JP4829849B2 - Ｏｆｄｍ信号合成用受信装置および中継装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式を用いるデジタル放送やデジタル伝送のＯＦＤＭ信号合成用受信装置および中継装置に関し、特にデジタル放送や無線ＬＡＮなどにおいて電波を受信する際に問題となるフェージングや干渉波の対策にアダプティブアレーアンテナ技術やダイバーシティ受信技術を適用するＯＦＤＭ信号合成用受信装置および中継装置に関する。

アダプティブアレー技術を適用するＯＦＤＭ信号合成用受信装置の例については、例えば特許文献１，２に記載のものがある。

〔ＯＦＤＭ信号用アダプティブアレーの概要〕
まず、ＯＦＤＭ信号用アダプティブアレーの概要について説明する。図５は、アダプティブアレー技術を適用するＯＦＤＭ信号合成用受信装置の概要を説明する図である。このＯＦＤＭ信号合成用受信装置１０１は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部１０−１，ｉと、重み係数算出部２１１、参照信号生成部２１２および減算部２１３を有する重み係数制御部２０１と、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０とを備えている。ここで、ＦＦＴ部１０−１，ｉは、アレー素子数分のＦＦＴ部により構成され、ｉはその番号の総称を示している（以下同じ）。

以下、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１０１の動作について詳細に説明する。ただし、アレーアンテナを構成するアレー素子の数をＬ、任意のアレー素子に付した番号をｌ（０≦ｌ＜Ｌ）、ＯＦＤＭ信号を構成するサブキャリヤの総数をＫ、任意のサブキャリヤに付した番号をｋ（０≦ｋ＜Ｋ）とする。

ＦＦＴ部１０は、ｌ番目のアレー素子から出力される受信ＯＦＤＭ信号の有効シンボル期間をＦＦＴすることにより、周波数領域の信号であるキャリヤシンボルｘ_ｌ，ｋを得る。

ｌ番目のアレー素子から出力された受信ＯＦＤＭ信号のｋ番目のサブキャリヤに対する重み係数をｗ_ｌ，ｋとすると、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０によるｋ番目のサブキャリヤのアレー合成信号は式（１）で示される。

ここで、ｙ_ｋ，ｗ_ｋ，ｘ_ｋは、それぞれｋ番目のサブキャリヤにおけるアレー合成信号、重み係数ベクトル、および入力キャリヤシンボルベクトルであり、以下のように表すことができる。

ここで、上付きの＊，Ｔ，Ｈは、それぞれ複素共役、転置、複素共役転置を示す。

また、重み係数ｗ_ｌ，ｋは、式（４）で示される評価関数Ｊが最小となるように、重み係数制御部２０１により最適化することによって得ることができる。

ここで、Ｅ［・］は期待値演算を、ｅ_ｋおよびｒ_ｋはサブキャリヤｋにおける誤差および参照信号を示す。

参照信号は、受信側（ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１０１）でも生成可能であることが必要である。例えば、地上デジタルテレビジョン放送の放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial）方式やＤＶＢ−Ｔ（Digital Video Broadcasting-Terrestrial）方式においては、図７に示すように基準信号としてＳＰ（Scattered Pilot）信号が挿入されている。図７では、ＳＰを黒丸で、その他のキャリヤシンボルを白抜きの丸で示している。ＳＰ信号は、信号生成時における振幅と位相が予め決められた値の信号であり、受信側（ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１０１）においても同じ信号を生成することができるため、これを参照信号として用いることができる。

図６は、アダプティブアレー技術を適用する他のＯＦＤＭ信号合成用受信装置の概要を説明する図である。このＯＦＤＭ信号合成用受信装置１０２は、ＦＦＴ部１０−１，ｉと、チャネル推定部２１４−１，ｉ、重み係数算出部２１５、アレー合成部（チャネル応答合成部）２１６、参照信号生成部２１７および減算部２１８を有する重み係数制御部２０２と、アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０とを備えている。

チャネル推定部２１４は、受信したＳＰ信号（以下、受信ＳＰ信号という。）を、送信されたＳＰ信号すなわち生成時のＳＰ信号（以下、送信ＳＰ信号という。）で除算することによりチャネル応答を求める。重み係数算出部２１５は、そのチャネル応答を用いて、式（６）で示される評価関数を最小化することによって重み係数を得る。

ここで、ｕ_ｌ，ｋは、ｌ番目のアレー素子のサブキャリヤ番号ｋにおけるチャネル応答を示し、ｕ_ｋは、これを以下のようにベクトル化したチャネル応答ベクトルである。

また、ｚ_ｋは、チャネル応答のアレー合成信号である。

〔判定指向型〕
干渉波が希望波と同じＩＳＤＢ−Ｔ方式の信号であり、４シンボル毎に同一サブキャリヤに挿入されるＳＰ信号の受信タイミングが希望波と干渉波で近接または一致した場合、ＳＰ信号の情報のみに基づいて重み係数を算出すると、希望波と干渉波を区別できなくなり、干渉波を除去するのではなく積極的に受信してしまうことになる。このため、ＳＰ信号だけでなく、変調内容が未知であるデータシンボルをしきい値判定し、これにより得られるデータシンボルの真値の推定値（以下、単に判定値という。）も参照信号として利用する必要がある。

このとき、誤差ｅ_ｋは次式により定義される。

ただし、ｄ_ｋは、ｋ番目のサブキャリヤのキャリヤシンボルのアレー合成信号ｙ_ｋをしきい値判定処理することにより得られる判定値である。また、ｄｅｃ（ｙ）はしきい値判定のための関数であり、ｙに最も近い送信信号を返す。

ＳＰ信号を参照信号とする場合（ＳＰ参照型）、および判定値を参照信号とする場合（判定指向型）について、それぞれの最適化による重み係数算出手法のブロックダイヤグラムを図１０に示す。

〔位相識別〕
一般に、ＰＳＫやＱＡＭなどのデジタル変調された信号の信号点は信号空間上において、その位相のみが異なる信号点が複数存在する場合がある。例えばＱＡＭでは各信号点をそれぞれπ／２，π，３π／２位相回転した位置にも同様に信号点が存在するため、判定値には位相に関する不確定性がある。この位相不確定性を解消するため、参照信号に対して、以下のような位相補正を行う必要がある。

全サブキャリヤにおけるチャネル応答は、振幅および位相が既知の送信シンボルであるＳＰ信号を用いたＳＰ参照型チャネル推定を行い、シンボル方向およびサブキャリヤ方向の内挿補間を行うことにより求めることができる。重み係数が評価関数の真の最小値に収束していない場合、以下の式（１０）のようにチャネル応答のアレ一合成信号ｚ_ｋに対して、ｅｘｐ（ｊｎπ／２）の位相回転が加わっている。

ただし、ｗ_{ｋ，ｏｐｔ}はｋ番目のサブキャリヤにおける最適重みを示す。チャネル応答値を最適重みで合成した結果が所望応答すなわち１＋０ｊとなることから、ｎはチャネル応答のアレー合成信号ｚ_ｋの位相から求められ、図１１に示すように、複素平面を４分割し、ｚ_ｋの位置からｎ_ｋを決定する。これをＮ_ｋとすれば、位相補正値はｅｘｐ（−ｊＮ_ｋπ／２）となる。

したがって、以下の式（１１）のように、判定値に対して位相補正値を乗算することにより、真の最適解へ収束させることができる。

ここで、ｄｅｃ（ｙ）はしきい値判定の関数であり、ｙに最も近い送信信号を返す。

また、ｚ_ｋにπ／４位相回転を加え、

とすると、以下の式（１３）（１４）が得られる。

ただし、Ｒｅ［・］，Ｉｍ［・］はそれぞれ複素数の実部および虚部を示す。ここで、図１１の領域判定について、式（１２）の左辺の実部、虚部の符号からＮ_ｋを求めることができる。また、符号のみを求めることができればよいから、式（１３）（１４）において√２は省略することができる。

尚、このような位相識別処理については、本件特許出願と同一の出願人および発明者によりなされた、本件特許出願時に未公開である特願２００６−２４１７６７号公報を参照されたい。

特開２００３−１７４４２７号公報 特開２００５−２９５５０６号公報

従来のＯＦＤＭ信号合成用受信装置１０１，１０２においては、干渉波を除去するために複数の受信系統間における希望波と干渉波の位相差の違いを利用している。したがって、位相差に違いがない場合には、干渉波を除去することができない。

