するＮ本の送信アンテナと、を有するＯＦＤＭ信号送信装置から送信された信号系列を受信し、
前記Ｎ本の送信アンテナから送信された信号系列を受信するＮ本の受信アンテナと、
前記受信アンテナに接続され、前記受信アンテナで受信された信号系列に対して高速フーリエ変換を行うＮ個の高速フーリエ変換器と、
前記高速フーリエ変換器が出力する信号系列に含まれるパイロット信号系列を入力され、該パイロット信号系列の振幅および位相と、前記既知のパイロット信号の振幅および位相とから、各送信アンテナと各受信アンテナとの間の各サブキャリアに係る伝達係数を要素とする行列の逆行列を計算し記憶する逆行列演算器と、
前記Ｎ個の高速フーリエ変換器が出力するＮ個の信号系列と前記逆行列演算器が記憶する逆行列との積を演算し、前記Ｎ本の受信アンテナで受信された各信号系列における該信号系列相互の干渉成分をキャンセルする干渉キャンセラと、
前記第一の切替器が入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力した場合は、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成して出力し、他方、前記第一の切替器が入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力した場合は、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する第二の切替器と、
前記第二の切替器が出力する信号系列を入力され、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒで誤り訂正符号化を行った場合は、該入力された信号系列に対し符号化率Ｒの誤り訂正復号を行い、他方、前記誤り訂正符号器が符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正符号化を行った場合は、該入力された信号系列に対し符号化率Ｒ／Ｎの誤り訂正復号を行う復号器と、
を有することを特徴とするＯＦＤＭ信号受信装置である。
【００２９】
請求項６に記載の発明は、前記第一の切替器は、入力された送信符号化信号系列をＮ系統に出力する場合には分岐メッセージを、他方、入力された送信符号化信号系列を直並列変換しＮ系統に出力する場合は直並列変換メッセージを、前記第二の切替器に対して送信し、
前記第二の切替器は、前記第一の切替器から送信される分岐メッセージまたは直並列変換メッセージを受信し、分岐メッセージを受信した場合には、該前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成し、他方、直並列変換メッセージを受信した場合には、前記干渉キャンセラが出力するＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する、
ことを特徴とする請求項５に記載のＯＦＤＭ信号受信装置である。
【００３０】
本発明によれば、符号化率Ｒ（０＜Ｒ≦１）の誤り訂正を伴うＮ（Ｎ≧２）ブランチの空間ダイバーシチ伝送と、符号化率Ｒ／Ｎの誤り訂正を伴うＮ系統の空間多重伝送とを切り替えることができる。
【００３１】
したがって、本発明によれば、使用周波数帯域幅やＯＦＤＭシンボル変調方式などを変化させないという条件において、伝送容量を維持しつつ、空間ダイバーシチ伝送と空間多重伝送とを伝搬環境に応じて切り替えることができる。
【００３２】
空間ダイバーシチ伝送は、空間多重伝送に比べてフェージングによる伝送品質劣化が支配的な伝搬環境でより有効であり、空間多重伝送は該空間ダイバーシチ伝送より符号化率が低く、搬送波対雑音比（ＣＮＲ：Ｃａｒｒｉｅｒ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）の低い伝搬環境でより有効である。
【００３３】
よって、本発明によれば、空間ダイバーシチ伝送と空間多重伝送とを伝搬環境に応じて切り替えることにより、符号化率の切替以外のハードウェアの変更を全く行うことなく、伝送容量を維持しながら伝送品質を向上できる。
【００３４】
また、本発明によれば、ＯＦＤＭ信号送信装置の第一の切替器からＯＦＤＭ信号受信装置の第二の切替器へ、分岐メッセージまたは直列並列メッセージが送信される。
【００３５】
したがって、本発明によれば、ＯＦＤＭ信号送信装置の第一の切替器とＯＦＤＭ信号受信装置の第二の切替器との同期をとることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ信号伝送装置の構成を示す図である。
