(57)【要約】ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式が適用された伝送装置において、伝送パス毎に異なる周波数誤差が存在する場合でも、伝搬係数逆関数の推定精度を向上させ、特性劣化を抑えることができるデータ送信方法及びデータ受信方法を提供する。送信装置は、互いに直交する複数のサブキャリアから構成されるシンボルのうち、所定周波数間隔の複数のサブキャリアに所定の振幅と位相とを割り当てたシンボルを同期シンボルとする。そして、その同期シンボルを、送信アンテナ毎に分割することで、複数の同期サブシンボルを発生させ、複数の送信アンテナから同時に送信する。受信装置は、複数の受信アンテナを介して受信した信号に含まれる同期サブシンボルから、伝送パス毎の周波数誤差を推定して、推定した周波数誤差に基づいて受信信号を補正する。
2005088884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して、送信装置が、複数の送信アンテナから複数の受信アンテナに向けて複数のデータ系列を送信するデータ送信方法であって、
互いに直交する所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアに、所定の振幅と位相とを割り当てた同期シンボルを、前記複数の送信アンテナ毎に分割することで複数の同期サブシンボルを発生させるステップと、
前記複数の同期サブシンボルを無線信号に変換して、前記複数の送信アンテナから同時に送信するステップとを備えることを特徴とする、データ送信方法。
【請求項２】
前記複数の送信アンテナから送信するための複数の送信データを、複数のデータシンボル列に変調するステップと、
前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間における複数の伝送パスが持つ伝搬係数の逆関数を推定するためのシンボルとして、前記送信アンテナ毎に互いに直交する伝搬係数推定用シンボルを発生させるステップとをさらに備え、
前記送信するステップは、
前記複数の送信アンテナ毎に、前記データシンボル列と、前記同期サブシンボルと、前記伝搬係数推定用シンボルとを伝送フレームに多重化するステップと、
前記複数の送信アンテナ毎に多重化された伝送フレームを、無線信号に変換するステップとを含むことを特徴とする、請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項３】
前記データシンボル列に変調するステップは、
前記複数のサブキャリアのうち所定のサブキャリアに、前記送信データに基づいた振幅及び位相を割り当てることで、データキャリアとするステップと、
前記データキャリア以外のサブキャリアに既知の位相及び振幅を割り当てることで、パイロットキャリアを発生させるステップと、
前記データキャリアと前記パイロットキャリアとを複数のデータシンボルに直交多重し、当該直交多重された複数のデータシンボルを前記データシンボル列として出力するステップとを含むことを特徴とする、請求項２に記載のデータ送信方法。
【請求項４】
前記パイロットキャリアを発生させるステップは、前記複数の送信アンテナから同時に送信するデータシンボルの１つにのみ、前記パイロットキャリアとして既知の位相と振幅とを割り当て、その他の同時に送信するデータシンボルには前記パイロットキャリアとして大きさ０の振幅を割り当てることを特徴とする、請求項３に記載のデータ送信方法。
【請求項５】
前記送信するステップは、前記複数の送信アンテナ間で同期を取るために、送信アンテナ毎に共通する１つの送信用局部発振器、又は送信アンテナ毎に異なる複数の送信用局部発振器を利用することを特徴とする、請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項６】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して複数の送信アンテナから送信された複数のデータ系列を、受信装置が、複数の受信アンテナを介して受信するデータ受信方法であって、
前記複数のデータ系列には、互いに直交する複数のサブキャリアからなる同期シンボルを前記複数の送信アンテナ毎に分割することで生成された同期サブシンボルが含まれており、
前記複数のデータ系列を前記受信アンテナ毎に受信するステップと、
前記複数の受信アンテナから受信したデータ系列を受信アンテナ毎に同期させて復調するステップと、
前記受信アンテナ毎に復調された受信信号と、当該受信信号に含まれる前記同期サブシンボルとに基づいて、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間における複数の伝送パスが持つ特性を伝送パス毎に推定するステップとを備える、データ受信方法。
【請求項７】
前記特性を伝送パス毎に推定するステップは、前記受信アンテナ毎に復調された受信信号と、当該受信信号に含まれる前記同期サブシンボルとの相関から伝送パス毎に発生する周波数誤差を推定するステップを含み、
前記特性を伝送パス毎に推定するステップの後に、前記推定された周波数誤差に基づいて、前記受信信号の周波数を補正するステップをさらに備えることを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信方法。
【請求項８】
前記受信信号の周波数を補正するステップは、
前記推定された伝送パス毎に発生する周波数誤差を重み付け平均して、前記受信信号を補正するための周波数補正値を前記受信アンテナ毎に算出するステップと、
前記算出された周波数補正値に基づいて、前記受信信号の周波数を前記受信アンテナ毎に補正して周波数が補正された受信信号として出力するステップとを含むことを特徴とする、請求項７に記載のデータ受信方法。
【請求項９】
前記周波数誤差を推定するステップは、前記受信信号と前記受信信号に含まれる前記同期サブシンボルとの相関値のピークタイミングを重み付け平均したものに基づいて、受信シンボルタイミングを発生させることを特徴とする、請求項７に記載のデータ受信方法。
【請求項１０】
前記受信信号には、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間における複数の伝送パスが持つ伝搬係数の逆関数を推定するためのシンボルとして、前記送信アンテナ毎に互いに直交するように送信された伝搬係数推定用シンボルが含まれており、前記受信信号の周波数を補正するステップの後に、前記周波数が補正された受信信号に含まれる前記伝搬係数推定用シンボルに基づいて、前記複数の伝送パス毎に前記伝搬係数の逆関数を推定して、当該推定した逆関数に基づいて前記複数の受信信号から前記複数の送信アンテナが送信した信号を分離するステップをさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載のデータ受信方法。
【請求項１１】
前記復調するステップと前記特性を伝送パス毎に求めるステップとの間に、前記復調するステップによって受信アンテナ毎に復調された受信信号と、前記受信信号に含まれる同期サブシンボルから合成された同期シンボルとの相関から、前記復調された受信信号に含まれる周波数誤差を前記受信アンテナ毎に推定するステップと、
前記推定された周波数誤差を重み付け平均して、前記複数の受信信号に対する平均の周波数誤差を算出するステップと、
前記算出された平均の周波数補正値に基づいて、前記複数の受信信号の周波数を補正する第２の補正ステップとを備えることを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信方法。
【請求項１２】
前記受信するステップは、
前記複数の送信アンテナから送信された信号を、前記複数のデータ系列よりも多くの受信アンテナを用いて受信するステップと、
前記多くの受信アンテナから受信した信号の受信レベルを判定するステップと、
前記判定された受信レベルに応じて、前記多くの受信アンテナから受信した信号を選択又は合成するステップとを含むことを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信方法。
【請求項１３】
前記復調するステップは、前記複数の受信アンテナ間で同期を取るために、前記受信アンテナ毎に共通する１つの受信用局部発振器、又は受信アンテナ毎に異なる複数の受信用局部発振器を利用することを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信方法。
【請求項１４】
前記特性を伝送パス毎に推定するステップは、前記受信アンテナ毎に復調された受信信号に含まれる前記同期サブシンボルに基づいて、当該受信信号に含まれる複数のサブキャリアの位相と振幅とを周波数方向に補完して、前記伝送パス毎の粗い周波数特性を推定するステップを含み、
前記特性を伝送パス毎に推定するステップの後に、前記推定された伝送パス毎の粗い周波数特性に基づいて、前記複数の伝送パスが持つ伝搬係数の逆関数を推定して、当該推定した逆関数に基づいて前記複数の受信信号から前記複数の送信アンテナが送信した信号を分離するステップをさらに備えることを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信方法。
【請求項１５】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して、複数の送信アンテナから複数の受信アンテナに向けて複数のデータ系列を送信する送信装置であって、
所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアに、所定の振幅と位相とを割り当てた同期シンボルを、前記複数の送信アンテナ毎に分割することで、前記複数の送信アンテナ毎に互いに直交する同期サブシンボルを発生させる複数の同期サブシンボル発生部と、
前記複数の同期サブシンボルを前記複数の送信アンテナ毎に変調する複数の変調部と、
前記複数の変調部で変調された信号を同時に送信する複数の送信アンテナとを備えることを特徴とする、送信装置。
【請求項１６】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して複数の送信アンテナから送信された複数のデータ系列を、複数の受信アンテナを介して受信する受信装置であって、
前記複数のデータ系列には、互いに直交する複数のサブキャリアからなる同期シンボルを前記複数の送信アンテナ毎に分割することで生成された同期サブシンボルが含まれており、
前記複数のデータ系列を受信する複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナで受信したデータ系列を、前記受信アンテナ毎に同期させて復調する複数の復調部と、
前記受信アンテナ毎に復調された受信信号と、当該受信信号に含まれる前記同期サブシンボルとの相関から、当該受信信号に含まれる周波数誤差を伝送パス毎に推定する複数の同期サブシンボル相関部と、
前記推定された周波数誤差に基づいて、前記受信信号の周波数を前記複数の受信アンテナ毎に補正する複数の周波数補正部とを備える、受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して複数の送信アンテナから複数のデータ系列を送信するデータ送信方法、及び複数のデータ系列を複数の受信アンテナで受信するデータ受信方法に関して、より特定的には、伝送パス毎に異なる周波数誤差が存在する場合でも、伝搬係数逆関数の推定精度を向上させ、特性劣化を抑えることができるデータ送信方法及びデータ受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、広帯域移動体通信に利用される伝送方法として、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ（Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が注目されている。以下、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式について説明する。【０００３】無線ＬＡＮなどの移動体通信には、マルチパス環境下で生じる周波数選択性フェージングに強い変調方式として、マルチキャリア伝送の一種であるＯＦＤＭ方式が採用されている。さらに、周波数利用効率の向上を目指し、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとを用いてＭＩＭＯチャネルを構成し、送受信間で空間分割により複数のパスを介して多重通信を行う方式（以下、ＭＩＭＯ方式と記す）が提案されている。ＭＩＭＯ方式では、送信アンテナの数だけチャネル数を増加させることができる。【０００４】  マルチパスに強いＯＦＤＭ方式と、周波数利用効率を向上させるＭＩＭＯ方式とを組み合わせたものがＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式である。従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式が適用された伝送装置（以下、従来の伝送装置と記す）としては、例えば、特開２００３−６０６０４号公報に開示されたものがある。図１８は、従来の伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。図１８において、従来の伝送装置は、送信アンテナ数が２、受信アンテナ数が２である伝送装置（すなわち、２×２ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送装置）を示している。【０００５】  図１８において、従来の伝送装置は、送信装置と受信装置とから構成される。送信装置は、プリアンブル発生部９０１、データ復調部９０２，９０３、マルチプレクサ９０４，９０５、直交変調部９０６，９０７、ローカル発振器９０８、及び送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２を備える。受信装置は、受信アンテナＲＸ１，ＲＸ２、ローカル発振器９０９、直交復調部９１０，９１１、周波数誤差推定部９１２，９１３、平均部９１４、周波数補正部９１５，９１６、伝搬逆関数推定部９１７、及びデータ復調部９１８，９１９を備える。【０００６】  送信装置において、プリアンブル発生部９０１は、同期用プリアンブルＳｓｙｎｃと伝搬係数推定用プリアンブルＳｒｅｆとを発生する。データ変調部９０２は、送信アンテナＴＸ１から送信するためのデータ（以下、データ系列１と記す）をＯＦＤＭ変調して、データシンボル列１を出力する。データ変調部９０３は、送信アンテナＴＸ２から送信するためのデータ（以下、データ系列２と記す）をＯＦＤＭ変調して、データシンボル列２を出力する。【０００７】  マルチプレクサ９０４は、データシンボル列１、同期用プリアンブルＳｓｙｎｃ、及び伝搬係数推定用プリアンブルＳｒｅｆを時分割多重して伝送フレーム１を生成する。マルチプレクサ９０５は、データシンボル列２、同期用プリアンブルＳｓｙｎｃ、及び伝搬係数推定用プリアンブルＳｒｅｆを時分割多重して伝送フレーム２を生成する。図１９は、従来の伝送装置で用いられる伝送フレームの一例を示す図である。図１９において、伝送フレームは、データシンボル列の前に、同期用プリアンブルＳｓｙｎｃと伝搬係数推定用プリアンブルＳｒｅｆとが挿入されている。【０００８】  伝送フレーム１は、直交変調部９��６とローカル発振器９０８とで無線信号に変換される。伝送フレーム２は、直交変調部９０７とローカル発振器９０８とで無線信号に変換される。無線信号に変換された伝送フレーム１及び伝送フレーム２は、送信アンテナＴＸ１及び送信アンテナＴＸ２から同時に送信される。【０００９】複数の送信アンテナＴＸｉから送信された無線信号は、異なるパスを介して複数の受信アンテナＲＸｊで受信される。ただし、ｉが送信アンテナ番号、ｊが受信アンテナ番号を表すものとする。ここで、送信アンテナＴＸｉと受信アンテナＲＸｉとの間の伝送パスをｐ（ｉ，ｊ）で表すと、従来の伝送装置は、２×２ＭＩＭＯの場合、ｐ（１，１）、ｐ（１，２）、ｐ（２，１）、及びｐ（２，２）の４つの伝送パスを持つことになる。また、伝送パスｐ（ｉ，ｊ）が持つ伝搬係数をｈ（ｉ，ｊ）、送信アンテナＴＸｉが送信する送信信号をＴｉとすると、受信アンテナＲＸｊが受信する受信信号Ｒｊは、式（１）及び（２）で表すことができる。
Ｒ１＝ｈ（１，１）Ｔ１＋ｈ（２，１）Ｔ２・・・（１）
Ｒ２＝ｈ（１，２）Ｔ１＋ｈ（２，２）Ｔ２・・．（２）【００１０】受信装置において、受信信号Ｒ１は、ローカル発振器９０９と直交復調部９１０とで後段の処理に最適な周波数帯域に変換される。周波数誤差推定部９１２は、同期用プリアンブルＳｓｙｎｃに基づいて、受信信号Ｒ１に含まれる周波数誤差（以下、周波数誤差１と記す）を推定する。受信信号Ｒ２も同様に、ローカル発振器９０９と直交復調部９１１とで後段の処理に最適な周波数帯に変換される。周波数誤差推定部９１３は、同期用プリアンブルＳｓｙｎｃに基づいて、受信信号Ｒ２に含まれる周波数誤差（以下、周波数誤差２と記す）を推定する。周波数誤差１及び周波数誤差２は、平均部９１４で平均化される。【００１１】周波数補正部９１５は、平均部９１４で平均化された周波数誤差に基づいて、受信信号Ｒ１の周波数を補正する。周波数補正部９１６は、平均部９１４で平均化された周波数誤差に基づいて、受信信号Ｒ２の周波数を補正する。周波数が補正された受信信号Ｒ１，Ｒ２は、伝搬逆関数推定部９１７に入力される。伝搬逆関数推定部９１７は、受信信号Ｒ１及び受信信号Ｒ２に含まれる伝搬係数推定用プリアンブルＳｒｅｆに基づいて、伝搬係数ｈ（ｉ，ｊ）の逆関数を推定し、推定された逆関数に基づいて、多重化された送信信号Ｔ１及び送信信号Ｔ２を分離する。データ復調部９１８は、分離された送信信号Ｔ１をＯＦＤＭ復調して、データ系列１を出力する。同様にデータ復調部９１９は、分離された送信信号Ｔ２をＯＦＤＭ復調して、データ系列２を出力する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】  しかしながら、従来の伝送装置においては、複数の送信アンテナから送信される同一の同期用プリアンブルＳｓｙｎｃに基づいて周波数誤差を推定していたため、受信アンテナ毎の周波数誤差は推定できるが、伝送パス毎の周波数誤差は推定することができなかった。伝送パス毎の周波数誤差は、伝搬係数が互いに無相関であり、マルチパスフェージングにより異なるドップラー周波数偏移が存在するなどの理由で互いに異なる。このため、従来の伝送装置には、空間多重により伝送パス毎に発生する周波数誤差が足し合わされてしまい、伝搬係数逆関数の推定および等化の精度が下がり、特性が劣化するという課題があった。【００１３】  それ故に、本発明の目的は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して複数の送信アンテナから複数のデータ系列を送信する送信装置、及び複数のデータ系列を複数の受信アンテナで受信する受信装置において、伝送パス毎に異なる周波数誤差が存在する場合でも伝搬係数逆関数の推定精度を向上させ、特性劣化を抑えることができるデータ送信方法及びデータ受信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して、送信装置が、複数の送信アンテナから複数の受信アンテナに向けて複数のデータ系列を送信するデータ送信方法に向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明のデータ送信方法は、互いに直交する所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアに、所定の振幅と位相とを割り当てた同期シンボルを、複数の送信アンテナ毎に分割することで複数の同期サブシンボルを発生させるステップと、複数の同期サブシンボルを無線信号に変換して、複数の送信アンテナから同時に送信するステップとを備える。【００１５】好ましくは、データ送信方法は、複数の送信アンテナから送信するための複数の送信データを複数のデータシンボル列に変調するステップと、送信アンテナと受信アンテナとの間における複数の伝送パスが持つ伝搬係数の逆関数を推定するためのシンボルとして、送信アンテナ毎に互いに直交する伝搬係数推定用シンボルを発生させるステップとをさらに備える。送信するステップは、複数の送信アンテナ毎に、データシンボル列と、同期サブシンボルと、伝搬係数推定用シンボルとを伝送フレームに多重化するステップと、複数の送信アンテナ毎に多重化された伝送フレームを、無線信号に変換するステップとを含む。【００１６】  また、データシンボル列に変調するステップは、複数のサブキャリアのうち所定のサブキャリアに、送信データに基づいた振幅及び位相を割り当てることで、データキャリアとするステップと、データキャリア以外のサブキャリアに既知の位相及び振幅を割り当てることで、パイロットキャリアを発生させるステップと、データキャリアとパイロットキャリアとを複数のデータシンボルに直交多重し、直交多重された複数のデータシンボルをデータシンボル列として出力するステップとを含む。