しかし、希望波および干渉波の到来方向が既知である場合は、受信アンテナとして指向性アンテナを使用し、主アンテナを希望波の到来方向に向け、補助アンテナを干渉波の到来方向に向けることで、それぞれのアンテナから出力される受信信号において干渉Ｄ／Ｕが異なるようすることができる。特に、補助アンテナでは、干渉波成分を大きなＵ／Ｄで取り出すことができる。このように、物理アンテナの指向性利得を利用することにより、主アンテナで受信された干渉波成分を、補助アンテナで受信した干渉波成分から生成するレプリカ信号によってキャンセルすることができ、干渉除去が可能となる。

一方、希望波と干渉波のＳＰ受信タイミング差が一致するときなど、干渉波にも希望波と同じ信号成分が含まれている場合、補助アンテナ受信系統の信号において、同一チャネルの干渉成分は小さくなる。したがって、従来のＯＦＤＭ信号合成用受信装置１０１，１０２では、複数の受信信号を同等に取り扱っていることに起因して、希望波の代わりに干渉波を受信するミスキャプチャが生じる可能性があり、希望波が抑圧されてしまうという問題があった。

そこで、本発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数のアンテナから出力される受信信号のそれぞれに含まれる希望波と干渉波の位相差がそれぞれの受信信号間で等しい場合においても、主アンテナ受信信号に含まれる干渉波成分を、それ以外の一つ以上の補助アンテナの受信信号に含まれる干渉波成分から生成するレプリカ信号によりキャンセルし、希望波信号を良好に抽出することが可能なＯＦＤＭ信号合成用受信装置およびそれを用いて希望波を良好かつ安定に中継する中継装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置は、一つの主アンテナおよび一つ以上の補助アンテナのそれぞれをアレー素子として構成されるアレーアンテナによってＯＦＤＭ波を受信し出力するアレー受信部と、前記アレー受信部の出力するアレー素子数分の受信ＯＦＤＭ信号をＦＦＴにより周波数領域の信号であるキャリヤシンボルに変換して出力するアレー素子数分のＦＦＴ部と、前記各ＦＦＴ部の出力するキャリヤシンボルに対してＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に重み付け合成することでアレー合成信号を生成して出力する第１のキャリヤシンボル合成部と、前記重み付け合成に用いる重み係数を制御する重み係数制御部とを有するＯＦＤＭ信号合成用受信装置において、前記重み係数制御部は、前記各ＦＦＴ部の出力するアレー素子数分のキャリヤシンボルから予め決められたシンボル番号およびサブキャリヤ番号によって伝送されるパイロット信号を抽出するアレー素子数分のパイロット抽出部、振幅と位相が既知の送信パイロット信号を生成するパイロット生成部、前記各パイロット抽出部の出力するアレー素子数分の受信パイロット信号を前記パイロット生成部の出力する送信パイロット信号で除算し、各アレー素子および各サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めるアレー素子数分のチャネル応答算出部、および、前記各チャネル応答算出部の出力するチャネル応答をシンボル方向およびサブキャリヤ方向に補間し、全サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めるアレー素子数分のチャネル応答補間部を有するチャネル推定部と、前記各チャネル推定部の出力するアレー素子数分のチャネル応答をＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に前記重み係数を用いてアレー合成を行うチャネル応答合成部と、所望のチャネル応答を生成する所望応答生成部と、前記チャネル応答合成部の出力するチャネル応答のアレー合成信号と前記所望応答生成部の出力する所望応答から補正すべき位相補正値を求める位相補正値算出部とを備える位相識別部と、前記主アンテナ受信系統におけるＦＦＴ部の出力するキャリヤシンボルをＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に前記主アンテナ受信系統におけるチャネル推定部の出力するチャネル応答で除算するチャネル等化部と、前記各ＦＦＴ部の出力するアレー素子数分のキャリヤシンボルを当該および隣接するサブキャリヤの前記重み係数を用いてアレー合成を行う複数の第２のキャリヤシンボル合成部と、前記複数のキャリヤシンボル合成部の出力する複数のアレー合成信号に対して、前記位相識別部の出力するそれぞれの重み係数に対する位相補正値を乗算する複数の位相補正部と、前記複数の位相補正部の出力する複数の各アレー合成信号からなるベクトルに、予め決められたキャリヤ間平均化行列を乗算し、乗算後のベクトルのそれぞれの成分をキャリヤ間平均化処理後の複数のアレー合成信号として出力するキャリヤ間平均化部と、前記キャリヤ間平均化部の出力する複数のアレー合成信号のそれぞれについて、前記チャネル等化部の出力する主アンテナ受信系統のチャネル等化後のキャリヤシンボルと重み付け合成する複数の重み付け合成部と、前記各重み付け合成部の出力する複数の合成信号をそれぞれしきい値判定して出力する複数のしきい値判定部と、前記各しきい値判定部の出力する判定値から前記各重み付け合成部の出力する合成信号を減算して誤差を算出し、前記複数の誤差と前記各しきい値判定部の出力する複数の判定値とを用いてそれぞれ変調誤差比を算出する複数の変調誤差比算出部と、前記各変調誤差比算出部の出力する複数の変調誤差比のそれぞれに対して予め決められた定数を乗算する複数の乗算部と、前記各乗算部の出力する定数乗算後の変調誤差比の中から最大値を与える前記しきい値判定部の出力する判定値を選択し、参照信号として出力する選択部とを備える参照信号算出部と、前記第１のキャリヤシンボル合成部の出力するアレー合成信号と前記参照信号算出部の出力する参照信号との誤差が最小となるように重み係数の最適化を行う重み係数算出部とを備えることを特徴とする。

また、本発明によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置は、前記重み係数制御部の参照信号算出部が、変調誤差比算出部、乗算部および選択部の代わりに、前記各しきい値判定部の出力する判定値から前記各重み付け合成部の出力する合成信号を減算して誤差を算出する複数の誤差算出部、前記各誤差算出部の出力する複数の誤差のそれぞれに対して予め決められた定数を乗算する複数の乗算部、および、前記各乗算部の出力する定数乗算後の誤差の中から最小値を与える前記しきい値判定部の出力する判定値を選択し、参照信号として出力する選択部を備えることを特徴とする。

また、本発明によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置は、前記重み係数制御部が、重み係数算出部の代わりに、前記各ＦＦＴ部の出力するアレー素子数分のキャリヤシンボルをＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に前記参照信号算出部の出力する参照信号で除算することにより、チャネル応答を算出する除算部、前記各除算部の出力するアレー素子数分のチャネル応答を前記重み係数を用いてアレー合成処理を行うチャネル応答合成部、所望応答を生成する所望応答生成部、前記所望応答生成部の出力する所望応答から、前記チャネル応答合成部の出力するチャネル応答のアレー合成信号を減じて誤差を算出する誤差算出部、および、前記各除算部の出力するアレー素子数分のチャネル応答値と前記誤差算出部の出力する誤差とを用いて、誤差が最小となるように重み係数の最適化を行う重み係数算出部を備えることを特徴とする。

また、本発明によるＯＦＤＭ信号合成受信装置は、前記重み係数制御部の重み係数算出部が、前記誤差が最小となるように重み係数の最適化を行い、主アンテナの受信系統における重み係数および補助アンテナの受信系統における重み係数を出力する最適化部と、前記最適化部の出力する主アンテナの受信系統における重み係数について、サブキャリヤ毎のノルムを計算するノルム計算部と、前記ノルム計算部の出力するサブキャリヤ毎の重み係数のノルムについて、全サブキャリヤの平均値を求める平均化部と、前記平均化部の出力する重み係数のノルム平均値に予め決められた定数を乗算し、しきい値を出力する乗算器と、前記ノルム計算部の出力するサブキャリヤ毎の重み係数のノルムと、前記乗算器の出力するしきい値とを比較し、比較結果を出力する比較部と、前記比較部の出力する比較結果により重み係数のノルムがしきい値よりも小さいサブキャリヤについて、前記最適化部の出力する主アンテナの受信系統における重み係数および補助アンテナの受信系統における重み係数のうち、前記サブキャリヤの重み係数を、隣接するサブキャリヤの重み係数、内挿補間した重み係数または予め決められた初期重み係数のうちのいずれかに置き換える重み係数置き換え部とを備えることを特徴とする。

