JP2006067123A - Ｏｆｄｍ中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 硬判定によって中継品質を向上させつつ、受信端での誤り訂正能力を十分に発揮させることのできる中継信号を形成し得るＯＦＤＭ中継装置を提供すること。
【解決手段】 ＦＦＴ後の信号を硬判定する硬判定部１０８に加えて、硬判定後の信号に、硬判定前の周波数特性に応じた重み付けを施す重み付け部１０９を設けるようにする。これにより、重み付け部１０９によって、硬判定後の信号に硬判定前の伝送路特性に応じた周波数特性が付与されるので、Ｃ／Ｎの低いサブキャリアは低いＣ／Ｎが低いまま中継される。この結果、受信端で伝送路特性に基づいた重み付けを行って軟判定復号すると、的確な誤り訂正復号が行われるようになる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に畳み込み符号等の誤り訂正符号化されたＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を中継するＯＦＤＭ中継装置に関する。

従来、ＯＦＤＭ信号を中継する方法として、複数のアンテナで受信し、それぞれのブランチの信号をフーリエ変換して周波数軸領域の信号に変換し、サブキャリア毎に最大比合成することにより、中継品質を改善する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

また最大比合成や等化後の信号に対して硬判定を行ってから中継することで、中継品質を一段と改善する技術も知られている（例えば非特許文献１参照）。

さらに中継された信号を受信する受信端において、伝送路において発生するマルチパスの影響を緩和するため、伝送路特性を推定し、推定結果に基づいた重み付けを行って軟判定することで、誤り訂正復号の特性を改善する技術が知られている（例えば特許文献２参照）。
特開２００２−２７１２９１号公報 特開２０００−２４４４４２号公報 中原、濱住、渋谷、佐々木、「地上ディジタル放送の放送波中継におけるスペースダイバシティ受信の適用〜周波数軸等化および等化判定を行う放送波中継の検討〜」、映像情報メディア学会技術報告Ｖｏｌ．２５、Ｎｏ．５０、ＰＰ１３〜１８（２００１年７月）

ところで、中継時に最大比合成又は等化した後に中継した信号は、伝送路におけるマルチパスの影響が除去され、一定レベルとなるように制御されている。ところが、この信号を硬判定した後に中継し、上記特許文献２に記載されているような重み付け実施型の軟判定復号受信装置で受信すると、この重み付けの効果がなくなるばかりでなく、却って悪影響を与えてしまい、受信性能が劣化してしまうという課題がある。

すなわち、図６に示すような伝送路周波数特性を有する信号を中継する場合には、熱雑音がすべての帯域において一定であると仮定できるため、等化後には図７に示すようなＣ／Ｎ（搬送波対雑音比）の信号となっている。

しかしながら、硬判定後の信号の伝送路周波数特性をパイロット信号等から推定すると、図８に示すように一定のレベルとなってしまっている。図８のような周波数特性を有する信号を重み付け実施型の軟判定復号受信装置で受信した場合、推定される周波数特性が一定であり、重み付け値も一定となるため、重み付けによる効果が上がらない。

また、図８のような周波数特性となった信号が図９のような伝送路を通過した後に受信されると、図９のような伝送路周波数特性が推定されため、重み付けは図９のような伝送路周波数特性に基づいて行われる。

しかしながら、実際のＣ／Ｎ特性の方は図７と図９を合成した特性となっており、すなわち図１０のようになっているはずである。つまり、最良の誤り訂正性能を得るためには図１０のような周波数特性推定を得て重み付けする必要があるが、一般にはパイロット信号等を用いて伝送路特性を推定するため、図９のような特性しか推定することはできない。よって、図９のような周波数特性に基づいた重み付けを施してしまうことになり、本来、信号品質が低い（Ｃ／Ｎの低い）はずの信号の重み付けを信号品質の高い（Ｃ／Ｎの高い）信号よりも大きくしてしまうことになり、誤り訂正性能が劣化してしまうことになる。このような問題は、硬判定を行う場合以外にも、ダイバーシチ受信を行って複数のアンテナ出力を合成する場合にも生じると考えられる。

つまり、硬判定やダイバーシチ受信を行うと、確かに中継によって信号品質を向上させることができるが、実際の周波数特性が失われてしまうことがある。しかしながら、従来は中継によって、このように誤り訂正復号に悪影響を及ぼしていることの検討が十分になされていなかった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、硬判定やダイバーシチ受信によって中継品質を向上させつつ、受信端での誤り訂正能力を十分に発揮させることのできる中継信号を形成し得るＯＦＤＭ中継装置を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するため本発明のＯＦＤＭ中継装置は、誤り訂正符号化されたＯＦＤＭ信号を中継するＯＦＤＭ中継装置であって、フーリエ変換後の受信信号を硬判定又は合成する手段と、硬判定又は合成後の信号に、硬判定又は合成前の周波数特性に応じた重み付けを施す重み付け手段と、重み付け後の信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段とを具備する構成を採る。

