(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ信号送信装置の複数の送信アンテナとＯＦＤＭ信号受信装置の複数の受信アンテナとによりＭＩＭＯチャネルが構成され、サブキャリア毎に前記ＭＩＭＯチャネルを構成する前記送信アンテナと前記受信アンテナ間の伝達係数を成分とする伝達係数逆行列を演算するサブキャリア伝達係数逆行列演算器と、前記サブキャリア伝達係数逆行列演算器の演算した前記伝達係数逆行列の要素から前記受信アンテナでの受信信号の振幅情報を再現するために用いる振幅情報係数を演算する振幅情報係数演算器と、前記受信アンテナでの前記受信信号をフーリエ変換してサブキャリア別に変換した系列信号へ前記伝達係数逆行列を乗算することにより前記系列信号に含まれる干渉成分を除去した干渉除去系列信号を出力するサブキャリア干渉キャンセラと、前記サブキャリア干渉キャンセラが出力する前記干渉除去系列信号に前記振幅情報係数を乗算する振幅情報係数乗算器とを備える前記ＯＦＤＭ信号受信装置を具備するＯＦＤＭ信号伝送装置であって、
前記ＯＦＤＭ信号受信装置は、
前記サブキャリア伝達係数逆行列演算器の演算した前記伝達係数逆行列の要素、または前記振幅情報係数演算器の演算した前記振幅情報係数を基に、ダイバーシチ合成のための重み付けに用いるダイバーシチ係数を演算するダイバーシチ係数演算手段と、
前記振幅情報係数乗算器の出力信号を基に、前記ダイバーシチ係数演算手段の演算した前記ダイバーシチ係数に比例した重み付け合成を行うダイバーシチ合成手段と
を具備することを特徴とするＯＦＤＭ信号伝送装置。
【請求項２】
前記ダイバーシチ合成手段は、
前記振幅情報係数乗算器の出力信号と、前記ダイバーシチ係数演算手段の演算した前記ダイバーシチ係数とを乗算するダイバーシチ乗算手段と、
前記ダイバーシチ乗算手段の各乗算結果を加算するダイバーシチ加算手段と
を具備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】
ＯＦＤＭ信号送信装置の複数の送信アンテナとＯＦＤＭ信号受信装置の複数の受信アンテナとによりＭＩＭＯチャネルが構成される場合に、サブキャリア毎に前記ＭＩＭＯチャネルを構成する前記送信アンテナと前記受信アンテナ間の伝達係数を成分とする伝達係数逆行列を演算するサブキャリア伝達係数逆行列演算器と、前記サブキャリア伝達係数逆行列演算器の演算した前記伝達係数逆行列の要素から前記受信アンテナでの受信信号の振幅情報を再現するために用いる振幅情報係数を演算する振幅情報係数演算器と、前記受信アンテナでの前記受信信号をフーリエ変換してサブキャリア別に変換した系列信号へ前記伝達係数逆行列を乗算することにより前記系列信号に含まれる干渉成分を除去した干渉除去系列信号を出力するサブキャリア干渉キャンセラと、前記サブキャリア干渉キャンセラが出力する前記干渉除去系列信号に前記振幅情報係数を乗算する振幅情報係数乗算器とを備える前記ＯＦＤＭ信号受信装置であって、
前記サブキャリア伝達係数逆行列演算器の演算した前記伝達係数逆行列の要素、または前記振幅情報係数演算器の演算した前記振幅情報係数を基に、ダイバーシチ合成のための重み付けに用いるダイバーシチ係数を演算するダイバーシチ係数演算手段と、
前記振幅情報係数乗算器の出力信号を基に、前記ダイバーシチ係数演算手段の演算した前記ダイバーシチ係数に比例した重み付け合成を行うダイバーシチ合成手段と
を具備することを特徴とするＯＦＤＭ信号受信装置。
【請求項４】
前記ダイバーシチ合成手段は、
前記振幅情報係数乗算器の出力信号と、前記ダイバーシチ係数演算手段の演算した前記ダイバーシチ係数とを乗算するダイバーシチ乗算手段と、
前記ダイバーシチ乗算手段の各乗算結果を加算するダイバーシチ加算手段と
を具備することを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ信号受信装置。
【請求項５】
ＯＦＤＭ信号送信装置の複数の送信アンテナとＯＦＤＭ信号受信装置の複数の受信アンテナとによりＭＩＭＯチャネルが構成されるＯＦＤＭ伝送装置を用いて、サブキャリア毎に前記ＭＩＭＯチャネルを構成する前記送信アンテナと前記受信アンテナ間の伝達係数を成分とする伝達係数逆行列を演算する第１の過程と、前記第１の過程で演算した前記伝達係数逆行列の要素から前記受信アンテナでの受信信号の振幅情報を再現するために用いる振幅情報係数を演算する第２の過程と、前記受信アンテナでの前記受信信号をフーリエ変換してサブキャリア別に変換した系列信号へ前記伝達係数逆行列を乗算することにより前記系列信号に含まれる干渉成分を除去した干渉除去系列信号を出力する第３の過程と、前記第３の過程で演算した前記干渉除去系列信号に前記第２の過程で演算した前記振幅情報係数を乗算する第４の過程とを有するＯＦＤＭ信号伝送方法であって、