【００１７】  パイロットキャリアを発生させるステップは、複数の送信アンテナから同時に送信するデータシンボルの１つにのみ、パイロットキャリアとして既知の位相と振幅とを割り当て、その他の同時に送信するデータシンボルにはパイロットキャリアとして大きさ０の振幅を割り当てる。【００１８】  送信するステップは、複数の送信アンテナ間で同期を取るために、送信アンテナ毎に共通する１つの送信用局部発振器、又は送信アンテナ毎に異なる複数の送信用局部発振器を利用する。【００１９】  また、本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して複数の送信アンテナから送信された複数のデータ系列を、受信装置が、複数の受信アンテナを介して受信するデータ受信方法にも向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明のデータ受信方法は、複数のデータ系列を受信アンテナ毎に受信するステップと、複数の受信アンテナから受信したデータ系列を受信アンテナ毎に同期させて復調するステップと、受信アンテナ毎に復調された受信信号と、受信信号に含まれる同期サブシンボルとに基づいて、送信アンテナと受信アンテナとの間における複数の伝送パスが持つ特性を伝送パス毎に推定するステップとを備える。ただし、複数のデータ系列には、互いに直交する複数のサブキャリアからなる同期シンボルを複数の送信アンテナ毎に分割することで生成された同期サブシンボ���が含まれていることを特徴とする。【００２０】  好ましくは、特性を伝送パス毎に推定するステップは、受信アンテナ毎に復調された受信信号と、受信信号に含まれる同期サブシンボルとの相関から伝送パス毎に発生する周波数誤差を推定するステップを含む。また、データ受信方法は、特性を伝送パス毎に推定するステップの後に、推定された周波数誤差に基づいて、受信信号の周波数を補正するステップをさらに備える。【００２１】  受信信号の周波数を補正するステップは、推定された伝送パス毎に発生する周波数誤差を重み付け平均して、受信信号を補正するための周波数補正値を受信アンテナ毎に算出するステップと、算出された周波数補正値に基づいて、受信信号の周波数を受信アンテナ毎に補正して周波数が補正された受信信号として出力するステップとを含む。【００２２】  周波数誤差を推定するステップは、受信信号と受信信号に含まれる同期サブシンボルとの相関値のピークタイミングを重み付け平均したものに基づいて、受信シンボルタイミングを発生させることができる。【００２３】好ましくは、受信信号には、送信アンテナと受信アンテナとの間における複数の伝送パスが持つ伝搬係数の逆関数を推定するためのシンボルとして、送信アンテナ毎に互いに直交するように送信された伝搬係数推定用シンボルが含まれる。このような場合、データ受信方法は、受信信号の周波数を補正するステップの後に、周波数が補正された受信信号に含まれる伝搬係数推定用シンボルに基づいて、複数の伝送パス毎に伝搬係数の逆関数を推定して、推定した逆関数に基づいて複数の受信信号から複数の送信アンテナが送信した信号を分離するステップをさらに備える。【００２４】  また、データ受信方法は、復調するステップと特性を伝送パス毎に求めるステップとの間に、復調するステップによって受信アンテナ毎に復調された受信信号と、受信信号に含まれる同期サブシンボルから合成された同期シンボルとの相関から、復調された受信信号に含まれる周波数誤差を受信アンテナ毎に推定するステップと、推定された周波数誤差を重み付け平均して、複数の受信信号に対する平均の周波数誤差を算出するステップと、算出された平均の周波数補正値に基づいて、複数の受信信号の周波数を補正する第２の補正ステップとを備えてもよい。【００２５】  また、受信するステップは、複数の送信アンテナから送信された信号を、複数のデータ系列よりも多くの受信アンテナを用いて受信するステップと、多くの受信アンテナから受信した信号の受信レベルを判定するステップと、判定された受信レベルに応じて、多くの受信アンテナから受信した信号を選択又は合成するステップとを含んでもよい。【００２６】復調するステップは、複数の受信アンテナ間で同期を取るために、受信アンテナ毎に共通する１つの受信用局部発振器、又は受信アンテナ毎に異なる複数の受信用局部発振器を利用する。【００２７】  また、特性を伝送パス毎に推定するステップは、受信アンテナ毎に復調された受信信号に含まれる同期サブシンボルに基づいて、受信信号に含まれる複数のサブキャリアの位相と振幅とを周波数方向に補完して、伝送パス毎の粗い周波数特性を推定するステップを含んでもよい。データ受信方法は���特性を伝送パス毎に推定するステップの後に、推定された伝送パス毎の粗い周波数特性に基づいて、複数の伝送パスが持つ伝搬係数の逆関数を推定して、推定した逆関数に基づいて複数の受信信号から複数の送信アンテナが送信した信号を分離するステップをさらに備える。【００２８】  また、本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して、複数の送信アンテナから複数の受信アンテナに向けて複数のデータ系列を送信する送信装置にも向けられている。そして、上記目的を達成させるため、本発明の送信装置は、複数の同期サブシンボル発生部と、複数の変調部と、複数の送信アンテナとを備える。複数の同期サブシンボル発生部は、所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアに、所定の振幅と位相とを割り当てた同期シンボルを、複数の送信アンテナ毎に分割することで、複数の送信アンテナ毎に互いに直交する同期サブシンボルを発生させる。複数の変調部は、複数の同期サブシンボルを複数の送信アンテナ毎に変調する。複数の送信アンテナは、複数の変調部で変調された信号を同時に送信する【００２９】  また、本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して複数の送信アンテナから送信された複数のデータ系列を、複数の受信アンテナを介して受信する受信装置にも向けられている。そして、上記目的を達成させるため、本発明の受信装置は、複数の受信アンテナと、複数の復調部と、複数の同期サブシンボル相関部と、複数の周波数補正部とを備える。複数の受信アンテナは、複数のデータ系列を受信する。複数の復調部は、複数の受信アンテナで受信したデータ系列を、受信アンテナ毎に同期させて復調する。複数の同期サブシンボル相関部は、受信アンテナ毎に復調された受信信号と、受信信号に含まれる同期サブシンボルとの相関から、受信信号に含まれる周波数誤差を伝送パス毎に推定する。複数の周波数補正部は、推定された周波数誤差に基づいて、受信信号の周波数を複数の受信アンテナ毎に補正する。ただし、複数のデータ系列には、互いに直交する複数のサブキャリアからなる同期シンボルを複数の送信アンテナ毎に分割することで生成された同期サブシンボルが含まれている。
【発明の効果】
【００３０】  以上のように本発明によれば、送信装置は、所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアに、所定の振幅と位相とを割り当てた同期シンボルを複数の送信アンテナ毎に分割することで、互いに直交する複数の同期サブシンボルを複数の送信アンテナから同時に送信することができる。また、受信装置は、受信信号に含まれる同期サボシンボルと受信信号との相関を求めることで、伝送パス毎に発生する搬送派周波数誤差および伝搬遅延を推定することができる。これによって伝送装置は、これら推定された誤差を受信アンテナ毎に重み付け平均して、受信信号を補正することで伝搬係数逆関数推定の精度を向上させることができる。【００３１】  また、受信装置は、受信アンテナ毎に受信した受信信号と同期シンボルＳｙｓｎｃとの相関演算から、複数の受信アンテナに対する平均の周波数誤差を推定することができる。これによって伝送装置は、送受間の局部発振器の周波数誤差をキャンセルすることができ、後段の同期サブシンボル相関演算をより正確に行うことができる。【００３２】  また、受信装置は、同期サブシンボルを用いて、予め伝送パス毎の粗い周波数特性を推定することができる。これによって伝送装置は、伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。【００３３】  また、受信装置は、周波数選択性フェージング環境下で特定のサブキャリア受信レベルが落ち込むような場合でも、複数の受信アンテナの選択または合成による受信ダイバーシチ効果で、同期サブシンボルの相関を正確に求めることができる。これによって伝送装置は、伝送パス毎の搬送波周波数誤差をより正確に補正することができ、伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。【００３４】  また、送信装置は、データ変調部が所定のサブキャリアに既知の位相及び振幅を割り当てることで、データシンボルにパイロットキャリアを発生させることができる。また、受信装置は、同期シンボルによる周波数推定に残留誤差があるような場合でも、データシンボルのパイロットキャリアを用いて、伝送パス毎に残留誤差を推定し伝搬係数を補正することで伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。また、伝送装置は、周波数選択性フェージング環境下で特定のサブキャリア受信レベルが落ち込むような場合でも、パイロットキャリアを全サブキャリアに順次割り当てることで、パイロットキャリア受信レベルが落ち込む確率を低くすることができる。また、上述したパイロットサブキャリアの割当て方法により、各サブキャリアの伝搬路推定値の補間精度を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は、同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２を説明する図である。
【図３】図３は、伝送フレームの構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、マルチプレクサ１０６，１０７が生成する伝送フレームの一例を示す図である。
【図５】図５は、送信アンテナ毎に異なる局部発振器を用いた伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、同期サブシンボル相関部１１４，１１５の詳細な動作を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図８は、同期シンボルＳｙｓｎｃを挿入した伝送フレームの一例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態に係る伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０】図１０は、伝搬係数粗推定部３０１〜３０４の動作を説明する図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、受信系統数よりも多い受信アンテナをまとめて備える受信装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施形態に係る伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、本発明の第５の実施形態に係るデータ変調部５０２，５０４の構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、本発明の第５の実施形態に係る伝搬逆関数推定部５２２の構成の一例を示すブロック図である。
【図１６】図１６は、データ変調部５０２，５０４が生成するデータシンボル列の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、パイロットキャリアの配置の一例を時間軸対周波数軸で模式的に示す図である。
【図１８】図１８は、従来の伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１９】図１９は、従来の伝送装置で用いられる伝送フレームの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】ＴＸ１、ＴＸ２  送信アンテナ
ＲＸ１、ＲＸ２  受信アンテナ
１０１、１０５  同期サブシンボル発生部
１０２、１０４、５０２、５０４  データ変調部
１０３  伝搬係数推定用シンボル発生部
１０６、１０７  マルチプレクサ
１０８、１１０  直交変調部
１０９  送信用局部発振器
１１２  受信用局部発振器
１１１、１１３  直交復調部
１１４〜１１７  同期サブシンボル相関部
１１８、１１９、２０３  重み付け平均部
１２０、１２１  周波数補正部
１２２、３２２、５２２  伝搬逆関数推定部
１２３、１２４  データ復調部
２０１、２０２  同期シンボル相関部
２０４、２０５  周波数補正部
３０１〜３０４  伝搬係数粗推定部
４０１、４０２  受信レベル判定部
４０３、４０４  選択合成部
５０２１、５０４１  データキャリアマッピング部
５０２２、５０４２  パイロットキャリア発生部
５０２３、５０４３  直交多重部
５２２１、５２２２  直交分離部
５２２３  伝搬路特性推定部
５２２４〜５２２７  ＰＣ抽出部
５２２８〜５２３１  伝搬路係数粗推定部
５２３２  伝搬路特性更新部
５２３３  伝搬路逆関数演算部
５２３４  チャネル分離部
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】  （第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。ここでは、送信アンテナ数が２、受信アンテナ数が２である（すなわち、２×２ＭＩＭＯ構成である）場合の伝送装置を示している。【００３８】  図１において、本発明の第１の実施形態に係る伝送装置は、送信装置と受信装置とから構成される。送信装置は、送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２、同期サブシンボル発生部１０１，１０５、データ変調部１０２，１０４、伝搬係数推定用シンボル発生部１０３、マルチプレクサ１０６，１０７、直交変調部１０８，１０９、及び送信用局部発振器１０９を備える。受信装置は、受信アンテナＲＸ１，ＲＸ２、直交復調部１１１，１１３、受信用局部発振器１１２、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７、重み付け平均部１１８，１１９、周波数補正部１２０，１２１、伝搬逆関数推定部１２２、及びデータ復調部１２３，１２４を備える。【００３９】  送信装置において、送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２は、無線信号を送信するためのアンテナである。同期サブシンボル発生部１０１，１０５は、送信アンテナ毎に異なる同期サブシンボルＳｔｘを発生させる。データ変調部１０２，１０４は、送信アンテナ毎に異なるデータ系列を変調し、データシンボル列として出力する。伝搬係数推定用シンボル発生部１０３は、伝搬係数の逆関数を推定するためのシンボル（以下、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆと記す）を発生させる。マルチプレクサ１０６，１０７は、同期サブシンボルＳｔｘと伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆとデータシンボル列とを多重化して伝送フレームを生成する。送信用局部発振器１０９は、マルチプレクサ１０６とマルチプレクサ１０７との間の同期を保つための発振器である。【００４０】  受信装置において、受信アンテナＲＸ１，ＲＸ２は、無線信号を受信するためのアンテナである。直交復調部１１１，１１３は、受信アンテナを介して受信した無線信号を復調して受信信号として出力する。受信用局部発振器１１２は、直交復調部１１１と直交復調部１１３との間の同期を保つための発振器である。同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、受信信号と同期サブシンボルＳｔｘとの相関を求め、伝送パス毎の周波数誤差を推定する。重み付け平均部１１８，１１９は、伝送パス毎の周波数誤差を重み付け平均して、受信アンテナ毎の周波数補正値を算出する。周波数補正部１２０，１２１は、算出された周波数補正値に基づいて、受信信号の周波数を補正する。伝搬逆関数推定部１２２は、周波数補正された受信信号に含まれる伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆに基づいて、送信アンテナから送信されたデータ系列を受信信号から分離する。データ復調部１２３，１２４は、伝搬逆関数推定部１２２で分離されたデータ系列を復調する。【００４１】  以下、第１の実施形態に係る伝送装置を構成する送信装置及び受信装置の動作について説明する。
［送信装置の動作について］
送信装置において、同期サブシンボル発生部１０１，１０５は、送信アンテナ毎に異なる同期サブシンボルＳｔｘを発生させる。具体的には、同期サブシンボル発生部１０１は、送信アンテナＴＸ１用に同期サブシンボルＳｔｘ１を発生させる。同期サブシンボル発生部１０５は、送信アンテナＴＸ２用に同期サブシンボルＳｔｘ２を発生させる。図２は、同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２を説明する図である。【００４２】図２を参照して、同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２は、同期シンボルＳｓｙｎｃに含まれる複数のサブキャリアから所定のサブキャリアを抜き出して構成されたものである。同期シンボルＳｓｙｎｃは、互いに直交する所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアから構成され、各サブキャリアには所定の振幅と位相とが割り当てられている。同期シンボルＳｓｙｎｃには、これらのサブキャリアをフーリエ変換などで直交多重し、時間軸上で表される信号に変換すると、上述した所定の周波数間隔の逆数である時間周期で、繰り返し波形が現れるという性質がある。【００４３】  同期サブシンボル発生部１０１，１０５は、同期シンボルＳｓｙｎｃを構成する複数のサブキャリアを送信アンテナ数Ｎ個の組に分割する。例えば、同期サブシンボル発生部１０１は、送信アンテナＴＸ１から送信するシンボルとして、偶数番のサブキャリアを割り当て、フーリエ変換などで直交多重することで、同期サブシンボルＳｔｘ１を発生させる。また、同期サブシンボル発生部１０５は、送信アンテナＴＸ２から送信するシンボルとして奇数番のサブキャリアを割り当て、フーリエ変換などで直交多重することで、同期サブシンボルＳｔｘ２を発生させる。同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２同士は、互いにサブキャリア配置が異なり周波数領域で直交するため、空間で多重されても容易に分離することができる。また、同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２にも上述した所定の周波数間隔の逆数である時間周期で繰り返し波形が現れる。このため、受信装置は、この繰り返し波形を元に搬送波周波数誤差を推定することが可能となる。【００４４】データ変調部１０２は、送信アンテナＴＸ１から送信するためのデータ（以下、データ系列１と記す）を変調してデータシンボル列１を出力する。データ変調部１０４は、送信アンテナＴＸ２から送信するためのデータ系列（以下、データ系列２と記す）を変調してデータシンボル列２を出力する。【００４５】  伝搬係数推定用シンボル発生部１０３は、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆを発生させる。伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆには、伝送パス毎に伝搬係数の逆関数を推定するため、送信アンテナ間で互いに直交するシンボルが用いられる。送信アンテナＴＸ１から送信するシンボルをＳｒｅｆ１、送信アンテナＴＸ２から送信するシンボルをＳｒｅｆ２とすると、伝搬係数推定用シンボル発生部１０３は、例えば、ある時刻Ｔ１においては、Ｓｒｅｆ１としてＳｒｅｆを出力し、Ｓｒｅｆ２としては何も出力しない。また、伝搬係数推定用シンボル発生部１０３は、別の時刻Ｔ２においては、Ｓｒｅｆ１としては何も出力せず、Ｓｒｅｆ２としてＳｒｅｆを出力する。