さらに、本発明による中継装置は、前記ＯＦＤＭ信号合成用受信装置を用いることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、複数のアンテナから出力される受信信号のそれぞれに含まれる希望波と干渉波の位相差がそれぞれの受信信号間で等しい場合においても、主アンテナ受信信号に含まれる干渉波成分を、それ以外の一つ以上の補助アンテナの受信信号に含まれる干渉波成分から生成するレプリカ信号によりキャンセルし、希望波信号を良好に抽出することが可能なＯＦＤＭ信号合成用受信装置およびそれを用いて希望波を良好かつ安定に中継する中継装置を実現することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。
〔実施例１〕
図１は、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の第１の構成を示すブロック図である。このＯＦＤＭ信号合成用受信装置１は、ＦＦＴ部１０−１，ｉ、重み係数制御部２１、およびアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０を備えている。また、重み係数制御部２１は、重み係数算出部４１、減算部４２、参照信号算出部５０、および位相識別部７０を備えている。また、参照信号算出部５０は、キャリヤシンボル合成部５１、位相補正部５２、キャリヤ間平均化部５３、チャネル等化部５４、重み付け合成部５５、しきい値判定部５６、変調誤差比算出部５７、乗算部５８、最大値検出部５９−１、および選択部５９−２を備え、位相識別部７０は、チャネル推定部７１−１，ｉ、チャネル応答合成部７２、所望応答生成部７３、および位相補正値算出部７４を備えている。

ＦＦＴ部１０は、アレー素子数分のＦＦＴ部から構成され、主アンテナおよび複数の補助アンテナで構成されるアレーアンテナによって受信され出力されたアレー素子数分の各受信ＯＦＤＭ信号をそれぞれ入力し、各受信ＯＦＤＭ信号に対して高速フーリエ変換を行い、周波数領域信号であるキャリヤシンボルを出力する。主アンテナ受信系統のＦＦＴ部１０−１の出力は５分配され、キャリヤシンボル合成部３０、重み係数算出部４１、キャリヤシンボル合成部５１、チャネル等化部５４およびチャネル推定部７１−１にそれぞれ入力される。補助アンテナ受信系統のＦＦＴ部１０−ｉの出力は４分配され、キャリヤシンボル合成部３０、重み係数算出部４１、キャリヤシンボル合成部５１およびチャネル推定部７１−ｉにそれぞれ入力される。

キャリヤシンボル合成部３０は、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルと、重み係数算出部４１から入力される重み係数とを用いて、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎にアレー合成処理し、アレー合成信号として出力する。キャリヤシンボル合成部３０の詳細については後述する。キャリヤシンボル合成部３０の出力は２分配され、一方が減算部４２に入力され、他方が外部へ供給される。

重み係数制御部２１の減算部４２は、参照信号算出部５０から入力される参照信号から、キャリヤシンボル合成部３０から入力されるアレー合成信号を減じ、その結果を誤差信号として出力する。重み係数算出部４１は、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルと、減算部４２から入力される誤差信号とを用いて、当該誤差信号が最小となる重み係数を算出して出力する。重み係数算出部４１の出力する重み係数は３分配され、キャリヤシンボル合成部３０、キャリヤシンボル合成部５１およびチャネル応答合成部７２にそれぞれ入力される。

重み係数制御部２１の位相識別部７０におけるチャネル推定部７１は、アレー素子数分のチャネル推定部から構成され、ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルから、ＯＦＤＭ信号の各サブキャリヤにおけるチャネル応答をそれぞれ推定し出力する。チャネル推定部７１の詳細については後述する。チャネル応答合成部７２は、各チャネル推定部７１から入力されるアレー素子数分のＯＦＤＭ信号の各サブキャリヤにおけるチャネル応答を、重み係数算出部４１から入力される重み係数を用いてアレー合成処理し、チャネル応答のアレー合成信号として出力する。チャネル応答合成部７２の詳細については後述する。所望応答生成部７３は、所望のチャネル応答すなわち１＋０ｊを生成して出力する。位相補正値算出部７４は、チャネル応答合成部７２から入力されるチャネル応答のアレー合成信号と、所望応答生成部７３から入力される所望のチャネル応答とを用いて位相回転角を求め、これを補正するための位相補正値を算出して出力する。

重み係数制御部２１の参照信号算出部５０におけるチャネル等化部５４は、主アンテナ受信系統のＦＦＴ部１０−１から入力されるキャリヤシンボルを、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎にチャネル推定部７１から入力されるチャネル応答で除算することにより、チャネル等化を行い、チャネル等化後のキャリヤシンボルとして出力する。

各ＦＦＴ部１０から出力され、参照信号算出部５０に入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルはそれぞれ分配され、複数のキャリヤシンボル合成部５１に入力される。複数のキャリヤシンボル合成部５１は、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に、重み係数算出部４１から入力される重み係数のうち、当該サブキャリヤまたは隣接する複数のサブキャリヤにおける重み係数を用いて、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルをアレー合成処理し、複数のアレー合成信号を出力する。キャリヤシンボル合成部５１の詳細については後述する。

複数の位相補正部５２は、キャリヤシンボル合成部５１から入力される複数のアレー合成信号に、位相識別部７０から入力されるＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎の位相補正値を乗算し、位相補正処理を行い出力する。キャリヤ間平均化部５３は、位相補正部５２から入力される複数のアレー合成信号からなるベクトルに対して、予め決められたキャリヤ間平均化行列を乗算し、その結果を出力する。複数の重み付け合成部５５は、キャリヤ間平均化部５３から入力される複数のアレー合成信号と、チャネル等化部５４から入力されるチャネル等化後のキャリヤシンボルとを、重み係数算出部４１から入力される誤差によってそれぞれ重み付け合成処理し、出力する。複数の重み付け合成部５５の出力は２分配され、一方がしきい値判定部５６に、他方が変調誤差比算出部５７に入力される。

複数のしきい値判定部５６は、重み付け合成部５５から入力される複数の重み付け合成信号に対して、しきい値判定処理を行い、入力されるアレー合成信号との誤差が最も小さい既知の理想信号を出力する。複数のしきい値判定部５６の出力する理想信号は２分配され、一方が選択部５９−２に、他方が変調誤差比算出部５７に入力される。複数の変調誤差比算出部５７は、しきい値判定部５６から入力されるそれぞれの理想信号から、重み付け合成部５５から入力されるそれぞれの重み付け合成信号を減算して誤差を算出し、これらの誤差としきい値判定部５６から入力されるそれぞれの理想信号とを用いて変調誤差比を算出し、その結果を出力する。複数の乗算部５８は、変調誤差比算出部５７から入力されるそれぞれの変調誤差比に対して、それぞれ予め決められた定数を乗じて、その結果を出力する。最大値検出部５９−１は、乗算部５８から入力される複数の変調誤差比のうちの最大値を検出し、その最大値を出力した系統を示す選択制御信号を出力する。選択部５９−２は、最大値検出部５９−１から入力される変調誤差比の最大値を出力した系統を示す選択制御信号に基づき、その系統のしきい値判定部５６から入力される理想信号を選択して参照信号として出力する。

図８は、図１に示したチャネル推定部７１の構成を示すブロック図である。このチャネル推定部７１は、パイロット抽出部７１１、パイロット生成部７１２、除算部７１３、および補間部７１４を備えている。

パイロット抽出部７１１は、ＦＦＴ部１０から入力されるキャリヤシンボルから、予め決められたシンボル番号およびサブキャリヤ番号のキャリヤシンボルとして伝送されるパイロット信号を抽出し、受信パイロット信号として出力する。パイロット生成部７１２は、予め決められた振幅および位相を持つパイロット信号を生成して出力する。除算部７１３は、パイロット抽出部７１１から入力される受信パイロット信号を、パイロット生成部７１２から入力されるパイロット信号で除算し、パイロット信号が伝送されるサブキャリヤにおけるチャネル応答を求めて出力する。補間部７１４は、除算部７１３から入力されるチャネル応答を、シンボル方向およびサブキャリヤ方向に内挿補間し、ＯＦＤＭ信号の全サブキャリヤにおけるチャネル応答を算出して出力する。