前記第１の過程で演算した前記伝達係数逆行列の要素、または前記第２の過程で演算した前記振幅情報係数を基に、ダイバーシチ合成のための重み付けに用いるダイバーシチ係数を演算する第５の過程と、
前記第４の過程の出力信号を基に、前記第５の過程の演算した前記ダイバーシチ係数に比例した重み付け合成を行う第６の過程と
を有することを特徴とするＯＦＤＭ信号受信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイバーシチ合成によって伝送品質を向上させることのできるＯＦＤＭ信号伝送装置、ＯＦＤＭ信号受信装置およびＯＦＤＭ信号受信方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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通信品質を維持するための周波数選択性フェージングの対策とともに、限られた周波数帯の中で大容量化を図るための周波数利用効率の向上策が必要である。周波数選択性フェージングヘの対策としては、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（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が知られている。
【０００３】
一方、周波数利用効率の向上への対策としては、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、受信側において各受信アンテナの受信信号からチャネル推定器と干渉キャンセラを用いて各送信アンテナからの送信信号を分離して復元することにより、送信アンテナの数だけチャネルを増加させ、周波数利用効率を向上させる手法が提案されている。例えば、特願２００１−２０３３６０の「ＯＦＤＭ信号伝送システム、ＯＦＤＭ信号送信装置及びＯＦＤＭ信号受信装置」において開示されている。
【０００４】
また、ＯＦＤＭ方式においてＭＩＭＯチャネルを構成し、信号処理を行うことにより空間で合成された信号を分離することを可能だが、相互干渉による劣化が大きいので強力な誤り訂正である畳み込み符号化−軟判定ビタビ復号を適用するのが一般的である。例えば、特願２００１−３１９６１０の「ＯＦＤＭ信号伝送装置、ＯＦＤＭ信号受信装置、及びＯＦＤＭ信号受信方法」においては、干渉キャンセラの出力値に、その出力値の信号対雑音電力値の平方根に比例した係数（以下、振幅情報係数とする）を乗算することによって、受信時の振幅情報を再現している。
【０００５】
以上の処理により、干渉キャンセルされた信号にも本来の受信振幅情報が保持されているので、後段の軟判定誤り訂正復号器が誤り訂正能力を最大限発揮することができ、誤り率特性が改善される。また、振幅情報係数は、干渉キャンセラにおいて干渉キャンセルを行う前の信号に乗算する伝達係数逆行列を取得する過程で得られるパラメータを用いて取得することができるので、直接受信信号の信号対雑音電力値を求める必要がないという利点がある。
【０００６】
また、上述したＭＩＭＯチャネルを用いたＯＦＤＭ信号伝送装置において、ダイバーシチ合成を行う場合として、例えば、特開２０００−３３２７２３の「ＯＦＤＭ送受信装置及びＯＦＤＭ送受信方法」に、ＯＦＤＭ信号受信装置において、サブキャリア毎に、各ブランチの信号から生成した信号電力対雑音電力比の平方根に比例する、検波後の各ブランチの信号に重み付け係数（以下、ダイバーシチ係数とする）を乗算し、乗算結果を加算することによって、最大比合成ダイバーシチの処理を実現している。
【０００７】
ここで、上述した最大比合成ダイバーシチの処理と、上述したＭＩＭＯチャネルを構成し符号化−軟判定ビタビ復号を適用したＯＦＤＭ信号伝送方式とを組み合わせたＯＦＤＭ信号伝送装置の構成について図を用いて説明する。
図５は、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置を示す図である。図において、ＯＦＤＭ信号伝送装置２０は、ＯＦＤＭ信号送信装置３０とＯＦＤＭ信号受信装置４０から構成される。まず、ＯＦＤＭ信号送信装置３０について説明する。４０１は、同一のＯＦＤＭ信号Ｕが入力されるＮ個（Ｎは２以上の整数）の高速逆フーリエ変換器である。４０２は、Ｎ個の送信アンテナである。ＯＦＤＭ信号送信装置３０は、以上の構成により、複数の送信アンテナ４０２からＯＦＤＭ信号Ｕを基にする送信信号を発信する。