これによって、伝搬係数推定用シンボル発生部１０３は、Ｓｒｅｆ１とＳ��ｅｆ２とを時間的に直交させることができる。【００４６】  データシンボル列１、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆ１及び同期サブシンボルＳｔｘ１は、マルチプレクサ１０６に入力される。データシンボル列２、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆ２及び同期サブシンボルＳｔｘ２は、マルチプレクサ１０７に入力される。マルチプレクサ１０６は、入力されたデータシンボル列１、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆ１及び同期サブシンボルＳｔｘ１を多重化して伝送フレームＦ１を生成する。同様に、マルチプレクサ１０７は、入力されたデータシンボル列２、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆ２及び同期サブシンボルＳｔｘ２を多重化して伝送フレームＦ２を生成する。図３は、マルチプレクサ１０６，１０７が生成する伝送フレームの一例を示す図である。図３を参照して、伝送フレームには、データシンボル列の前に同期サブシンボルＳｔｘと伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆとが挿入されている。【００４７】  伝送フレームＦ１は、直交変調部１０８と送信用局部発振器１０９とで無線信号に変換される。伝送フレーム２は、直交変調部１１０と送信用局部発振器１０８とで無線信号に変換される。無線信号に変換された伝送フレームＦ１及び伝送フレームＦ２は、送信アンテナＴＸ１及び送信アンテナＴＸ２から同時に送信される。【００４８】  なお、図３において、伝送フレームには、同期サブシンボルＳｔｘ及び伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆが、データシンボル列の前に挿入されているが、同期サブシンボルＳｔｘと伝送係数推定用シンボルＳｒｅｆのいずれかまたは両方をデータシンボル列中に所定間隔で挿入してもよいものとする。図４は、ＳｔｘとＳｒｅｆとの両方をデータシンボル列中に挿入した伝送フレームの一例を示す図である。このような伝送フレームを用いることで、伝送装置は、伝搬特性に時間変動が生じるような場合でも、所定間隔で挿入されたこれらのシンボルで伝搬特性を推定し直すことで時間変動に追従することが可能になる。これにより、伝送装置は、伝搬特性に時間変動が生じるような場合でも、受信特性の劣化を抑えることができる。【００４９】また、送信装置は、送信アンテナ毎に異なる送信用局部発振器を用いてもよい。図５は、送信アンテナ毎に異なる局部発振器を用いた伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。図５を参照して、送信装置は、送信アンテナＴＸ１用の局部発振器１０９ａと、送信アンテナＴＸ２用の局部発振器１０９ｂとを備えている。このような送信装置は、送信アンテナの配置に自由度を持たせることができる。また、このような送信装置から構成される伝送装置は、送信アンテナの配置によっては、伝送パス間の相関をより小さくすることができ、効果的に空間多重を行うことができる。さらに、１つの送信用局部発振器を用いて複数のアンテナから送信するＭＩＭＯ専用の高周波部品だけでなく、一般的に用いられている高周波部品を使用することができる。【００５０】［受信装置の動作について］
送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２から同時に送信された無線信号は、複数の空間パスを介して受信アンテナＲＸ１，ＲＸ２で受信される。受信アンテナＲＸ１で受信された信号（以下、受信信号Ｒ１と記す）は、直交復調部１１１と受信用局部発振器１１２とで復調され、同期サブシンボル相関部１１４，１１５及び周波数補正部１２０に入力される。同様に、受信アンテナＲＸ２で受信された信号（以下、受信信号Ｒ２と記す）は、直交復調部１１３と受信用局部発振器１１２とで復調され、同期サブシンボル相関部１１６，１１７及び周波数補正部１２１に入力される。【００５１】ここで、送信アンテナＴＸｉと受信アンテナＲＸｊとの間の伝送パスをｐ（ｉ，ｊ）、伝送パスｐ（ｉ，ｊ）が持つ伝搬係数をｈ（ｉ，ｊ）とする。このような場合、受信アンテナＲＸｉが受信する同期サブシンボルは、送信アンテナＴＸ１が同期サブシンボルＳｔｘ１を、送信アンテナＴＸ２が同期サブシンボルＳｔｘ２を送信しているので、ｈ（１，１）Ｓｔｘ１＋ｈ（２，１）Ｓｔｘ２で表すことができる。ただし、ｉが送信アンテナ番号、ｊが受信アンテナ番号である。【００５２】すなわち、同期サブシンボル相関部１１４は、Ｓｔｘ１とＳｔｘ２とが互いに直交しているので、ＲＸ１での受信信号とＳｔｘ１との相関を求めると、Ｓｔｘ２の項が０となり、Ｓｔｘ１に基づいて伝送パスｐ（１，１）に関する情報を推定することができる。同様に、同期サブシンボル相関部１１５は、ＲＸ１での受信信号とＳｔｘ２との相関を求めると、Ｓｔｘ１の項が０となり、Ｓｔｘ２に基づいて伝送パスｐ（２，１）に関する情報を推定することができる。【００５３】図６は、同期サブシンボル相関部１１４，１１５の詳細な動作を説明する図である。図６（ａ）及び（ｂ）を参照して、ＴＸ１，ＴＸ２から送信される同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２には、上述したように所定の周期の繰り返し波形が表れる。図６（ｃ）は、受信アンテナＲＸ１での受信信号（以下、ＲＸ１受信信号と記す）を表している。同期サブシンボル相関部１１４，１１５は、同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２の繰り返し波形とＲＸ１受信信号との複素相関を演算する。図６（ｄ）を参照して、ＲＸ１受信信号とＳｔｘ１との相関値（以下、Ｓｔｘ１相関値と記す）には、ＲＸ１受信信号と、Ｓｔｘ１の繰り返し波形とが一致するタイミングで複素相関値のピークが現れる。図６（ｅ）を参照して、搬送波周波数誤差が生じると、相関ピークタイミング毎に相関値の位相が変化するため、同期サブシンボル相関部１１４は、この変動量から伝送パスｐ（１，１）で発生する搬送波周波数誤差を推定することができる。【００５４】図６（ｆ）及び（ｇ）を参照して、同期サブシンボル相関部１１５は、同様の方法にて、伝送パスｐ（１，２）で発生する搬送波周波数誤差を推定する。同期サブシンボル相関部１１６，１１７も、同様の方法にて、同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２の繰り返し波形と受信信号Ｒ２との複素相関を演算して、伝送パスｐ（１，２）、ｐ（２，２）で発生する搬送波周波数誤差を推定する。【００５５】  同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、Ｓｔｘ内の繰り返し波形と受信信号との相互相関演算で、Ｓｔｘ相関値を求める���とができる。あるいは、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、一周波数ＤＦＴを用いてＳｔｘを構成するサブキャリアを幾つか抽出し、抽出したサブキャリアの位相変化の平均からＳｔｘ相関値を求めてもよい。このような場合、送信装置がＳｔｘを繰り返して送信し、受信装置で同期サブシンボル相関部１１４〜１１７がＳｔｘの繰り返し波形の相関を求める。同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、この繰り返し波形の相関ピークが所定間隔で所定回数検出できれば、以降に受信するＳｔｘ列に対してはＳｔｘ長の相関を求めてよい。同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、このように相関演算期間を長くすることで、より精密な送受間位相差を検出することが可能となる。【００５６】  同期サブシンボル相関部１１４〜１１７で得られた伝送パス毎の搬送波周波数誤差は、重み付け平均部１１８，１１９に入力される。重み付け平均部１１８は、伝送パスｐ（１，１）及びｐ（２，１）の搬送波周波数誤差を重み付け平均して、受信アンテナＲＸ１に対する周波数補正値を算出する。同様に、重み付け平均部１１９は、伝送パスｐ（１，２）及びｐ（２，２）の搬送波周波数誤差を重み付け平均して、受信アンテナＲＸ２に対する周波数補正値を算出する。【００５７】  重み付け平均部１１８，１１９は、各同期サブシンボルＳｔｘの相関量に比例した重み付けを行えばよい。あるいは、重み付け平均部１１８，１１９は、後段のデータ復調部１２３，１２４で送信アンテナ毎の受信誤り率を求め、その誤り率に基づいて誤りの多い（すなわち、伝搬路が劣悪な）伝送パスを介して受信される信号の重み付けを小さくしてもよい。【００５８】また、重み付け平均部１１８，１１９は、同期サブシンボルが伝送フレーム中に所定間隔で挿入されている場合（図４参照）、過去に推定された搬送波周波数誤差と、現在の同期サブシンボルから推定された搬送波周波数誤差とを平均化してもよい。このような伝送装置は、雑音などによる推定誤差で周波数補正値が大きく変動することを抑えつつ、搬送波周波数誤差の時間変動に追従することができるため、より伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。【００５９】周波数補正部１２０，１２１は、重み付け平均部１１８，１１９で算出された受信アンテナ毎の周波数補正値に基づいて受信信号Ｒ１，Ｒ２の周波数を補正する。伝搬逆関数推定部１２２は、周波数補正された受信信号Ｒ１，Ｒ２から伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆを抽出し、伝送パス毎の伝搬係数逆関数を推定して干渉成分をキャンセルする等化を行い、送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２から送信されたデータシンボル列を分離する。具体的には、送信アンテナＴＸ１から送信されたデータは、データシンボル列１として分離される。送信アンテナＴＸ２から送信されたデータは、データシンボル列２として分離される。分離されたデータシンボル列１は、データ復調部１２３でデータ系列１として復調される。同様に、分離されたデータシンボル列２は、データ復調部１２４でデータ系列２として復調される。【００６０】なお、受信装置は、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７で得られた相関ピークタイミングから伝送パス毎に発生する伝搬遅延を検出することで、粗いフレーム同期を確立することができる。受信装置は、これらの相関ピークタイミングを相関量に応じて重み付け平均し、それに基づいてシンボルタイミングを発生させることで、伝搬逆関数推定部１２２でのＳｒｅｆ抽出時におけるシンボル間干渉を抑圧することができる。【００６１】  また、受信装置は、受信アンテナ毎に異なる受信用局部発振器を用いてもよい。受信装置は、受信用局部発振器を複数用いることで、受信アンテナの配置により自由度を持たせることができる。また、このような受信装置から構成される伝送装置は、受信アンテナの配置によっては、伝送パス間の相関をより小さくすることができ、効果的に空間多重を行うことができる。さらに、１つの受信用局部発振器を用いて複数のアンテナから受信するＭＩＭＯ専用の高周波部品だけでなく、一般的に用いられている高周波部品を使用することができる。【００６２】  以上のように、本発明の第１の実施形態に係る送信装置によれば、所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアに、所定の振幅と位相とを割り当てた同期シンボルを複数の送信アンテナ毎に分割することで、互いに直交する複数の同期サブシンボルを複数の送信アンテナから同時に送信することができる。また、受信装置によれば、受信信号に含まれる同期サボシンボルと受信信号との相関を求めることで、伝送パス毎に発生する搬送派周波数誤差および伝搬遅延を推定することができる。これによって伝送装置は、これら推定された誤差を受信アンテナ毎に重み付け平均して、受信信号を補正することで伝搬係数逆関数推定の精度を向上させることができる。【００６３】  （第２の実施形態）
第２の実施形態に係る伝送装置は、第１の実施形態（図１参照）と比較して、受信装置の構成が異なる。第１の実施形態に係る伝送装置においては、送信用局部発振器１０９と受信用局部発振器１１２との間での周波数誤差が大きい場合、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７が相関を正確に求められない可能性があった。特に相関演算に一周波数ＤＦＴなどを用いた場合は、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、周波数誤差にフーリエ変換の周波数ビン間隔の１／２以上のずれが生じると、サブキャリアの抽出が正確に行えなくなる。そこで、第２の実施形態に係る受信装置は、送受間における局部発振器の平均の周波数誤差を予め補正する。【００６４】図７は、本発明の第２の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を用いて説明を省略する。図７において、第２の実施形態に係る受信装置は、第１の実施形態と比較して、同期シンボル相関部２０１，２０２、重み付け平均部２０３、及び周波数補正部２０４，２０５をさらに備える。【００６５】  同期シンボル相関部２０１は、受信アンテナＲＸ１が受信した信号に含まれる同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２を合成して、同期シンボルＳｙｓｎｃを生成する。この同期シンボルＳｓｙｎｃは、上述したように所定の周期の繰り返し波形からなる。そのため、同期シンボル相関部２０１は、受信信号と同期シンボルＳｓｙｎｃの繰り返し波形との相関から、受信アンテナＲＸ１において発生する平均の周波数誤差を求めることができる。同期シンボル相関部２０２も同様に、受信アンテナＲＸ２において発生する平均の周波数誤差を求めることができる。【００６６】  重み付け平均部２０３は、同期シンボル相関部２０１，２０２で求められた受信アンテナ毎の周波数誤差を重み付け平均し、受信信号に対する周波数補正値を求める。このとき、重み付け平均部２０３は、各同期シンボルＳｙｓｎｃの相関量に比例した重み付けを行えばよい。あるいは、重み付け平均部２０３は、各受信アンテナで受信された受信信号のレベルに比例した重み付けを行ってもよい。【００６７】  周波数補正部２０４，２０５は、重み付け平均部２０３で求められた周波数補正値に基づいて、受信アンテナ毎に受信信号を周波数補正し、送受間の局部発振器の周波数誤差をキャンセルする。【００６８】  なお、第２の実施形態に係る伝送装置においては、第１の実施形態と同じ伝送フレーム（図３参照）を用いていたが、予め同期サブシンボルＳｔｘの前に、同期シンボルＳｙｓｎｃを挿入した伝送フレームを用いてもよい。図８は、同期シンボルＳｙｓｎｃを挿入した伝送フレームの一例を示す図である。このような伝送フレームを用いることで、第２の実施形態に係る伝送装置は、同期シンボルＳｙｓｎｃに含まれる全てのサブキャリアを複数のアンテナから送信することができる。これにより、伝送装置は、ある伝送パスにおける受信レベルが低い場合でも、同期シンボルＳｙｓｎｃの相関を精度良く検出することができる。【００６９】  以上のように、本発明の第２の実施形態に係る受信装置によれば、受信アンテナ毎に受信した受信信号と同期シンボルＳ��ｓｎｃとの相関演算から、複数の受信アンテナに対する平均の周波数誤差を推定することができる。これによって、伝送装置は、送受間の局部発振器の周波数誤差をキャンセルすることができ、後段の同期サブシンボル相関演算をより正確に行うことができる。【００７０】  （第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。第３の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を用いて説明を省略する。第３の実施形態に係る伝送装置は、第１の実施形態（図１参照）と比較して、受信装置の構成が異なっている。図９において、第３の実施形態に係る受信装置は、受信アンテナＲＸ１，ＲＸ２、直交復調部１１１，１１３、受信用局部発振器１１２、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７、伝搬係数粗推定部３０１〜３０４、伝搬逆関数推定部３２２、及びデータ復調部１２３，１２４を備える。【００７１】  同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、上述したように受信信号と同期サブシンボルＳｔｘとの相関から、各伝送パスに関する情報を推定することが可能である。同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、同期サブシンボルを構成するサブキャリアを一周波数ＤＦＴなどで抽出した場合、各サブキャリアの位相と振幅とを求めることができる。【００７２】  図１０は、伝搬係数粗推定部３０１〜３０４の動作を説明する図である。なお、図１０（ａ）において、細い矢印は、ＯＦＤＭ変調されたデータシンボル列のサブキャリアが空間多重されたもの（すなわち、データキャリア）を表している。同期サブシンボル相関部１１４は、ＲＸ１での受信信号（図１０（ａ）参照）からＳｔｘ１を構成するサブキャリアのみを抽出し、抽出したそれぞれのサブキャリアの位相と振幅とを求める。伝搬係数粗推定部３０１は、Ｓｔｘ１を構成するサブキャリアの位相と振幅とを元に、隣接サブキャリア間の位相・振幅特性を補完することで、伝送パスｐ（１，１）の粗い周波数特性を推定することができる（図１０（ｂ）参照）。【００７３】  同様に、伝搬係数粗推定部３０２は、Ｓｔｘ２を構成するサブキャリアの位相と振幅とを元に、隣接サブキャリア間の位相・振幅特性を補完してやれば、伝送パスｐ（２，１）の粗い周波数特性を推定することができる（図１０（ｃ）参照）。【００７４】  受信装置で受信されるデータキャリア（図１０（ａ）参照）は、これら２つの伝送パスｐ（１，１）、ｐ（２，１）の特性が合成されたものである。よって、伝搬係数粗推定部３０１〜３０４は、同期サブシンボルＳｔｘを用いて、予め伝送パスの粗い周波数特性を求める。伝搬逆関数推定部３２２は、この粗い周波数特性に基づいて、より精密に伝搬係数の逆関数を推定する。【００７５】  以上のように、本発明の第３の実施形態に係る受信装置によれば、同期サブシンボルＳｔｘを用いて、予め伝送パス毎の粗い周波数特性を推定することができる。これによって伝送装置は、後段の伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。【００７６】  なお、第３の実施形態で説明した伝搬係数粗推定部３０１〜３０４を用いる手法は、第１〜第２の実施形態と組み合わせることが可能である。【００７７】  （第４の実施形態）
第４の実施形態に係る伝送装置は、第１の実施形態（図１参照）と比較して、受信装置の構成が異なる。第１の実施形態に係る受信装置においては、周波数選択性フェージング環境下では、特定のサブキャリアの受信レベルが落ち込み、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７で相関が正確に求められない可能性が生じる。特にサブキャリア本数が少ない同期サブシンボルの場合は、あるサブキャリアの受信レベルが落ち込んだ場合その影響が大きくなる。そこで、第４の実施形態に係る受信装置は、受信系統毎に複数の受信アンテナを設け、受信ダイバーシチにより周波数選択性フェージングの影響を軽減させる。【００７８】  図１１は、本発明の第４の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図である。第４の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を用いて説明を省略する。【００７９】  図１１において、第４の実施形態に係る受信装置は、第１の実施形態と比較して、受信アンテナＲＸ１，ＲＸ２の代わりに、受信アンテナＲＸ１−１，ＲＸ１−２、ＲＸ２−１，ＲＸ２−２、受信レベル判定部４０１，４０２、及び選択合成部４０３，４０４を備える。【００８０】  受信装置において、受信アンテナＲＸ１−１，ＲＸ１−２は、受信系統１に設けられた複数のアンテナである。受信レベル判定部４０１は、複数の受信アンテナでの受信信号の受信レベルを比較する。選択合成部４０３は、受信レベル判定部４０１での比較結果に基づいて、複数のアンテナでの受信信号を選択又は合成する。例えば、選択合成部４０３は、ＲＸ１−１での受信レベルの方がＲＸ１−２での受信レベルよりも大きい場合は、ＲＸ１−１での受信信号を選択する。あるいは、選択合成部４０３は、ＲＸ１−１での受信レベルとＲＸ１−２での受信レベルとの比に基づいて、受信信号を合成してもよい。また、選択合成部４０３は、同期サブシンボル相関部１１４，１１５の出力結果に基づいて、同期サブシンボルに含まれるサブキャリアが所定レベル以下にならない方の受信信号を選択しても良い。【００８１】  受信系統２においても、受信レベル判定部４０２、及び選択合成部４０４は、複数の受信アンテナＲＸ２−１，ＲＸ２−２での受信信号を選択または合成する。【００８２】  なお、第４の実施形態に係る受信装置は、受信系統毎に複数のアンテナを備えるのではなく、受信系統数よりも多い受信アンテナをまとめて備える構成としてもよい。図１２は、受信系統数よりも多い受信アンテナをまとめて備える受信装置の構成の一例を示すブロック図である。図１２を参照して、受信装置は、複数の受信アンテナでの受信レベルを比較して、受信信号を選択または合成することにで、受信系統数分の受信信号を取り出すことができる。【００８３】  以上のように、本発明の第４の実施形態に係る受信装置によれば、周波数選択性フェージング環境下で特定のサブキャリア受信レベルが落ち込むような場合でも、複数受信アンテナの選択または合成による受信ダイバーシチ効果で、同期サブシンボルの相関を正確に求めることができる。これにより、伝送装置は、伝送パス毎の搬送波周波数誤差をより正確に補正することができ、伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。【００８４】  なお、第４の実施形態で説明した受信系統毎に複数の受信アンテナを設ける手法は、第１、第２及び第３の実施形態と組み合わせることが可能である。【００８５】  （第５の実施形態）