この構成によれば、重み付け手段によって、硬判定又は合成後の信号に、硬判定又は合成前の周波数特性に応じた重み付けを行うので、硬判定又は合成後の信号に硬判定又は合成前の伝送路特性に応じた周波数特性が付与される。これにより、実際に信号レベルの低い（搬送波対雑音比の低い）サブキャリアは低い信号レベルのまま中継されるので、受信端で伝送路特性に基づいた重み付けを行って軟判定復号すると、的確な誤り訂正復号が行われるようになる。特に畳み込み符号やターボ符号を用いた誤り訂正復号を行った場合の誤り率特性を向上させることができるようになる。

このように本発明によれば、硬判定や合成によって中継品質を向上させつつ、受信端での誤り訂正能力を十分に発揮させることのできる中継信号を形成し得るＯＦＤＭ中継装置を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１に、本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ中継装置の構成を示す。ＯＦＤＭ中継装置１００は、受信アンテナ１０１と、受信変換部１０２と、アナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）１０３と、直交復調部１０４と、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）１０５と、伝送路推定部１０６と、等化部１０７と、硬判定部１０８と、重み付け部１０９と、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）１１０と、直交変調部１１１と、ディジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）１１２と、送信変換部１１３と、送信アンテナ１１４と、を有する。

受信変換部１０２は、無線周波数信号を中間周波数帯（ＩＦ帯）に周波数変換する。周波数変換された信号は、Ａ／Ｄ１０３によってアナログ／ディジタル変換された後に、直交復調部１０４によって直交復調されて複素信号とされ、ＦＦＴ１０５によって高速フーリエ変換される。因みに、ＦＦＴ１０５の前段には、図示しないガードインターバル除去部が設けられ、ＦＦＴ１０５にはガードインターバル長を除いた有効シンボル長のみが入力される。

ＦＦＴ１０５の出力は、等化部１０７及び伝送路推定部１０６に送出される。伝送路推定部１０６は、パイロットキャリア等を基に信号帯域全体（全サブキャリア）の周波数特性を推定し、推定した伝送路特性を等化部１０７に送出する。等化部１０７は、ＦＦＴ１０５の出力に伝送路推定値の逆数を複素乗算することで、伝送路歪の影響を除去する。等化信号は硬判定部１０８に送出され、硬判定部１０８は等化結果を変調方式に応じて硬判定する。硬判定結果は重み付け部１０９に送出される。

重み付け部１０９には、硬判定結果に加えて伝送路推定部１０６からの伝送路推定結果が入力されている。重み付け部１０９は、伝送路推定値の大きさに応じて硬判定結果を重み付けする。具体的には、伝送路特性が落ち込んでいてＣ／Ｎが悪い帯域（サブキャリア）の信号のレベルを小さくする。ここで重み付け部１０９は、データ信号のみならず、パイロットキャリアも同様に重み付けを行うようになされている。

重み付けの値としては、推定した伝送路推定値の各サブキャリアにおけるレベルをそのまま適用してもよいが、そのまま適用しなくてもよい。例えば推定レベルが所定の閾値レベル以上の場合はすべて一定の値とし、一定レベル以下の場合のみ、重み付けを行うようにしてもよい。このようにすると、送信信号電力を小さくすることができるので好適である。その際、変調方式に従って閾値レベルを変更し、変調多値数が多いほど閾値レベルを大きく設定すると、つまり誤り発生確率に応じて閾値レベルを変更すると、一段と好適である。ただし、変調方式に従って閾値レベルを変更するのは、近隣のサブキャリアが同一の変調方式である場合に限った方がよい。すなわち、日本の地上ディジタル放送方式におけるセグメント内の信号の変調方式がすべて同じ場合などがこれに対応する。ここで、パイロットキャリアについては近隣のデータキャリアと同じように重み付けする必要がある。

重み付け部１０９によって重み付けされた硬判定結果は、ＩＦＦＴ１１０によって時間軸領域信号とされ、直交変調部１１１によってＩＦ信号帯に直交変調された後に、Ｄ／Ａ１１２によってアナログ信号に変換される。このアナログ信号は、Ｄ／Ａ１１２の後段に設けられた送信変換部１１３によって、所望の周波数チャネルに変換されると共に電力増幅された後に、送信アンテナ１１４から空中に輻射される。

次に、本実施の形態のＯＦＤＭ中継装置１００の動作について説明する。

ここでＯＦＤＭ中継装置１００が、例えば図６に示すような伝送路周波数特性を有する信号を受信したと仮定する。この信号は、熱雑音がすべての帯域において一定と仮定できるため、等化部１０７による等化処理が施されると図７に示すようなＣ／Ｎ特性を有する信号とされる。