【０００８】
次に、ＯＦＤＭ信号受信装置４０について説明する。５０１は、Ｎ個の受信アンテナである。５０２は、Ｎ個の高速フーリエ変換器である。５０３は、該高速フーリエ変換器５０２の出力をサブキャリア毎のＩ系統（Ｉは自然数）でＮブランチの系列信号に変換し出力するサブキャリアデータ信号構成器である。５０４は、該高速フーリエ変換器５０２の出力から全ての送受信アンテナ間の組み合わせに対応するサブキャリア毎の伝達係数の行列を推定し、その逆行列である伝達係数逆行列を計算するサブキャリア伝達係数逆行列演算器である。
【０００９】
５０５は、サブキャリアデータ信号構成器５０３が出力するＩ系統の系列信号とサブキャリア伝達係数逆行列演算器５０４が出力するＩ個の伝達係数逆行列とを乗算することで干渉成分を除去した干渉除去系列信号を出力するＩ個のサブキャリア干渉キャンセラである。５０６は、サブキャリア伝達係数逆行列演算器５０４が算出した伝達係数逆行列の要素から１個につきＮ個の振幅情報係数の演算を行うＩ個の振幅情報係数演算器である。
【００１０】
５０７は、各サブキャリア干渉キャンセラ５０５が出力する干渉除去系列信号と振幅情報係数演算器５０６が演算した振幅情報係数を乗算するＩ個の振幅情報係数乗算器である。５０８は、振幅情報係数乗算器５０７の出力からＮブランチの最大比合成ダイバーシチを行うＩ個の最大比合成器である。ここで、振幅情報係数乗算器５０７および最大比合成器５０８の詳細な構成について図を用いて説明する。
【００１１】
図６は、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置２０が具備する振幅情報係数乗算器５０７の構成例を示す図である。図に示すように、例えばサブキャリアＫについて処理する振幅情報係数乗算器５０７は、サブキャリアＫのブランチ１の信号にサブキャリアＫのブランチ１の振幅情報係数を乗算する乗算器５０７−１と、以下同様に乗算器５０７−２、…、乗算器５０７−Ｎから構成される。
【００１２】
図７は、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置２０が具備する最大比合成器５０８の構成例を示す図である。図において、符号５０８ａは、振幅情報係数乗算器５０７の出力信号の信号対雑音電力比を演算するＮ個の包絡線生成器である。５０８ｂは、Ｎ個の包絡線生成器５０８ａからの出力値の和を演算する加算器である。５０８ｃは、包絡線生成器５０８ａの出力値を被除数とし、加算器５０８ｂの出力値を除数としてダイバーシチ係数を演算するＮ個の除算器である。
【００１３】
５０８ｄは、振幅情報係数乗算器５０７の出力信号の検波処理を行うＮ個の検波器である。５０８ｅは、検波器５０８ｄの出力信号と除算器５０８ｃが出力するダイバーシチ係数の乗算を行うＮ個のダイバーシチ係数乗算器である。５０８ｆは、Ｎ個のダイバーシチ係数乗算器５０８ｅからの出力値の和を演算する加算器である。以上の構成により、最大比合成器５０８は、受信信号に対して最大比合成ダイバーシチの処理を行う。
【００１４】
５０９は、最大比合成器５０８の出力をシンボル毎の系列に変換して１系統のＯＦＤＭ信号Ｕ’を出力するシンボルデータ変換器である。また、シンボルデータ変換器５０９が出力するＯＦＤＭ信号Ｕ’は、ＯＦＤＭ信号送信装置３０においてＯＦＤＭ信号Ｕを作成する際の変調に応じた復調器で復調される。更に、復調器で復調した信号は、ＯＦＤＭ信号送信装置３０において誤り訂正符号が付与されている場合は、軟判定誤り訂正復号器で誤り訂正が行なわれる。
【００１５】
上述した従来のＯＦＤＭ信号伝送装置２０の動作について以下に説明する。まず、ＯＦＤＭ信号伝送装置３０が全Ｎ個のブランチにおいて同一のデータ信号を送信アンテナ４０２から送信し、ＯＦＤＭ信号受信装置４０の受信アンテナ５０１がこの送信信号を受信する。サブキャリア伝達係数逆行列演算器５０４は、サブキャリアｉ（ｉは、１≦ｉ≦Ｉの整数）毎の各ブランチにおいて送受信アンテナの組み合わせに対応する伝達係数を成分とするＮ×Ｎの行列（以下、伝達係数行列とする）Ｓiの逆行列（Ｓi）-1（以下、伝達係数逆行列とする）を演算する。
【００１６】
次に、サブキャリア干渉キャンセラ５０５は受信したＮブランチのデータ信号におけるサブキャリアｉに対する成分に（Ｓi）-1を乗算することにより相互干渉を補償して、送信されたデータ信号を分離する。次に、振幅情報係数演算器５０６は、サブキャリア毎の各ブランチの信号から生成した信号電力対雑音電力比の平方根に比例した振幅情報係数を演算する。次に、振幅情報係数乗算器５０７は、サブキャリア干渉キャンセラ５０５の出力に振幅情報係数演算器５０６の算出した振幅情報係数を乗算することにより雑音振幅を等化し、データ信号の振幅を本来の受信振幅の値に復元する。