本ＯＦＤＭ信号伝送装置は、ＯＦＤＭ信号送信装置１とＯＦＤＭ信号受信装置２とから構成される。
誤り訂正符号器１−６は、ＯＦＤＭ信号送信装置１からＯＦＤＭ信号受信装置２へ送信される長さＬの送信情報信号系列と、ＯＦＤＭ信号受信装置２が有する受信品質測定手段２−６において測定された受信品質を示す値を入力される。
【００３８】
誤り訂正符号器１−６は、入力された受信品質を示す値があらかじめ定められた閥値よりも高い場合（すなわち、伝送品質が比較的良い場合）、入力された長さＬの送信情報信号系列に対して、符号化率Ｒ（０＜Ｒ≦１）で誤り訂正符号化を行い、該送信情報信号系列を、長さＬ／Ｒの送信符号化信号系列として出力する。
【００３９】
他方、入力された受信品質を示す値があらかじめ定められた閥値よりも低い場合（すなわち、伝送品質が比較的悪い場合）、入力された長さＬの送信情報信号系列に対して、符号化率Ｒ／Ｎ（Ｎ≧２）で誤り訂正符号化を行い、該送信情報信号系列を長さ（Ｌ×Ｎ／Ｒ）の送信符号化信号系列として出力する。
【００４０】
第一の切替器１−５は、誤り訂正符号器１−６の出力信号と、ＯＦＤＭ信号受信装置２が有する受信品質測定手段２−６において測定された受信品質を示す値を入力される。
【００４１】
第一の切替器１−５は、入力された受信品質を示す値があらかじめ定められた閥値よりも高い場合、誤り訂正符号器１−６の出力信号をＮ系統の同一の信号系列として出力する。
【００４２】
他方、第一の切替器１−５は、入力された受信品質を示す値があらかじめ定められた閥値よりも低い場合、誤り訂正符号器１−６の出力信号をＮ系統の長さＬ／Ｒの信号系列に直並列変換して出力する。
【００４３】
上記、誤り訂正符号器１−６の動作と第一の切替器１−５の動作とは、信品質測定手段２−６の測定結果に基づいて同期がとられている。したがって、信品質測定手段２−６において測定される受信品質を示す値があらかじめ定められた閾値よりも低い場合、誤り訂正符号器１−６は符号化率をＲ（０＜Ｒ≦１）にするとともに、第一の切替器１−５は該誤り訂正符号器１−６の出力信号をＮ系統の同一の信号系列として出力する。
【００４４】
他方、信品質測定手段２−６において測定される受信品質を示す値があらかじめ定められた閾値よりも高い場合、誤り訂正符号器１−６は符号化率をＲ／Ｎ（Ｎ≧２）にするとともに、第一の切替器１−５は該誤り訂正符号器１−６の出力信号をＮ系統の長さＬ／Ｒの信号系列に直並列変換して出力する。
【００４５】
なお、受信品質測定手段２−６には、誤り訂正符号器１−６から符号化率に関する情報が、第一の切替器１−５から同一の信号系列を出力するか、直並列変換された長さＬ／Ｒの信号系列を出力するかに関する情報が、それぞれ通知される。
【００４６】
パイロット信号発生器１−３−１〜１−３−Ｎは、パイロット信号を発生させる。パイロット信号多重化器１−４−１〜１−４−Ｎは、パイロット信号発生器１−３−１〜１−３−Ｎが発生させたパイロット信号と、第一の切替器１−５が出力するＮ系統の信号系列とを入力される。ここで、パイロット信号発生器１−３−１〜１−３−Ｎが発生するパイロット信号は、ＯＦＤＭ信号送信装置１とＯＦＤＭ信号受信装置との間で、既知である。
【００４７】
パイロット信号多重化器１−４−１〜１−４−Ｎは、入力されたパイロット信号とＮ系統の信号系列とを時間軸上において多重化する。
高速逆フーリエ変換器１−２−１〜１−２−Ｎは、パイロット信号多重化器１−４−１〜１−４−Ｎから出力される、上記パイロット信号が多重化されたＮ系統の信号系列を入力され、該入力された信号系列を高速逆フーリエ変換し出力する。
【００４８】
そして、この高速逆フーリ工変換器１−２−１〜１−２−Ｎから出力される信号系列は、各送信アンテナ１−１−１〜１−１−Ｎから、同一周波数帯で同時に、ＯＦＤＭ信号受信装置２に向けて送信される。
【００４９】
ＯＦＤＭ信号送信装置１の送信アンテナ１−１−１〜１−１−Ｎから送信された信号系列は、空間において加算される。ＯＦＤＭ信号受信装置２の受信アンテナ２−１−１〜２−１−Ｎは、該加算された信号系列を受信する。
【００５０】
各高速フーリエ変換器２−２−１〜２−２−Ｎは、受信アンテナ２−１−１〜２−１−Ｎで受信された信号系列を入力され、この入力された信号系列を高速フーリエ変換する。
【００５１】
高速フーリエ変換器２−２−１〜２−２−Ｎが出力する信号系列には、上記Ｎ系統の信号系列と、該信号系列に対してＯＦＤＭ信号送信装置において多重化されたパイロット信号系列とが含まれる。
【００５２】