次に、ＯＦＤＭ中継装置１００は、硬判定部１０８によって硬判定を行うことで、中継信号の品質を向上させる。ところで、硬判定後の信号の伝送路周波数特性をパイロット信号等の既知信号から推定すると、図８に示すように一定レベルとなってしまう。

そこで、ＯＦＤＭ中継装置１００においては、重み付け部１０９によって、伝送路推定部１０６で推定された硬判定前の各サブキャリアのレベルに基づき、硬判定後の信号に対して硬判定前の周波数特性に応じた重み付けを行うようになっている。これにより、ＯＦＤＭ中継装置１００の受信時に信号レベルの低い（Ｃ／Ｎの低い）サブキャリアは低い信号レベルのまま中継されるようになる。この結果、ＯＦＤＭ中継装置１００により中継された信号を受信する受信装置では、実際の伝送路特性に基づいた的確な重み付けを行って軟判定復号を行うことができるようになる。よって、特に畳み込み符号やターボ符号を用いた誤り訂正能力が向上する。

具体的には、重み付け部１０９が設けられていない場合には、図８のような周波数特性となった信号が図９のような伝送路を通過した後に受信端で受信されると、図９のような伝送路周波数特性が推定されるので、軟判定復号時の重み付けは図９のような伝送路周波数特性に基づいて行われる。しかしながら、Ｃ／Ｎ特性の方は図７と図９を合成した特性すなわち図１０のようになっているはずである。つまり、最良の誤り訂正性能を得るためには図１０のような周波数特性推定を得て重み付けする必要があるが、一般にはパイロット信号等を用いて伝送路特性を推定するため、図９のような特性しか推定することはできない。よって、図９のような周波数特性に基づいた重み付けを施してしまうことになり、本来、信号品質が低い（Ｃ／Ｎの低い）はずの信号の重み付けを信号品質の高い（Ｃ／Ｎの高い）信号よりも大きくしてしまうことになり、誤り訂正性能が劣化してしまうことになる。

これに対して、本実施の形態のＯＦＤＭ中継装置１００は、重み付け部１０９によって、硬判定後の信号に図７に示すような中継前の伝送路特性に応じたＣ／Ｎ特性を付与する。これにより、中継後に図９に示すような伝送路を通過すると、受信端では、図１０のようなＣ／Ｎ特性の信号が受信される。すなわち、受信端では、中継前と中継後の伝送路特性が良好に反映された信号を受け取ることができる。これにより、受信端によってパイロット信号等の既知信号に基づいて推定される伝送路特性は、実際の伝送路特性を良好に表したものとなる。この結果、重み付け実施型の軟判定復号受信装置では、実際の伝送路特性に応じた的確な重み付けを施して軟判定復号処理を行うことができるので、誤り率特性の良い受信データを復元することができるようになる。特に、畳み込み符号化やターボ符号化等の誤り訂正符号化されたＯＦＤＭ信号を中継する場合には、良好に誤り訂正能力が向上し、誤り率特性の良い受信データを得ることができるようになる。

かくして本実施の形態によれば、硬判定部１０８と、硬判定後の信号に硬判定前の周波数特性に応じた重み付けを施す重み付け部１０９とを設けたことにより、硬判定によって中継品質を向上させつつ、硬判定前の周波数特性を付与することによって受信端での誤り訂正能力を十分に発揮させることができるようになる。

なお上述した実施の形態では、伝送路推定部１０６によって硬判定前の信号の周波数特性を求めたが、この周波数特性は実時間で求めてもよく、過去の周波数特性を平均化して求めてもよい。

また上述した実施の形態では、フーリエ変換後の信号に基づいて硬判定前の周波数特性を求める場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図２に示すように、硬判定部１０８に入力される信号と硬判定部１０８から出力される信号とに基づいて各サブキャリアのＣ／Ｎを推定し、推定したＣ／Ｎに応じて硬判定後の信号を重み付けるようにしてもよい。このようにしても硬判定後の信号に硬判定前の信号の周波数特性を付与することができる。図１との対応部分に同一符号を付して示す図２において、ＯＦＤＭ中継装置２００は、硬判定前の信号と硬判定後の信号がＣ／Ｎ推定部２０１に入力される。Ｃ／Ｎ推定部２０１は、過去の硬判定前後の結果から各サブキャリアにおけるＣ／Ｎ推定値を求め、これを重み付け部１０９に送出する。Ｃ／Ｎ推定部２０１は、例えば硬判定前後の信号の誤差電力を各サブキャリア毎に平均することでＣ／Ｎ推定値を求める。重み付け部１０９は、各サブキャリアに割り当てられる硬判定後の信号を、対応するサブキャリアのＣ／Ｎ推定値によって重み付ける。

さらに、硬判定部１０８をバイパスするように構成することも可能である。ただし、バイパスした場合、等化によるＣ／Ｎ改善はなくなる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明を、ＯＦＤＭ信号をダイバーシチ受信して中継するＯＦＤＭ中継装置に適用する場合について説明する。