【００１７】
次に、最大比合成器５０８は、サブキャリア毎にＮ個のブランチ出力の最大比合成を行う。最大比合成後は復調器によって尤度を算出し、この尤度情報をもとに軟判定誤り訂正して送信信号が復元される。
以上に示したように従来のＯＦＤＭ信号伝送装置２０は、Ｎ個のブランチの最大比合成ダイバーシチを行うことで、この技術を用いないＯＦＤＭ信号伝送装置に比べて誤り率特性を向上させている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のＯＦＤＭ信号伝送装置２０においては、最大比合成ダイバーシチを行うために多数の包絡線生成器５０８ａを設けて信号対雑音電力比を測定するので、ＯＦＤＭ信号受信装置４０の装置規模が大きくなるという問題点があった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ダイバーシチ合成機能を有し、装置規模をより小さくすることができるＯＦＤＭ信号伝送装置、ＯＦＤＭ信号受信装置およびＯＦＤＭ信号受信方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するためになされたもので、本発明におけるＯＦＤＭ信号伝送装置においては、ＯＦＤＭ信号送信装置の複数の送信アンテナとＯＦＤＭ信号受信装置の複数の受信アンテナとによりＭＩＭＯチャネルが構成され、サブキャリア毎にＭＩＭＯチャネルを構成する送信アンテナと受信アンテナ間の伝達係数を成分とする伝達係数逆行列を演算するサブキャリア伝達係数逆行列演算器と、サブキャリア伝達係数逆行列演算器の演算した伝達係数逆行列の要素から受信アンテナでの受信信号の振幅情報を再現するために用いる振幅情報係数を演算する振幅情報係数演算器と、受信アンテナでの受信信号をフーリエ変換してサブキャリア別に変換した系列信号へ伝達係数逆行列を乗算することにより系列信号に含まれる干渉成分を除去した干渉除去系列信号を出力するサブキャリア干渉キャンセラと、サブキャリア干渉キャンセラが出力する干渉除去系列信号に振幅情報係数を乗算する振幅情報係数乗算器とを備えるＯＦＤＭ信号受信装置を具備するＯＦＤＭ信号伝送装置であって、上記ＯＦＤＭ信号受信装置は、サブキャリア伝達係数逆行列演算器の演算した伝達係数逆行列の要素、または振幅情報係数演算器の演算した振幅情報係数を基に、ダイバーシチ合成のための重み付けに用いるダイバーシチ係数を演算するダイバーシチ係数演算手段と、振幅情報係数乗算器の出力信号を基に、ダイバーシチ係数演算手段の演算したダイバーシチ係数に比例した重み付け合成を行うダイバーシチ合成手段とを具備することを特徴とする。
【００２０】
これにより、本発明におけるＯＦＤＭ信号伝送装置は、従来必要であった包絡線検波器を用いずともダイバーシチ合成を行うことができる。すなわち、装置規模が大きくなる主たる原因であった包絡線検波器を用いないので、ＯＦＤＭ信号伝送装置の装置規模を小さくすることができる。
【００２１】
また、本発明におけるＯＦＤＭ信号伝送装置においては、上記ダイバーシチ合成手段は、振幅情報係数乗算器の出力信号と、ダイバーシチ係数演算手段の演算したダイバーシチ係数とを乗算するダイバーシチ乗算手段と、ダイバーシチ乗算手段の各乗算結果を加算するダイバーシチ加算手段とを具備することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明におけるＯＦＤＭ信号受信装置においては、ＯＦＤＭ信号送信装置の複数の送信アンテナとＯＦＤＭ信号受信装置の複数の受信アンテナとによりＭＩＭＯチャネルが構成される場合に、サブキャリア毎にＭＩＭＯチャネルを構成する送信アンテナと受信アンテナ間の伝達係数を成分とする伝達係数逆行列を演算するサブキャリア伝達係数逆行列演算器と、サブキャリア伝達係数逆行列演算器の演算した伝達係数逆行列の要素から受信アンテナでの受信信号の振幅情報を再現するために用いる振幅情報係数を演算する振幅情報係数演算器と、受信アンテナでの受信信号をフーリエ変換してサブキャリア別に変換した系列信号へ伝達係数逆行列を乗算することにより系列信号に含まれる干渉成分を除去した干渉除去系列信号を出力するサブキャリア干渉キャンセラと、サブキャリア干渉キャンセラが出力する干渉除去系列信号に振幅情報係数を乗算する振幅情報係数乗算器とを備えるＯＦＤＭ信号受信装置であって、サブキャリア伝達係数逆行列演算器の演算した伝達係数逆行列の要素、または振幅情報係数演算器の演算した振幅情報係数を基に、ダイバーシチ合成のための重み付けに用いるダイバーシチ係数を演算するダイバーシチ係数演算手段と、振幅情報係数乗算器の出力信号を基に、ダイバーシチ係数演算手段の演算したダイバーシチ係数に比例した重み付け合成を行うダイバーシチ合成手段とを具備することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明におけるＯＦＤＭ信号受信装置においては、上記ダイバーシチ合成手段は、振幅情報係数乗算器の出力信号と、ダイバーシチ係数演算手段の演算したダイバーシチ係数とを乗算するダイバーシチ乗算手段と、ダイバーシチ乗算手段の各乗算結果を加算するダイバーシチ加算手段とを具備することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明におけるＯＦＤＭ信号受信方法においては、ＯＦＤＭ信号送信装置の複数の送信アンテナとＯＦＤＭ信号受信装置の複数の受信アンテナとによりＭＩＭＯチャネルが構成されるＯＦＤＭ伝送装置を用いて、サブキャリア毎にＭＩＭＯチャネルを構成する送信アンテナと受信アンテナ間の伝達係数を成分とする伝達係数逆行列を演算する第１の過程と、第１の過程で演算した伝達係数逆行列の要素から受信アンテナでの受信信号の振幅情報を再現するために用いる振幅情報係数を演算する第２の過程と、受信アンテナでの受信信号をフーリエ変換してサブキャリア別に変換した系列信号へ伝達係数逆行列を乗算することにより系列信号に含まれる干渉成分を除去した干渉除去系列信号を出力する第３の過程と、第３の過程で演算した干渉除去系列信号に第２の過程で演算した振幅情報係数を乗算する第４の過程とを有するＯＦＤＭ信号伝送方法であって、第１の過程で演算した伝達係数逆行列の要素、または第２の過程で演算した振幅情報係数を基に、ダイバーシチ合成のための重み付けに用いるダイバーシチ係数を演算する第５の過程と、第４の過程の出力信号を基に、第５の過程の演算したダイバーシチ係数に比例した重み付け合成を行う第６の過程とを有することを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。ただし、以下の実施の形態は特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、また実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必要であるとは限らない。
まず、本発明のＯＦＤＭ信号伝送装置の一実施形態について図を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ信号伝送装置の概略構成を示すブロック図である。図に示すように、ＯＦＤＭ信号伝送装置１０はＯＦＤＭ信号送信装置１ａと、ＯＦＤＭ信号受信装置２ａとから構成される。
【００２６】
まず、ＯＦＤＭ信号送信装置１ａについて説明する。ＯＦＤＭ信号送信装置１ａにおいて、１０１は、Ｎ個の高速逆フーリエ変換器である。１０２はＮ個の送信アンテナである。尚、“Ｎ”とは２以上の整数である。また、ＯＦＤＭ信号送信装置１ａは、上述したＯＦＤＭ信号送信装置３０と同様の機能と構成である。
【００２７】
次に、ＯＦＤＭ信号受信装置２ａについて説明する。２０１は、Ｎ個の受信アンテナである。２０２はＮ個の高速フーリエ変換器である。２０３は、該高速フーリエ変換器２０２の出力をサブキャリア毎のＩ系統（Ｉは自然数）でＮブランチの系列信号に変換し出力するサブキャリアデータ信号構成器である。２０４は、該高速フーリエ変換器２０２の出力から全ての送受信アンテナ間の組み合わせに対応するサブキャリア毎の伝達係数の行列を推定し、その逆行列である伝達係数逆行列（Ｓi）-1を計算するサブキャリア伝達係数逆行列演算器である。
【００２８】
２０５は、サブキャリアデータ信号構成器２０３が出力するＩ系統の系列信号とサブキャリア伝達係数逆行列演算器２０４が出力するＩ個の伝達係数逆行列とを乗算することで干渉成分を除去した干渉除去系列信号を出力するＩ個のサブキャリア干渉キャンセラである。２０６は、サブキャリア伝達係数逆行列演算器２０４が算出した伝達係数逆行列の要素から１個につきＮ個の振幅情報係数の演算を行うＩ個の振幅情報係数演算器である。
【００２９】
２０７は、各サブキャリア干渉キャンセラ２０５が出力する干渉除去系列信号と振幅情報係数演算器２０６が演算した振幅情報係数を乗算するＩ個の振幅情報係数乗算器である。２０８は、振幅情報係数演算器２０６の演算した振幅情報係数からブランチ毎のダイバーシチ係数を演算するＩ個のダイバーシチ係数演算器（ダイバーシチ係数演算手段）である。２０９は、各振幅情報係数乗算器２０７の出力信号に検波処理を行い、検波処理後のブランチ毎の信号にダイバーシチ係数演算器で取得したブランチ毎のダイバーシチ係数ダイバーシチ係数に比例した重み付け合成を行うＩ個のダイバーシチ合成器（ダイバーシチ合成手段）である。２１０は、ダイバーシチ合成器の出力をシンボル毎の系列に変換して１系統のＯＦＤＭ信号Ｕ’を出力するシンボルデータ変換器である。