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。図１３において、本発明の第５の実施形態に係る伝送装置は、データ変調部５０２，５０４及び伝搬逆関数推定部５２２が第１の実施形態（図１参照）と異なる。図１４は、本発明の第５の実施形態に係るデータ変調部５０２，５０４の構成の一例を示すブロック図である。図１５は、本発明の第５の実施形態に係る伝搬逆関数推定部５２２の構成の一例を示すブロック図である。【００８６】  図１４において、データ変調部５０２は、データキャリアマッピング部５０２１、パイロットキャリア１発生部５０２２、及び直交多重部５０２３を備える。また、データ変調部５０４は、データキャリアマッピング部５０４１、パイロットキャリア２発生部５０４２、及び直交多重部５０４３を備える。【００８７】データ変調部５０２がデータ系列１を変調してデータシンボル列１を生成するのは第１の実施形態と同様である。データシンボル列１は、複数のサブキャリアを周波数軸上で直交多重したＯＦＤＭシンボルである。以下、第１の実施形態と異なるデータ変調部５０２の動作について説明する。データ変調部５０２は、データシンボル列１を構成する複数サブキャリアに含まれる所定のサブキャリアに、既知の位相及び振幅を割り当ててパイロットキャリアとする。また、データ変調部５０２は、パイロットキャリア以外のサブキャリアには、データ系列１に基づき、位相及び振幅を割り当てて、データキャリアとする。【００８８】  データ変調部５０２において、データキャリアマッピング部５０２１は、入力されるデータ系列１に基づき、データキャリアに位相及び振幅をマッピングする。このときのマッピング規則には、ＰＳＫやＱＡＭなどが用いられる。パイロットキャリア１発生部５０２２は、パイロットキャリアとして、所定のサブキャリアに対して所定の位相及び振幅を割り当てる。データキャリアマッピング部５０２１及びパイロットキャリア１発生部５０２２から出力された複数のサブキャリアは、直交多重部５０２３に入力される。直交多重部５０２３は、これら複数のサブキャリアを直交多重してデータシンボルの時間軸波形（すなわち、データシンボル列１）を生成する。なお、直交多重には、逆フーリエ変換や逆ウエーブレット変換、逆離散コサイン変換などが用いられる。【００８９】  データ変調部５０４においても、データ変調部５０２と同様に、データシンボル列２を生成する。【００９０】  図１６は、データ変調部５０２，５０４が生成するデータシンボル列の一例を示す図である。図１６において、各データシンボル列は、４つのデータシンボルからなり、各データシンボルが８つのサブキャリアからなる場合を示している。ただし、これらの数は任意に拡張できるものとする。【００９１】  図１６において、１段目と４段目とは、各データシンボル列の時間軸上の配置を示している。送信アンテナＴＸ１から送信されるデータシンボル列１は、４つのデータシンボルＤ１−１，Ｄ１−２，Ｄ１−３，Ｄ１−４からなる。同様に、送信アンテナＴＸ２から送信されるデータシンボル列２は、４つのデータシンボルＤ２−１，Ｄ２−２，Ｄ２−３，Ｄ２−４からなる。これらのデータシン��ル列は、各アンテナから同時に送信される。すなわち、データシンボル列は、１番目にデータシンボルＤ１−１とＤ２−１とが同時に送信され、２番目にデータシンボルＤ１−２とＤ２−２とが同時に送信され、以降省略という順で送信される。【００９２】  一方、図１６において、２段目と３段目とは、各データシンボルの周波数軸上のサブキャリア配置を示している。データシンボルは、８つのサブキャリアＣ−４、Ｃ−３、Ｃ−２、Ｃ−１、Ｃ＋１、Ｃ＋２，Ｃ＋３、Ｃ＋４からなる。サブキャリアを示す矢印のうち、実線はデータキャリアを、破線はパイロットキャリアを示す。また、サブキャリア位置に矢印がないものは、振幅０のヌルキャリアを示す。【００９３】  データ変調部５０２は、１番目に送信するデータシンボルＤ１−１及びＤ２−１には、サブキャリア番号Ｃ−１及びＣ＋４にパイロットキャリアを割り当てる。このとき、Ｄ１−１のパイロットキャリアには、所定の位相と０より大きい振幅とを割り当てる。一方、Ｄ２−１のパイロットキャリアには、振幅０のヌルキャリアを割り当てる。これにより、１番目に送信されるデータシンボルＤ１−１及びＤ２−１において、サブキャリア番号Ｃ−１及びＣ＋４は、送信アンテナＴＸ１からのみ送信される。よって、受信装置では、１番目に受信するデータシンボルのうちサブキャリア番号Ｃ−１及びＣ＋４を用いることで、送信アンテナＴＸ１と各受信アンテナとの間の伝搬係数（ｈ（１、１）、ｈ（１、２））を推定することが可能となる。【００９４】  次に、２番目に送信するデータシンボルＤ１−２及びＤ２−２には、１番目に送信したパイロットキャリアと同じサブキャリア番号（Ｃ−１及びＣ＋４）にパイロットキャリアを割り当てる。ただし、１番目に送信したものとは逆に、Ｄ２−２のパイロットキャリアに所定の位相と０より大きい振幅とを割当て、Ｄ１−２のパイロットキャリアに振幅０のヌルキャリアを割り当てる。これにより、２番目に送信するデータシンボルＤ１−２及びＤ２−２において、サブキャリア番号Ｃ−１及びＣ＋４は、送信アンテナＴＸ２からのみ送信される。よって、受信装置では、２番目に受信するデータシンボルのうちサブキャリア番号Ｃ−１及びＣ＋４を用いることで、送信アンテナＴＸ２と各受信アンテナとの間の伝搬係数（ｈ（２、１）、ｈ（２、２））を推定することが可能となる。【００９５】  ３番目と４番目とに送信するデータシンボルにおいても、１、２番目と同様に、パイロットキャリアをサブキャリア番号Ｃ−３とＣ＋２とに割り当てる。すなわち、３番目に送信するデータシンボルには、Ｄ１−３のＣ−３とＣ＋２とに所定の位相と０より大きい振幅とを割り当てて、Ｄ２−３のＣ−３とＣ＋２とに振幅０のヌルキャリアを割り当てる。また、４番目に送信するデータシンボルには、Ｄ１−４のＣ−３とＣ＋２とに振幅０のヌルキャリアを割当て、Ｄ２−４のＣ−３とＣ＋２とに所定の位相と０より大きい振幅とを割り当てる。これにより、受信装置は、３番目に受信するデータシンボルからｈ（１、１）とｈ（１、２）とを、４番目に受信するデータシンボルからｈ（２、１）とｈ（２、２）とをそれぞれ推定することが可能となる。【００９６】  図１７は、パイロットキャリ���の配置の一例を時間軸対周波数軸で模式的に示す図である。図１７（ａ）、送信アンテナＴＸ１から送信されるデータシンボル列１を示している。図１７（ｂ）は、送信アンテナＴＸ２から送信されるデータシンボル列２を示している。ここで、横軸が時間（シンボル番号）、縦軸が周波数（サブキャリア番号）である。また、１つの四角形がサブキャリアを示しており、白色の四角形がデータキャリアを、灰色の四角形がパイロットキャリアを、×印の四角形がヌルキャリアを示す。【００９７】  パイロットキャリア又はヌルキャリアを割り当てるサブキャリア（以下、パイロットサブキャリアと記す）は、１つのデータシンボルに対して少なくとも２つ以上割り当てられる。また、同時に送信される複数のデータシンボルにおいて、一方のデータシンボルのパイロットサブキャリアには、所定の位相で０より大きい振幅のパイロットキャリアを割り当て、他方のデータシンボルのパイロットサブキャリアには、振幅０のヌルキャリアを割り当てる。より好ましくは、次に送信するデータシンボルでは、パイロットキャリアとヌルキャリアとの割り当てを入れ替える。例えば、図１７に示すように、データシンボル列１においては、奇数番目のデータシンボルでパイロットキャリアを送信し、偶数番目のデータシンボルでヌルキャリアを送信する。一方、同時に送信するデータシンボル列２においては、奇数番目のデータシンボルでヌルキャリアを送信し、偶数番目のデータシンボルでパイロットキャリアを送信する。【００９８】  また、パイロットサブキャリアは、全てのデータシンボルで同じサブキャリア番号を割り当てても良い。より好ましくは、データシンボル毎に所定のシーケンスに従ってパイロットサブキャリアのサブキャリア番号を変えてもよい。これにより、周波数選択性フェージングによって特定のサブキャリアの振幅が極端に小さくなる場合でも、受信パイロットキャリアの振幅が極端に小さくなる確率を下げることができる。このため伝送装置は、伝搬係数を精度よく推定することが可能となる。図１７では、２つのデータシンボル毎にパイロットサブキャリアを変えている。ここでは、１つのデータシンボルに対して２つのパイロットサブキャリアを割当て、パイロットサブキャリア間の間隔は一定とする。パイロットサブキャリアの割り当ては、全サブキャリアに少なくとも１回割り当てられるようにする。より好ましくは、全サブキャリアをパイロットサブキャリア位置で分割し、パイロットサブキャリアが割り当てられていないサブキャリアが多い帯域の中心付近で、かつ前シンボルのパイロットサブキャリアから離れているサブキャリアに次のパイロットサブキャリアを割り当てる。【００９９】  この割当て方法について、図１７を用いて具体的に説明する。ここでは、サブキャリア番号Ｃ＋１，Ｃ＋２，Ｃ＋３，Ｃ＋４のみについて説明する。まず１、２番目のデータシンボルでは、４つのサブキャリア帯域における中心付近のサブキャリアとしてＣ＋３を選択し、これをパイロットサブキャリアとする。次に３、４番目のデータシンボルでは、Ｃ＋３でサブキャリア帯域が２つに分割され、Ｃ＋１，Ｃ＋２の組とＣ＋４とに分かれる。ここでは、Ｃ＋１，Ｃ＋２の組を選択し、その中央��近となるサブキャリアのうち前シンボルのパイロットサブキャリアから離れているＣ＋１を選択し、パイロットサブキャリアとする。さらに５，６番目のデータシンボルでは、これまでのパイロットサブキャリアＣ＋３，Ｃ＋１でサブキャリア帯域が分割され、Ｃ＋２とＣ＋４とに別れる。このうち前シンボルのパイロットサブキャリアから離れているＣ＋４を選択し、これをパイロットサブキャリアとする。最後に７，８番目のデータシンボルでは、残りのＣ＋２をパイロットサブキャリアとする。以降のデータシンボルではこれを繰り返し、このサイクルですべてのサブキャリアがパイロットサブキャリアに割り当てられる。【０１００】  このような割当て方法により、各データシンボルにおいて、データキャリアとパイロットキャリアとの距離が周波数的または時間的に近くなるようなパイロットキャリア配置となり、全サブキャリアの伝搬係数を周波数方向補間と時間方向補間とで求める場合に、その精度を向上させることができる。つまり、伝搬路変動が緩やかな場合、あるサブキャリアの伝搬路係数は、周波数方向と時間方向とに隣接するサブキャリアの伝搬路係数と相関が高いといえる。これは、周波数的または時間的に離れたサブキャリアで推定された伝搬路係数を補間して求めた伝搬路係数よりも、周波数的または時間的に近いサブキャリアから推定された伝搬路係数を補完して求めた伝搬路係数の方が精度がよくなるためである。【０１０１】  なお、このパイロットサブキャリア割当てシーケンスは、サブキャリア数、パイロットサブキャリア数、及び同時に送信するデータシンボル数に応じてあらかじめ決定し、送信装置、受信装置で既知としておく。【０１０２】  パイロットキャリアが挿入されたデータシンボル列を分離する伝搬逆関数推定部５２２について、図１５を用いて説明する。図１５において、伝搬逆関数推定部５２２は、直交分離部５２２１、５２２２は、伝搬路特性推定部５２２３、パイロットキャリア１抽出部５２２４，５２２６、パイロットキャリア２抽出部５２２５，５２２７、ｈ１１粗推定部５２２８、ｈ２１粗推定部５２２９、ｈ１２粗推定部５２３０、ｈ２２粗推定部５２３１は、伝搬路特性更新部５２３２、伝搬路逆関数演算部５２３３、及びチャネル分離部５２３４を備える。【０１０３】  伝搬逆関数推定部５２２には、第１〜４の実施形態で説明したように同期シンボルを用いて周波数誤差を推定し、これを補正した受信シンボル列が入力される。受信アンテナＲＸ１で受信したシンボル列は、直交分離部５２２１に入力される。受信アンテナＲＸ２で受信したシンボル列は、直交分離部５２２２に入力される。直交分離部５２２１，５２２２は、入力されたシンボル毎に直交分離を行い周波数軸上のサブキャリアに分離する。なお、直交分離にはフーリエ変換、ウエーブレット変換、離散コサイン変換などを用いることができる。【０１０４】  サブキャリアに分離された各シンボルのうち伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆは、伝搬路特性推定部５２２３に入力される。伝搬路特性推定部５２２３は、既知の伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆと受信された伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆとの相関から各アンテナ間の伝搬路特性ｈ（ｉ，ｊ）を推定する。以降の受���データシンボルは、各伝送パスの伝搬係数逆関数を推定して干渉成分をキャンセルする等化を行い、各送信アンテナから送信されたデータシンボル列を分離する。【０１０５】  しかし、上述した同期シンボルを用いて推定した周波数推定値には、雑音や位相雑音などの影響による推定誤差（残留周波数誤差）が含まれる。このため、受信シンボル列には、この残留周波数誤差による位相回転が生じる。残留周波数誤差が大きな場合、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆから時間的に離れるほど、データシンボルには大きな位相差が生じる。このため、受信装置では、伝搬係数逆関数の推定に誤差が生じることとなり受信誤りが発生する。【０１０６】  このような残留周波数誤差による位相回転を補正するために上述のパイロットキャリアを用いる。ＲＸ１で受信されサブキャリアに分離された受信データシンボルは、パイロットキャリア１抽出部５２２４およびパイロットキャリア２抽出部５２２５に入力される。パイロットキャリア１抽出部５２２４は、パイロットキャリア１を抽出する。パイロットキャリア２抽出部５２２５は、パイロットキャリア２を抽出する。パイロットキャリア１が送信アンテナＴＸ１からのみ送信されているため、受信したパイロットキャリア１と既知のパイロットキャリア１との相関から周波数方向または時間方向に補完することで全サブキャリアのＴＸ１−ＲＸ１間の伝搬路特性ｈ’（１，１）を推定することができる。同様に、パイロットキャリア２が送信アンテナＴＸ２からのみ送信されているため、ＴＸ２−ＲＸ１間の伝搬路特性ｈ’（２，１）を推定することができる。これらをｈ１１粗推定部５２２８およびｈ２１粗推定部５２２９で行う。受信アンテナＲＸ２側でも同様にしてｈ’（２，１）とｈ’（２，２）とをパイロットキャリアから推定する。【０１０７】  伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆで推定した伝搬係数ｈ（ｉ，ｊ）と、各データシンボル中のパイロットキャリアで推定した伝搬係数ｈ’（ｉ，ｊ）とは、伝搬路特性更新部１４１２に入力される。ｈ（ｉ，ｊ）とｈ’（ｉ，ｊ）とには、残留周波数誤差や位相雑音による位相差、伝送路変動による位相差および振幅差があるため、ｈ（ｉ，ｊ）を初期値としてｈ’（ｉ，ｊ）との誤差を用いて伝搬係数ｈ’’（ｉ，ｊ）を更新することにより、より精度良く各伝送パスの伝搬係数を推定することができる。【０１０８】  このようにして、データシンボル毎に更新した伝搬係数ｈ’’（ｉ，ｊ）は、伝搬路逆関数演算部５２３３に入力され、その逆関数が求められる。この逆関数を用いてチャネル分離部５２３４においてＲＸ１で受信されサブキャリアに分離された受信データシンボル列１と、ＲＸ２で受信されサブキャリアに分離された受信データシンボル列２から、送信データシンボル列１，２を分離してデータ復調を行う。【０１０９】  以上のように、本発明の第５の実施形態に係る送信装置によれば、データ変調部５０２，５０４が所定のサブキャリアに既知の位相及び振幅を割り当てることで、データシンボルにパイロットキャリアを発生させることができる。また、受信装置によれば、同期シンボルによる周波数推定に残留誤差があるような場合でも、データシンボルのパイロットキャリアを用いて、伝送パス毎に残留誤差を推定し伝搬係数を補正することで伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。また、周波数選択性フェージング環境下で特定のサブキャリア受信レベルが落ち込むような場合でも、パイロットキャリアを全サブキャリアに順次割り当てることで、パイロットキャリア受信レベルが落ち込む確率を低くすることができる。また、上述したパイロットサブキャリアの割当て方法により、各サブキャリアの伝搬路推定値の補間精度を均一にすることができる。【０１１０】  なお、第５の実施形態で説明したデータ変調部５０２，５０４、及び伝搬逆関数推定部５２２を用いる手法は、第１〜第４の実施形態と組み合わせることが可能である。【０１１１】  また、第１〜５の実施形態では、送信装置と受信装置とが同時に使用される場合を想定して説明を行ったが、上述した送信装置及び受信装置は、それぞれ単独に、あるいは他の装置と組み合わせて使用することもできる。例えば、送信装置は、上述した受信装置だけでなく、他の受信装置に対しても信号を送信してもよい。また、受信装置は、上述した送信装置によって送信された信号だけでなく、信号のフォーマットのみ整合性が取れていれば、他の送信装置から送信された信号を受信してもよい。【０１１２】  また、第１〜５の実施形態で述べた送信装置と受信装置とが行うそれぞれの処理手順は、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実行可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現されてもよい。この場合、プログラムデータは、記憶媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記憶媒体上から直接実行されてもよい。なお、記憶媒体は、ＲＯＭやＲＡＭやフラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやＢＤ等の光ディスクメモリ、及びメモリカード等をいう。また、記憶媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体を含む概念である。【０１１３】  また、第１〜５の実施形態で述べた送信装置と受信装置とに含まれる構成は、それぞれ集積回路であるＬＳＩとして実現することができる。これらは、個別に１チップ化されてもよいし、それぞれにおいて全てまたは一部を含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応例が可能性としてありえる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】  本発明のデータ送信方法及びデータ受信方法は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式が適用された送信装置及び受信装置等に適用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005088884.tif 000007
【図６】
2005088884.tif 000008