図３に、本発明の形態２に係るＯＦＤＭ中継装置の構成を示す。ＯＦＤＭ中継装置３００は、Ｎ個の受信アンテナ３０１−１〜３０１−Ｎと、Ｎ個の受信変換部３０２−１〜３０２−Ｎと、Ｎ個のアナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ）３０３−１〜３０３−Ｎと、Ｎ個の直交復調部３０４−１〜３０４−Ｎと、Ｎ個の高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）３０５−１〜３０５−Ｎと、Ｎ個の伝送路推定部３０６−１〜３０６−Ｎと、レベル加算部３０７と、合成部３０８と、硬判定部３０９と、重み付け部３１０と、逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）３１１と、直交変調部３１２と、ディジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ）３１３と、送信変換部３１４と、送信アンテナ３１５と、を有する。

すなわち、ＯＦＤＭ中継装置３００は、Ｎ個の受信アンテナ３０１−１〜３０１−Ｎそれぞれの信号を独立に受信処理するブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎを有し、各ブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎからの出力が合成部３０８にてダイバーシチ合成される。これは、ダイバーシチ受信を行う一般的なＯＦＤＭ受信装置と同様の構成である。なお以下では説明を簡単化するために、各ブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎの各要素において同様の処理を行う場合については、例えば受信変換部３０２−１〜３０２−Ｎと示すところを、単に受信変換部３０２と記載することもある。

また各ブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎ内の受信変換部３０２、Ａ／Ｄ３０３、直交復調部３０４及びＦＦＴ３０５の機能は、図１のＯＦＤＭ中継装置１００の受信変換部１０２、Ａ／Ｄ１０３、直交復調部１０４及びＦＦＴ１０５と同様であるため、その説明は省略する。

合成部３０８は、ＦＦＴ３０５−１〜３０５−Ｎから出力される各サブキャリアの信号を、伝送路推定部３０６−１〜３０６−Ｎで得られた対応するサブキャリアの伝送路推定値で重み付けし、さらに各ブランチからの出力をサブキャリア毎に加算することで、各ブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎで得られた信号をサブキャリア毎に合成する。

合成方法としては、各サブキャリアについて、伝送路推定値が最も良好なブランチのものを等化して出力する選択合成や、各ブランチの伝送路推定値の品質に基づいて重み付けして合成する最大比合成などが考えられるが、本発明はこれらの合成方法に限定されるものではない。

合成部３０８の出力は硬判定部３０９に送出される。硬判定部３０９は合成結果を変調方式に合わせて硬判定し、硬判定結果を重み付け部３１０に送出する。重み付け部３１０は、硬判定結果をレベル加算部３０７により得られた加算結果に基づいて重み付ける。

ここでレベル加算部３０７は、各ブランチの伝送路推定部３０６で推定された伝送路特性に基づいて各サブキャリアの電力レベルを加算することにより、合成後のサブキャリア毎の伝送路品質を導出する。

重み付け部３１０は、レベル加算部３０７により得られた合成後の各サブキャリアの伝送路品質（電力レベル）の大きさに応じて、硬判定後の信号を重み付ける。具体的には、伝送路品質が落ち込んでいてＣ／Ｎが悪い帯域（サブキャリア）に配置される信号レベルを小さくする。この重み付けは、データ信号のみならず、パイロットキャリアに対しても同様に行う。

重み付け部３１０によって重み付けされた硬判定結果は、ＩＦＦＴ３１１によって時間軸領域信号とされ、直交変調部３１２によってＩＦ信号帯に直交変調された後に、Ｄ／Ａ３１３によってアナログ信号に変換される。このアナログ信号は、Ｄ／Ａ３１３の後段に設けられた送信変換部３１４によって、所望の周波数チャネルに変換されると共に電力増幅された後に、送信アンテナ３１５から空中に輻射される。

次に、本実施の形態のＯＦＤＭ中継装置３００の動作について説明する。

ＯＦＤＭ中継装置３００は、複数のブランチ処理ユニットＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎにより得られた信号を合成部３０８によってサブキャリア毎に合成する。これにより、ダイバーシチ利得によりＣ／Ｎを向上させることができる。

合成後の信号は、硬判定部３０９によって硬判定された後、重み付け部３１０によって合成及び硬判定前の周波数特性に応じた重み付けが施される。これにより、合成及び硬判定によって失われた実際のＣ／Ｎ特性を、合成及び硬判定後の信号に付与することができる。すなわち、Ｃ／Ｎの低い信号は、低い信号レベルのまま中継することができるようになる。

かくして本実施の形態によれば、複数のアンテナ信号を合成する合成部３０８と、合成信号を硬判定する硬判定部３０９と、硬判定信号に合成及び硬判定前の周波数特性を付与する重み付け部３１０を設けたことにより、ダイバーシチ受信を行う場合に、実施の形態１と同様の効果を得ることができるようになる。