【００３０】
ここで、ダイバーシチ係数演算器２０８およびダイバーシチ合成器２０９の内部構成について図を用いて説明する。
図２は、本発明の一実施形態におけるダイバーシチ係数演算器２０８およびダイバーシチ合成器２０９の内部構成の概略を示すブロック図である。２０９ａは、振幅情報係数演算器２０６からのブランチ毎の出力値の２乗を演算するＮ個の２乗演算器である。２０９ｂは、Ｎ個の２乗演算器２０９ａからの出力値の和を演算する加算器である。２０９ｃは、２乗演算器２０９ａの出力値を被除数とし、加算器２０９ｂの出力値を除数としてダイバーシチ係数を演算する除算器である。
【００３１】
２０８ａは、各振幅情報係数乗算器２０７の出力信号に検波処理を行うＮ個の検波器である。２０８ｂは、Ｎ個の検波器２０８ａの出力値とダイバーシチ係数演算器２０９のブランチ毎の出力値との乗算を行うＮ個のダイバーシチ乗算器（ダイバーシチ乗算手段）である。２０８ｃは、Ｎ個のダイバーシチ乗算器２０８ｂからの出力値の和を演算するダイバーシチ加算器（ダイバーシチ加算手段）である。
【００３２】
尚、上述したＯＦＤＭ信号受信装置２ａの符号２０１〜２０７および２１０の各処理部は、従来のＯＦＤＭ信号受信装置４０の符号５０１〜５０７および５０９の各処理部と同様の機能である。更に、シンボルデータ変換器２１０が出力するＯＦＤＭ信号Ｕ’は、ＯＦＤＭ信号送信装置１ａにおいてＯＦＤＭ信号Ｕを作成する際の変調に応じた復調器で復調される。更に、ＯＦＤＭ信号送信装置１ａにおいて復調器で復調した信号は、ＯＦＤＭ信号送信装置１ａにおいて誤り訂正符号が付与されている場合は、軟判定誤り訂正復号器で誤り訂正が行なわれる。
【００３３】
ここで、振幅情報係数演算器２０６が演算する振幅情報係数Ｗi1、Ｗi2、…、ＷiNは多数考えられるが、耐雑音性に最も優れ、ダイバーシチ係数ＷiSD1、ＷiSD2、…、ＷiSDNを演算するために、最も利用しやすい受信信号の信号対雑音電力比（ＳＮＲ）で計算する例を以下に説明する。
Ｎ系統の送信データにおけるサブキャリアｉに対する成分をＵi1、Ｕi2、…、ＵiNとして、Ｎ系統の受信データに含まれるＡＷＧＮ（Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｗｈｉｔｅ  Ｇａｕｓｓｉａｎ  Ｎｏｉｓｅ）成分のサブキャリアｉに対する成分をｎi1、ｎi2、…、ｎiNとすると、Ｎ系統の受信データにおけるサブキャリアｉに対する成分をｒi1、ｒi2、…、ｒiNはベクトル形式により次式で書き表すことができる。
【００３４】
【数１】
0003768448.tif 000002
【００３５】
ここで
【数２】
0003768448.tif 000003
【００３６】
である。数２の行列の要素Ｓimnは、送信アンテナ１０２と、受信アンテナ２０１とを経由する伝搬路の伝達係数である。ただし、「ｍ」とは、ｍ番目（１≦ｍ≦Ｎ）の送信アンテナ１０２を示しており、「ｎ」とは、ｎ番目（１≦ｎ≦Ｎ）の受信アンテナ２０１を示している。
【００３７】
ここで数１に示す式の両辺にサブキャリア伝達係数逆行列（Ｓi）-1を乗算すると、
【数３】
0003768448.tif 000004
となる。この時、伝達係数逆行列（Ｓi）-1は以下の式で表される。
【００３８】
【数４】
0003768448.tif 000005
【００３９】
ここで、τiサブキャリア干渉キャンセラ２０５の出力であるτi1、τi2、…、τiN のベクトル表示である。仮に送信データＵi1、Ｕi2、…、ＵiNの振幅がどれも｜Ｕ｜で等しいとすると、τi1、τi2、…、τiN の信号対雑音電力比は、
【数５】
0003768448.tif 000006
となる。
【００４０】
ただし、ｊはＮ以下の自然数である。ｎi1、ｎi2、…、ｎiNは独立したガウス分布をとるので、数５は次式のように近似できる。
【数６】
0003768448.tif 000007
【００４１】
ただし、σ2vは、ｎi1、ｎi2、…、ｎiNの複素ガウス分布における分散である。
ここで、受信信号の雑音電力は各サブキャリアで等しいので、各サブキャリアのＳＮＲの比率は、各サブキャリアにおける受信振幅の２乗の比率と等価となる。従って、τi1、τi2、…、τiN に対する振幅情報係数Ｗi1、Ｗi2、…、ＷiNは、数６から求められる各サブキャリアのＳＮＲから次式のように表される。