逆行列演算器２−３は、高速フーリエ変換器２−２−１〜２−２−Ｎが出力するパイロット信号系列を入力され、入力されたパイロット信号系列と前記既知の送信パイロット信号を用いて、後述する推定方法の一例に従い、サブキャリア毎の伝達係数逆行列を推定する。
【００５３】
干渉キャンセラ２−４は、高速フーリエ変換器２−２−１〜２−２−Ｎが出力するＮ系統の信号系列と、逆行列演算器２−３が出力する伝達係数逆行列を入力され、Ｎ系統の信号系列に、該当する伝達係数逆行列を乗算し、受信したＮ系統の信号系列の相互間の干渉をキャンセルする。
【００５４】
第二の切替器２−５は、干渉キャンセラ２−４の出力信号であるＮ系統の信号系列を入力される。
他方、第二の切替器２−５は、受信品質測定手段２−６から、第一の切替器１−５の動作状態がＮ系統への同一信号系列の出力であるとの通知を受けた場合、入力されたＮ系統の信号系列をダイバーシチ合成し出力する。
【００５５】
第二の切替器２−５は、受信品質測定手段２−６から、第一の切替器１−５の動作状態がＮ系統への直並列変換された信号系列の出力であるとの通知を受けた場合、入力されたＮ系統の信号系列を並直列変換し出力する。
【００５６】
誤り訂正復号器２−７は、第二の切替器２−５が出力する信号系列を入力される。
誤り訂正復号器２−７は、受信品質測定手段２−６から誤り訂正符号器１−６の符号化率がＲであるとの通知を受けた場合、入力された信号系列について符号化率Ｒで誤り訂正復号を行う。
【００５７】
他方、誤り訂正復号器２−７は、受信品質測定手段２−６から誤り訂正符号器１−６の符号化率がＲ／Ｎであるとの通知を受けた場合、入力された信号系列について符号化率Ｒ／Ｎで誤り訂正復号を行う。
【００５８】
本ＯＦＤＭ信号伝送装置においては、以上のようにして誤り訂正符号器１−６に入力する前の送信情報信号系列を復元する。
本実施の形態において、前記ダイバーシチ合成の方法としては、選択合成法、等利得合成法、最大比合成法などの方法を用いることができる。
【００５９】
また、本実施の形態において、誤り訂正符号器１−６と第一の切替器１−５との間にインテリーバを挿入し、誤り訂正復号器２−７と第２の切替器２−５との間にデインタリーバを挿入することにより、ＯＦＤＭ信号送信装置１にインタリーブを行わせ、ＯＦＤＭ信号受信装置２にデインタリーブを行わせることもできる。
【００６０】
本実施の形態においては、誤り訂正符号器１−６及び第１の切替器１−６と受信品質測定手段２−６との間で、また、第二の切替器２−５及び誤り訂正復号器２−７と受信品質測定手段２−６との間で、情報の通知が行われているが、これは、ＯＦＤＭ信号送信装置１とＯＦＤＭ信号受信装置２との間で報知信号または制御メッセージを送信するなどの手段により実現することができる。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態に係るＯＦＤＭ信号伝送装置によれば、伝送形態においてブランチ数Ｎの空間ダイバーシチ伝送とＮ系統の空間多重伝送との切替が可能である。
【００６２】
本実施の形態に係るＯＦＤＭ信号伝送装置によれば、この空間ダイバーシチ伝送、空間多重伝送という伝送形態に関わらず、長さＬの送信情報信号系列をＮ系統の長さＬ／Ｒの信号系列として処理できる。
【００６３】
したがって、本実施の形態に係るＯＦＤＭ信号伝送装置によれば、使用周波数帯域幅やシンボル変調方式などの条件が同一ならば、伝送形態を空間ダイバーシチ伝送と空間多重伝送との間で切り替えることにより、伝送容量を維持しつつ、伝送品質を向上させることができる。
【００６４】
以下に、本実施の形態における、伝達係数逆行列の推定方法の一例を示す。
図２は、本実施の形態に係るＯＦＤＭ信号送信装置１が送信するＯＦＤＭ信号を示す図である。図１に記載の各パイロット信号発生器１−３−ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）は、サブキャリアｉに係るＮシンボルのパイロット信号を発生し、これらサブキャリアｉに係るＮ個のパイロット信号は、Ｎ本の送信アンテナにおける各アンテナから送信される。
【００６５】
サブキャリアｉの成分であって、ｎ本目のアンテナからｍ番目に送信されるシンボルをｐi mnとする。
ＯＦＤＭ信号受信装置２は、Ｎ個の送信アンテナから送信されたパイロット信号を、Ｎ個の受信アンテナ２−１−１〜２−１−Ｎで受信し、これを高速フーリエ変換器２−２−１〜２−２−Ｎで各サブキャリアの周波数成分に変換する。
【００６６】