なおこの実施の形態では、伝送路推定部３０６によって硬判定前の信号の周波数特性を求めたが、この周波数特性は実時間で求めてもよく、過去の周波数特性を平均化して求めてもよい。

またこの実施の形態では、フーリエ変換後の信号に基づいて硬判定前の周波数特性を求める場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図４に示すように、硬判定部３０９に入力される信号と硬判定部３０９から出力される信号とに基づいて各サブキャリアのＣ／Ｎを推定し、推定したＣ／Ｎに応じて硬判定後の信号を重み付けるようにしてもよい。このようにしても硬判定後の信号に硬判定前の信号の周波数特性を付与することができる。図３との対応部分に同一符号を付して示す図４において、ＯＦＤＭ中継装置４００は、硬判定前の信号と硬判定後の信号がＣ／Ｎ推定部４０１に入力される。Ｃ／Ｎ推定部４０１は、過去の硬判定前後の結果から各サブキャリアにおけるＣ／Ｎ推定値を求め、これを重み付け部３１０に送出する。Ｃ／Ｎ推定部４０１は、例えば硬判定前後の信号の誤差電力を各サブキャリア毎に平均することでＣ／Ｎ推定値を求める。重み付け部３１０は、各サブキャリアに割り当てられる硬判定後の信号を、対応するサブキャリアのＣ／Ｎ推定値によって重み付ける。

さらに、この実施の形態では、合成部３０８に加えて、硬判定部３０９を設けた場合について述べたが、本発明は、硬判定部３０９を有しない構成でも効果を得ることができる。すなわち、合成部３０８により得られた合成信号に合成前の周波数特性を付与するようにすれば、合成により失われた実際の周波数特性を合成後に信号に付与することができるようになる。すなわち、実施の形態１では、硬判定によって失われてしまった周波数特性を、硬判定後の信号に再び付与するようにしたが、ダイバーシチ合成を行う場合も硬判定を行うのと同様に、合成によって周波数特性が失われると考えられる。この場合、合成後の信号に合成前の信号の周波数特性に応じた重み付け処理を施すことにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができるようになる。

さらに、硬判定部３０９をバイパスすると共に、合成部３０８における正規化演算を省略するようにすると、重み付け部３１０を設けなくても実施の形態と同様の効果を得ることができるので、好適である。

これを簡単に説明する。ブランチｎのｋ番目のサブキャリアにおける伝送路推定部３０６からの出力をＨｎ（ｋ）、ＦＦＴ３０５からの出力をＤｎ（ｋ）、合成出力をＯ（ｋ）としたとき、合成方式を最大比合成すると、従来は、次式

に示す合成出力Ｏ（ｋ）を得るようになっている。

これに対して、硬判定部３０９をバイパスすると共に合成部３０８によって、次式

に示すような正規化演算を省略した演算を行うようにする。これにより、重み付け部３１０を設けなくても、合成前の周波数特性を維持したままの合成信号を得ることができるようになる。

（実施の形態３）
図５に、本発明の実施の形態３に係るＯＦＤＭ中継装置の構成を示す。ＯＦＤＭ中継装置５００は、Ｎ個の受信アンテナ３０１−１〜３０１−Ｎと、Ｎ個の受信変換部３０２−１〜３０２−Ｎと、Ｎ個のアナログ／ディジタル変換部３０３−１〜３０３−Ｎと、Ｎ個の直交復調部３０４−１〜３０４−Ｎと、Ｎ個の高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）３０５−１〜３０５−Ｎと、Ｎ個の伝送路推定部３０６−１〜３０６−Ｎと、Ｎ個の逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）５０２−１〜５０２−Ｎと、Ｎ個の有限インパルスレスポンス（ＦＩＲ）フィルタ５０１−１〜５０１−Ｎと、加算部５０３と、直交変調部３１２と、ディジタル／アナログ変換部３１３と、送信変換部３１４と、送信アンテナ３１５と、を有する。

以下では、実施の形態２と異なる部分のみを説明する。

本実施の形態のＯＦＤＭ中継装置５００は、実施の形態２で説明した周波数領域における合成の代わりに、時間軸領域での加算を行うものである。具体的には、伝送路推定部３０６−１〜３０６−Ｎで得た伝送路周波数特性の複素共役を伝送路推定値をＩＦＦＴ５０２−１〜５０２−Ｎで逆フーリエ変換することで時間軸領域に変換する。そして時間軸領域に変換した伝送路推定値をそれぞれ対応するブランチに設けられたＦＩＲフィルタ５０１−１〜５０１−Ｎに供給する。