【数７】
0003768448.tif 000008
【００４２】
ただし、数７において、Ｋは全サブキャリア共通の定数である。この振幅情報係数Ｗi1、Ｗi2、…、ＷiNをサブキャリア干渉キャンセラ２０５の出力に乗算することで、失われた振幅情報を再現する。このときダイバーシチ係数演算器２０９で演算されるダイバーシチ係数ＷiSD1、ＷiSD2、…、ＷiSDNは振幅情報係数Ｗi1、Ｗi2、…、ＷiNを用いて次式のように表される。
【数８】
0003768448.tif 000009
【００４３】
更に説明すると、振幅情報係数Ｗi1、Ｗi2、…、ＷiNは、各サブキャリアにおけるＳＮＲの比率の平方根に比例するので、ダイバーシチ係数ＷiSD1、ＷiSD2、…、ＷiSDNは各サブキャリアのＳＮＲの比率に比例する。従って、ダイバーシチ係数を用いて重み付け合成したダイバーシチ合成器２０８の出力は、信号対雑音電力比で重み付け合成した最大比合成器５０８の出力と同等と考えられる。すなわち、本発明の一実施形態におけるＯＦＤＭ信号受信装置２ａは、包絡線生成器を具備しない装置規模の小さいものであって、従来の最大比合成ダイバーシチの処理を行なった場合の出力と同等の特性が得られる。
【００４４】
尚、以上で説明した本発明の実施形態においては、ダイバーシチ係数演算器２０９は、ダイバーシチ係数ＷiSD1、ＷiSD2、…、ＷiSDNを振幅情報係数Ｗi1、Ｗi2、…、ＷiNから取得しているが、この限りではない。振幅情報係数Ｗi1、Ｗi2、…、ＷiNは、サブキャリア伝達係数逆行列演算器２０４で演算する伝達係数逆行列の各要素から取得できるので、ダイバーシチ係数演算器２０９は、伝達係数逆行列（Ｓi）-1の各要素を用いてダイバーシチ係数ＷiSD1、ＷiSD2、…、ＷiSDNを演算してもよい。
【００４５】
次に、上述した本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ信号伝送装置１０の具備するＯＦＭＤ信号受信装置２ａの動作について図を用いて説明する。
図３は、本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ信号伝送装置１０の具備するＯＦＭＤ信号受信装置２ａの動作を示すフロー図である。まず、ＯＦＤＭ信号伝送装置１ａが全Ｎ個のブランチにおいて同一のデータ信号を送信アンテナ１０２から送信し、ＯＦＤＭ信号受信装置２ａの受信アンテナ２０１がこの送信信号を受信する。次に、サブキャリア伝達係数逆行列演算器２０４は、サブキャリアｉ毎の各ブランチにおいて送信アンテナ１０２および受信アンテナ２０１の組み合わせに対応する伝達係数逆行列（Ｓi）-1を演算する（ステップＳ１）。
【００４６】
次に、振幅情報係数演算器２０６は、サブキャリア毎の各ブランチの信号から生成した信号電力対雑音電力比の平方根に比例した振幅情報係数を演算する（ステップＳ２）。次に、サブキャリア干渉キャンセラ２０５は受信したＮブランチのデータ信号におけるサブキャリアｉに対する成分に（Ｓi）-1を乗算することにより相互干渉を補償して、送信されたデータ信号を分離する（ステップＳ３）。次に、振幅情報係数乗算器２０７は、サブキャリア干渉キャンセラ２０５の出力に振幅情報係数演算器２０６の算出した振幅情報係数を乗算することにより雑音振幅を等化し、データ信号の振幅を本来の受信振幅の値に復元する（ステップＳ４）。尚、ステップＳ２およびステップＳ３の順番は逆でもよい。
【００４７】
次に、ダイバーシチ係数演算器２０８は、振幅情報係数演算器２０６の演算した振幅情報係数からブランチ毎のダイバーシチ係数を演算する（ステップＳ５）。次に、ダイバーシチ合成器２０９は、各振幅情報係数乗算器２０７の出力信号に検波処理を行い、検波処理後のブランチ毎の信号にダイバーシチ係数演算器で取得したブランチ毎のダイバーシチ係数ダイバーシチ係数に比例した重み付け合成を行う（ステップＳ６）。次に、シンボルデータ変換器２１０は、ダイバーシチ合成器２０９の出力をシンボル毎の系列に変換して１系統のＯＦＤＭ信号Ｕ’を出力する（ステップＳ７）。
【００４８】
以上に示すように、本発明のＯＦＤＭ信号受信装置２ａは、ダイバーシチ係数演算器２０８によりダイバーシチ係数を演算し、ダイバーシチ合成器２０９によりダイバーシチ合成を行うＯＦＤＭ信号受信方法を用いて通信を行うことができる。
【００４９】
ここで上述した本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ信号伝送装置１０の処理方法と、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置３０の処理方法との性能の比較するための実験結果を以下に示す。