【図７】
2005088884.tif 000009
【図８】
2005088884.tif 000010
【図９】
2005088884.tif 000011
【図１０】
2005088884.tif 000012
【図１１】
2005088884.tif 000013
【図１２】
2005088884.tif 000014
【図１３】
2005088884.tif 000015
【図１４】
2005088884.tif 000016
【図１５】
2005088884.tif 000017
【図１６】
2005088884.tif 000018
【図１７】
2005088884.tif 000019
【図１８】
2005088884.tif 000020
【図１９】
2005088884.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月13日(2006.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して、送信装置が、複数の送信アンテナから複数の受信アンテナに向けて複数のデータ系列を送信するデータ送信方法であって、
互いに直交する所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアに、所定の振幅と位相とを割り当てた同期シンボルを、前記複数の送信アンテナ毎に分割することで複数の同期サブシンボルを発生させるステップと、
前記複数の同期サブシンボルを無線信号に変換して、前記複数の送信アンテナから同時に送信するステップとを備えることを特徴とする、データ送信方法。
【請求項２】
前記複数の送信アンテナから送信するための複数の送信データを、複数のデータシンボル列に変調するステップと、
前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間における複数の伝送パスが持つ伝搬係数の逆関数を推定するためのシンボルとして、前記送信アンテナ毎に互いに直交する伝搬係数推定用シンボルを発生させるステップとをさらに備え、
前記送信するステップは、
前記複数の送信アンテナ毎に、前記データシンボル列と、前記同期サブシンボルと、前記伝搬係数推定用シンボルとを伝送フレームに多重化するステップと、
前記複数の送信アンテナ毎に多重化された伝送フレームを、無線信号に変換するステップとを含むことを特徴とする、請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項３】
前記データシンボル列に変調するステップは、
前記複数のサブキャリアのうち所定のサブキャリアに、前記送信データに基づいた振幅及び位相を割り当てることで、データキャリアとするステップと、
前記データキャリア以外のサブキャリアに既知の位相及び振幅を割り当てることで、パイロットキャリアを発生させるステップと、
前記データキャリアと前記パイロットキャリアとを複数のデータシンボルに直交多重し、当該直交多重された複数のデータシンボルを前記データシンボル列として出力するステップとを含むことを特徴とする、請求項２に記載のデータ送信方法。
【請求項４】
前記パイロットキャリアを発生させるステップは、前記複数の送信アンテナから同時に送信するデータシンボルの１つにのみ、前記パイロットキャリアとして既知の位相と振幅とを割り当て、その他の同時に送信するデータシンボルには前記パイロットキャリアとして大きさ０の振幅を割り当てることを特徴とする、請求項３に記載のデータ送信方法。
【請求項５】
前記送信するステップは、前記複数の送信アンテナ間で同期を取るために、送信アンテナ毎に共通する１つの送信用局部発振器、又は送信アンテナ毎に異なる複数の送信用局部発振器を利用することを特徴とする、請求項１に記載のデータ送信方法。
【請求項６】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して複数の送信アンテナから送信された複数のデータ系列を、受信装置が、複数の受信アンテナを介して受信するデータ受信方法であって、
前記複数のデータ系列には、互いに直交する複数のサブキャリアからなる同期シンボルを前記複数の送信アンテナ毎に分割することで生成された同期サブシンボルが含まれており、
前記複数のデータ系列を前記受信アンテナ毎に受信するステップと、
前記複数の受信アンテナから受信したデータ系列を受信アンテナ毎に同期させて復調するステップと、
前記受信アンテナ毎に復調された受信信号と、当該受信信号に含まれる前記同期サブシンボルとに基づいて、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間における複数の伝送パスが持つ特性を伝送パス毎に推定するステップとを備える、データ受信方法。
【請求項７】
前記特性を伝送パス毎に推定するステップは、前記受信アンテナ毎に復調された受信信号と、当該受信信号に含まれる前記同期サブシンボルとの相関から伝送パス毎に発生する周波数誤差を推定するステップを含み、
前記特性を伝送パス毎に推定するステップの後に、前記推定された周波数誤差に基づいて、前記受信信号の周波数を補正するステップをさらに備えることを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信方法。
【請求項８】
前記受信信号の周波数を補正するステップは、
前記推定された伝送パス毎に発生する周波数誤差を重み付け平均して、前記受信信号を補正するための周波数補正値を前記受信アンテナ毎に算出するステップと、
前記算出された周波数補正値に基づいて、前記受信信号の周波数を前記受信アンテナ毎に補正して周波数が補正された受信信号として出力するステップとを含むことを特徴とする、請求項７に記載のデータ受信方法。
【請求項９】
前記周波数誤差を推定するステップは、前記受信信号と前記受信信号に含まれる前記同期サブシンボルとの相関値のピークタイミングを重み付け平均したものに基づいて、受信シンボルタイミングを発生させることを特徴とする、請求項７に記載のデータ受信方法。
【請求項１０】
前記受信信号には、前記送信アンテナと前記受信アンテナとの間における複数の伝送パスが持つ伝搬係数の逆関数を推定するためのシンボルとして、前記送信アンテナ毎に互いに直交するように送信された伝搬係数推定用シンボルが含まれており、
前記受信信号の周波数を補正するステップの後に、前記周波数が補正された受信信号に含まれる前記伝搬係数推定用シンボルに基づいて、前記複数の伝送パス毎に前記伝搬係数の逆関数を推定して、当該推定した逆関数に基づいて前記複数の受信信号から前記複数の送信アンテナが送信した信号を分離するステップをさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載のデータ受信方法。
【請求項１１】
前記復調するステップと前記特性を伝送パス毎に求めるステップとの間に、
前記復調するステップによって受信アンテナ毎に復調された受信信号と、前記受信信号に含まれる同期サブシンボルから合成された同期シンボルとの相関から、前記復調された受信信号に含まれる周波数誤差を前記受信アンテナ毎に推定するステップと、
前記推定された周波数誤差を重み付け平均して、前記複数の受信信号に対する平均の周波数誤差を算出するステップと、
前記算出された平均の周波数補正値に基づいて、前記複数の受信信号の周波数を補正する第２の補正ステップとを備えることを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信方法。
【請求項１２】
前記受信するステップは、
前記複数の送信アンテナから送信された信号を、前記複数のデータ系列よりも多くの受信アンテナを用いて受信するステップと、
前記多くの受信アンテナから受信した信号の受信レベルを判定するステップと、
前記判定された受信レベルに応じて、前記多くの受信アンテナから受信した信号を選択又は合成するステップとを含むことを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信方法。
【請求項１３】
前記復調するステップは、前記複数の受信アンテナ間で同期を取るために、前記受信アンテナ毎に共通する１つの受信用局部発振器、又は受信アンテナ毎に異なる複数の受信用局部発振器を利用することを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信方法。
【請求項１４】
前記特性を伝送パス毎に推定するステップは、前記受信アンテナ毎に復調された受信信号に含まれる前記同期サブシンボルに基づいて、当該受信信号に含まれる複数のサブキャリアの位相と振幅とを周波数方向に補完して、前記伝送パス毎の粗い周波数特性を推定するステップを含み、
前記特性を伝送パス毎に推定するステップの後に、前記推定された伝送パス毎の粗い周波数特性に基づいて、前記複数の伝送パスが持つ伝搬係数の逆関数を推定して、当該推定した逆関数に基づいて前記複数の受信信号から前記複数の送信アンテナが送信した信号を分離するステップをさらに備えることを特徴とする、請求項６に記載のデータ受信方法。
【請求項１５】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して、複数の送信アンテナから複数の受信アンテナに向けて複数のデータ系列を送信する送信装置であって、
所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアに、所定の振幅と位相とを割り当てた同期シンボルを、前記複数の送信アンテナ毎に分割することで、前記複数の送信アンテナ毎に互いに直交する同期サブシンボルを発生させる複数の同期サブシンボル発生部と、
前記複数の同期サブシンボルを前記複数の送信アンテナ毎に変調する複数の変調部と、
前記複数の変調部で変調された信号を同時に送信する複数の送信アンテナとを備えることを特徴とする、送信装置。
【請求項１６】
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して複数の送信アンテナから送信された複数のデータ系列を、複数の受信アンテナを介して受信する受信装置であって、
前記複数のデータ系列には、互いに直交する複数のサブキャリアからなる同期シンボルを前記複数の送信アンテナ毎に分割することで生成された同期サブシンボルが含まれており、
前記複数のデータ系列を受信する複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナで受信したデータ系列を、前記受信アンテナ毎に同期させて復調する複数の復調部と、
前記受信アンテナ毎に復調された受信信号と、当該受信信号に含まれる前記同期サブシンボルとの相関から、当該受信信号に含まれる周波数誤差を伝送パス毎に推定する複数の同期サブシンボル相関部と、
前記推定された周波数誤差に基づいて、前記受信信号の周波数を前記複数の受信アンテナ毎に補正する複数の周波数補正部とを備える、受信装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して複数の送信アンテナから複数のデータ系列を送信するデータ送信方法、及び複数のデータ系列を複数の受信アンテナで受信するデータ受信方法に関して、より特定的には、伝送パス毎に異なる周波数誤差が存在する場合でも、伝搬係数逆関数の推定精度を向上させ、特性劣化を抑えることができるデータ送信方法及びデータ受信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、広帯域移動体通信に利用される伝送方法として、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ（Ｍｕｌｔｉ  Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が注目されている。以下、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式について説明する。
【０００３】
無線ＬＡＮなどの移動体通信には、マルチパス環境下で生じる周波数選択性フェージングに強い変調方式として、マルチキャリア伝送の一種であるＯＦＤＭ方式が採用されている。さらに、周波数利用効率の向上を目指し、複数の送信アンテナと複数の受信アンテナとを用いてＭＩＭＯチャネルを構成し、送受信間で空間分割により複数のパスを介して多重通信を行う方式（以下、ＭＩＭＯ方式と記す）が提案されている。ＭＩＭＯ方式では、送信アンテナの数だけチャネル数を増加させることができる。
【０００４】
マルチパスに強いＯＦＤＭ方式と、周波数利用効率を向上させるＭＩＭＯ方式とを組み合わせたものがＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式である。従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式が適用された伝送装置（以下、従来の伝送装置と記す）としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。図１８は、従来の伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。図１８において、従来の伝送装置は、送信アンテナ数が２、受信アンテナ数が２である伝送装置（すなわち、２×２ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送装置）を示している。
【０００５】
図１８において、従来の伝送装置は、送信装置と受信装置とから構成される。送信装置は、プリアンブル発生部９０１、データ復調部９０２，９０３、マルチプレクサ９０４，９０５、直交変調部９０６，９０７、ローカル発振器９０８、及び送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２を備える。受信装置は、受信アンテナＲＸ１，ＲＸ２、ローカル発振器９０９、直交復調部９１０，９１１、周波数誤差推定部９１２，９１３、平均部９１４、周波数補正部９１５，９１６、伝搬逆関数推定部９１７、及びデータ復調部９１８，９１９を備える。
【０００６】
送信装置において、プリアンブル発生部９０１は、同期用プリアンブルＳｓｙｎｃと伝搬係数推定用プリアンブルＳｒｅｆとを発生する。データ変調部９０２は、送信アンテナＴＸ１から送信するためのデータ（以下、データ系列１と記す）をＯＦＤＭ変調して、データシンボル列１を出力する。データ変調部９０３は、送信アンテナＴＸ２から送信するためのデータ（以下、データ系列２と記す）をＯＦＤＭ変調して、データシンボル列２を出力する。
【０００７】
マルチプレクサ９０４は、データシンボル列１、同期用プリアンブルＳｓｙｎｃ、及び伝搬係数推定用プリアンブルＳｒｅｆを時分割多重して伝送フレーム１を生成する。マルチプレクサ９０５は、データシンボル列２、同期用プリアンブルＳｓｙｎｃ、及び伝搬係数推定用プリアンブルＳｒｅｆを時分割多重して伝送フレーム２を生成する。図１９は、従来の伝送装置で用いられる伝送フレームの一例を示す図である。図１９において、伝送フレームは、データシンボル列の前に、同期用プリアンブルＳｓｙｎｃと伝搬係数推定用プリアンブルＳｒｅｆとが挿入されている。
【０００８】
伝送フレーム１は、直交変調部９０６とローカル発振器９０８とで無線信号に変換される。伝送フレーム２は、直交変調部９０７とローカル発振器９０８とで無線信号に変換される。無線信号に変換された伝送フレーム１及び伝送フレーム２は、送信アンテナＴＸ１及び送信アンテナＴＸ２から同時に送信される。
【０００９】
複数の送信アンテナＴＸｉから送信された無線信号は、異なるパスを介して複数の受信アンテナＲＸｊで受信される。ただし、ｉが送信アンテナ番号、ｊが受信アンテナ番号を表すものとする。ここで、送信アンテナＴＸｉと受信アンテナＲＸｊとの間の伝送パスをｐ（ｉ，ｊ）で表すと、従来の伝送装置は、２×２ＭＩＭＯの場合、ｐ（１，１）、ｐ（１，２）、ｐ（２，１）、及びｐ（２，２）の４つの伝送パスを持つことになる。また、伝送パスｐ（ｉ，ｊ）が持つ伝搬係数をｈ（ｉ，ｊ）、送信アンテナＴＸｉが送信する送信信号をＴｉとすると、受信アンテナＲＸｊが受信する受信信号Ｒｊは、式（１）及び（２）で表すことができる。
Ｒ１＝ｈ（１，１）Ｔ１＋ｈ（２，１）Ｔ２・・・（１）
Ｒ２＝ｈ（１，２）Ｔ１＋ｈ（２，２）Ｔ２・・．（２）
【００１０】
受信装置において、受信信号Ｒ１は、ローカル発振器９０９と直交復調部９１０とで後段の処理に最適な周波数帯域に変換される。周波数誤差推定部９１２は、同期用プリアンブルＳｓｙｎｃに基づいて、受信信号Ｒ１に含まれる周波数誤差（以下、周波数誤差１と記す）を推定する。受信信号Ｒ２も同様に、ローカル発振器９０９と直交復調部９１１とで後段の処理に最適な周波数帯に変換される。周波数誤差推定部９１３は、同期用プリアンブルＳｓｙｎｃに基づいて、受信信号Ｒ２に含まれる周波数誤差（以下、周波数誤差２と記す）を推定する。周波数誤差１及び周波数誤差２は、平均部９１４で平均化される。
【００１１】
周波数補正部９１５は、平均部９１４で平均化された周波数誤差に基づいて、受信信号Ｒ１の周波数を補正する。周波数補正部９１６は、平均部９１４で平均化された周波数誤差に基づいて、受信信号Ｒ２の周波数を補正する。周波数が補正された受信信号Ｒ１，Ｒ２は、伝搬逆関数推定部９１７に入力される。伝搬逆関数推定部９１７は、受信信号Ｒ１及び受信信号Ｒ２に含まれる伝搬係数推定用プリアンブルＳｒｅｆに基づいて、伝搬係数ｈ（ｉ，ｊ）の逆関数を推定し、推定された逆関数に基づいて、多重化された送信信号Ｔ１及び送信信号Ｔ２を分離する。データ復調部９１８は、分離された送信信号Ｔ１をＯＦＤＭ復調して、データ系列１を出力する。同様にデータ復調部９１９は、分離された送信信号Ｔ２をＯＦＤＭ復調して、データ系列２を出力する。
【特許文献１】特開２００３−６０６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の伝送装置においては、複数の送信アンテナから送信される同一の同期用プリアンブルＳｓｙｎｃに基づいて周波数誤差を推定していたため、受信アンテナ毎の周波数誤差は推定できるが、伝送パス毎の周波数誤差は推定することができなかった。伝送パス毎の周波数誤差は、伝搬係数が互いに無相関であり、マルチパスフェージングにより異なるドップラー周波数偏移が存在するなどの理由で互いに異なる。このため、従来の伝送装置には、空間多重により伝送パス毎に発生する周波数誤差が足し合わされてしまい、伝搬係数逆関数の推定および等化の精度が下がり、特性が劣化するという課題があった。
【００１３】
それ故に、本発明の目的は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して複数の送信アンテナから複数のデータ系列を送信する送信装置、及び複数のデータ系列を複数の受信アンテナで受信する受信装置において、伝送パス毎に異なる周波数誤差が存在する場合でも伝搬係数逆関数の推定精度を向上させ、特性劣化を抑えることができるデータ送信方法及びデータ受信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して、送信装置が、複数の送信アンテナから複数の受信アンテナに向けて複数のデータ系列を送信するデータ送信方法に向けられている。そして上記目的を達成させるために、本発明のデータ送信方法は、互いに直交する所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアに、所定の振幅と位相とを割り当てた同期シンボルを、複数の送信アンテナ毎に分割することで複数の同期サブシンボルを発生させるステップと、複数の同期サブシンボルを無線信号に変換して、複数の送信アンテナから同時に送信するステップとを備える。
【００１５】
好ましくは、データ送信方法は、複数の送信アンテナから送信するための複数の送信データを複数のデータシンボル列に変調するステップと、送信アンテナと受信アンテナとの間における複数の伝送パスが持つ伝搬係数の逆関数を推定するためのシンボルとして、送信アンテナ毎に互いに直交する伝搬係数推定用シンボルを発生させるステップとをさらに備える。送信するステップは、複数の送信アンテナ毎に、データシンボル列と、同期サブシンボルと、伝搬係数推定用シンボルとを伝送フレームに多重化するステップと、複数の送信アンテナ毎に多重化された伝送フレームを、無線信号に変換するステップとを含む。
【００１６】
また、データシンボル列に変調するステップは、複数のサブキャリアのうち所定のサブキャリアに、送信データに基づいた振幅及び位相を割り当てることで、データキャリアとするステップと、データキャリア以外のサブキャリアに既知の位相及び振幅を割り当てることで、パイロットキャリアを発生させるステップと、データキャリアとパイロットキャリアとを複数のデータシンボルに直交多重し、直交多重された複数のデータシンボルをデータシンボル列として出力するステップとを含む。
【００１７】