ここで従来、このような構成を採った場合、ＩＦＦＴでは、次式

で示すような伝送路推定値を逆フーリエ変換するようにしている。

これに対して、本実施の形態のＯＦＤＭ中継装置５００では、ＩＦＦＴ５０２−１〜５０２−Ｎによって、次式

で示すように正規化しない伝送路推定値を逆フーリエ変換するようにする。これにより、合成信号（加算部５０３からの出力信号）は、各アンテナブランチの周波数特性が反映されたものとなり、実施の形態２と同様の効果を得ることができるようになる。

具体的には、ＦＩＲフィルタ５０１−１〜５０１−Ｎは、各アンテナブランチの直交復調部３０４−１〜３０４−Ｎの出力を入力すると共に、ＩＦＦＴ５０２−１〜５０２−Ｎの出力を係数入力とする。これにより、ＦＩＲフィルタ５０１−１〜５０１−Ｎは、周波数領域における特性を反映したタップ係数で、直交復調部３０４−１〜３０４−Ｎの出力をフィルタリングする。これにより、図３、図４の合成部３０８での合成処理と重み付け部３１０での重み付け処理をしたのと同様の効果を得ることができる。

但し、本実施の形態では中継すべき信号を通過させる本線系における遅延がＦＩＲフィルタ５０１−１〜５０１−Ｎで生じるだけなので、原理的に１シンボル以上遅延してしまうことがない。よって、中継における処理時間が短いので、ＯＦＤＭのガード時間内に処理遅延を収めることが可能となる。またこのような構成とすることで、放送波を中継してＳＦＮ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｎｅｔｗｏｒｋ：単一周波数ネットワーク）を構築することも可能となり、周波数利用効率の向上につながる。

また本実施の形態の構成を用いた場合、各ブランチのそれぞれにＦＩＲフィルタ５０１及びＩＦＦＴ５０２が必要となるため、回路規模が大きくなってしまうものの、中継におけるレイテンシーを最小限にすることができるといった利点もある。

また放送波を中継してＳＦＮを構築する際に発生する回り込み波を効果的にキャンセルすることのできる、回り込みキャンセラと共に用いることも好適である。

本発明は、上述した実施の形態に限定されずに、種々変更して実施することができる。

本発明のＯＦＤＭ中継装置の一つの態様においては、誤り訂正符号化されたＯＦＤＭ信号を中継するＯＦＤＭ中継装置であって、受信ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、フーリエ変換後の受信信号を硬判定する硬判定手段と、硬判定後の信号に硬判定前の周波数特性に応じた重み付けを施す重み付け手段と、重み付け後の信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、重み付け手段によって硬判定後の信号に硬判定前の周波数特性に応じた重み付けを行うので、硬判定後の信号に伝送路特性に応じた周波数特性が付与される。これにより、信号レベルの低い（Ｃ／Ｎの低い）サブキャリアは低い信号レベルのまま中継されるので、受信端で伝送路特性に基づいた重み付けを行って軟判定復号すると、的確な誤り訂正復号が行われるようになる。この結果、硬判定によって中継品質を向上させつつ、硬判定前の周波数特性を付与することによって受信端での誤り訂正能力を十分に発揮させることができるようになる。

本発明のＯＦＤＭ中継装置の一つの態様においては、フーリエ変換後の信号に含まれる既知信号に基づいて各サブキャリアの伝送路変動を推定する伝送路推定手段を具備し、上記重み付け手段は、伝送路推定手段により得られた各サブキャリアの伝送路変動に基づいて、各サブキャリアに割り当てられる硬判定後の信号を重み付ける構成を採る。

本発明のＯＦＤＭ中継装置の一つの態様においては、硬判定手段に入力される信号と硬判定手段から出力される信号とに基づいて、各サブキャリアの搬送波対雑音比を推定するＣ／Ｎ推定手段を具備し、上記重み付け手段は、Ｃ／Ｎ推定手段により得られた各サブキャリアのＣ／Ｎに基づいて、各サブキャリアに割り当てられる硬判定後の信号を重み付ける構成を採る。

これらの構成によれば、硬判定後の信号に、硬判定前の周波数特性に応じた的確な重み付けを行うことができるようになる。

本発明のＯＦＤＭ中継装置の一つの態様においては、複数のアンテナと、各アンテナに対応して設けられ、各アンテナの受信ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を含む受信処理を施す複数のアンテナブランチ処理ユニットと、複数のアンテナブランチ処理ユニットにより得られた受信信号をサブキャリアの信号毎に合成する合成手段と、合成後の信号に合成前の周波数特性に応じた重み付けを施す重み付け手段とを具備する構成を採る。

この構成によれば、合成手段によって各アンテナブランチの受信信号を合成して中継を行うので、品質の良い中継信号を得ることができる。加えて、重み付け部によって、合成後の信号に、合成前の周波数特性が付与されるので、実際に信号レベルの低い（Ｃ／Ｎの低い）サブキャリアの信号は低い信号レベルのまま中継される。この結果、受信端で伝送路特性に基づいた重み付けを行って軟判定復号すると、的確な誤り訂正復号が行われるようになる。

