JP2006067326A - 無線中継伝送装置、無線中継伝送システムおよび無線中継伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ＭＩＭＯが適用された無線中継伝送装置、無線中継伝送システム、無線中継伝送方法とに関し、干渉補償の精度が高く安定に維持されることを目的とする。
【解決手段】 情報信号を複数の送信系列に分割し、情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信する送信装置と、無線信号の中継の下で再送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、これらの無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、複数の送信系列対応の信号に分離し、分離された信号をそれぞれ復調し、復調された信号を合成する手段を有する受信装置とを備えた無線中継伝送システムにおいて、送信装置から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、これらの受信された無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換する手段と、周波数変換された無線信号を複数のアンテナから個別に再送信する手段とを備えて構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＭＩＭＯ(Multiple-Input Multiple-Output)が適用された無線伝送路の中継点において、先行する無線伝送区間から到来した無線信号を後続する無線伝送区間に再送信する無線中継伝送装置と、その無線中継伝送装置が備えられることによって構成された無線中継伝送システムと、この無線中継伝送システムに適用された無線中継伝送方法とに関する。

ＭＩＭＯが適用された無線伝送システムでは、送信データが複数のアンテナに分配されて送信され、受信端に備えられた複数のアンテナを用いて受信された信号から信号処理によって受信データが得られる。このような無線伝送システムでは、送信データが１本のアンテナから送信される場合に比べて、理想的には、送信端に備えられたアンテナの数倍のデータ量を送ることが可能となるため，無線周波数あたりの通信容量が高い方式として期待されている．
また、ＭＩＭＯが適用された無線伝送システムでは、送信機と受信機が見通せる環境（見通し環境）においては、アンテナの数が多くなっても、マルチパス環境に比べて通信容量の増加が見込めないので、例えば、特開２００３−１９８４４２号公報に記載されるように、所定の制御信号が用いられることによって送信機と受信機間が見通し状態であることが識別されると、多地点に設置された中継器を介して人為的にマルチパス環境を形成することによって、送受アンテナの数の増加に応じた更なる通信路容量の向上が図られている。

図４は、ＭＩＭＯが適用された無線中継伝送システムの構成例を示す図である。
図において、送信機４０と受信機５０とは異なるサイトにそれぞれ設置され、これらのサイトと異なる２つのサイトに中継器６０-a、６０-bがそれぞれ設置される。
送信機４０では、情報信号およびトレーニング信号を含む送信データが直−並列変換回路４１に入力され、その直−並列変換回路４１の２つの出力はそれぞれ変調回路４２-a、４２-bの入力に接続される。変調回路４２-a、４２-bの出力はそれぞれ周波数変換回路４３-a、４３-bの入力に接続され、これらの周波数変換回路４３-a、４３-bの出力はそれぞれアンテナ４４-a、４４-bの給電点に接続される。基準発振回路４５の出力は発振回路４６の入力に接続され、その発振回路４６の２つの出力はそれぞれ周波数変換回路４３-a、４３-bの局発入力に接続される。

受信機５０では、２つのアンテナ５１-a、５１-bの給電点がそれぞれ周波数変換回路５２-a、５２-bの入力に接続され、これらの周波数変換回路５２-a、５２-bの出力はそれぞれ信号分離回路５３の対応する入力に接続される。その信号分離回路５３の２つの出力は、それぞれ復調回路５４-a、５４-bの入力に接続される。これらの復調回路５４-a、５４-bの出力はそれぞれ並−直列変換回路５５の対応する入力に接続され、その直−並列変換回路５５の出力には復元された送信データ（情報信号およびトレーニング信号の成分が含まれる。）が得られる。基準発振回路５６の出力は発振回路５７の入力に接続され、その発振回路５７の２つの出力は周波数変換回路５２-a、５２-bの局発入力に接続される。

中継器６０-aでは、２つのアンテナ６１ｐ-a、６１ｓ-aが備えられ、これらのアンテナ６１ｐ-a、６１ｓ-aの給電点にはバッファリング回路６０Ｂ-aの入力および出力がそれぞれ接続される。
なお、中継器６０-bの構成については、中継器６０-aの構成と同じであるので、以下では、対応する要素に添え番号「１」に代わる「２」を付加し、ここでは、その説明を省略する。

このような構成の無線伝送システムでは、送信機４０に備えられた直−並列変換回路４１は、情報信号とトレーニング信号を含み、かつ直列に入力される送信データ（以下、「送信データＳＤ」という。）を直−並列変換し、かつ２つに分割することによって信号ＳＤ１、ＳＤ２を生成する。変調回路４２-a、４２-bは、これらの信号ＳＤ１、ＳＤ２に応じて所定の搬送波信号をそれぞれ変調することによって、２つの被変調波信号ＳＴ１、ＳＴ２を生成する。

発振回路４６は、基準発振回路４５によって供給される基準信号に基づいて所定の周波数の局発信号ＬＴを生成する。周波数変換回路４３-a、４３-bは、その局発信号ＬＴに基づいて上記の被変調波信号ＳＴ１、ＳＴ２を周波数変換することによって２つの送信波信号を生成し、かつアンテナ４４-a、４４-bを介してこれらの送信波信号を送信する。
以下、中継器６０-a、６０-bと、これらの中継器６０-a、６０-bに代えて備えられる中継器とに共通の事項については、添え番号「ａ」、「ｂ」の何れにも該当することを意味する「ｃ」を対応する要素の符号に付加して記述する。