図９は、図１に示したアレー合成部であるキャリヤシンボル合成部３０、キャリヤシンボル合成部５１およびチャネル応答合成部７２の構成を示すブロック図である。このアレー合成部は、複素共役部３０１−１，ｉ、乗算部３０２−１，ｉ、および加算部３０３を備えている。尚、後述するチャネル応答合成部４５もこのアレー合成部と同一の内部構成を有する。また、キャリヤシンボル合成部３０，５１が外部からキャリヤシンボルを入力するのに対し、チャネル応答合成部７２，４５が外部からチャネル応答を入力する。

複素共役部３０１は、アレー素子数分の複素共役部から構成され、重み係数算出部４１から入力されるアレー素子数分の重み係数の複素共役値を生成して出力する。乗算部３０２は、アレー素子数分の乗算部により構成され、入力されるキャリヤシンボルまたはチャネル応答と、複素共役部３０１から入力される複素共役値とを乗算して出力する。加算部３０３は、乗算部３０２から入力されるアレー素子数分の乗算結果を加算し、アレー合成信号として出力する。

〔実施例２〕
図２は、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の第２の構成を示すブロック図である。このＯＦＤＭ信号合成用受信装置２は、ＦＦＴ部１０−１，ｉ、重み係数制御部２２、およびアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０を備えている。また、重み係数制御部２２は、重み係数算出部４１、減算部４２、参照信号算出部６０、および位相識別部７０を備えている。また、参照信号算出部６０は、キャリヤシンボル合成部５１、位相補正部５２、キャリヤ間平均化部５３、チャネル等化部５４、重み付け合成部５５、しきい値判定部５６、誤差算出部６１、乗算部５８、最小値検出部６３、および選択部５９−２を備え、位相識別部７０は、チャネル推定部７１−１，ｉ、チャネル応答合成部７２、所望応答生成部７３、および位相補正値算出部７４を備えている。

図１に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置１と図２に示すＯＦＤＭ信号合成用受信装置２とは、ＦＦＴ部１０−１，ｉおよびアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０の構成が同一であり、重み係数制御部２１，２２の構成が相違する。ＯＦＤＭ信号合成用受信装置２の重み係数制御部２２において、重み係数算出部４１、減算部４２および位相識別部７０の構成が同一であり、参照信号算出部６０における誤差算出部６１および最小値検出部６３以外の構成が同一である。すなわち、図２に示すＯＦＤＭ信号合成用受信装置２は、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１の変調誤差比算出部５７および最大値検出部５９−１の代わりに、誤差算出部６１および最小値検出部６３を備えている点で相違する。以下、図１と同一の構成については説明を省略する。

複数の誤差算出部６１は、しきい値判定部５６から入力されるそれぞれの理想信号である判定値から、重み付け合成部５５から入力されるそれぞれの重み付け合成信号を減算し、誤差信号を生成して出力する。複数の乗算部５８は、誤差算出部６１から入力されるそれぞれの誤差信号に対して、それぞれ予め決められた定数を乗じて、その結果を出力する。最小値検出部６３は、乗算部５８から入力される複数の誤差信号のうちの最小値を検出し、その最小値を出力した系統を示す選択制御信号を出力する。

〔実施例３〕
図３は、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の第３の構成を示すブロック図である。このＯＦＤＭ信号合成用受信装置３は、ＦＦＴ部１０−１，ｉ、重み係数制御部２３、およびアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０を備えている。また、重み係数制御部２３は、重み係数算出部４１、減算部４２、除算部４３−１，ｉ、チャネル応答合成部４５、所望応答生成部４６、参照信号算出部５０、および位相識別部７０を備えている。また、参照信号算出部５０は、キャリヤシンボル合成部５１、位相補正部５２、キャリヤ間平均化部５３、チャネル等化部５４、重み付け合成部５５、しきい値判定部５６、変調誤差比算出部５７、乗算部５８、最大値検出部５９−１、および選択部５９−２を備え、位相識別部７０は、チャネル推定部７１−１，ｉ、チャネル応答合成部７２、所望応答生成部７３、および位相補正値算出部７４を備えている。

図１に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置１と図３に示すＯＦＤＭ信号合成用受信装置３とは、ＦＦＴ部１０−１，ｉおよびアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０の構成が同一であり、重み係数制御部２１，２３の構成が相違する。ＯＦＤＭ信号合成用受信装置３の重み係数制御部２３において、重み係数算出部４１、減算部４２、参照信号算出部５０および位相識別部７０の構成が同一である。すなわち、図３に示すＯＦＤＭ信号合成用受信装置３は、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１の構成に加えて、除算部４３、チャネル応答合成部４５および所望応答生成部４６を備えている点で相違する。以下、図１と同一の構成については説明を省略する。

除算部４３は、アレー素子数分の除算部から構成され、ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルをＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に、参照信号算出部５０から入力される参照信号で除算し、チャネル応答を出力する。除算部４３の出力は２分配され、一方が重み係数算出部４１に、他方がチャネル応答合成部４５に入力される。チャネル応答合成部４５は、除算部４３から入力されるアレー素子数分のチャネル応答を、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に重み係数算出部４１から入力される重み係数を用いてアレー合成し、チャネル応答のアレー合成信号を出力する。所望応答生成部４６は、所望のチャネル応答を生成して出力する。減算部４２は、所望応答生成部４６から入力される所望のチャネル応答から、チャネル応答合成部４５から入力されるチャネル応答のアレー合成信号を減算し、誤差信号として出力する。重み係数算出部４１は、除算部４３から入力されるアレー素子数分のチャネル応答と、減算部４２から入力される誤差信号とを用いて、当該誤差信号が最小となる重み係数を算出して出力する。

〔実施例４〕
図４は、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の第４の構成を示すブロック図である。このＯＦＤＭ信号合成用受信装置４は、ＦＦＴ部１０−１，ｉ、重み係数制御部２４、およびアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０を備えている。また、重み係数制御部２４は、重み係数算出部４１、減算部４２、除算部４３−１，ｉ、チャネル応答合成部４５、所望応答生成部４６、参照信号算出部６０、および位相識別部７０を備えている。また、参照信号算出部６０は、キャリヤシンボル合成部５１、位相補正部５２、キャリヤ間平均化部５３、チャネル等化部５４、重み付け合成部５５、しきい値判定部５６、誤差算出部６１、乗算部５８、最小値検出部６３、および選択部５９−２を備え、位相識別部７０は、チャネル推定部７１−１，ｉ、チャネル応答合成部７２、所望応答生成部７３、および位相補正値算出部７４を備えている。

図２に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置２と図４に示すＯＦＤＭ信号合成用受信装置４とは、ＦＦＴ部１０−１，ｉおよびアレー合成部（キャリヤシンボル合成部）３０の構成が同一であり、重み係数制御部２２，２４の構成が相違する。ＯＦＤＭ信号合成用受信装置４の重み係数制御部２４において、重み係数算出部４１、減算部４２、参照信号算出部５０および位相識別部７０の構成が同一である。すなわち、図４に示すＯＦＤＭ信号合成用受信装置４は、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置２の構成に加えて、除算部４３、チャネル応答合成部４５および所望応答生成部４６を備えている点で相違する。

また、図３に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置３と図４に示すＯＦＤＭ信号合成用受信装置４とを比較すると、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置３は、参照信号算出部５０において変調誤差比算出部５７および最大値検出部５９−１を備えているのに対し、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置４は、参照信号算出部６０において誤差算出部６１および最小値検出部６３を備えている点で相違する。ＯＦＤＭ信号合成用受信装置４に備えた除算部４３、チャネル応答合成部４５および所望応答生成部４６は、図３に示したものと同一であり、誤差算出部６１および最小値検出部６３は、図２に示したものと同一であるので、ここでは説明を省略する。

〔ＩＳＤＢ−Ｔ方式を用いた場合〕
以上のように構成されるＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２，３，４において、ＩＳＤＢ−Ｔ方式を用いた場合について詳細に説明する。

〔ＳＰ参照型チャネル推定および判定指向型チャネル推定〕
ＩＳＤＢ−Ｔ方式において、ＳＰに割り当てられているサブキャリヤは、シンボル番号をｉ、サブキサリヤ番号をｋとすると、