本発明のＯＦＤＭ中継装置の一つの態様においては、各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換後の信号に基づいて各アンテナブランチの各サブキャリアでのレベル変動を推定する複数の伝送路推定手段と、複数の伝送路推定手段により得られた各サブキャリアでのレベル変動をサブキャリア毎に加算するレベル加算手段と、を具備し、上記重み付け手段は、レベル加算手段により得られた各サブキャリアのレベルに基づいて各サブキャリアに割り当てられる硬判定合成後の信号を重み付ける構成を採る。

この構成によれば、合成後の信号に合成前の周波数特性に応じた的確な重み付けを行うことができるようになる。

本発明のＯＦＤＭ中継装置の一つの態様においては、誤り訂正符号化されたＯＦＤＭ信号を中継するＯＦＤＭ中継装置であって、複数のアンテナと、各アンテナに対応して設けられ、各アンテナの受信ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を含む受信処理を施す複数のアンテナブランチ処理ユニットと、各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換後の信号に基づいて、各アンテナブランチの各サブキャリアでの伝送路変動を推定する複数の伝送路推定手段と、複数のアンテナブランチ処理ユニットにより得られた受信信号を、正規化せずに、（２）式に基づいて合成する合成手段と、合成後の信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、合成によるダイバーシチ利得のために品質の良い中継信号を得ることができる。また合成部では、（２）式に基づいて正規化しない合成処理を行っているので、合成後の信号に合成前の周波数特性を残しておくことができる。これにより、合成によって実際のＣ／Ｎが失われることがないので、受信端で伝送路特性に基づいた重み付けを行って軟判定復号すると、的確な誤り訂正復号が行われるようになる。

本発明のＯＦＤＭ中継装置の一つの態様においては、誤り訂正符号化されたＯＦＤＭ信号を中継するＯＦＤＭ中継装置であって、複数のアンテナと、各アンテナに対応して設けられ、各アンテナの受信ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を含む受信処理を施す複数のアンテナブランチ処理ユニットと、各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換後の信号に基づいて、各アンテナブランチの各サブキャリアでの伝送路変動を推定する複数の伝送路推定手段と、それぞれ、伝送路推定手段により得られた（４）式で示される各ブランチの正規化しない伝送路変動を時間領域に変換する複数の逆フーリエ変換手段と、それぞれ、各アンテナブランチに設けられた直交復調手段の出力を入力すると共に逆フーリエ変換手段の出力を係数入力とする複数の有限インパルスレスポンスフィルタと、複数の有限インパルスレスポンスフィルタの出力を加算する加算手段と、を具備する構成を採る。

この構成によれば、加算手段からは合成によるダイバーシチ利得のために品質の良い中継信号を得ることができる。また（４）式に基づいた正規化しない伝送路変動値を使うようにしているので、合成（加算）後の信号に合成前の周波数特性を残しておくことができる。これにより、合成によってＣ／Ｎが失われることがないので、受信端で伝送路特性に基づいた重み付けを行って軟判定復号すると、的確な誤り訂正復号が行われるようになる。

本発明のＯＦＤＭ中継装置の一つの態様においては、上記誤り訂正符号化は、畳み込み符号化であるようにする。

本発明のＯＦＤＭ中継装置の一つの態様においては、上記誤り訂正符号化は、ターボ符号化であるようにする。

本発明のＯＦＤＭ中継装置の一つの態様においては、上記ＯＦＤＭ信号は、地上ディジタル放送信号であるようにする。

本発明に係るＯＦＤＭ中継装置は、硬判定やダイバーシチ受信によって中継品質を向上させつつ、受信端での誤り訂正能力を十分に発揮させることができ、無線通信機器や放送機器に適用して有用である。

本発明の実施の形態１のＯＦＤＭ中継装置の構成を示すブロック図 実施の形態１のＯＦＤＭ中継装置の他の構成例を示すブロック図 実施の形態２のＯＦＤＭ中継装置の構成を示すブロック図 実施の形態２のＯＦＤＭ中継装置の他の構成例を示すブロック図 実施の形態３のＯＦＤＭ中継装置の構成を示すブロック図 伝送路周波数特性の一例を示す図 等化後のＣ／Ｎ（搬送波対雑音比）の一例を示す図 推定した伝送路周波数特性の一例を示す図 伝送路周波数特性の一例を示す図 実際のＣ／Ｎ特性を示す図

符号の説明

１００、２００、３００、４００、５００ ＯＦＤＭ中継装置
１０１、３０１−１〜３０１−Ｎ 受信アンテナ
１０５、３０５−１〜３０５−Ｎ…高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）
１０６、３０６−１〜３０６−Ｎ 伝送路推定部
１０７ 等化部
１０８、３０９ 硬判定部
１０９、３１０ 重み付け部
１１０、３１１、５０２−１〜５０２−Ｎ 逆高速フーリエ変換部（ＩＦＦＴ）
２０１、４０１ Ｃ／Ｎ推定手段
３０７ レベル加算部
３０８ 合成部
５０１−１〜５０１−Ｎ 有限インパルスレスポンス（ＦＩＲ）フィルタ
５０３ 加算部
ＢＲ−１〜ＢＲ−Ｎ ブランチ処理ユニット