中継器６０-cでは、アンテナ６１ｐ-cは、上記のアンテナ４４-a、４４-bから到来した送信波信号の和として受信された受信波をバッファリング回路６０Ｂ-cに与える。バッファリング回路６０Ｂ-cは、その受信波に含まれる制御信号を抽出して解析することによって、この受信波の中継の要否を判別する。
周波数変換回路６２-cは、上述した判別の下で中継が必要であることを識別した場合には、受信波に所定の遅延を与えることによって中継信号ＲＴ-cを生成し、かつアンテナ６１ｓ-cを介して後続する無線伝送区間にこの中継信号ＲＴ-cを送信する。

受信機５０では、発振回路５７は、基準発振回路５６によって生成された基準信号に基づいて所定の周波数の局発信号ＬＲを生成する。アンテナ５１-a、５１-bは、中継機６０-a、６０-bに備えられたアンテナ６１ｓ-a、６１ｓ-bからそれぞれ到来した中継信号ＲＴ-a、ＲＴ-bの和として個別に受信された２つの受信信号ＳＲ１、ＳＲ２を周波数変換回路５２-a、５２-bに与える。周波数変換回路５２-a、５２-bは、上述した局発信号ＬＲに基づいてこれらの受信信号ＳＲ１、ＳＲ２を周波数変換する。

信号分離回路５３は、このようにして周波数変換された受信信号ＳＲ１、ＳＲ２に含まれるトレーニング信号に基づいて、「送信機４０に備えられたアンテナ４４-a、４４-bから中継機６０-a、６０-bを介してアンテナ５１-a、５１-bに至る区間の伝搬路行列」を推定する。
さらに、信号分離回路５３は、その伝搬路行列に基づく所定の処理（例えば、既述の特開２００３−１９８４４２号公報に開示されるＭＭＳＥ方式に基づく処理）を行うことによって、受信信号ＳＲ１、ＳＲ２の干渉補償を行う。

復調回路５４-a、５４-bおよび並−直列変換回路５５は、上記の干渉補償の下で受信波ＳＲ１、ＳＲ２から抽出された被変調波信号ＳＴ１′、ＳＴ２′に、「送信機４０に備えられた直−並列変換回路４１および変調回路４２-a、４２-bによって行われる処理」と反対の処理を施すことによって、送信データＳＤの復元を図る。
このような送信データＳＤの復元は、送信機４０が受信機５０に対して見通し距離内に設置された場合であっても、これらの送信機４０と受信機５０とが設置されたサイトと異なる２つのサイトに個別に設置された中継器６０-a、６０-bによって既述の通りに行われる中継の下で、マルチパス環境が形成されるために、良好な品質で達成され、かつ送信機４０と受信機６０とに備えられるアンテナの数の増加に応じた通信路容量の確保や無線周波数の有効利用が図られる。

また、上述した中継器６０-a、６０-bは、例えば、図５に示すように、中継器６０Ａ-a、６０Ａ-bによる代替が可能である。
中継器６０Ａ-aでは、２つのアンテナ６１ｐ-a、６１ｓ-aの給電点に周波数変換回路６２-a（ここでは、既述のバッファリング回路６０Ｂ-aの機能を併有すると仮定する。）の入力および出力が接続され、かつ基準発振回路６３-aの出力が発振回路６４-aを介して周波数変換回路６２の局発入力に接続される。

中継器６０Ａ-bの構成については、中継器６０Ａ-aの構成と同じであるので、以下では、対応する要素の符号に添え文字「ａ」に代わる添え文字「ｂ」を付加し、ここでは、その説明を省略する。
このような構成の中継器６０Ａ-cでは、アンテナ６１ｐ-cは、送信機４０に備えられたアンテナ４４-a、４４-bから到来した２つの送信波信号の和として受信された受信波を周波数変換回路６２-cに与える。周波数変換回路６２-cは、その受信波に含まれる制御信号を抽出して解析することによって、この受信波の中継の要否を判別する。一方、発振回路６４-cは、基準発振回路６３-cによって生成された基準信号に基づいて所定の周波数の局発信号Ｌｒ-cを生成する。

周波数変換回路６２-cは、上述した判別の下で中継が必要であることを識別した場合には、その局発信号Ｌｒ-cに基づいて受信波を周波数変換することによって中継信号ＲＴ-cを生成し、かつアンテナ６１ｓ-cを介して後続する無線伝送区間にこの中継信号ＲＴ-cを送信する。
以下、図５に示す受信機５０に備えられた信号分離回路５３によって行われる受信波ＳＲ１、ＳＲ２の干渉補償の原理を説明する。

送信機４０において変調回路４２-a、４２-bからそれぞれ出力される被変調波信号ｘ１、ｘ２と、受信機５０において周波数変換回路５２-a、５２-bによって出力されるベースバンド信号ｙ１、ｙ２との間には、下記の項目に対して下式(1) が成立する。
・ アンテナ４４-aとアンテナ６１ｐ-aとの間における伝搬路の伝達係数ａ₁₁
・ アンテナ４４-bとアンテナ６１ｐ-aとの間における伝搬路の伝達係数ａ₁₂
・ アンテナ４４-aとアンテナ６１ｐ-bとの間における伝搬路の伝達係数ａ₂₁
・ アンテナ４４-bとアンテナ６１ｐ-bとの間における伝搬路の伝達係数ａ₂₂
・ アンテナ６１ｓ-aとアンテナ５１-aとの間における伝搬路の伝達係数ｂ₁₁
・ アンテナ６１ｓ-bとアンテナ５１-aとの間における伝搬路の伝達係数ｂ₁₂
・ アンテナ６１ｓ-aとアンテナ５１-bとの間における伝搬路の伝達係数ｂ₂₁
・ アンテナ６１ｓ-bとアンテナ５１-bとの間における伝搬路の伝達係数ｂ₂₂
・ 送信機４０において周波数変換回路４３-aに与えられる局発信号ＬＴの周波数ω₁ 、および位相θ_1a
・ 送信機４０において周波数変換回路４３-bに与えられる局発信号ＬＴの周波数ω₁ 、および位相θ_1b
・ 中継器６０Ａ-aにおいて周波数変換回路６２-aに与えられる局発信号Ｌｒ-aの周波数ω_2aおよび位相θ_2a
・ 中継器６０Ａ-bにおいて周波数変換回路６２-bに与えられる局発信号Ｌｒ-bの周波数ω_2bおよび位相θ_2b
・ 受信機５０において周波数変換回路５２-aに与えられる局発信号ＬＲの周波数ω₃ および位相θ_3a
・ 受信機５０において周波数変換回路５２-bに与えられる局発信号ＬＲの周波数ω₃ および位相θ_3b