を満足する。ただし、ｍｏｄは剰余を示す。以下、式（１６）を満足するｉ，ｋをそれぞれｉ_ｐ，ｋ_ｐとする。

図８に示したチャネル推定部７１において、パイロット抽出部（ＳＰ抽出部）７１１で抽出される受信ＳＰ信号をｘ_{ｉｐ，ｋｐ}、パイロット生成部（ＳＰ生成部）７１２で生成されるＳＰ信号（ＩＳＤＢＴ変調器において生成され送信されるＳＰ信号（以下、単に送信ＳＰ信号という。））をｓ_{ｉｐ，ｋｐ}とすると、除算部７１３により算出されるシンボル番号ｉ_ｐ、サブキャリヤ番号ｋ_ｐにおけるチャネル応答ｕ_{ｉｐ，ｋｐ}は、次式で表される。

ここでは、チャネル応答を算出するための基準信号としてＩＳＤＢ−Ｔ方式で採用されているＳＰ信号を用いる方法を説明したが、振幅および位相が既知で受信側（ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２，３，４）で生成可能なシンボルであれば、同様にチャネル応答を算出するための基準信号として利用することができる。

このように、ＳＰ信号を参照してチャネル応答を求める場合は、全てのシンボルおよびサブキャリヤにおけるチャネル応答を直接求めることができない。全てのシンボルおよびサブキャリヤにおけるチャネル応答を得るためには、補間部７１４において、シンボルおよびサブキャリヤ方向について補間処理を行う必要がある。

シンボル方向の補間として、例えば以下に示す最新値保持法や線形補間法を用いることができ、補間部７１４は、次式により補間処理を行う。
最新値保持法の場合は以下の式を用いる。

線形補間法の場合は以下の式を用いる。

また、サブキャリヤ方向の補間として、例えば以下に示す線形補間法を用いることができ、補間部７１４は、次式により補間処理を行う。

一方、全てのシンボルおよびサブキャリヤにおけるチャネル応答を直接得る方法として、ＩＳＤＢ−Ｔ変調器における信号生成時のデータシンボル（以下、単に送信信号という。）を推定し、ＳＰ信号と同様に用いる方法がある。

シンボル番号ｉ、サブキャリヤ番号ｋにおける受信キャリヤシンボルを式（９）のしきい値判定処理して得られる判定値をｄ_ｉ，ｋ（送信信号の推定値）とすると、チャネル応答は次式により得られる。

〔チャネル等化〕
ＦＦＴ部１０の出力するキャリヤシンボルは、伝送路歪みや復調側（受信側（ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２，３，４））での処理における誤差を含んでいるため、しきい値判定や復号処理の前に、ＳＰ信号を用いて求めたチャネル応答値で除算する必要がある。チャネル等化部５４は、このようなチャネル等化処理を次式により行う。

ここで、左辺はチャネル等化後のキャリヤシンボルを示す。

〔キャリヤシンボルの合成およびチャネル応答の合成〕
式（１）の両辺を参照信号ｒ_ｋで割ると、次式が得られる。

ここで、ｙ_ｋおよびｚ_ｋは、それぞれキャリヤシンボルのアレー合成信号およびチャネル応答のアレー合成信号を示し、ｗ_ｋ，ｘ_ｋおよびｕ_ｋは、それぞれサブキャリヤ番号ｋについての重み係数ベクトル、受信キャリヤシンボルベクトルおよびチャネル応答ベクトルを示す。

同様に、式（４）の両辺を参照信号ｒ_ｋで割ると、次式が得られる。

したがって、受信キャリヤシンボルベクトルｘ_ｋを重み係数ベクトルｗ_ｋを用いてアレー合成した結果ｙ_ｋと参照信号ｒ_ｋとの間の誤差を最小化する、すなわちｙ_ｋ→ｒ_ｋとすることは、チャネル応答ベクトルｕ_ｋを重み係数ベクトルｗ_ｋを用いてアレー合成した結果ｚ_ｋ→１となるように最適化することと等価である。

ここで、図１に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置１および図２に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置２では、重み係数算出部４１において式（４）の評価関数を最小化するのに対し、図３に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置３および図４に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置４では、重み係数算出部４１において式（６）の評価関数を最小化する。

〔位相識別部〕
位相識別部７０については前述したのでここでは説明を省略する。詳細については、同一の出願人および発明者によりなされた特願２００６−２４１７６７号公報を参照されたい。

〔参照信号算出部〕
次に、参照信号算出部５０，６０について説明する。参照信号算出部５０，６０は、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に処理を行う。ここでは当該サブキャリヤの番号をｋとする。まず、サブキャリヤ番号ｋについてのキャリヤシンボルベクトルｘ_ｋを、隣接する２ｍ＋１個のサブキャリヤについての重み係数を用いてアレー合成処理し、アレー合成信号を生成する。

ここで、ｌ（エル）はｋ−ｍ≦ｌ≦ｋ＋ｍを満たす任意の整数である。ｍは十分小さな整数であり、例えば１でもよい。図１〜４の例はｍ＝１の場合を示している。

アレー合成信号に対して、式（２７）のように、位相補正値を乗算することにより、位相を確定させる。

また、特に遅延時間の長いマルチパスが受信されるような場合、サブキャリヤ毎に最適な重みが異なるため、２ｍ＋１個のアレー合成信号からなるベクトル

に対して、次の式（２８）のように、キャリヤ間平均化行列Ａを掛ける。

ここで、

である。ここで、

は行列演算後のアレー合成信号である。

キャリヤ間平均化行列Ａは、隣接するそれぞれのサブキャリヤに乗じられているチャネル応答の違いを吸収するために乗じられるものであり、例えばｍ＝１のとき、次のようにすればよい。

Ａの１行目では、両隣接するサブキャリヤ間の重み係数ベクトルの平均値によるアレー合成信号が得られる。例えば、当該サブキャリヤのみが最適解へ充分収束していない場合に、両隣接するサブキャリヤからの作用により、正しい判定値を得て、収束へ向かわせることができる。また、Ａの２行目では、当該サブキャリヤのみの重み係数ベクトルによるアレー合成信号が得られる。これは通常の判定指向型に相当する。Ａの３行目では、当該サブキャリヤおよび両隣接するサブキャリヤの重み係数ベクトルを重み付け平均した係数ベクトルによるアレー合成信号が得られる。

次に、キャリヤ間平均化後のアレー合成信号と、主アンテナ受信系統のチャネル等化後のキャリヤシンボルとを重み付け合成する。

ここで、

は主アンテナ受信系統のチャネル等化後のキャリヤシンボルを示す。また、α_ｉは、時刻ｉにおける重み付けの適応係数であり、例えば式（４）の評価関数値を０≦α_ｉ≦１の範囲になるように定数倍した値とすればよい。

評価関数値が大きく、重み係数が最適解へ収束していない段階では、α_ｉは大きな値となり、式（３２）において、主アンテナ受信系統のチャネル等化後のキャリヤシンボルに対する重みが大きくなる。これにより、干渉波をミスキャプチャすることを防ぐことができる。重み係数が最適解へ収束し、評価関数値が小さくなる段階は、アレー合成信号において干渉波が除去されていることを意味し、式（３２）において干渉波が除去されていない主アンテナ受信系統のチャネル等化後のキャリヤシンボルよりも、干渉波が除去されているアレー合成信号に対する重みが大きくなる。最終的に重み係数が十分収束すれば、アレー合成信号は干渉波が除去され、希望波が抽出されることになる。

次に、重み付け合成後の複数のアレー合成信号

をそれぞれしきい値判定し、式（３４）に示す仮の判定値

を生成する。

ここで、ｄｅｃ（ｙ）はしきい値判定の関数であり、ｙに最も近い送信データを返す。さらにそれぞれについて式（３５）を用いて仮の判定値

とアレー合成信号

とのノルム（残留誤差）

をそれぞれ算出する。

ここで、定数β_ｌは、それぞれの誤差に対する重み付けをするパラメータである。

最後に、

が最小であるｌをｊとして選択し、

を参照信号とする。

ここで、図１に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置１および図３に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置３では、最大値検出部５９−１において変調誤差比の最大値を求めているのに対し、図２に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置２および図４に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置４では、最小値検出部６３において誤差の最小値を求めている。

変調誤差比（ＭＥＲ：Modulation Error Ratio）は、一般に次式で定義される。詳細については、以下の文献を参照されたい。
ＥＴＲ２９０：Measurement guidelines for DVB Systems，ETSI Technical Report，may 1997