逆行列演算器２−３は、高速フーリエ変換器の出力を入力され、シンボル毎のパイロット信号の集合を、サブキャリア毎のパイロット信号の集合に変換する。高速フーリエ変換器の出力はシンボル毎に出力されるが、干渉キャンセルを行うために必要となるサブキャリア伝達関数逆行列は、全てのアンテナの全てのパイロット信号における同一のサブキャリア成分から求められるからである。
【００６７】
逆行列演算器２−３は、ｎ本目のアンテナにおいて受信されたｍシンボル目の受信パイロット信号の全サブキャリア成分を記憶する。ここで、高速フーリエ変換器の出力における、ｎ本目のアンテナが受信したｍ番目のシンボルのサブキャリアｉの受信成分をｐi mnとする。
【００６８】
逆行列演算器２−３は、全てのアンテナの全てのシンボルに対するＮ×Ｎ個の受信パイロットシンボル行列を、“数１”に示すようなサブキャリアｉに対する全てのアンテナの全てのシンボル成分から構成される受信サブキャリアパイロット信号行列ＰＲi へ再構成する。
【００６９】
【数１】
0003899284.tif 000002
ここで、“数１”は、サブキャリア伝達関数行列Ｓi を用いると、
Ｐi ・Ｓi ＝ＰＲi 
と表される。
【００７０】
逆行列演算器２−３は、各サブキャリアの受信パイロット信号の行列に対して、送信パイロット信号の逆行列を乗算することにより、各サブキャリアの任意の送信アンテナと受信アンテナの組に対する伝達関数の組である行列Ｓi を求める。
Ｓi ＝（Ｐi）-1 ・ＰＲi 
ここで、ｎ本目のアンテナにおける情報シンボルのサブキャリアｉにおける信号点をi n とすると、情報信号行列Ｒiは、i n がｎ列目の成分となる１行Ｎ列であり、次の式により表される。
Ｒi ＝（i 1 i 2 ・・・i N ）
逆行列演算器２−３は、求められた伝達関数の行列Ｓiから、伝達関数の逆行列（Ｓi）-1 を求め、記憶する。
【００７１】
干渉キャンセラ２−４は、上記逆行列演算器２−３が記憶する伝達関数の逆行列（Ｓi ）-1を、Ｒi に対して右から乗算することにより受信信号成分を送信信号成分毎に分離する。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、符号化率Ｒで符号化を行うブランチ数Ｎの空間ダイバーシチ伝送と、符号化率Ｒ／Ｎで符号化を行うＮ系統の空間多重伝送とを、伝送容量を変化させることなく切り替える。
【００７３】
したがって、本発明によれば、空間ダイバーシチ伝送と空間多重伝送とを伝搬環境に応じて切り替えることにより、符号化率の切替以外のハードウェアの変更を全く行うことなく、伝送容量を維持しながら伝送品質を向上できる。
【００７４】
よって、本発明によれば、フェージングによる伝送品質の劣化が大きい、または、ＣＮＲが低い伝搬環境下において、飛躍的な周波数利用効率を達成し、高品質、かつ、大容量・高速の信号伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ信号伝送装置の構成を説明する図である。
【図２】本実施の形態に係るＯＦＤＭ信号送信装置１が送信するＯＦＤＭ信号を示す図である。
【図３】従来のＯＦＤＭ信号伝送装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１    ＯＦＤＭ信号送信装置
１−１−１〜１−１−Ｎ    送信アンテナ
１−２−１〜１−２−Ｎ    高速逆フーリエ変換器
１−３−１〜１−３−Ｎ    パイロット信号系列発生器
１−４−１〜１−４−Ｎ    パイロット信号系列多重化器
１−５    第一の切替器
１−６    誤り訂正符号器
２    ＯＦＤＭ信号受信装置
２−１−１〜２−１−Ｎ    受信アンテナ
２−２−１〜２−２−Ｎ    高速フーリエ変換器
２−３    逆行列演算器
２−４    干渉キャンセラ
２−５    第二の切替器
２−６    通信品質測定の手段
２−７    誤り訂正復号器
３    ＯＦＤＭ信号送信装置
３−１−１〜３−１−Ｎ    送信アンテナ
３−２−１〜３−２−Ｎ    高速逆フーリエ変換器
３−３−１〜３−３−Ｎ    パイロット信号系列発生器
３−４−１〜３−４−Ｎ    パイロット信号系列多重化器
３−５    第一の切替器
４    ＯＦＤＭ信号受信装置
４−１−１〜４−１−Ｎ    受信アンテナ
４−２−１〜４−２−Ｎ    高速フーリエ変換器
４−３    逆行列演算器
４−４    干渉キャンセラ
４−５    第二の切替器
４−６    通信品質測定の手段
【図１】
0003899284.tif 000003
【図２】
0003899284.tif 000004
【図３】
0003899284.tif 000005