パイロットキャリアを発生させるステップは、複数の送信アンテナから同時に送信するデータシンボルの１つにのみ、パイロットキャリアとして既知の位相と振幅とを割り当て、その他の同時に送信するデータシンボルにはパイロットキャリアとして大きさ０の振幅を割り当てる。
【００１８】
送信するステップは、複数の送信アンテナ間で同期を取るために、送信アンテナ毎に共通する１つの送信用局部発振器、又は送信アンテナ毎に異なる複数の送信用局部発振器を利用する。
【００１９】
また、本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して複数の送信アンテナから送信された複数のデータ系列を、受信装置が、複数の受信アンテナを介して受信するデータ受信方法にも向けられている。そして、上記目的を達成させるために、本発明のデータ受信方法は、複数のデータ系列を受信アンテナ毎に受信するステップと、複数の受信アンテナから受信したデータ系列を受信アンテナ毎に同期させて復調するステップと、受信アンテナ毎に復調された受信信号と、受信信号に含まれる同期サブシンボルとに基づいて、送信アンテナと受信アンテナとの間における複数の伝送パスが持つ特性を伝送パス毎に推定するステップとを備える。ただし、複数のデータ系列には、互いに直交する複数のサブキャリアからなる同期シンボルを複数の送信アンテナ毎に分割することで生成された同期サブシンボルが含まれていることを特徴とする。
【００２０】
好ましくは、特性を伝送パス毎に推定するステップは、受信アンテナ毎に復調された受信信号と、受信信号に含まれる同期サブシンボルとの相関から伝送パス毎に発生する周波数誤差を推定するステップを含む。また、データ受信方法は、特性を伝送パス毎に推定するステップの後に、推定された周波数誤差に基づいて、受信信号の周波数を補正するステップをさらに備える。
【００２１】
受信信号の周波数を補正するステップは、推定された伝送パス毎に発生する周波数誤差を重み付け平均して、受信信号を補正するための周波数補正値を受信アンテナ毎に算出するステップと、算出された周波数補正値に基づいて、受信信号の周波数を受信アンテナ毎に補正して周波数が補正された受信信号として出力するステップとを含む。
【００２２】
周波数誤差を推定するステップは、受信信号と受信信号に含まれる同期サブシンボルとの相関値のピークタイミングを重み付け平均したものに基づいて、受信シンボルタイミングを発生させることができる。
【００２３】
好ましくは、受信信号には、送信アンテナと受信アンテナとの間における複数の伝送パスが持つ伝搬係数の逆関数を推定するためのシンボルとして、送信アンテナ毎に互いに直交するように送信された伝搬係数推定用シンボルが含まれる。このような場合、データ受信方法は、受信信号の周波数を補正するステップの後に、周波数が補正された受信信号に含まれる伝搬係数推定用シンボルに基づいて、複数の伝送パス毎に伝搬係数の逆関数を推定して、推定した逆関数に基づいて複数の受信信号から複数の送信アンテナが送信した信号を分離するステップをさらに備える。
【００２４】
また、データ受信方法は、復調するステップと特性を伝送パス毎に求めるステップとの間に、復調するステップによって受信アンテナ毎に復調された受信信号と、受信信号に含まれる同期サブシンボルから合成された同期シンボルとの相関から、復調された受信信号に含まれる周波数誤差を受信アンテナ毎に推定するステップと、推定された周波数誤差を重み付け平均して、複数の受信信号に対する平均の周波数誤差を算出するステップと、算出された平均の周波数補正値に基づいて、複数の受信信号の周波数を補正する第２の補正ステップとを備えてもよい。
【００２５】
また、受信するステップは、複数の送信アンテナから送信された信号を、複数のデータ系列よりも多くの受信アンテナを用いて受信するステップと、多くの受信アンテナから受信した信号の受信レベルを判定するステップと、判定された受信レベルに応じて、多くの受信アンテナから受信した信号を選択又は合成するステップとを含んでもよい。
【００２６】
復調するステップは、複数の受信アンテナ間で同期を取るために、受信アンテナ毎に共通する１つの受信用局部発振器、又は受信アンテナ毎に異なる複数の受信用局部発振器を利用する。
【００２７】
また、特性を伝送パス毎に推定するステップは、受信アンテナ毎に復調された受信信号に含まれる同期サブシンボルに基づいて、受信信号に含まれる複数のサブキャリアの位相と振幅とを周波数方向に補完して、伝送パス毎の粗い周波数特性を推定するステップを含んでもよい。データ受信方法は、特性を伝送パス毎に推定するステップの後に、推定された伝送パス毎の粗い周波数特性に基づいて、複数の伝送パスが持つ伝搬係数の逆関数を推定して、推定した逆関数に基づいて複数の受信信号から複数の送信アンテナが送信した信号を分離するステップをさらに備える。
【００２８】
また、本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して、複数の送信アンテナから複数の受信アンテナに向けて複数のデータ系列を送信する送信装置にも向けられている。そして、上記目的を達成させるため、本発明の送信装置は、複数の同期サブシンボル発生部と、複数の変調部と、複数の送信アンテナとを備える。複数の同期サブシンボル発生部は、所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアに、所定の振幅と位相とを割り当てた同期シンボルを、複数の送信アンテナ毎に分割することで、複数の送信アンテナ毎に互いに直交する同期サブシンボルを発生させる。複数の変調部は、複数の同期サブシンボルを複数の送信アンテナ毎に変調する。複数の送信アンテナは、複数の変調部で変調された信号を同時に送信する。
【００２９】
また、本発明は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式を利用して複数の送信アンテナから送信された複数のデータ系列を、複数の受信アンテナを介して受信する受信装置にも向けられている。そして、上記目的を達成させるため、本発明の受信装置は、複数の受信アンテナと、複数の復調部と、複数の同期サブシンボル相関部と、複数の周波数補正部とを備える。複数の受信アンテナは、複数のデータ系列を受信する。複数の復調部は、複数の受信アンテナで受信したデータ系列を、受信アンテナ毎に同期させて復調する。複数の同期サブシンボル相関部は、受信アンテナ毎に復調された受信信号と、受信信号に含まれる同期サブシンボルとの相関から、受信信号に含まれる周波数誤差を伝送パス毎に推定する。複数の周波数補正部は、推定された周波数誤差に基づいて、受信信号の周波数を複数の受信アンテナ毎に補正する。ただし、複数のデータ系列には、互いに直交する複数のサブキャリアからなる同期シンボルを複数の送信アンテナ毎に分割することで生成された同期サブシンボルが含まれている。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように本発明によれば、送信装置は、所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアに、所定の振幅と位相とを割り当てた同期シンボルを複数の送信アンテナ毎に分割することで、互いに直交する複数の同期サブシンボルを複数の送信アンテナから同時に送信することができる。また、受信装置は、受信信号に含まれる同期サボシンボルと受信信号との相関を求めることで、伝送パス毎に発生する搬送派周波数誤差および伝搬遅延を推定することができる。これによって伝送装置は、これら推定された誤差を受信アンテナ毎に重み付け平均して、受信信号を補正することで伝搬係数逆関数推定の精度を向上させることができる。
【００３１】
また、受信装置は、受信アンテナ毎に受信した受信信号と同期シンボルＳｙｓｎｃとの相関演算から、複数の受信アンテナに対する平均の周波数誤差を推定することができる。これによって伝送装置は、送受間の局部発振器の周波数誤差をキャンセルすることができ、後段の同期サブシンボル相関演算をより正確に行うことができる。
【００３２】
また、受信装置は、同期サブシンボルを用いて、予め伝送パス毎の粗い周波数特性を推定することができる。これによって伝送装置は、伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。
【００３３】
また、受信装置は、周波数選択性フェージング環境下で特定のサブキャリア受信レベルが落ち込むような場合でも、複数の受信アンテナの選択または合成による受信ダイバーシチ効果で、同期サブシンボルの相関を正確に求めることができる。これによって伝送装置は、伝送パス毎の搬送波周波数誤差をより正確に補正することができ、伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。
【００３４】
また、送信装置は、データ変調部が所定のサブキャリアに既知の位相及び振幅を割り当てることで、データシンボルにパイロットキャリアを発生させることができる。また、受信装置は、同期シンボルによる周波数推定に残留誤差があるような場合でも、データシンボルのパイロットキャリアを用いて、伝送パス毎に残留誤差を推定し伝搬係数を補正することで伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。また、伝送装置は、周波数選択性フェージング環境下で特定のサブキャリア受信レベルが落ち込むような場合でも、パイロットキャリアを全サブキャリアに順次割り当てることで、パイロットキャリア受信レベルが落ち込む確率を低くすることができる。また、上述したパイロットサブキャリアの割当て方法により、各サブキャリアの伝搬路推定値の補間精度を均一にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。ここでは、送信アンテナ数が２、受信アンテナ数が２である（すなわち、２×２ＭＩＭＯ構成である）場合の伝送装置を示している。
【００３６】
図１において、本発明の第１の実施形態に係る伝送装置は、送信装置と受信装置とから構成される。送信装置は、送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２、同期サブシンボル発生部１０１，１０５、データ変調部１０２，１０４、伝搬係数推定用シンボル発生部１０３、マルチプレクサ１０６，１０７、直交変調部１０８，１１０、及び送信用局部発振器１０９を備える。受信装置は、受信アンテナＲＸ１，ＲＸ２、直交復調部１１１，１１３、受信用局部発振器１１２、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７、重み付け平均部１１８，１１９、周波数補正部１２０，１２１、伝搬逆関数推定部１２２、及びデータ復調部１２３，１２４を備える。
【００３７】
送信装置において、送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２は、無線信号を送信するためのアンテナである。同期サブシンボル発生部１０１，１０５は、送信アンテナ毎に異なる同期サブシンボルＳｔｘを発生させる。データ変調部１０２，１０４は、送信アンテナ毎に異なるデータ系列を変調し、データシンボル列として出力する。伝搬係数推定用シンボル発生部１０３は、伝搬係数の逆関数を推定するためのシンボル（以下、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆと記す）を発生させる。マルチプレクサ１０６，１０７は、同期サブシンボルＳｔｘと伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆとデータシンボル列とを多重化して伝送フレームを生成する。送信用局部発振器１０９は、マルチプレクサ１０６とマルチプレクサ１０７との間の同期を保つための発振器である。
【００３８】
受信装置において、受信アンテナＲＸ１，ＲＸ２は、無線信号を受信するためのアンテナである。直交復調部１１１，１１３は、受信アンテナを介して受信した無線信号を復調して受信信号として出力する。受信用局部発振器１１２は、直交復調部１１１と直交復調部１１３との間の同期を保つための発振器である。同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、受信信号と同期サブシンボルＳｔｘとの相関を求め、伝送パス毎の周波数誤差を推定する。重み付け平均部１１８，１１９は、伝送パス毎の周波数誤差を重み付け平均して、受信アンテナ毎の周波数補正値を算出する。周波数補正部１２０，１２１は、算出された周波数補正値に基づいて、受信信号の周波数を補正する。伝搬逆関数推定部１２２は、周波数補正された受信信号に含まれる伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆに基づいて、送信アンテナから送信されたデータ系列を受信信号から分離する。データ復調部１２３，１２４は、伝搬逆関数推定部１２２で分離されたデータ系列を復調する。
【００３９】
以下、第１の実施形態に係る伝送装置を構成する送信装置及び受信装置の動作について説明する。
［送信装置の動作について］
送信装置において、同期サブシンボル発生部１０１，１０５は、送信アンテナ毎に異なる同期サブシンボルＳｔｘを発生させる。具体的には、同期サブシンボル発生部１０１は、送信アンテナＴＸ１用に同期サブシンボルＳｔｘ１を発生させる。同期サブシンボル発生部１０５は、送信アンテナＴＸ２用に同期サブシンボルＳｔｘ２を発生させる。図２は、同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２を説明する図である。
【００４０】
図２を参照して、同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２は、同期シンボルＳｓｙｎｃに含まれる複数のサブキャリアから所定のサブキャリアを抜き出して構成されたものである。同期シンボルＳｓｙｎｃは、互いに直交する所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアから構成され、各サブキャリアには所定の振幅と位相とが割り当てられている。同期シンボルＳｓｙｎｃには、これらのサブキャリアをフーリエ変換などで直交多重し、時間軸上で表される信号に変換すると、上述した所定の周波数間隔の逆数である時間周期で、繰り返し波形が現れるという性質がある。
【００４１】
同期サブシンボル発生部１０１，１０５は、同期シンボルＳｓｙｎｃを構成する複数のサブキャリアを送信アンテナ数Ｎ個の組に分割する。例えば、同期サブシンボル発生部１０１は、送信アンテナＴＸ１から送信するシンボルとして、偶数番のサブキャリアを割り当て、フーリエ変換などで直交多重することで、同期サブシンボルＳｔｘ１を発生させる。また、同期サブシンボル発生部１０５は、送信アンテナＴＸ２から送信するシンボルとして奇数番のサブキャリアを割り当て、フーリエ変換などで直交多重することで、同期サブシンボルＳｔｘ２を発生させる。同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２同士は、互いにサブキャリア配置が異なり周波数領域で直交するため、空間で多重されても容易に分離することができる。また、同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２にも上述した所定の周波数間隔の逆数である時間周期で繰り返し波形が現れる。このため、受信装置は、この繰り返し波形を元に搬送波周波数誤差を推定することが可能となる。
【００４２】
データ変調部１０２は、送信アンテナＴＸ１から送信するためのデータ（以下、データ系列１と記す）を変調してデータシンボル列１を出力する。データ変調部１０４は、送信アンテナＴＸ２から送信するためのデータ系列（以下、データ系列２と記す）を変調してデータシンボル列２を出力する。
【００４３】
伝搬係数推定用シンボル発生部１０３は、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆを発生させる。伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆには、伝送パス毎に伝搬係数の逆関数を推定するため、送信アンテナ間で互いに直交するシンボルが用いられる。送信アンテナＴＸ１から送信するシンボルをＳｒｅｆ１、送信アンテナＴＸ２から送信するシンボルをＳｒｅｆ２とすると、伝搬係数推定用シンボル発生部１０３は、例えば、ある時刻Ｔ１においては、Ｓｒｅｆ１としてＳｒｅｆを出力し、Ｓｒｅｆ２としては何も出力しない。また、伝搬係数推定用シンボル発生部１０３は、別の時刻Ｔ２においては、Ｓｒｅｆ１としては何も出力せず、Ｓｒｅｆ２としてＳｒｅｆを出力する。これによって、伝搬係数推定用シンボル発生部１０３は、Ｓｒｅｆ１とＳｒｅｆ２とを時間的に直交させることができる。
【００４４】
データシンボル列１、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆ１及び同期サブシンボルＳｔｘ１は、マルチプレクサ１０６に入力される。データシンボル列２、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆ２及び同期サブシンボルＳｔｘ２は、マルチプレクサ１０７に入力される。マルチプレクサ１０６は、入力されたデータシンボル列１、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆ１及び同期サブシンボルＳｔｘ１を多重化して伝送フレームＦ１を生成する。同様に、マルチプレクサ１０７は、入力されたデータシンボル列２、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆ２及び同期サブシンボルＳｔｘ２を多重化して伝送フレームＦ２を生成する。図３は、マルチプレクサ１０６，１０７が生成する伝送フレームの一例を示す図である。図３を参照して、伝送フレームには、データシンボル列の前に同期サブシンボルＳｔｘと伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆとが挿入されている。
【００４５】
伝送フレームＦ１は、直交変調部１０８と送信用局部発振器１０９とで無線信号に変換される。伝送フレームＦ２は、直交変調部１１０と送信用局部発振器１０９とで無線信号に変換される。無線信号に変換された伝送フレームＦ１及び伝送フレームＦ２は、送信アンテナＴＸ１及び送信アンテナＴＸ２から同時に送信される。
【００４６】
なお、図３において、伝送フレームには、同期サブシンボルＳｔｘ及び伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆが、データシンボル列の前に挿入されているが、同期サブシンボルＳｔｘと伝送係数推定用シンボルＳｒｅｆのいずれかまたは両方をデータシンボル列中に所定間隔で挿入してもよいものとする。図４は、ＳｔｘとＳｒｅｆとの両方をデータシンボル列中に挿入した伝送フレームの一例を示す図である。このような伝送フレームを用いることで、伝送装置は、伝搬特性に時間変動が生じるような場合でも、所定間隔で挿入されたこれらのシンボルで伝搬特性を推定し直すことで時間変動に追従することが可能になる。これにより、伝送装置は、伝搬特性に時間変動が生じるような場合でも、受信特性の劣化を抑えることができる。
【００４７】
また、送信装置は、送信アンテナ毎に異なる送信用局部発振器を用いてもよい。図５は、送信アンテナ毎に異なる局部発振器を用いた伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。図５を参照して、送信装置は、送信アンテナＴＸ１用の局部発振器１０９ａと、送信アンテナＴＸ２用の局部発振器１０９ｂとを備えている。このような送信装置は、送信アンテナの配置に自由度を持たせることができる。また、このような送信装置から構成される伝送装置は、送信アンテナの配置によっては、伝送パス間の相関をより小さくすることができ、効果的に空間多重を行うことができる。さらに、１つの送信用局部発振器を用いて複数のアンテナから送信するＭＩＭＯ専用の高周波部品だけでなく、一般的に用いられている高周波部品を使用することができる。
【００４８】
［受信装置の動作について］
送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２から同時に送信された無線信号は、複数の空間パスを介して受信アンテナＲＸ１，ＲＸ２で受信される。受信アンテナＲＸ１で受信された信号（以下、受信信号Ｒ１と記す）は、直交復調部１１１と受信用局部発振器１１２とで復調され、同期サブシンボル相関部１１４，１１５及び周波数補正部１２０に入力される。同様に、受信アンテナＲＸ２で受信された信号（以下、受信信号Ｒ２と記す）は、直交復調部１１３と受信用局部発振器１１２とで復調され、同期サブシンボル相関部１１６，１１７及び周波数補正部１２１に入力される。