ここで、

はキャリヤ番号ｋにおける受信シンボルを示す。（Ｉ_ｋ，Ｑ_ｋ）は、式（９）のように、受信シンボルをシンボル判定して得られる既知の送信信号ベクトルの推定値である。（δＩ_ｋ，δＱ_ｋ）は、推定送信信号ベクトルと受信シンボルとの誤差ベクトルを示す。

変調誤差比は、一般に式（３８）のように、ＯＦＤＭシンボル毎に全てのデータシンボルについての信号電力および誤差電力の総和の比としているが、それぞれのサブキャリヤについての変調誤差比を考え、ここでは式（４０）で定義する。

変調誤差比は、キャリヤシンボルの信号点としての確からしさを示す数値であり、誤差との違いはその信号点電力によって正規化されているか否かにある。

また、誤差は小さい方が信号点として確からしいのに対して、変調誤差比は大きい方が信号点として確からしい。このため、変調誤差比を用いる場合は、複数の変調誤差比のうちの最大値を検出し、最大の変調誤差比を与えるキャリヤシンボルのしきい値判定値を選択すればよい。

また、信号点としての確からしさを比較することが目的であるため、ｄＢ変換する必要はない。したがって、仮の判定値

について、判定値としての確からしさを次の式（４１）により定義する。

ここで、定数β_ｌは、それぞれの変調誤差比に対して重み付けを行うためのパラメータである。

また、Ａに式（３３）を用いた場合、第２行すなわち当該サブキャリヤにおける重み係数を用いて生成した判定値に対する重みβ_ｋを大きくすることにより、判定誤り（選択誤り）を少なくすることができる。

ＭＥＲは、値が大きい方が信号点として確からしいため、複数の重み付けされたＭＥＲの最大値を検出し、最大の重み付けされたＭＥＲを与えるｌをｊとし、そのキャリヤシンボルのしきい値判定値を選択する。

〔重み係数算出部〕
次に、重み係数算出部４１について説明する。図１に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置１および図２に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置２においては、重み係数算出部４１が、アレー素子数分のキャリヤシンボルおよび誤差信号を用いて、当該誤差信号が最小となる重み係数を算出する。すなわち、前述の式（４）の評価関数を最小にする重み係数を算出する。また、図３に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置３および図４に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置４においては、重み係数算出部４１が、アレー素子数分のチャネル応答および誤差信号を用いて、当該誤差信号が最小となる重み係数を算出する。すなわち、前述の式（６）の評価関数を最小にする重み係数を算出する。しかしながら、このように算出された重み係数を用いてアレー合成信号を生成したとしても、一部のサブキャリヤにおいて、希望波の代わりに干渉波を受信するミスキャプチャに伴って希望波が抑圧されてしまう場合がある。すなわち、全てのサブキャリヤにおいて、干渉波をキャンセルして希望波を良好に抽出するのに充分でない場合がある。そこで、以下に説明する重み係数算出部４１を用いることにより、確実に干渉波をキャンセルして希望波を抽出する。

図１３は、図１および図２に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２における重み係数算出部４１の構成を示す図である。この重み係数算出部４１は、最適化部４０１、ノルム計算部４０２、平均化部４０３、乗算部４０４、比較部４０５および重み係数置き換え部４０６を備えている。最適化部４０１は、各ＦＦＴ部１０から入力されるアレー素子数分のキャリヤシンボルと、減算部４２から入力される誤差信号とを用いて、当該誤差信号が最小となる重み係数を算出して出力する。最適化部４０１の出力する主アンテナ受信系統の重み係数は２分配され、一方が重み係数置き換え部４０６に、他方がノルム計算部４０２に入力される。また、最適化部４０１の出力する補助アンテナ受信系統の重み係数は重み係数置き換え部４０６に入力される。

ノルム計算部４０２は、最適化部４０１から主アンテナ受信系統の重み係数を入力し、サブキャリヤ毎に重み係数のノルムを計算して出力する。ノルム計算部４０２の出力するサブキャリヤ毎の重み係数のノルムは２分配され、一方が比較部４０５に、他方が平均化部４０３に入力される。

平均化部４０３は、ノルム計算部４０２からサブキャリヤ毎の重み係数のノルムを入力し、全サブキャリヤの重み係数のノルムについて、その平均値を求めて出力する。乗算部４０４は、平均化部４０３から全サブキャリヤの重み係数のノルムにおける平均値を入力し、この平均値と予め決められた定数とを乗算し、乗算結果をしきい値として出力する。

比較部４０５は、ノルム計算部４０２により計算されたサブキャリヤ毎の重み係数のノルムと、乗算部４０４により乗算されたしきい値とをサブキャリヤ毎に比較し、比較結果を出力する。

重み係数置き換え部４０６は、最適化部４０１から主アンテナ受信系統および補助アンテナ受信系統のサブキャリヤ毎の重み係数を入力し、比較部４０５からサブキャリヤ毎の比較結果を入力し、その比較結果が「比較部４０５において重み係数のノルムがしきい値よりも小さい」サブキャリヤを特定し、最適化部４０１から入力した主アンテナ受信系統および補助アンテナ受信系統における全サブキャリヤの重み係数のうち、その特定したサブキャリヤの重み係数を所定の重み係数に置き換える。具体的には、そのサブキャリヤの重み係数を、隣接するサブキャリヤの重み係数、その内挿補間により得られた重み係数、または予め決められた初期値としての重み係数に置き換える。このようにして、重み係数置き換え部４０６は、最適化部４０１から入力した全系統の全サブキャリヤの重み係数のうちの、比較部４０５から入力した比較結果が示すサブキャリヤの重み係数を所定の重み係数に置き換えて出力する。

重み係数置き換え部４０６の出力する重み係数は３分配され、キャリヤシンボル合成部３０，５１およびチャネル応答合成部７２にそれぞれ入力される。尚、図１３に示した重み係数算出部４１は、入力信号をチャネル応答とすることにより、図３および図４に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置３，４にも適用することができる。

図１４は、干渉波が除去される状態を説明する概念図である。ここでは、主アンテナ受信系統のＤ／Ｕが１０ｄＢ、補助アンテナ受信系統のＤ／Ｕが−１０ｄＢの場合を示している。図１〜図４のＯＦＤＭ信号合成用受信装置１〜４に図示しないＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）部は、入力信号の電力が予め決められた電力値になるように利得調整を行う。具体的には、ＡＧＣ部は、主アンテナ受信系統では希望波受信電力を基準にし、補助アンテナ受信系統では干渉波受信電力を基準にしてそれぞれ利得調整を行う。この場合、図１４に示すように、主アンテナ受信系統の重み係数を１に、補助アンテナ受信系統の重み係数を−０．１にすることにより、干渉波を理想的に除去することができる。尚、主アンテナ受信系統のＤ／Ｕが常に正であることを前提としているため、補助アンテナ受信系統に対する重み係数のノルムは、常に主アンテナ受信系統に対する重み係数のノルムよりも小さい必要がある。

図１５は、全てのサブキャリヤにおいて干渉波が除去される状態を説明する図であり、図１４の受信条件における最適な重み係数を、複素平面上に表したものである。左側が主アンテナ受信系統の重み係数を表した図であり、右側が補助アンテナ受信系統の重み係数を表した図である。図１５に示すように、全サブキャリヤについて位相項も考慮すると、重み係数はある程度一定の振幅を持つ円周上にあると考えられる。また、主アンテナ受信系統の重み係数による円は、補助アンテナ受信系統の重み係数による円よりも外側に存在する（直径が大きい）ことがわかる。

図１６は、希望波の代わりに干渉波を受信する（干渉波を希望波とみなす）ミスキャプチャが生じている状態を説明する概念図であり、干渉波を受信して希望波を除去している様子を示している。ここでは、図１４と同様に、主アンテナ受信系統のＤ／Ｕが１０ｄＢ、補助アンテナ受信系統のＤ／Ｕが−１０ｄＢの場合を示している。図１６に示すように、主アンテナ受信系統の重み係数を−０．１に、補助アンテナ受信系統の重み係数を１にすることにより、希望波を除去している。この場合、補助アンテナ受信系統に対する重み係数のノルムは、主アンテナ受信系統に対する重み係数のノルムよりも大きい。