このような式(1) は、下式(2)、(3)、(4) が適用されることによって下式(5) に変形可能である。
ω₁＋ω_2a＋ω₃＝Δω_a ・・・(2)
ω₁＋ω_2b＋ω₃＝Δω_b ・・・(3)

さらに、上式(5) は、その式(5) の右辺の第一項の伝搬路行列に代えて、その伝搬路行列の逆行列（下式(6) で示される。）が適用された下式(7) に変形可能である。

ところで、上式(5) は、送信機４０において既述の被変調波信号ｘ１に挿入された既知のトレーニング信号ｘ₁₁、ｘ₁₂と、被変調波信号ｘ２に挿入された既知のトレーニング信号ｘ₂₁、ｘ₂₂とに併せて、受信機５０においてこれらのトレーニング信号に応じて周波数変換回路５２-a、５２-bによって出力される信号ｙ１、ｙ２の値である（ｙ₁₁、ｙ₁₂）、（ｙ₂₁、ｙ₂₂）が代入されることによって、下式(8) に変形可能である。

信号分離回路５３は、このような式(8) で示される算術演算を行うことによって、伝送路行列を推定する。

さらに、信号分離回路５３は、被変調波信号ｘ１、ｘ２に上述したトレーニング信号が挿入されていない状態では、このようにして推定された伝送路行列に併せて、実際に受信された信号ｙ１、ｙ２の値を上式(7) に代入することによって、送信機４０によって送信された被変調波信号ｘ１、ｘ２を推定する処理として、上記の干渉補償を行う。
特開２００３−１９８４４２号公報

ところで、図５に示す従来例では、中継器６０Ａ-a、６０Ａ-bは、個別に備えられた発振回路６４-a、６４-bが非同期に生成する局発信号に基づいて受信波の周波数変換が行われるために、既述の周波数ω_2a、ω_2bが等しく、かつ上式(2)、(3)で定義されるΔω_a、Δω_bが等しい状態が保証されないために、既述の干渉補償に適用される伝搬路行列の要素ｆ11、ｆ12、ｆ21、ｆ22は、下式(9) に示すように時間ｔに応じて変動する。

したがって、受信波ＳＲ１、ＳＲ２の内、伝搬路行列の推定に適用されたトレーニング信号以外の信号から送信データＳＤが正確に復元されるとは限らず、かつ干渉補償の精度が劣化する可能性が高かった。

なお、このような干渉補償の精度の低下は、例えば、送信機４０によって送信される送信波信号にトレーニング信号が挿入される周期が短く設定されることによって、緩和される。
しかし、このような構成は、トレーニング信号が頻繁に挿入されるほど伝送効率が低下するために、実際には、適用され難かった。

本発明は、干渉補償の精度が高く、安定に維持される無線中継伝送装置、無線中継伝送システムおよび無線中継伝送方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の無線中継伝送装置では、情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信する手段とを有する送信装置と、無線信号の中継の下で再送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、受信された無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、複数の送信系列対応の信号に分離する信号分離手段と、信号分離手段により分離された信号をそれぞれ復調する手段と、復調された信号を合成する手段とを有する受信装置とを備えた無線中継伝送システムにおいて、送信装置から送信された無線信号が複数のアンテナで受信され、複数のアンテナで受信した無線信号が互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換される。周波数変換された無線信号は、複数のアンテナから個別に再送信される。

すなわち、複数のアンテナに到来した無線信号の全ての周波数変換に互いに同期した局発信号が適用されるために、受信端において推定される伝搬路行列がこれらの周波数変換に起因して変動することが回避される。
請求項２に記載の無線中継伝送装置では、情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された情報信号を周波数多重し、無線信号として送信する手段とを有する送信装置と、無線信号の中継の下で再送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、受信した無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、複数の送信系列対応の信号に分離する信号分離手段と、信号分離手段により分離された信号をそれぞれ復調する手段と、復調された信号を合成する手段とを有する受信装置とを備えた無線中継伝送システムにおいて、送信装置から送信された無線信号が受信されて周波数分離され、周波数分離された無線信号は互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換される。周波数変換された無線信号は、複数のアンテナから個別に再送信される。

すなわち、ＭＩＭＯが適用された無線伝送路を介して受信端宛に送信され、かつ受信端においてアンテナ毎の伝搬路推定と復調との対象となる上記の複数の無線信号は、本発明にかかわる中継装置に送信装置から１系統のアンテナを介して伝送された多重信号から再生される。
請求項３に記載の無線中継伝送装置では、情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信する送信手段とを有する送信装置と、無線信号の中継の下で再送信された無線信号を受信して周波数分離し、周波数分離された無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換する手段と、周波数変換された無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、複数の送信系列対応の信号に分離する信号分離手段と、信号分離手段により分離された信号をそれぞれ復調する手段と、復調された信号を合成する手段とを有する受信装置とを備えた無線中継伝送システムにおいて、送信装置から送信された無線信号は複数のアンテナで受信される。複数のアンテナで受信された無線信号は、互いに同期した局発信号を用いて互いに異なる周波数にそれぞれ周波数変換されて周波数多重されると共に、無線信号として再送信される。