Claims (10)

1. 誤り訂正符号化されたＯＦＤＭ信号を中継するＯＦＤＭ中継装置であって、
   受信ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
   フーリエ変換後の受信信号を硬判定する硬判定手段と、
   硬判定後の信号に、硬判定前の周波数特性に応じた重み付けを施す重み付け手段と、
   重み付け後の信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、
   を具備するＯＦＤＭ中継装置。
2. フーリエ変換後の信号に含まれる既知信号に基づいて、各サブキャリアの伝送路変動を推定する伝送路推定手段を具備し、
   前記重み付け手段は、前記伝送路推定手段により得られた各サブキャリアの伝送路変動に基づいて、各サブキャリアに割り当てられる硬判定後の信号を重み付ける
   請求項１に記載のＯＦＤＭ中継装置。
3. 前記硬判定手段に入力される信号と、前記硬判定手段から出力される信号とに基づいて、各サブキャリアの搬送波対雑音比を推定するＣ／Ｎ推定手段を具備し、
   前記重み付け手段は、前記Ｃ／Ｎ推定手段により得られた各サブキャリアのＣ／Ｎに基づいて、各サブキャリアに割り当てられる硬判定後の信号を重み付ける
   請求項１に記載のＯＦＤＭ中継装置。
4. 誤り訂正符号化されたＯＦＤＭ信号を中継するＯＦＤＭ中継装置であって、
   複数のアンテナと、
   各アンテナに対応して設けられ、各アンテナの受信ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を含む受信処理を施す複数のアンテナブランチ処理ユニットと、
   前記複数のアンテナブランチ処理ユニットにより得られた受信信号を、サブキャリアの信号毎に合成する合成手段と、
   合成後の信号に、合成前の周波数特性に応じた重み付けを施す重み付け手段と、
   を具備するＯＦＤＭ中継装置。
5. 各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換後の信号に基づいて、各アンテナブランチの各サブキャリアでのレベル変動を推定する複数の伝送路推定手段と、
   前記複数の伝送路推定手段により得られた各サブキャリアでのレベル変動を、サブキャリア毎に加算するレベル加算手段と、
   を具備し、
   前記重み付け手段は、前記レベル加算手段により得られた各サブキャリアのレベルに基づいて、各サブキャリアに割り当てられる合成後の信号を重み付ける
   請求項４に記載のＯＦＤＭ中継装置。
6. 誤り訂正符号化されたＯＦＤＭ信号を中継するＯＦＤＭ中継装置であって、
   複数のアンテナと、
   各アンテナに対応して設けられ、各アンテナの受信ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を含む受信処理を施す複数のアンテナブランチ処理ユニットと、
   各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換後の信号に基づいて、各アンテナブランチの各サブキャリアでの伝送路変動を推定する複数の伝送路推定手段と、
   前記複数のアンテナブランチ処理ユニットにより得られた受信信号を、正規化せずに、次式
   

   

   に基づいて合成する合成手段と、
   合成後の信号を逆フーリエ変換する逆フーリエ変換手段と、
   を具備するＯＦＤＭ中継装置。
7. 誤り訂正符号化されたＯＦＤＭ信号を中継するＯＦＤＭ中継装置であって、
   複数のアンテナと、
   各アンテナに対応して設けられ、各アンテナの受信ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を含む受信処理を施す複数のアンテナブランチ処理ユニットと、
   各アンテナブランチ処理ユニットのフーリエ変換後の信号に基づいて、各アンテナブランチの各サブキャリアでの伝送路変動を推定する複数の伝送路推定手段と、
   それぞれ、前記伝送路推定手段により得られた次式
   

   

   で示される各ブランチの正規化しない伝送路変動を時間領域に変換する複数の逆フーリエ変換手段と、
   それぞれ、前記各アンテナブランチに設けられた直交復調手段の出力を入力すると共に、前記逆フーリエ変換手段の出力を係数入力とする複数の有限インパルスレスポンスフィルタと、
   前記複数の有限インパルスレスポンスフィルタの出力を加算する加算手段と、
   を具備するＯＦＤＭ中継装置。
8. 前記誤り訂正符号化は、畳み込み符号化である
   請求項１から請求項７のいずれかに記載のＯＦＤＭ中継装置。
9. 前記誤り訂正符号化は、ターボ符号化である
   請求項１から請求項７のいずれかに記載のＯＦＤＭ中継装置。
10. 前記ＯＦＤＭ信号は、地上ディジタル放送信号である
    請求項１から請求項７のいずれかに記載のＯＦＤＭ中継装置。

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