図１７は、一部のサブキャリヤにおいて、ミスキャプチャが生じている状態を説明する図であり、図１６の受信条件における重み係数を、複素平面上に表したものである。左側が主アンテナ受信系統の重み係数を表した図であり、右側が補助アンテナ受信系統の重み係数を表した図である。図１７に示すように、主アンテナ受信系統に重み係数の大きさが異なる２つの円が存在し、補助アンテナ受信系統にも２つの円が存在している。ミスキャプチャが生じているサブキャリヤは、主アンテナ受信系統の重み係数のうち直径の小さな円と（左側の図）、補助アンテナ受信系統の重み係数のうち直径が大きな円と（右側の図）に表される。また、主アンテナ受信系統の重み係数のうち直径が大きな円周上にある重み係数は、希望波を受信していることを意味し、直径が小さな円周上にある重み係数は、干渉波を受信していることを意味している。

したがって、主アンテナ受信系統の重み係数が複素平面上において、直径の小さい円周上にある場合、そのサブキャリヤがミスキャプチャを生じていると考えられる。このミスキャプチャを生じているか否かの判断は、主アンテナ受信系統の重み係数のノルムと以下の式で与えられるしきい値との比較により行う。

ここで、ｗ_ｋ，０はサブキャリヤ番号ｋにおける主アンテナ受信系統の重み係数、βは予め決められた定数であり、０＜β＜１の範囲の実数である。つまり、図１３に示した平均化部４０３および乗算部４０４は、式（４４）のしきい値を算出し、比較部４０５は、このしきい値を用いてサブキャリヤ毎の比較を行う。

また、図１３に示した重み係数置き換え部４０６は、ミスキャプチャが生じていると判断した場合に（比較部４０５において重み係数がしきい値よりも小さいサブキャリヤが存在する場合に）、例えば、以下の式のように、そのサブキャリヤの重み係数について、隣接するサブキャリヤの重み係数を用いて内挿補間を行い、そのサブキャリヤの重み係数を置き換える。

また、ミスキャプチャを生じているサブキャリヤに隣接するサブキャリヤもまたミスキャプチャを生じていると判断した場合には（比較部４０５において重み係数がしきい値よりも小さいサブキャリヤが存在し、それが隣接している場合には）、式（４５）における（ｗ_ｋ−１＋ｗ_ｋ＋１）／２の代わりに、ｗ_ｋ−１、ｗ_ｋ＋１またはｗ_０（初期値）などを用いて、ミスキャプチャが生じない重み係数に置き換える。

このように、図１３に示した重み係数算出部４１によれば、ミスキャプチャが生じるサブキャリヤの重み係数を、ミスキャプチャが生じない重み係数に置き換えるようにしたから、ミスキャプチャに伴って希望波が抑圧されることがなく、全てのサブキャリヤにおいて、干渉波をキャンセルして希望波を良好に抽出することができる。

〔中継装置〕
図１２は、図１〜図４に示したＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２，３，４を用いた中継装置の構成を示すブロック図である。この中継装置５０１は、外部の受信アンテナ５０２、フィーダーケーブル５０３，５１２、受信フィルタ５０４、受信部５０５、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２，３，４のうちのいずれか１つのＯＦＤＭ信号合成用受信装置、判定器５０６、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部５０７、ＧＩ付加部５０８、外部の送信部５０９、ＰＡ５１０、送信フィルタ５１１、および送信アンテナ５１３を備えている。

親局から送信された希望波（ＯＦＤＭ波）は、放送波中継局の中継装置５０１において、複数の受信アンテナ５０２によって受信される。複数の受信フィルタ５０４は、複数の受信アンテナ５０２からフィーダーケーブル５０３を通して受信信号を入力し、希望波の周波数帯域外の不要な信号成分を除去する。複数の受信部５０５は、受信アンテナ５０２数分の受信フィルタ５０４の出力信号をそれぞれ入力し、その出力レベルが一定になるようにＡＧＣ増幅した後、周波数変換してＩＦ信号を出力する。このＩＦ信号の中心周波数としては、３７．１５ＭＨｚが一般に用いられる。

受信アンテナ５０２数分の受信部５０５により出力されたＩＦ信号は、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２，３，４に入力される。ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２，３，４の周波数変換部（図示せず）は、入力されるＩＦ信号を周波数変換し、第２ＩＦ信号に変換して出力する。この第２ＩＦ信号の中心周波数としては、５１２／６３（８．１２７６８９．．．．）ＭＨｚが一般に用いられる。Ａ／Ｄ変換器（図示せず）は、周波数変換部から第２ＩＦ信号を入力し、Ａ／Ｄ変換してデジタルＩＦ信号を出力する。直交復調器（図示せず）は、Ａ／Ｄ変換器からデジタルＩＦ信号を入力し、直交復調処理し、複素ベースバンド信号に変換して出力する。ＦＦＴ部は、直交復調器から複素ベースバンド信号を入力し、ＦＦＴしてキャリヤシンボルを出力する。そして、ＦＦＴ部の出力するキャリヤシンボルはアレー合成処理され、入力信号からマルチパス歪み、および希望波と同一周波数帯域内の妨害波を除去して出力する。

判定器５０６は、ＯＦＤＭ信号合成用受信装置１，２，３，４の出力信号を入力し、ＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎にしきい値判定処理により、送信シンボルを推定して出力する。ＩＦＦＴ部５０７は、判定器５０６からのキャリヤシンボルを入力し、ＩＦＦＴ処理し、時間領域信号に変換する。ＧＩ付加部５０８は、ＩＦＦＴ部５０７からの時間領域信号を入力し、ＯＦＤＭシンボルの先頭にＧＩを付加する。直交変調器（図示せず）は、ＧＩ付加部５０８から入力される複素ベースバンド信号に対して直交変調処理し、デジタルＩＦ信号に変換して出力する。Ｄ／Ａ変換器（図示せず）は、直交変調器から入力されるデジタルＩＦ信号を第２ＩＦ信号に変換して出力する。周波数変換部（図示せず）は、Ｄ／Ａ変換器から入力される第２ＩＦ信号をＩＦ信号に変換して出力する。

送信部５０９は、周波数変換部から入力されるＩＦ信号をＲＦ帯に周波数変換し、一定レベルになるように増幅して出力する。ＰＡ５１０は、送信部５０９から入力されるＲＦ信号に対し、所望の出力の送信信号を得るために電力増幅して出力する。送信フィルタ５１１は、ＰＡ５１０から入力される送信信号から、帯域外の不要輻射成分を除去する。送信フィルタ５１１により帯域外の不要な成分が除去された送信信号は、フィーダーケーブル５１２を通して送信アンテナ５１３に供給され電波となって放射される。

尚、図１２に示した中継装置５０１は、判定器５０６を備えるようにしたが、必ずしも必要ではない。判定器５０６によるしきい値判定処理は、入力されるキャリヤシンボルに最も近い既知の送信シンボルに置き換える処理である。この処理には干渉除去の残留誤差や素子間で非相関の白色雑音を除去できるという利点があるが、必ずしも必要であるとは限らない。

本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の第１の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の第２の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の第３の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ信号合成用受信装置の第４の構成を示すブロック図である。 ＯＦＤＭ信号合成用受信装置の概要を説明する図である。 他のＯＦＤＭ信号合成用受信装置の概要を説明する図である。 ＳＰの配置を説明する図である。 チャネル推定部の構成を示す図である。 アレー合成部の構成を示す図である。 最適化による重み係数算出手法を説明する図である。 位相識別アルゴリズムを説明する図である。 図１〜図４のＯＦＤＭ信号合成用受信装置を用いた中継装置の構成を示す図である。 重み係数算出部の構成を示す図である。 干渉波が除去される状態を説明する概念図である。 干渉波が除去されるときの複素平面上における重み係数を説明する図である。 ミスキャプチャが生じている状態を説明する概念図である。 ミスキャプチャが生じているときの複素平面上における重み係数を説明する図である。