すなわち、受信端においてアンテナ毎の伝搬路推定と復調との対象となる複数の無線信号は、ＭＩＭＯが適用された無線伝送路を介して送信装置から到来した複数の同一周波数の無線信号が多重化され、かつ１系統のアンテナを介してこの受信端宛に再送信される。
請求項４に記載の無線中継伝送システムでは、送信装置は、情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信する手段とを有する。中継装置は、送信装置から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、複数のアンテナで受信した無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換する手段と、周波数変換された無線信号を複数のアンテナから個別に再送信する手段とを有する。受信装置は、中継装置から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、受信された無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、複数の送信系列対応の信号に分離する信号分離手段と、信号分離手段により分離された信号をそれぞれ復調する手段と、復調された信号を合成する手段とを有する。

すなわち、中継装置では、送信装置から複数のアンテナに到来した無線信号の全ての周波数変換に互いに同期した局発信号が適用されるために、受信装置において推定される伝搬路行列がその周波数変換に起因して変動することが回避される。
請求項５に記載の無線中継伝送システムでは、送信装置は、情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された情報信号を周波数多重し、無線信号として送信する手段とを有する。中継装置は、無線信号を受信して周波数分離し、周波数分離された無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換し、周波数変換された無線信号を複数のアンテナから個別に再送信する手段を有する。受信装置は、中継装置から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、受信した無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、複数の送信系列対応の信号に分離する信号分離手段と、信号分離手段により分離された信号をそれぞれ復調する手段と、復調された信号を合成する手段とを有する。

すなわち、ＭＩＭＯが適用された無線伝送路を介して受信装置宛に再送信され、その受信装置においてアンテナ毎の伝搬路推定と復調との対象となる無線信号は、この中継装置に送信装置から１系統のアンテナを介して伝送された多重信号に基づいて生成される。
請求項６に記載の無線中継伝送システムでは、送信装置は、情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信する送信手段とを有する。中継装置は、無線信号を複数のアンテナで受信し、複数のアンテナで受信した無線信号を互いに同期した局発信号を用いて互いに異なる周波数にそれぞれ周波数変換して周波数多重し、無線信号として再送信する手段を有する。受信装置は、無線信号を受信して周波数分離し、周波数分離された無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換する手段と、周波数変換された無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、複数の送信系列対応の信号に分離する信号分離手段と、信号分離手段により分離された信号をそれぞれ復調する手段と、復調された信号を合成する手段とを有する。

すなわち、受信装置においてアンテナ毎の伝搬路推定と復調との対象となる複数の無線信号は、送信装置からＭＩＭＯが適用された無線伝送路を介して到来した複数の同一周波数の無線信号が中継装置によって多重化され、かつ１系統のアンテナを介してこの受信装置宛に再送信された無線信号に基づいて生成される。
請求項７に記載の無線中継伝送方法では、情報信号が複数の送信系列に分割し、分割された情報信号が複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信される。送信端から送信された無線信号が複数のアンテナで受信され、複数のアンテナで受信した無線信号は、互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換され、周波数変換された無線信号が複数のアンテナから個別に再送信される。中継端から送信された無線信号は複数のアンテナで受信され、受信された無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定が行われ、複数の送信系列対応の信号に分離される。分離された信号はそれぞれ復調され、復調された信号が合成される。

すなわち、中継端では、送信端から複数のアンテナに到来した無線信号の全ての周波数変換に互いに同期した局発信号が適用されるために、受信端において推定される伝搬路行列がその周波数変換に起因して変動することが回避される。
請求項８に記載の無線中継伝送方法では、情報信号が複数の送信系列に分割され、分割された情報信号が周波数多重されて無線信号として送信される。この無線信号は受信されて周波数分離され、周波数分離された無線信号は互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換される。周波数変換された無線信号は、複数のアンテナから個別に再送信される。中継端から送信された無線信号は、複数のアンテナで受信され、受信された無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定が行われ、複数の送信系列対応の信号に分離されて復調され、かつ合成される。

すなわち、ＭＩＭＯが適用された無線伝送路を介して受信端宛に中継端によって再送信され、その受信端においてアンテナ毎の伝搬路推定と復調との対象となる無線信号は、この中継端に送信端から１系統のアンテナを介して伝送された多重信号に基づいて生成される。
請求項９に記載の無線中継伝送方法では、情報信号は複数の送信系列に分割され、分割された情報信号が複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信される。無線信号は複数のアンテナで受信され、複数のアンテナで受信された無線信号は、互いに同期した局発信号を用いて互いに異なる周波数にそれぞれ周波数変換されて周波数多重され、無線信号として再送信される。無線信号が受信されて周波数分離される。周波数分離された無線信号は、互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換される。周波数変換された無線信号は、これらの無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定が行われ、複数の送信系列対応の信号に分離されてそれぞれ復調され、復調された信号が合成される。

すなわち、受信端においてアンテナ毎の伝搬路推定と復調との対象となる複数の無線信号は、送信端からＭＩＭＯが適用された無線伝送路を介して到来した複数の同一周波数の無線信号が中継端によって多重化され、かつ１系統のアンテナを介してこの受信端宛に再送信された無線信号に基づいて生成される。
請求項１０に記載の無線中継伝送システムでは、請求項４ないし請求項６の何れか１項に記載の無線中継伝送システムにおいて、送信装置、中継装置および受信装置に個別に備えられる複数のアンテナは、偏波が異なるアンテナである。