【００４９】
ここで、送信アンテナＴＸｉと受信アンテナＲＸｊとの間の伝送パスをｐ（ｉ，ｊ）、伝送パスｐ（ｉ，ｊ）が持つ伝搬係数をｈ（ｉ，ｊ）とする。このような場合、受信アンテナＲＸｉが受信する同期サブシンボルは、送信アンテナＴＸ１が同期サブシンボルＳｔｘ１を、送信アンテナＴＸ２が同期サブシンボルＳｔｘ２を送信しているので、ｈ（１，１）Ｓｔｘ１＋ｈ（２，１）Ｓｔｘ２で表すことができる。ただし、ｉが送信アンテナ番号、ｊが受信アンテナ番号である。
【００５０】
すなわち、同期サブシンボル相関部１１４は、Ｓｔｘ１とＳｔｘ２とが互いに直交しているので、ＲＸ１での受信信号とＳｔｘ１との相関を求めると、Ｓｔｘ２の項が０となり、Ｓｔｘ１に基づいて伝送パスｐ（１，１）に関する情報を推定することができる。同様に、同期サブシンボル相関部１１５は、ＲＸ１での受信信号とＳｔｘ２との相関を求めると、Ｓｔｘ１の項が０となり、Ｓｔｘ２に基づいて伝送パスｐ（２，１）に関する情報を推定することができる。
【００５１】
図６は、同期サブシンボル相関部１１４，１１５の詳細な動作を説明する図である。図６（ａ）及び（ｂ）を参照して、ＴＸ１，ＴＸ２から送信される同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２には、上述したように所定の周期の繰り返し波形が表れる。図６（ｃ）は、受信アンテナＲＸ１での受信信号（以下、ＲＸ１受信信号と記す）を表している。同期サブシンボル相関部１１４，１１５は、同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２の繰り返し波形とＲＸ１受信信号との複素相関を演算する。図６（ｄ）を参照して、ＲＸ１受信信号とＳｔｘ１との相関値（以下、Ｓｔｘ１相関値と記す）には、ＲＸ１受信信号と、Ｓｔｘ１の繰り返し波形とが一致するタイミングで複素相関値のピークが現れる。図６（ｅ）を参照して、搬送波周波数誤差が生じると、相関ピークタイミング毎に相関値の位相が変化するため、同期サブシンボル相関部１１４は、この変動量から伝送パスｐ（１，１）で発生する搬送波周波数誤差を推定することができる。
【００５２】
図６（ｆ）及び（ｇ）を参照して、同期サブシンボル相関部１１５は、同様の方法にて、伝送パスｐ（２，１）で発生する搬送波周波数誤差を推定する。同期サブシンボル相関部１１６，１１７も、同様の方法にて、同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２の繰り返し波形と受信信号Ｒ２との複素相関を演算して、伝送パスｐ（１，２）、ｐ（２，２）で発生する搬送波周波数誤差を推定する。
【００５３】
同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、Ｓｔｘ内の繰り返し波形と受信信号との相互相関演算で、Ｓｔｘ相関値を求めることができる。あるいは、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、一周波数ＤＦＴを用いてＳｔｘを構成するサブキャリアを幾つか抽出し、抽出したサブキャリアの位相変化の平均からＳｔｘ相関値を求めてもよい。このような場合、送信装置がＳｔｘを繰り返して送信し、受信装置で同期サブシンボル相関部１１４〜１１７がＳｔｘの繰り返し波形の相関を求める。同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、この繰り返し波形の相関ピークが所定間隔で所定回数検出できれば、以降に受信するＳｔｘ列に対してはＳｔｘ長の相関を求めてよい。同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、このように相関演算期間を長くすることで、より精密な送受間位相差を検出することが可能となる。
【００５４】
同期サブシンボル相関部１１４〜１１７で得られた伝送パス毎の搬送波周波数誤差は、重み付け平均部１１８，１１９に入力される。重み付け平均部１１８は、伝送パスｐ（１，１）及びｐ（２，１）の搬送波周波数誤差を重み付け平均して、受信アンテナＲＸ１に対する周波数補正値を算出する。同様に、重み付け平均部１１９は、伝送パスｐ（１，２）及びｐ（２，２）の搬送波周波数誤差を重み付け平均して、受信アンテナＲＸ２に対する周波数補正値を算出する。
【００５５】
重み付け平均部１１８，１１９は、各同期サブシンボルＳｔｘの相関量に比例した重み付けを行えばよい。あるいは、重み付け平均部１１８，１１９は、後段のデータ復調部１２３，１２４で送信アンテナ毎の受信誤り率を求め、その誤り率に基づいて誤りの多い（すなわち、伝搬路が劣悪な）伝送パスを介して受信される信号の重み付けを小さくしてもよい。
【００５６】
また、重み付け平均部１１８，１１９は、同期サブシンボルが伝送フレーム中に所定間隔で挿入されている場合（図４参照）、過去に推定された搬送波周波数誤差と、現在の同期サブシンボルから推定された搬送波周波数誤差とを平均化してもよい。このような伝送装置は、雑音などによる推定誤差で周波数補正値が大きく変動することを抑えつつ、搬送波周波数誤差の時間変動に追従することができるため、より伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。
【００５７】
周波数補正部１２０，１２１は、重み付け平均部１１８，１１９で算出された受信アンテナ毎の周波数補正値に基づいて受信信号Ｒ１，Ｒ２の周波数を補正する。伝搬逆関数推定部１２２は、周波数補正された受信信号Ｒ１，Ｒ２から伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆを抽出し、伝送パス毎の伝搬係数逆関数を推定して干渉成分をキャンセルする等化を行い、送信アンテナＴＸ１，ＴＸ２から送信されたデータシンボル列を分離する。具体的には、送信アンテナＴＸ１から送信されたデータは、データシンボル列１として分離される。送信アンテナＴＸ２から送信されたデータは、データシンボル列２として分離される。分離されたデータシンボル列１は、データ復調部１２３でデータ系列１として復調される。同様に、分離されたデータシンボル列２は、データ復調部１２４でデータ系列２として復調される。
【００５８】
なお、受信装置は、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７で得られた相関ピークタイミングから伝送パス毎に発生する伝搬遅延を検出することで、粗いフレーム同期を確立することができる。受信装置は、これらの相関ピークタイミングを相関量に応じて重み付け平均し、それに基づいてシンボルタイミングを発生させることで、伝搬逆関数推定部１２２でのＳｒｅｆ抽出時におけるシンボル間干渉を抑圧することができる。
【００５９】
また、受信装置は、受信アンテナ毎に異なる受信用局部発振器を用いてもよい。受信装置は、受信用局部発振器を複数用いることで、受信アンテナの配置により自由度を持たせることができる。また、このような受信装置から構成される伝送装置は、受信アンテナの配置によっては、伝送パス間の相関をより小さくすることができ、効果的に空間多重を行うことができる。さらに、１つの受信用局部発振器を用いて複数のアンテナから受信するＭＩＭＯ専用の高周波部品だけでなく、一般的に用いられている高周波部品を使用することができる。
【００６０】
以上のように、本発明の第１の実施形態に係る送信装置によれば、所定の周波数間隔からなる複数のサブキャリアに、所定の振幅と位相とを割り当てた同期シンボルを複数の送信アンテナ毎に分割することで、互いに直交する複数の同期サブシンボルを複数の送信アンテナから同時に送信することができる。また、受信装置によれば、受信信号に含まれる同期サボシンボルと受信信号との相関を求めることで、伝送パス毎に発生する搬送派周波数誤差および伝搬遅延を推定することができる。これによって伝送装置は、これら推定された誤差を受信アンテナ毎に重み付け平均して、受信信号を補正することで伝搬係数逆関数推定の精度を向上させることができる。
【００６１】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る伝送装置は、第１の実施形態（図１参照）と比較して、受信装置の構成が異なる。第１の実施形態に係る伝送装置においては、送信用局部発振器１０９と受信用局部発振器１１２との間での周波数誤差が大きい場合、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７が相関を正確に求められない可能性があった。特に相関演算に一周波数ＤＦＴなどを用いた場合は、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、周波数誤差にフーリエ変換の周波数ビン間隔の１／２以上のずれが生じると、サブキャリアの抽出が正確に行えなくなる。そこで、第２の実施形態に係る受信装置は、送受間における局部発振器の平均の周波数誤差を予め補正する。
【００６２】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図である。第２の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を用いて説明を省略する。図７において、第２の実施形態に係る受信装置は、第１の実施形態と比較して、同期シンボル相関部２０１，２０２、重み付け平均部２０３、及び周波数補正部２０４，２０５をさらに備える。
【００６３】
同期シンボル相関部２０１は、受信アンテナＲＸ１が受信した信号に含まれる同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２を合成して、同期シンボルＳｙｓｎｃを生成する。この同期シンボルＳｓｙｎｃは、上述したように所定の周期の繰り返し波形からなる。そのため、同期シンボル相関部２０１は、受信信号と同期シンボルＳｓｙｎｃの繰り返し波形との相関から、受信アンテナＲＸ１において発生する平均の周波数誤差を求めることができる。同期シンボル相関部２０２も同様に、受信アンテナＲＸ２において発生する平均の周波数誤差を求めることができる。
【００６４】
重み付け平均部２０３は、同期シンボル相関部２０１，２０２で求められた受信アンテナ毎の周波数誤差を重み付け平均し、受信信号に対する周波数補正値を求める。このとき、重み付け平均部２０３は、各同期シンボルＳｙｓｎｃの相関量に比例した重み付けを行えばよい。あるいは、重み付け平均部２０３は、各受信アンテナで受信された受信信号のレベルに比例した重み付けを行ってもよい。
【００６５】
周波数補正部２０４，２０５は、重み付け平均部２０３で求められた周波数補正値に基づいて、受信アンテナ毎に受信信号を周波数補正し、送受間の局部発振器の周波数誤差をキャンセルする。
【００６６】
なお、第２の実施形態に係る伝送装置においては、第１の実施形態と同じ伝送フレーム（図３参照）を用いていたが、予め同期サブシンボルＳｔｘの前に、同期シンボルＳｙｓｎｃを挿入した伝送フレームを用いてもよい。図８は、同期シンボルＳｙｓｎｃを挿入した伝送フレームの一例を示す図である。このような伝送フレームを用いることで、第２の実施形態に係る伝送装置は、同期シンボルＳｙｓｎｃに含まれる全てのサブキャリアを複数のアンテナから送信することができる。これにより、伝送装置は、ある伝送パスにおける受信レベルが低い場合でも、同期シンボルＳｙｓｎｃの相関を精度良く検出することができる。
【００６７】
以上のように、本発明の第２の実施形態に係る受信装置によれば、受信アンテナ毎に受信した受信信号と同期シンボルＳｙｓｎｃとの相関演算から、複数の受信アンテナに対する平均の周波数誤差を推定することができる。これによって、伝送装置は、送受間の局部発振器の周波数誤差をキャンセルすることができ、後段の同期サブシンボル相関演算をより正確に行うことができる。
【００６８】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。第３の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の参照符号を用いて説明を省略する。第３の実施形態に係る伝送装置は、第１の実施形態（図１参照）と比較して、受信装置の構成が異なっている。図９において、第３の実施形態に係る受信装置は、受信アンテナＲＸ１，ＲＸ２、直交復調部１１１，１１３、受信用局部発振器１１２、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７、伝搬係数粗推定部３０１〜３０４、伝搬逆関数推定部３２２、及びデータ復調部１２３，１２４を備える。
【００６９】
同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、上述したように受信信号と同期サブシンボルＳｔｘとの相関から、各伝送パスに関する情報を推定することが可能である。同期サブシンボル相関部１１４〜１１７は、同期サブシンボルを構成するサブキャリアを一周波数ＤＦＴなどで抽出した場合、各サブキャリアの位相と振幅とを求めることができる。
【００７０】
図１０は、伝搬係数粗推定部３０１〜３０４の動作を説明する図である。なお、図１０（ａ）において、細い矢印は、ＯＦＤＭ変調されたデータシンボル列のサブキャリアが空間多重されたもの（すなわち、データキャリア）を表している。同期サブシンボル相関部１１４は、ＲＸ１での受信信号（図１０（ａ）参照）からＳｔｘ１を構成するサブキャリアのみを抽出し、抽出したそれぞれのサブキャリアの位相と振幅とを求める。伝搬係数粗推定部３０１は、Ｓｔｘ１を構成するサブキャリアの位相と振幅とを元に、隣接サブキャリア間の位相・振幅特性を補完することで、伝送パスｐ（１，１）の粗い周波数特性を推定することができる（図１０（ｂ）参照）。
【００７１】
同様に、伝搬係数粗推定部３０２は、Ｓｔｘ２を構成するサブキャリアの位相と振幅とを元に、隣接サブキャリア間の位相・振幅特性を補完してやれば、伝送パスｐ（２，１）の粗い周波数特性を推定することができる（図１０（ｃ）参照）。
【００７２】
受信装置で受信されるデータキャリア（図１０（ａ）参照）は、これら２つの伝送パスｐ（１，１）、ｐ（２，１）の特性が合成されたものである。よって、伝搬係数粗推定部３０１〜３０４は、同期サブシンボルＳｔｘを用いて、予め伝送パスの粗い周波数特性を求める。伝搬逆関数推定部３２２は、この粗い周波数特性に基づいて、より精密に伝搬係数の逆関数を推定する。
【００７３】
以上のように、本発明の第３の実施形態に係る受信装置によれば、同期サブシンボルＳｔｘを用いて、予め伝送パス毎の粗い周波数特性を推定することができる。これによって伝送装置は、後段の伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。
【００７４】
なお、第３の実施形態で説明した伝搬係数粗推定部３０１〜３０４を用いる手法は、第１〜第２の実施形態と組み合わせることが可能である。
【００７５】
（第４の実施形態）
第４の実施形態に係る伝送装置は、第１の実施形態（図１参照）と比較して、受信装置の構成が異なる。第１の実施形態に係る受信装置においては、周波数選択性フェージング環境下では、特定のサブキャリアの受信レベルが落ち込み、同期サブシンボル相関部１１４〜１１７で相関が正確に求められない可能性が生じる。特にサブキャリア本数が少ない同期サブシンボルの場合は、あるサブキャリアの受信レベルが落ち込んだ場合その影響が大きくなる。そこで、第４の実施形態に係る受信装置は、受信系統毎に複数の受信アンテナを設け、受信ダイバーシチにより周波数選択性フェージングの影響を軽減させる。
【００７６】
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図である。第４の実施形態では、第１の実施形態と同一の構成要素については同一の参照符号を用いて説明を省略する。
【００７７】
図１１において、第４の実施形態に係る受信装置は、第１の実施形態と比較して、受信アンテナＲＸ１，ＲＸ２の代わりに、受信アンテナＲＸ１−１，ＲＸ１−２、ＲＸ２−１，ＲＸ２−２、受信レベル判定部４０１，４０２、及び選択合成部４０３，４０４を備える。
【００７８】
受信装置において、受信アンテナＲＸ１−１，ＲＸ１−２は、受信系統１に設けられた複数のアンテナである。受信レベル判定部４０１は、複数の受信アンテナでの受信信号の受信レベルを比較する。選択合成部４０３は、受信レベル判定部４０１での比較結果に基づいて、複数のアンテナでの受信信号を選択又は合成する。例えば、選択合成部４０３は、ＲＸ１−１での受信レベルの方がＲＸ１−２での受信レベルよりも大きい場合は、ＲＸ１−１での受信信号を選択する。あるいは、選択合成部４０３は、ＲＸ１−１での受信レベルとＲＸ１−２での受信レベルとの比に基づいて、受信信号を合成してもよい。また、選択合成部４０３は、同期サブシンボル相関部１１４，１１５の出力結果に基づいて、同期サブシンボルに含まれるサブキャリアが所定レベル以下にならない方の受信信号を選択しても良い。
【００７９】
受信系統２においても、受信レベル判定部４０２、及び選択合成部４０４は、複数の受信アンテナＲＸ２−１，ＲＸ２−２での受信信号を選択または合成する。
【００８０】
なお、第４の実施形態に係る受信装置は、受信系統毎に複数のアンテナを備えるのではなく、受信系統数よりも多い受信アンテナをまとめて備える構成としてもよい。図１２は、受信系統数よりも多い受信アンテナをまとめて備える受信装置の構成の一例を示すブロック図である。図１２を参照して、受信装置は、複数の受信アンテナでの受信レベルを比較して、受信信号を選択または合成することにで、受信系統数分の受信信号を取り出すことができる。
【００８１】
以上のように、本発明の第４の実施形態に係る受信装置によれば、周波数選択性フェージング環境下で特定のサブキャリア受信レベルが落ち込むような場合でも、複数受信アンテナの選択または合成による受信ダイバーシチ効果で、同期サブシンボルの相関を正確に求めることができる。これにより、伝送装置は、伝送パス毎の搬送波周波数誤差をより正確に補正することができ、伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。
【００８２】
なお、第４の実施形態で説明した受信系統毎に複数の受信アンテナを設ける手法は、第１、第２及び第３の実施形態と組み合わせることが可能である。
【００８３】
（第５の実施形態）
図１３は、本発明の第５の実施形態に係る伝送装置の構成の一例を示すブロック図である。図１３において、本発明の第５の実施形態に係る伝送装置は、データ変調部５０２，５０４及び伝搬逆関数推定部５２２が第１の実施形態（図１参照）と異なる。図１４は、本発明の第５の実施形態に係るデータ変調部５０２，５０４の構成の一例を示すブロック図である。図１５は、本発明の第５の実施形態に係る伝搬逆関数推定部５２２の構成の一例を示すブロック図である。
【００８４】
図１４において、データ変調部５０２は、データキャリアマッピング部５０２１、パイロットキャリア１発生部５０２２、及び直交多重部５０２３を備える。また、データ変調部５０４は、データキャリアマッピング部５０４１、パイロットキャリア２発生部５０４２、及び直交多重部５０４３を備える。
【００８５】
データ変調部５０２がデータ系列１を変調してデータシンボル列１を生成するのは第１の実施形態と同様である。データシンボル列１は、複数のサブキャリアを周波数軸上で直交多重したＯＦＤＭシンボルである。以下、第１の実施形態と異なるデータ変調部５０２の動作について説明する。データ変調部５０２は、データシンボル列１を構成する複数サブキャリアに含まれる所定のサブキャリアに、既知の位相及び振幅を割り当ててパイロットキャリアとする。また、データ変調部５０２は、パイロットキャリア以外のサブキャリアには、データ系列１に基づき、位相及び振幅を割り当てて、データキャリアとする。
【００８６】
データ変調部５０２において、データキャリアマッピング部５０２１は、入力されるデータ系列１に基づき、データキャリアに位相及び振幅をマッピングする。このときのマッピング規則には、ＰＳＫやＱＡＭなどが用いられる。パイロットキャリア１発生部５０２２は、パイロットキャリアとして、所定のサブキャリアに対して所定の位相及び振幅を割り当てる。データキャリアマッピング部５０２１及びパイロットキャリア１発生部５０２２から出力された複数のサブキャリアは、直交多重部５０２３に入力される。直交多重部５０２３は、これら複数のサブキャリアを直交多重してデータシンボルの時間軸波形（すなわち、データシンボル列１）を生成する。なお、直交多重には、逆フーリエ変換や逆ウエーブレット変換、逆離散コサイン変換などが用いられる。
【００８７】
データ変調部５０４においても、データ変調部５０２と同様に、データシンボル列２を生成する。
【００８８】
図１６は、データ変調部５０２，５０４が生成するデータシンボル列の一例を示す図である。図１６において、各データシンボル列は、４つのデータシンボルからなり、各データシンボルが８つのサブキャリアからなる場合を示している。ただし、これらの数は任意に拡張できるものとする。