図４は、本発明の一実施形態におけるＯＦＤＭ信号伝送装置１０の処理性能と、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置３０の処理性能とをパケット誤り率特性により比較する実験結果を示す図である。
【００５０】
実験例におけるパラメータは以下の通りである。
チャネル多重度数（アンテナ本数＝Ｎ）：２（送受２本づつ）
伝送速度：５４Ｍｂｐｓ／チャネル
サブキャリア数（＝ｉ）：４８／チャネル
サブキャリア変調方式：６４ＱＡＭ
誤り訂正方式：符号化率３／４、拘束長７の畳み込み符号化／Ｖｉｔｅｒｂｉ復号
フェージング：１８波レイリーフェージング
（ｒｍｓ遅延スプレッド＝５０〔ｎｓ〕、最大ドップラー周波数＝５０Hz）
振幅情報係数：数７におけるＫの値をＫ＝１として実施
【００５１】
図に示されているように、本発明の一実施形態におけるＯＦＤＭ信号伝送装置１０の処理性能は、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置３０の処理性能とパケット誤り率特性において同等の性能が得られているといえる。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるダイバーシチ合成を行うＯＦＤＭ信号伝送装置、ＯＦＤＭ信号ダイバーシチ受信装置、及びＯＦＤＭ信号ダイバーシチ受信方法によれば、伝達係数逆行列を演算する過程において得られるパラメータを用いた演算によって振幅情報係数を取得し、振幅情報係数を用いた演算によってダイバーシチ係数を取得し、各ブランチの信号に対してダイバーシチ係数に比例した重み付け合成を行うことによって、従来の最大比合成ダイバーシチと同等の効果を得ることができる。
【００５３】
また、本発明によるＯＦＤＭ信号ダイバーシチ受信装置において、ダイバーシチ係数を演算するために用いる振幅情報係数は、伝達係数逆行列を演算する過程で得られるパラメータを用いて取得することができるので、信号対雑音電力比を測定するために包絡線生成器を設ける必要がなくなり、装置規模の増大を抑えることができる。これにより、ＯＦＤＭ信号ダイバーシチ受信装置を携帯端末などの小型端末に利用することで、ダイバーシチ合成を用いた高品質な受信を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ信号伝送装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】  本発明の一実施形態におけるダイバーシチ係数演算器２０８およびダイバーシチ合成器２０９の内部構成の概略を示すブロック図である。
【図３】  本発明の一実施形態によるＯＦＤＭ信号伝送装置１０の具備するＯＦＭＤ信号受信装置２ａの動作を示すフロー図である。
【図４】  本発明の一実施形態におけるＯＦＤＭ信号伝送装置１０の処理性能と、従来のＯＦＤＭ信号伝送装置３０の処理性能とをパケット誤り率特性により比較する実験結果を示す図である。
【図５】  従来のＯＦＤＭ信号伝送装置を示す図である。
【図６】  従来のＯＦＤＭ信号伝送装置２０が具備する振幅情報係数乗算器５０７の構成例を示す図である。
【図７】  従来のＯＦＤＭ信号伝送装置２０が具備する最大比合成器５０８の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１ａ：ＯＦＤＭ信号送信装置、２ａ：ＯＦＤＭ信号受信装置、１０：ＯＦＤＭ信号伝送装置、１０１:高速逆フーリエ変換器、１０２：送信アンテナ、２０１：受信アンテナ、２０２：高速フーリエ変換器、２０３：サブキャリアデータ信号構成器、２０４：サブキャリア伝達係数逆行列演算器、２０５：サブキャリア干渉キャンセラ、２０６：振幅情報係数演算器、２０７：振幅情報係数乗算器、２０８：ダイバーシチ合成器、２０９：ダイバーシチ係数演算器、２１０：シンボルデータ変換器
【図１】
0003768448.tif 000010
【図２】
0003768448.tif 000011
【図３】
0003768448.tif 000012
【図４】
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【図５】
0003768448.tif 000014
【図６】
0003768448.tif 000015
【図７】
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