すなわち、異なる偏波が用いられるので、見通し環境でも、時空間符号化に基づく利得が確保される。

上述したように本発明によれば、伝送品質の劣化を伴うことなく周波数変換されて中継されるので、周波数帯域に余裕がない場合であっても、限られた周波数帯域で伝送容量が高いＭＩＭＯ中継システムの構築が可能となり、かつ中継装置に併せて、送信装置と受信装置との何れか一方の装置規模の削減が可能となる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。
［第一の実施形態］
図１は、本発明の第一の実施形態を示す図である。
本実施形態には、図５に示す中継器６０Ａ-a、６０Ａ-bに代えて中継器１０が備えられる。

中継器１０では、アンテナ６１ｐ-a、６１ｐ-bの給電点に周波数変換回路６２-a、６２-bの入力がそれぞれ接続され、これらの周波数変換回路６２-a、６２-bの出力にアンテナ６１ｓ-a、６１ｓ-bの給電点がそれぞれ接続される。基準発振回路１１の２つの出力はそれぞれ発振回路６４-a、６４-bの入力に接続され、これらの発振回路６４-a、６４-bの出力はそれぞれ周波数変換回路６２-a、６２-bの局発入力に接続される。

以下、図１を参照して本実施形態の動作を説明する。
中継器１０では、基準発振回路１１は、位相および周波数が共通である基準信号を生成し、その基準信号を発振回路６４-a、６４-bに与える。これらの発振回路６４-a、６４-bは、この基準信号に基づいて周波数が同じであって互いに同期した局発信号Ｌｒを生成する。

周波数変換器６２-a、６２-bは、既述の判別の下で中継が必要であることを識別した場合には、アンテナ６１ｐ-a、６１ｐ-bに到来した受信波をその局発信号Ｌｒに基づいて周波数変換することによって、中継信号ＲＴ-a、ＲＴ-bを生成する。さらに、周波数変換回路６２-a、６２-bは、それぞれアンテナ６１ｓ-a、６１ｓ-bを介して受信機５０宛にこれらの中継信号ＲＴ-a、ＲＴ-bを送信する。

すなわち、中継器１０においてアンテナ６１ｐ-a、６１ｐ-bにそれぞれ到来した受信波の周波数変換に適用される局発信号は、互いに同期し、かつ周波数が同じである基準信号に基づいて生成されるので、発振回路６４-a、６４-bによって生成される局発信号の周波数ω_2a、ω_2bは同じとなる。
また、これらの周波数ω_2a、ω_2bが下式の右辺の値に設定される場合には、上式(2)、(3) で示されるΔω_a とΔω_b とが共に「０」となる。
ω_2a＝ω_2b＝−ω₁−ω₃ ・・・(10)
すなわち、本実施形態では、上式(9) で示される伝搬路行列は、下式(11)に示されるように、時間ｔに応じて変動しない一定の値となるので、推定される伝搬路行列の精度が向上し、事前にトレーニング信号により推定された伝搬路行列を用いて後続する受信信号の相互干渉を安定に補償することが可能となる。

なお、本実施形態では、周波数変換回路６２-a、６２-bには、発振回路６４-a、６４-bによって生成された局発信号がそれぞれ与えられている。
しかし、本発明はこのような構成に限定されず、例えば、これらの局発信号は、共通の発振回路によって直接生成されてもよい。
［第二の実施形態］
図２は、本発明の第二の実施形態を示す図である。

本実施形態には、図１に示す送信器４０と中継器１０に代えて送信機４０Ａおよび中継器１０Ａがそれぞれ備えられる。
送信機４０Ａでは、送信データ（情報信号およびトレーニング信号を含む。）が直−並列変換回路４１に入力され、その直−並列変換回路４１の２つの出力には変調回路４２-a、４２-bがそれぞれ接続される。これらの変調回路４２-a、４２-bの出力にはそれぞれ周波数多重回路２１の２つの入力が接続され、この周波数多重回路２１の出力には周波数変換回路２２の入力が接続される。周波数変換回路２２の出力はアンテナ２３の給電点に接続され、かつ基準発振回路４５の出力は発振回路４６の入力に接続される。その発振回路４６の出力は、上述した周波数変換回路２２の局発入力に個別に接続される。

さらに、中継器１０Ａでは、アンテナ２４の給電点が周波数分離回路２５の入力に接続され、その周波数分離回路２５の第一の出力と第二の出力とにそれぞれ周波数変換回路６２-a、６２-bの入力が接続される。これらの周波数変換回路６２-a、６２-bの出力はそれぞれアンテナ６１ｓ-a、６１ｓ-bの給電点に接続され、かつ基準発振回路１１の２つ出力はそれぞれ発振回路６４-a、６４-bの入力に接続される。これらの発振回路６４-a、６４-bの出力は、それぞれ周波数変換回路６２-a、６２-bの局発入力に接続される。

以下、図２を参照して本実施形態の動作を説明する。
送信機４０Ａでは、変調回路４２-a、４２-bは、従来例と同様に、直−並列変換回路４１によって送信データＳＤ（情報信号とトレーニング信号を含み、かつ直列に入力される。）が直−並列変換され、さらに２つに分割されることによって生成された２つの信号ＳＤ１、ＳＤ２に応じて、所定の搬送波信号をそれぞれ変調することによって、２つの被変調波信号ＳＴ１、ＳＴ２を生成する。周波数多重回路２１は、これらの被変調波信号ＳＴ１、ＳＴ２を周波数多重化する。

発振回路４６は、従来例と同様に、基準発振回路４５によって供給される基準信号に基づいて所定の周波数の局発信号ＬＴを生成する。
周波数変換回路２２は、周波数多重回路２１によって周波数多重化された被変調波信号ＳＴ１、ＳＴ２をその局発信号ＬＴに基づいて無線周波数帯の１つの信号に周波数変換し、アンテナ２３を介してその信号を送信する。