【００８９】
図１６において、１段目と４段目とは、各データシンボル列の時間軸上の配置を示している。送信アンテナＴＸ１から送信されるデータシンボル列１は、４つのデータシンボルＤ１−１，Ｄ１−２，Ｄ１−３，Ｄ１−４からなる。同様に、送信アンテナＴＸ２から送信されるデータシンボル列２は、４つのデータシンボルＤ２−１，Ｄ２−２，Ｄ２−３，Ｄ２−４からなる。これらのデータシンボル列は、各アンテナから同時に送信される。  すなわち、データシンボル列は、１番目にデータシンボルＤ１−１とＤ２−１とが同時に送信され、２番目にデータシンボルＤ１−２とＤ２−２とが同時に送信され、以降省略という順で送信される。
【００９０】
一方、図１６において、２段目と３段目とは、各データシンボルの周波数軸上のサブキャリア配置を示している。データシンボルは、８つのサブキャリアＣ−４、Ｃ−３、Ｃ−２、Ｃ−１、Ｃ＋１、Ｃ＋２，Ｃ＋３、Ｃ＋４からなる。サブキャリアを示す矢印のうち、実線はデータキャリアを、破線はパイロットキャリアを示す。また、サブキャリア位置に矢印がないものは、振幅０のヌルキャリアを示す。
【００９１】
データ変調部５０２は、１番目に送信するデータシンボルＤ１−１及びＤ２−１には、サブキャリア番号Ｃ−１及びＣ＋４にパイロットキャリアを割り当てる。このとき、Ｄ１−１のパイロットキャリアには、所定の位相と０より大きい振幅とを割り当てる。一方、Ｄ２−１のパイロットキャリアには、振幅０のヌルキャリアを割り当てる。これにより、１番目に送信されるデータシンボルＤ１−１及びＤ２−１において、サブキャリア番号Ｃ−１及びＣ＋４は、送信アンテナＴＸ１からのみ送信される。よって、受信装置では、１番目に受信するデータシンボルのうちサブキャリア番号Ｃ−１及びＣ＋４を用いることで、送信アンテナＴＸ１と各受信アンテナとの間の伝搬係数（ｈ（１、１）、ｈ（１、２））を推定することが可能となる。
【００９２】
次に、２番目に送信するデータシンボルＤ１−２及びＤ２−２には、１番目に送信したパイロットキャリアと同じサブキャリア番号（Ｃ−１及びＣ＋４）にパイロットキャリアを割り当てる。ただし、１番目に送信したものとは逆に、Ｄ２−２のパイロットキャリアに所定の位相と０より大きい振幅とを割当て、Ｄ１−２のパイロットキャリアに振幅０のヌルキャリアを割り当てる。これにより、２番目に送信するデータシンボルＤ１−２及びＤ２−２において、サブキャリア番号Ｃ−１及びＣ＋４は、送信アンテナＴＸ２からのみ送信される。よって、受信装置では、２番目に受信するデータシンボルのうちサブキャリア番号Ｃ−１及びＣ＋４を用いることで、送信アンテナＴＸ２と各受信アンテナとの間の伝搬係数（ｈ（２、１）、ｈ（２、２））を推定することが可能となる。
【００９３】
３番目と４番目とに送信するデータシンボルにおいても、１、２番目と同様に、パイロットキャリアをサブキャリア番号Ｃ−３とＣ＋２とに割り当てる。すなわち、３番目に送信するデータシンボルには、Ｄ１−３のＣ−３とＣ＋２とに所定の位相と０より大きい振幅とを割り当てて、Ｄ２−３のＣ−３とＣ＋２とに振幅０のヌルキャリアを割り当てる。また、４番目に送信するデータシンボルには、Ｄ１−４のＣ−３とＣ＋２とに振幅０のヌルキャリアを割当て、Ｄ２−４のＣ−３とＣ＋２とに所定の位相と０より大きい振幅とを割り当てる。これにより、受信装置は、３番目に受信するデータシンボルからｈ（１、１）とｈ（１、２）とを、４番目に受信するデータシンボルからｈ（２、１）とｈ（２、２）とをそれぞれ推定することが可能となる。
【００９４】
図１７は、パイロットキャリアの配置の一例を時間軸対周波数軸で模式的に示す図である。図１７（ａ）、送信アンテナＴＸ１から送信されるデータシンボル列１を示している。図１７（ｂ）は、送信アンテナＴＸ２から送信されるデータシンボル列２を示している。ここで、横軸が時間（シンボル番号）、縦軸が周波数（サブキャリア番号）である。また、１つの四角形がサブキャリアを示しており、白色の四角形がデータキャリアを、灰色の四角形がパイロットキャリアを、×印の四角形がヌルキャリアを示す。
【００９５】
パイロットキャリア又はヌルキャリアを割り当てるサブキャリア（以下、パイロットサブキャリアと記す）は、１つのデータシンボルに対して少なくとも２つ以上割り当てられる。また、同時に送信される複数のデータシンボルにおいて、一方のデータシンボルのパイロットサブキャリアには、所定の位相で０より大きい振幅のパイロットキャリアを割り当て、他方のデータシンボルのパイロットサブキャリアには、振幅０のヌルキャリアを割り当てる。より好ましくは、次に送信するデータシンボルでは、パイロットキャリアとヌルキャリアとの割り当てを入れ替える。例えば、図１７に示すように、データシンボル列１においては、奇数番目のデータシンボルでパイロットキャリアを送信し、偶数番目のデータシンボルでヌルキャリアを送信する。一方、同時に送信するデータシンボル列２においては、奇数番目のデータシンボルでヌルキャリアを送信し、偶数番目のデータシンボルでパイロットキャリアを送信する。
【００９６】
また、パイロットサブキャリアは、全てのデータシンボルで同じサブキャリア番号を割り当てても良い。より好ましくは、データシンボル毎に所定のシーケンスに従ってパイロットサブキャリアのサブキャリア番号を変えてもよい。これにより、周波数選択性フェージングによって特定のサブキャリアの振幅が極端に小さくなる場合でも、受信パイロットキャリアの振幅が極端に小さくなる確率を下げることができる。このため伝送装置は、伝搬係数を精度よく推定することが可能となる。図１７では、２つのデータシンボル毎にパイロットサブキャリアを変えている。ここでは、１つのデータシンボルに対して２つのパイロットサブキャリアを割当て、パイロットサブキャリア間の間隔は一定とする。パイロットサブキャリアの割り当ては、全サブキャリアに少なくとも１回割り当てられるようにする。より好ましくは、全サブキャリアをパイロットサブキャリア位置で分割し、パイロットサブキャリアが割り当てられていないサブキャリアが多い帯域の中心付近で、かつ前シンボルのパイロットサブキャリアから離れているサブキャリアに次のパイロットサブキャリアを割り当てる。
【００９７】
この割当て方法について、図１７を用いて具体的に説明する。ここでは、サブキャリア番号Ｃ＋１，Ｃ＋２，Ｃ＋３，Ｃ＋４のみについて説明する。まず１、２番目のデータシンボルでは、４つのサブキャリア帯域における中心付近のサブキャリアとしてＣ＋３を選択し、これをパイロットサブキャリアとする。次に３、４番目のデータシンボルでは、Ｃ＋３でサブキャリア帯域が２つに分割され、Ｃ＋１，Ｃ＋２の組とＣ＋４とに分かれる。ここでは、Ｃ＋１，Ｃ＋２の組を選択し、その中央付近となるサブキャリアのうち前シンボルのパイロットサブキャリアから離れているＣ＋１を選択し、パイロットサブキャリアとする。さらに５，６番目のデータシンボルでは、これまでのパイロットサブキャリアＣ＋３，Ｃ＋１でサブキャリア帯域が分割され、Ｃ＋２とＣ＋４とに別れる。このうち前シンボルのパイロットサブキャリアから離れているＣ＋４を選択し、これをパイロットサブキャリアとする。最後に７，８番目のデータシンボルでは、残りのＣ＋２をパイロットサブキャリアとする。以降のデータシンボルではこれを繰り返し、このサイクルですべてのサブキャリアがパイロットサブキャリアに割り当てられる。
【００９８】
このような割当て方法により、各データシンボルにおいて、データキャリアとパイロットキャリアとの距離が周波数的または時間的に近くなるようなパイロットキャリア配置となり、全サブキャリアの伝搬係数を周波数方向補間と時間方向補間とで求める場合に、その精度を向上させることができる。つまり、伝搬路変動が緩やかな場合、あるサブキャリアの伝搬路係数は、周波数方向と時間方向とに隣接するサブキャリアの伝搬路係数と相関が高いといえる。これは、周波数的または時間的に離れたサブキャリアで推定された伝搬路係数を補間して求めた伝搬路係数よりも、周波数的または時間的に近いサブキャリアから推定された伝搬路係数を補完して求めた伝搬路係数の方が精度がよくなるためである。
【００９９】
なお、このパイロットサブキャリア割当てシーケンスは、サブキャリア数、パイロットサブキャリア数、及び同時に送信するデータシンボル数に応じてあらかじめ決定し、送信装置、受信装置で既知としておく。
【０１００】
パイロットキャリアが挿入されたデータシンボル列を分離する伝搬逆関数推定部５２２について、図１５を用いて説明する。図１５において、伝搬逆関数推定部５２２は、直交分離部５２２１、５２２２は、伝搬路特性推定部５２２３、パイロットキャリア１抽出部５２２４，５２２６、パイロットキャリア２抽出部５２２５，５２２７、ｈ１１粗推定部５２２８、ｈ２１粗推定部５２２９、ｈ１２粗推定部５２３０、ｈ２２粗推定部５２３１は、伝搬路特性更新部５２３２、伝搬路逆関数演算部５２３３、及びチャネル分離部５２３４を備える。
【０１０１】
伝搬逆関数推定部５２２には、第１〜４の実施形態で説明したように同期シンボルを用いて周波数誤差を推定し、これを補正した受信シンボル列が入力される。受信アンテナＲＸ１で受信したシンボル列は、直交分離部５２２１に入力される。受信アンテナＲＸ２で受信したシンボル列は、直交分離部５２２２に入力される。直交分離部５２２１，５２２２は、入力されたシンボル毎に直交分離を行い周波数軸上のサブキャリアに分離する。なお、直交分離にはフーリエ変換、ウエーブレット変換、離散コサイン変換などを用いることができる。
【０１０２】
サブキャリアに分離された各シンボルのうち伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆは、伝搬路特性推定部５２２３に入力される。伝搬路特性推定部５２２３は、既知の伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆと受信された伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆとの相関から各アンテナ間の伝搬路特性ｈ（ｉ，ｊ）を推定する。以降の受信データシンボルは、各伝送パスの伝搬係数逆関数を推定して干渉成分をキャンセルする等化を行い、各送信アンテナから送信されたデータシンボル列を分離する。
【０１０３】
しかし、上述した同期シンボルを用いて推定した周波数推定値には、雑音や位相雑音などの影響による推定誤差（残留周波数誤差）が含まれる。このため、受信シンボル列には、この残留周波数誤差による位相回転が生じる。残留周波数誤差が大きな場合、伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆから時間的に離れるほど、データシンボルには大きな位相差が生じる。このため、受信装置では、伝搬係数逆関数の推定に誤差が生じることとなり受信誤りが発生する。
【０１０４】
このような残留周波数誤差による位相回転を補正するために上述のパイロットキャリアを用いる。ＲＸ１で受信されサブキャリアに分離された受信データシンボルは、パイロットキャリア１抽出部５２２４およびパイロットキャリア２抽出部５２２５に入力される。パイロットキャリア１抽出部５２２４は、パイロットキャリア１を抽出する。パイロットキャリア２抽出部５２２５は、パイロットキャリア２を抽出する。パイロットキャリア１が送信アンテナＴＸ１からのみ送信されているため、受信したパイロットキャリア１と既知のパイロットキャリア１との相関から周波数方向または時間方向に補完することで全サブキャリアのＴＸ１−ＲＸ１間の伝搬路特性ｈ’（１，１）を推定することができる。同様に、パイロットキャリア２が送信アンテナＴＸ２からのみ送信されているため、ＴＸ２−ＲＸ１間の伝搬路特性ｈ’（２，１）を推定することができる。これらをｈ１１粗推定部５２２８およびｈ２１粗推定部５２２９で行う。受信アンテナＲＸ２側でも同様にしてｈ’（２，１）とｈ’（２，２）とをパイロットキャリアから推定する。
【０１０５】
伝搬係数推定用シンボルＳｒｅｆで推定した伝搬係数ｈ（ｉ，ｊ）と、各データシンボル中のパイロットキャリアで推定した伝搬係数ｈ’（ｉ，ｊ）とは、伝搬路特性更新部５２３２に入力される。ｈ（ｉ，ｊ）とｈ’（ｉ，ｊ）とには、残留周波数誤差や位相雑音による位相差、伝送路変動による位相差および振幅差があるため、ｈ（ｉ，ｊ）を初期値としてｈ’（ｉ，ｊ）との誤差を用いて伝搬係数ｈ’’（ｉ，ｊ）を更新することにより、より精度良く各伝送パスの伝搬係数を推定することができる。
【０１０６】
このようにして、データシンボル毎に更新した伝搬係数ｈ’’（ｉ，ｊ）は、伝搬路逆関数演算部５２３３に入力され、その逆関数が求められる。この逆関数を用いてチャネル分離部５２３４においてＲＸ１で受信されサブキャリアに分離された受信データシンボル列１と、ＲＸ２で受信されサブキャリアに分離された受信データシンボル列２から、送信データシンボル列１，２を分離してデータ復調を行う。
【０１０７】
以上のように、本発明の第５の実施形態に係る送信装置によれば、データ変調部５０２，５０４が所定のサブキャリアに既知の位相及び振幅を割り当てることで、データシンボルにパイロットキャリアを発生させることができる。また、受信装置によれば、同期シンボルによる周波数推定に残留誤差があるような場合でも、データシンボルのパイロットキャリアを用いて、伝送パス毎に残留誤差を推定し伝搬係数を補正することで伝搬係数逆関数の推定精度を向上させることができる。また、周波数選択性フェージング環境下で特定のサブキャリア受信レベルが落ち込むような場合でも、パイロットキャリアを全サブキャリアに順次割り当てることで、パイロットキャリア受信レベルが落ち込む確率を低くすることができる。また、上述したパイロットサブキャリアの割当て方法により、各サブキャリアの伝搬路推定値の補間精度を均一にすることができる。
【０１０８】
なお、第５の実施形態で説明したデータ変調部５０２，５０４、及び伝搬逆関数推定部５２２を用いる手法は、第１〜第４の実施形態と組み合わせることが可能である。
【０１０９】
また、第１〜５の実施形態では、送信装置と受信装置とが同時に使用される場合を想定して説明を行ったが、上述した送信装置及び受信装置は、それぞれ単独に、あるいは他の装置と組み合わせて使用することもできる。例えば、送信装置は、上述した受信装置だけでなく、他の受信装置に対しても信号を送信してもよい。また、受信装置は、上述した送信装置によって送信された信号だけでなく、信号のフォーマットのみ整合性が取れていれば、他の送信装置から送信された信号を受信してもよい。
【０１１０】
また、第１〜５の実施形態で述べた送信装置と受信装置とが行うそれぞれの処理手順は、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等）に格納された上述した処理手順を実行可能な所定のプログラムデータが、ＣＰＵによって解釈実行されることで実現されてもよい。この場合、プログラムデータは、記憶媒体を介して記憶装置内に導入されてもよいし、記憶媒体上から直接実行されてもよい。なお、記憶媒体は、ＲＯＭやＲＡＭやフラッシュメモリ等の半導体メモリ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクメモリ、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤやＢＤ等の光ディスクメモリ、及びメモリカード等をいう。また、記憶媒体は、電話回線や搬送路等の通信媒体を含む概念である。
【０１１１】
また、第１〜５の実施形態で述べた送信装置と受信装置とに含まれる構成は、それぞれ集積回路であるＬＳＩとして実現することができる。これらは、個別に１チップ化されてもよいし、それぞれにおいて全てまたは一部を含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０１１２】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応例が可能性としてありえる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明のデータ送信方法及びデータ受信方法は、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式が適用された送信装置及び受信装置等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る伝送装置の構成の一例を示すブロック図
【図２】同期サブシンボルＳｔｘ１，Ｓｔｘ２を説明する図
【図３】伝送フレームの構成の一例を示す図
【図４】マルチプレクサ１０６，１０７が生成する伝送フレームの一例を示す図
【図５】送信アンテナ毎に異なる局部発振器を用いた伝送装置の構成の一例を示すブロック図
【図６】同期サブシンボル相関部１１４，１１５の詳細な動作を説明する図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図
【図８】同期シンボルＳｙｓｎｃを挿入した伝送フレームの一例を示す図
【図９】本発明の第３の実施形態に係る伝送装置の構成の一例を示すブロック図
【図１０】伝搬係数粗推定部３０１〜３０４の動作を説明する図
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図
【図１２】受信系統数よりも多い受信アンテナをまとめて備える受信装置の構成の一例を示すブロック図
【図１３】本発明の第５の実施形態に係る伝送装置の構成の一例を示すブロック図
【図１４】本発明の第５の実施形態に係るデータ変調部５０２，５０４の構成の一例を示すブロック図
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る伝搬逆関数推定部５２２の構成の一例を示すブロック図
【図１６】データ変調部５０２，５０４が生成するデータシンボル列の一例を示す図
【図１７】パイロットキャリアの配置の一例を時間軸対周波数軸で模式的に示す図
【図１８】従来の伝送装置の構成の一例を示すブロック図
【図１９】従来の伝送装置で用いられる伝送フレームの一例を示す図
【符号の説明】
【０１１５】
ＴＸ１、ＴＸ２  送信アンテナ
ＲＸ１、ＲＸ２  受信アンテナ
１０１、１０５  同期サブシンボル発生部
１０２、１０４、５０２、５０４  データ変調部
１０３  伝搬係数推定用シンボル発生部
１０６、１０７  マルチプレクサ
１０８、１１０  直交変調部
１０９  送信用局部発振器
１１２  受信用局部発振器
１１１、１１３  直交復調部
１１４〜１１７  同期サブシンボル相関部
１１８、１１９、２０３  重み付け平均部
１２０、１２１  周波数補正部
１２２、３２２、５２２  伝搬逆関数推定部
１２３、１２４  データ復調部
２０１、２０２  同期シンボル相関部
２０４、２０５  周波数補正部
３０１〜３０４  伝搬係数粗推定部
４０１、４０２  受信レベル判定部
４０３、４０４  選択合成部
５０２１、５０４１  データキャリアマッピング部
５０２２、５０４２  パイロットキャリア発生部
５０２３、５０４３  直交多重部
５２２１、５２２２  直交分離部
５２２３  伝搬路特性推定部
５２２４〜５２２７  ＰＣ抽出部
５２２８〜５２３１  伝搬路係数粗推定部
５２３２  伝搬路特性更新部
５２３３  伝搬路逆関数演算部
５２３４  チャネル分離部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005088884.tif 000022
【図２】
2005088884.tif 000023
【図３】
2005088884.tif 000024
【図４】
2005088884.tif 000025
【図５】
2005088884.tif 000026
【図６】
2005088884.tif 000027
【図７】
2005088884.tif 000028
【図８】
2005088884.tif 000029
【図９】
2005088884.tif 000030
【図１０】
2005088884.tif 000031
【図１１】
2005088884.tif 000032
【図１２】
2005088884.tif 000033
【図１３】
2005088884.tif 000034
【図１４】
2005088884.tif 000035
【図１５】
2005088884.tif 000036
【図１６】
2005088884.tif 000037
【図１７】
2005088884.tif 000038
【図１８】
2005088884.tif 000039
【図１９】
2005088884.tif 000040
【国際調査報告】
2005088884.tif 000041
2005088884.tif 000042
2005088884.tif 000043
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