符号の説明

１，２，３，４，１０１，１０２ ＯＦＤＭ信号合成用受信装置
１０ ＦＦＴ部
２１，２２，２３，２４，２０１，２０２ 重み係数制御部
３０，５１ アレー合成部（キャリヤシンボル合成部）
２１，１２１ 判定値算出部
４１，２１１，２１５ 重み係数算出部
４２，２１３，２１８ 減算部
４３，７１３ 除算部
４５，７２，２１６ アレー合成部（チャネル応答合成部）
４６，７３ 所望応答生成部
５０，６０ 参照信号算出部
５２ 位相補正部
５３ キャリヤ間平均化部
５４ チャネル等化部
５５ 重み付け合成部
５６ しきい値判定部
５７ 変調誤差比算出部
５８，３０２ 乗算部
５９−１ 最大値検出部
５９−２ 選択部
６１ 誤差算出部
６３ 最小値検出部
７０ 位相識別部
７１，２１４ チャネル推定部
７４ 位相補正値算出部
２１２，２１７ 参照信号生成部
４０１ 最適化部
４０２ ノルム計算部
４０３ 平均化部
４０４ 乗算部
４０５ 比較部
４０６ 重み係数置き換え部
３０１ 複素共役部
３０３ 加算部
５０１ 中継装置
５０２ 受信アンテナ
５０３，５１２ フィーダーケーブル
５０４ 受信フィルタ
５０５ 受信部
５０６ 判定器
５０７ ＩＦＦＴ部
５０８ ＧＩ付加部
５０９ 送信部
５１０ ＰＡ
５１１ 送信フィルタ
５１３ 送信アンテナ
７１１ パイロット抽出部
７１２ パイロット生成部
７１４ 補間部

Claims (5)

1. 一つの主アンテナおよび一つ以上の補助アンテナのそれぞれをアレー素子として構成されるアレーアンテナによってＯＦＤＭ波を受信し出力するアレー受信部と、前記アレー受信部の出力するアレー素子数分の受信ＯＦＤＭ信号をＦＦＴにより周波数領域の信号であるキャリヤシンボルに変換して出力するアレー素子数分のＦＦＴ部と、前記各ＦＦＴ部の出力するキャリヤシンボルに対してＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に重み付け合成することでアレー合成信号を生成して出力する第１のキャリヤシンボル合成部と、前記重み付け合成に用いる重み係数を制御する重み係数制御部とを有するＯＦＤＭ信号合成用受信装置において、
   前記重み係数制御部は、
   前記各ＦＦＴ部の出力するアレー素子数分のキャリヤシンボルから予め決められたシンボル番号およびサブキャリヤ番号によって伝送されるパイロット信号を抽出するアレー素子数分のパイロット抽出部、振幅と位相が既知の送信パイロット信号を生成するパイロット生成部、前記各パイロット抽出部の出力するアレー素子数分の受信パイロット信号を前記パイロット生成部の出力する送信パイロット信号で除算し、各アレー素子および各サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めるアレー素子数分のチャネル応答算出部、および、前記各チャネル応答算出部の出力するチャネル応答をシンボル方向およびサブキャリヤ方向に補間し、全サブキャリヤにおけるチャネル応答を求めるアレー素子数分のチャネル応答補間部を有するチャネル推定部と、前記各チャネル推定部の出力するアレー素子数分のチャネル応答をＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に前記重み係数を用いてアレー合成を行うチャネル応答合成部と、所望のチャネル応答を生成する所望応答生成部と、前記チャネル応答合成部の出力するチャネル応答のアレー合成信号と前記所望応答生成部の出力する所望応答から補正すべき位相補正値を求める位相補正値算出部とを備える位相識別部と、
   前記主アンテナ受信系統におけるＦＦＴ部の出力するキャリヤシンボルをＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に前記主アンテナ受信系統におけるチャネル推定部の出力するチャネル応答で除算するチャネル等化部と、前記各ＦＦＴ部の出力するアレー素子数分のキャリヤシンボルを当該および隣接するサブキャリヤの前記重み係数を用いてアレー合成を行う複数の第２のキャリヤシンボル合成部と、前記複数のキャリヤシンボル合成部の出力する複数のアレー合成信号に対して、前記位相識別部の出力するそれぞれの重み係数に対する位相補正値を乗算する複数の位相補正部と、前記複数の位相補正部の出力する複数の各アレー合成信号からなるベクトルに、予め決められたキャリヤ間平均化行列を乗算し、乗算後のベクトルのそれぞれの成分をキャリヤ間平均化処理後の複数のアレー合成信号として出力するキャリヤ間平均化部と、前記キャリヤ間平均化部の出力する複数のアレー合成信号のそれぞれについて、前記チャネル等化部の出力する主アンテナ受信系統のチャネル等化後のキャリヤシンボルと重み付け合成する複数の重み付け合成部と、前記各重み付け合成部の出力する複数の合成信号をそれぞれしきい値判定して出力する複数のしきい値判定部と、前記各しきい値判定部の出力する判定値から前記各重み付け合成部の出力する合成信号を減算して誤差を算出し、前記複数の誤差と前記各しきい値判定部の出力する複数の判定値とを用いてそれぞれ変調誤差比を算出する複数の変調誤差比算出部と、前記各変調誤差比算出部の出力する複数の変調誤差比のそれぞれに対して予め決められた定数を乗算する複数の乗算部と、前記各乗算部の出力する定数乗算後の変調誤差比の中から最大値を与える前記しきい値判定部の出力する判定値を選択し、参照信号として出力する選択部とを備える参照信号算出部と、
   前記第１のキャリヤシンボル合成部の出力するアレー合成信号と前記参照信号算出部の出力する参照信号との誤差が最小となるように重み係数の最適化を行う重み係数算出部とを備えることを特徴とするＯＦＤＭ信号合成用受信装置。
2. 請求項１に記載のＯＦＤＭ信号合成用受信装置において、
   前記重み係数制御部の参照信号算出部は、変調誤差比算出部、乗算部および選択部の代わりに、
   前記各しきい値判定部の出力する判定値から前記各重み付け合成部の出力する合成信号を減算して誤差を算出する複数の誤差算出部、前記各誤差算出部の出力する複数の誤差のそれぞれに対して予め決められた定数を乗算する複数の乗算部、および、前記各乗算部の出力する定数乗算後の誤差の中から最小値を与える前記しきい値判定部の出力する判定値を選択し、参照信号として出力する選択部を備えることを特徴とするＯＦＤＭ信号合成用受信装置。
3. 請求項１または２に記載のＯＦＤＭ信号合成用受信装置において、
   前記重み係数制御部は、重み係数算出部の代わりに、
   前記各ＦＦＴ部の出力するアレー素子数分のキャリヤシンボルをＯＦＤＭ信号のサブキャリヤ毎に前記参照信号算出部の出力する参照信号で除算することにより、チャネル応答を算出する除算部、前記各除算部の出力するアレー素子数分のチャネル応答を前記重み係数を用いてアレー合成処理を行うチャネル応答合成部、所望応答を生成する所望応答生成部、前記所望応答生成部の出力する所望応答から、前記チャネル応答合成部の出力するチャネル応答のアレー合成信号を減じて誤差を算出する誤差算出部、および、前記各除算部の出力するアレー素子数分のチャネル応答値と前記誤差算出部の出力する誤差とを用いて、誤差が最小となるように重み係数の最適化を行う重み係数算出部を備えることを特徴とするＯＦＤＭ信号合成用受信装置。
4. 請求項１から３までのいずれか一項に記載のＯＦＤＭ信号合成受信装置において、
   前記重み係数制御部の重み係数算出部は、
   前記誤差が最小となるように重み係数の最適化を行い、主アンテナの受信系統における重み係数および補助アンテナの受信系統における重み係数を出力する最適化部と、
   前記最適化部の出力する主アンテナの受信系統における重み係数について、サブキャリヤ毎のノルムを計算するノルム計算部と、
   前記ノルム計算部の出力するサブキャリヤ毎の重み係数のノルムについて、全サブキャリヤの平均値を求める平均化部と、
   前記平均化部の出力する重み係数のノルム平均値に予め決められた定数を乗算し、しきい値を出力する乗算器と、
   前記ノルム計算部の出力するサブキャリヤ毎の重み係数のノルムと、前記乗算器の出力するしきい値とを比較し、比較結果を出力する比較部と、
   前記比較部の出力する比較結果により重み係数のノルムがしきい値よりも小さいサブキャリヤについて、前記最適化部の出力する主アンテナの受信系統における重み係数および補助アンテナの受信系統における重み係数のうち、前記サブキャリヤの重み係数を、隣接するサブキャリヤの重み係数、内挿補間した重み係数または予め決められた初期重み係数のうちのいずれかに置き換える重み係数置き換え部とを備えることを特徴とするＯＦＤＭ信号合成用受信装置。
5. 請求項１から４までのいずれか一項に記載のＯＦＤＭ信号合成用受信装置を用いることを特徴とする中継装置。

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