中継器１０Ａでは、周波数分離回路２５は、送信機４０Ａ（アンテナ２３）からアンテナ２４に到来した信号を逆多重化することによって、その信号に多重化されていた２つの被変調波信号ＳＴ１、ＳＴ２を得る。
発振回路６４-a、６４-bは、基準発振回路１１によって共通の位相および周波数で供給された基準信号に基づいて、周波数が異なり、かつ互いに同期した局発信号Ｌｒ１、Ｌｒ２を生成する。

周波数変換回路６２-a、６２-bは、これらの局発信号Ｌｒ、Ｌｒ２に基づいて上記の２つの被変調波信号ＳＴ１、ＳＴ２をそれぞれ周波数変換することによって、周波数が同じである出力信号ＲＴ-a、ＲＴ-bを生成する。さらに、周波数変換回路６２-a、６２-bは、それぞれアンテナ６１ｓ-a、６１ｓ-bを介して後続する無線伝送区間にこれらの出力信号ＲＴ-a、ＲＴ-bを送信する。

受信機５０では、従来例と同様に、アンテナ５１-a、５１-bにそれぞれ到来した信号ＲＴ-a、ＲＴ-bを個別に周波数変換し、その周波数変換の結果として得られる２つの信号に含まれるトレーニング信号に基づいて伝搬路行列を推定する。さらに、その受信機５０は、その伝搬路行列に基づく所定の処理（例えば、既述の特開２００３−１９８４４２号公報に開示されるＭＭＳＥ方式に基づく処理）を従来例と同様に行うことによって、干渉補償を行い、その干渉補償の下で送信データＳＤの復元を図る。

すなわち、中継器１０Ａ（アンテナ６１ｓ-a、６１ｓ-b）から受信機５０（アンテナ５１-a、５１-b）に至る一方の無線伝送区間は第一の従来例と同様にＭＩＭＯが適用されることによって形成されるが、その無線伝送区間に先行する他方の無線伝送区間（送信機４０Ａから中継器１０Ａに至る。）は既述の２つの信号ＳＤ１、ＳＤ２の多重伝送路として形成される。

したがって、本実施形態では、上述した伝搬路行列の推定および干渉補償は、既述の第一の実施形態と同様に、受信機５０においてこれらの２つの無線伝送区間について一括して行うことが可能である。
さらに、本実施形態では、上述した他方の無線伝送区間の周波数帯域が広い場合には、その無線伝送区間が一対のアンテナ２３、２４を介して形成されることによって、既述の第一の実施形態に比べてハードウエアの規模の削減が図られる。

なお、中継器１０Ａは、アンテナ２４の給電点に周波数変換回路６２-a、６２-bを兼ねる１つの周波数変換回路が接続され、かつその周波数変換回路の後段に配置された周波数分離回路２５の２つの出力がそれぞれアンテナ６１ｓ-a、６１ｓ-bの給電点に接続されることによって構成されてもよい。
また、送信機４０Ａは、周波数多重回路２１に代わる周波数多重回路の出力がアンテナ２３の給電点に接続され、その周波数多重回路が有する２つの入力と変調回路４２-a、４２-bの出力との段間に、周波数変換回路２２に代わる２つの周波数変換回路が配置されることによって構成されてもよい。
［第三の実施形態］
図３は、本発明の第三の実施形態を示す図である。

本実施形態には、図１に示す中継器１０と受信機５０とに代えて、中継器１０Ｂと受信機５０Ａがそれぞれ備えられる。
中継器１０Ｂでは、アンテナ６１ｐ-a、６１ｐ-bの給電点に周波数変換回路６２-a、６２-bの入力がそれぞれ接続され、これらの周波数変換回路６２-a、６２-bの出力に周波数多重回路３１の２つの入力がそれぞれ接続される。この周波数多重回路３１の出力は、アンテナ３２の給電点に接続される。基準発振回路１１の２つ出力はそれぞれ発振回路６４-a、６４-bの入力に接続され、これらの発振回路回路６４-a、６４-bの出力はそれぞれ周波数変換回路６２-a、６２-bの局発入力に接続される。

受信機５０Ａでは、アンテナ３３の給電点が周波数変換回路３４の入力に接続され、この周波数変換回路３４の出力は周波数分離回路３５の入力に接続される。周波数分離回路３５の２つの出力は信号分離回路５３の対応する入力に接続され、その信号分離回路５３の２つの出力はそれぞれ復調回路５４-a、５４-bの入力に接続される。これらの復調回路５４-a、５４-bの出力はそれぞれ並−直列変換回路５５の対応する入力に接続され、その直−並列変換回路５５の出力には復元された送信データ（情報信号およびトレーニング信号の成分を含む。）が得られる。基準発振回路５６の出力は発振回路５７の入力に接続され、その発振回路５７の出力は周波数変換回路３４の局発入力に接続される。

以下、図３を参照して本実施形態の動作を説明する。
送信機４０の動作については、既述の第一の実施形態における動作と同じであるので、ここでは、説明を省略する。
中継器１０Ｂでは、基準発振回路１１および発振回路６４-a、６４-bは、既述の第一の実施形態と同様に連係することによって、周波数が同じであって互いに同期した局発信号Ｌｒを生成し、これらの局発信号Ｌｒを周波数変換器６２-a、６２-bに与える。

周波数変換器６２-a、６２-bは、送信機４０（アンテナ４４-a、４４-b）からアンテナ６１ｐ-a、６１ｐ-bに到来した受信波をその局発信号Ｌｒに基づいて周波数変換することによって、出力信号ＲＴ-a、ＲＴ-bを生成する。周波数多重回路３１は、これらの出力信号ＲＴ-a、ＲＴ-bを周波数多重することによって１つの信号を生成し、その信号をアンテナ３２を介して受信機５０Ａ宛に送信する。

受信機５０Ａでは、発振回路５７は、基準発振回路５６によって生成された基準信号に基づいて所定の周波数の局発信号ＬＲを生成する。周波数変換回路３４は中継器１０Ｂ（アンテナ３２）からアンテナ３３に到来した信号を上述した局発信号ＬＲに基づいて周波数変換し、かつ周波数分離回路３５は、その周波数変換回路３４を介して与えられる信号を逆多重化することによって、上述した中継信号ＲＴ-a、ＲＴ-bを再生し、かつこれらの中継信号ＲＴ-a、ＲＴ-bをそれぞれ示す２つの信号を生成する。

信号分離回路５３は、このようにして生成された２つの信号に含まれるトレーニング信号に基づいて伝送路行列を推定し、その伝搬路行列に基づく所定の処理（例えば、既述の特開２００３−１９８４４２号公報に開示されるＭＭＳＥ方式に基づく処理）を従来例と同様に行うことによって、干渉補償を行う。
復調回路５４-a、５４-bおよび並−直列変換回路５５は、これらの干渉補償が施された信号から抽出された被変調波信号ＳＴ１′、ＳＴ２′に、「送信機４０に備えられた直−並列変換回路４１および変調回路４２-a、４２-bによって行われる処理」と反対の処理を施すことによって、送信データＳＤの復元を図る。

すなわち、送信機４０から中継器１０Ｂに至る無線伝送区間は第一の従来例と同様にＭＩＭＯが適用されることによって形成されるが、その無線伝送区間に後続する他方の無線伝送区間（中継器１０Ｂから受信機５０Ａに至る。）は既述の２つの信号ＳＤ１、ＳＤ２の多重伝送路として形成される。
したがって、本実施形態では、上述した伝搬路行列の推定および干渉補償は、既述の第一の実施形態と同様に、受信機５０Ａにおいてこれらの２つの無線伝送区間について一括して行うことが可能である。

さらに、本実施形態では、上述した他方の無線伝送区間の周波数帯域が広い場合には、その無線伝送区間が一対のアンテナ３２、３３を介して形成されることによって、既述の第一の実施形態に比べてハードウエアの規模の削減が図られる。
なお、本実施形態では、中継機１０Ｂは、アンテナ６１ｐ-a、６１ｐ-bの給電点に周波数多重回路３１の２つの入力がそれぞれ接続され、その周波数多重回路３１の出力に、周波数変換回路６２-a、６２-bを兼ねる１つの周波数変換回路が配置されることによって構成されてもよい。

また、受信機５０Ａは、周波数分離回路３５に代わる周波数分離回路の入力にアンテナ３３の給電点が接続され、その周波数分離回路が有する２つの出力と信号分離回路５３が有する２つの入力との段間に、周波数変換回路３４に代わる２つの周波数変換回路が配置されることによって構成されてもよい。
さらに、上述した第二および第三の実施形態では、上述した他方の無線伝送区間に、周波数多重化方式が適用されている。

しかし、このような周波数多重化方式は、既述の２つの信号ＳＤ１、ＳＤ２の多重化伝送に適した時分割多重化方式、符号多重化方式その他の多重化伝送方式で代替されてもよい。
また、上述した各実施形態では、中継器１０、１０Ａ、１０Ｂが設置されるサイトや局舎が特に限定されていない。

しかし、これらの中継器１０、１０Ａ、１０Ｂは、例えば、衛星中継器として構成されてもよい。
さらに、このような衛星中継器として構成された中継器１０、１０Ａ、１０Ｂのアップリンクとダウンリンクとには、何れにも、複数の異なる偏波が個別に適用されてもよい。
また、これらのアップリンクとダウンリンクとは、例えば、Ｃ帯とＳ帯とのような異なる周波数帯に形成されてもよい。

さらに、上述した各実施形態では、送信端と受信端との双方または何れか一方に２つずつ備えられたアンテナを介してＭＩＭＯが適用された無線伝送路が形成されている。
しかし、本発明は、このような構成に限定されず、送信端と受信端との双方または何れか一方にそれぞれ備えられた３つ以上のアンテナを介してＭＩＭＯが適用された無線伝送路が形成される場合にも、同様に適用可能である。

また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において多様な実施形態が可能であり、かつ構成装置の全てまたは一部に如何なる改良が施されてもよい。

本発明の第一の実施形態を示す図である。 本発明の第二の実施形態を示す図である。 本発明の第三の実施形態を示す図である。 ＭＩＭＯが適用された無線中継伝送システムの構成例を示す図である。 ＭＩＭＯが適用された無線中継伝送システムの他の構成例を示す図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ，６０，６０Ａ 中継器
１１，４５，６３ 基準発振回路
２１，３１ 周波数多重回路
２２，３４，４３，５２，６２ 周波数変換回路
２３，２４，３２，３３，４４，５１，６１ｐ，６１ｓ アンテナ
２５，３５ 周波数分離回路
４０，４０Ａ 送信機
４１ 直−並列変換回路
４２ 変調回路
４６，６４ 発振回路
５０，５０Ａ 受信機
５３ 信号分離回路
５４ 復調回路
５５ 並−直列変換回路
６０Ｂ バッファリング回路

Claims (10)

1. 情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された前記情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信する手段とを有する送信装置と、
   前記無線信号の中継の下で再送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、受信された前記無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、前記複数の送信系列対応の信号に分離する信号分離手段と、前記信号分離手段により分離された信号をそれぞれ復調する手段と、前記復調された信号を合成する手段とを有する受信装置と
   を備えた無線中継伝送システムにおいて、
   前記送信装置から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、前記複数のアンテナで受信した無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換する手段と、
   前記周波数変換された前記無線信号を複数のアンテナから個別に再送信する手段と
   を備えたことを特徴とする無線中継伝送装置。
2. 情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された前記情報信号を周波数多重し、無線信号として送信する手段とを有する送信装置と、
   前記無線信号の中継の下で再送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、受信した前記無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、前記複数の送信系列対応の信号に分離する信号分離手段と、前記信号分離手段により分離された信号をそれぞれ復調する手段と、前記復調された信号を合成する手段とを有する受信装置と
   を備えた無線中継伝送システムにおいて、
   前記送信装置から送信された無線信号を受信して周波数分離し、周波数分離された前記無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換する手段と、
   前記周波数変換された前記無線信号を複数のアンテナから個別に再送信する手段と
   を備えたことを特徴とする無線中継伝送装置。
3. 情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された前記情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信する送信手段とを有する送信装置と、
   前記無線信号の中継の下で再送信された無線信号を受信して周波数分離し、周波数分離された前記無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換する手段と、周波数変換された前記無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、前記複数の送信系列対応の信号に分離する信号分離手段と、前記信号分離手段により分離された信号をそれぞれ復調する手段と、前記復調された信号を合成する手段とを有する受信装置と
   を備えた無線中継伝送システムにおいて、
   前記送信装置から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、前記複数のアンテナで受信した無線信号を互いに同期した局発信号を用いて互いに異なる周波数にそれぞれ周波数変換して周波数多重し、無線信号として再送信する手段を備えた
   ことを特徴とする無線中継伝送装置。
4. 情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された前記情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信する手段とを有する送信装置と、
   前記送信装置から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、前記複数のアンテナで受信した無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換する手段と、周波数変換された前記無線信号を複数のアンテナから個別に再送信する手段とを有する中継装置と、
   前記中継装置から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、受信された前記無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、前記複数の送信系列対応の信号に分離する信号分離手段と、前記信号分離手段により分離された信号をそれぞれ復調する手段と、前記復調された信号を合成する手段とを有する受信装置と
   を備えることを特徴とする無線中継伝送システム。
5. 情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された前記情報信号を周波数多重し、無線信号として送信する手段とを有する送信装置と、
   前記無線信号を受信して周波数分離し、周波数分離された前記無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換し、周波数変換された前記無線信号を複数のアンテナから個別に再送信する手段を有する中継装置と、
   前記中継装置から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、受信した前記無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、前記複数の送信系列対応の信号に分離する信号分離手段と、前記信号分離手段により分離された信号をそれぞれ復調する手段と、前記復調された信号を合成する手段とを有する受信装置と
   を備えることを特徴とする無線中継伝送システム。
6. 情報信号を複数の送信系列に分割する手段と、分割された前記情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信する送信手段とを有する送信装置と、
   前記無線信号を複数のアンテナで受信し、前記複数のアンテナで受信した無線信号を互いに同期した局発信号を用いて互いに異なる周波数にそれぞれ周波数変換して周波数多重し、無線信号として再送信する手段を有する中継装置と、
   前記無線信号を受信して周波数分離し、周波数分離された前記無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換する手段と、周波数変換された前記無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、前記複数の送信系列対応の信号に分離する信号分離手段と、前記信号分離手段により分離された信号をそれぞれ復調する手段と、前記復調された信号を合成する手段とを有する受信装置と
   を備えることを特徴とする無線中継伝送システム。
7. 情報信号を複数の送信系列に分割し、分割された前記情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信し、
   前記送信装置から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、前記複数のアンテナで受信した無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換し、周波数変換された前記無線信号を複数のアンテナから個別に再送信し、
   前記中継装置から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、受信された前記無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、前記複数の送信系列対応の信号に分離し、分離された信号をそれぞれ復調し、前記復調された信号を合成する
   ことを特徴とする無線中継伝送方法。
8. 情報信号を複数の送信系列に分割し、分割された前記情報信号を周波数多重し、無線信号として送信し、
   前記無線信号を受信して周波数分離し、周波数分離された前記無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換し、周波数変換された前記無線信号を複数のアンテナから個別に再送信し、
   前記中継装置から送信された無線信号を複数のアンテナで受信し、受信した前記無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、前記複数の送信系列対応の信号に分離し、分離された信号をそれぞれ復調し、前記復調された信号を合成する
   ことを特徴とする無線中継伝送方法。
9. 情報信号を複数の送信系列に分割し、分割された前記情報信号を複数のアンテナから同一周波数の無線信号として個別に送信し、
   前記無線信号を複数のアンテナで受信し、前記複数のアンテナで受信した無線信号を互いに同期した局発信号を用いて互いに異なる周波数にそれぞれ周波数変換して周波数多重し、無線信号として再送信し、
   前記無線信号を受信して周波数分離し、周波数分離された前記無線信号を互いに同期した局発信号を用いて同一周波数にそれぞれ周波数変換し、周波数変換された前記無線信号からアンテナ毎の伝搬路推定を行い、前記複数の送信系列対応の信号に分離し、分離された信号をそれぞれ復調し、前記復調された信号を合成する
   ことを特徴とする無線中継伝送方法。
10. 請求項４ないし請求項６の何れか１項に記載の無線中継伝送システムにおいて、
    前記送信装置、前記中継装置および前記受信装置に個別に備えられる複数のアンテナは、偏波が異なるアンテナである
    ことを特徴とする無線中継伝送システム。

Images