JP2012015920A - 偏波ｍｉｍｏ伝送システムにおける送信装置及び受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度の信号分離を可能とする、偏波ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式における送信装置及び受信装置を提供する。
【解決手段】本発明の送信装置１は、送信系統ごとに予め計測した送信アンテナの交差偏波特性情報を、予め定めた所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアを用いて伝送する。本発明の受信装置２は、偏波別の受信アンテナの交差偏波特性情報を予め保持し、送信装置１から送信される偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報を、予め定められた所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアから抽出し、受信アンテナの交差偏波特性情報と偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報とを用いて伝搬路特性モデルを構築し、伝搬路特性モデルにしたがって、送信装置から送信されるパイロット信号を用いて複数の送信アンテナと複数の受信アンテナ間の伝搬路特性を推定し、推定した伝搬路特性に基づいて送信系統ごとのデータ信号を分離する。
【選択図】図１

Description

本発明は、偏波ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）を使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおいて、特に、偏波ＭＩＭＯ方式を使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおける送信装置及び受信装置に関するものである。

ＭＩＭＯ方式を使用する伝送システム（以下、「偏波ＭＩＭＯ伝送システム」と称する）において、送信装置は、例えば放送局に設けられた複数系統の異なるデータ信号を複数本の送信アンテナの各々に割りあて、同一の周波数上または周波数帯が重なる状態の放送波によりＯＦＤＭ信号を送信する。このＯＦＤＭ信号は複数系統の伝搬路を経て送信されることになり、受信装置は、複数本の受信アンテナによって、当該複数系統のＯＦＤＭ信号を受信し、各複数系統のＯＦＤＭ信号から、経由した伝搬路ごとの伝達関数を推定して分離することにより、送信装置から送信された複数系統の異なるデータ信号を復調することができる。

また、異なる偏波方向を有する複数のアンテナからなるＭＩＭＯ方式を使用する通信システム（以下、「偏波ＭＩＭＯ通信システム」と称する）が知られている（例えば、特許文献１参照）。この通信システムは、逐次変化する受信環境に適応的に対応して効率的な受信を行うために、アンテナ素子間の距離をある程度大きくして設置する方法と、異なる偏波方向を有するアンテナ素子を組み合わせる方法を使い分けて受信する技術である。

一方、図５に例示するように、一般的な偏波ＭＩＭＯ伝送システムは、Ｎ本の送信アンテナ１０１を備えた送信装置１００と、Ｍ本の受信アンテナ２０１を備えた受信装置２００から構成された例を示している。送信装置１００は、例えば放送局に設けられたＮ系統の異なるデータ信号をＮ本の送信アンテナ１０１の各々に割りあて、同一の周波数上または周波数帯が重なる状態の放送波により各々ＯＦＤＭ信号を送信する端末装置である。図５に示す例では、送信装置１００から送信されたＯＦＤＭ信号は複数系統の伝搬路を経て送信される。受信装置２００は、例えば基地局装置や中継局装置、又は移動端末であり、受信した複数系統のＯＦＤＭ信号から経由した伝搬路ごとの伝達関数を推定して分離し、送信装置１００から送信された複数系統の異なるデータ信号を復調することができる。偏波ＭＩＭＯ伝送システムでは、図５で送信アンテナ２本（Ｎ＝２）、受信アンテナ２本（Ｍ＝２）の構成とし、送信側、受信側はそれぞれ＃１を水平偏波、＃２を垂直偏波として使用する。

ＭＩＭＯを用いた放送においては、送信側において、特定の受信装置と伝搬路情報の共有ができないため、受信側で効率よくＭＩＭＯ送信した複数の信号を分離することが重要である。例えば、図６に示すように、簡単のため送信側２つのアンテナ（Ｈ偏波・Ｖ偏波）、受信側２つの（Ｈ偏波・Ｖ偏波）の２×２ＭＩＭＯの場合、受信したＨ偏波・Ｖ偏波の信号から、送信したＨ偏波、Ｖ偏波の情報を分離するために受信装置は、信号中に埋め込まれたパイロット信号などの既知の信号を元に、各送受信アンテナ間伝搬路特性の推定を行う。この伝搬路特性は主に、「送信アンテナの交差偏特性」、「伝搬路の伝搬特性」及び「受信アンテナの交差偏波特性」に分けて考えることができる。

図７は、従来の受信装置における伝搬路の推定を行うモデルを示す図である。ＭＩＭＯ伝送における受信信号は、式（１）のように、送信信号Ｔ_Ｘ１、Ｔ_Ｘ２に伝搬路特性Ｈをマトリクス演算したものに雑音（Ｎ）を付加した形で表すことができる。尚、Ｈは複素行列であり、各要素ｈ_ｍｎは、送信アンテナｍから受信アンテナｎへの伝搬路の周波数応答特性を示し、直交信号の各成分は、Ｒｅ（ｈ_ｍｎ（ｋ）)やＩｍ（ｈ_ｍｎ（ｋ））の形で表現できる。ｋは、ＯＦＤＭ信号のキャリア番号であり、Ｒｅ（ｈ_ｍｎ（ｋ）)は、キャリア番号ｋの実数（ｒｅａｌ）または同相成分を表し、Ｉｍ（ｈ_ｍｎ（ｋ））は、キャリア番号ｋの虚数（ｉｍａｇ）または直交成分を表す。

特開２００４−３１２３８１号公報

上記の偏波ＭＩＭＯ通信システム及び偏波ＭＩＭＯ伝送システムのいずれにおいても、受信装置における偏波分離の精度はシステムの伝送容量を決める重要な要素となる。

従来の受信装置が行う伝搬路特性には、「送信アンテナの交差偏特性」、「伝搬路の伝搬特性」及び「受信アンテナの交差偏波特性」が含まれているが、図７に示したように、従来の受信装置は、これら全ての特性についてパイロット信号を元に推定していた。

即ち、従来、偏波ＭＩＭＯを行う受信装置は、送受信アンテナの交差偏波特性を含んだ伝搬路特性を推定して信号分離を行っていたため、信号の分離精度に限界があった。

本発明の目的は、上述の問題を鑑みて為されたものであり、受信装置に対して正確に複数の信号分離を可能とする、偏波ＭＩＭＯ方式を使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおける送信装置及び受信装置を提供することにある。

本発明による送信装置は、複数の送信アンテナを備えた送信装置と複数の受信アンテナを備えた受信装置から構成された偏波ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式を使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおける送信装置であって、送信系統ごとに予め計測した送信アンテナの交差偏波特性情報を、予め定めた所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアを用いて伝送する手段を有することを特徴とする。

また、本発明による送信装置において、複数の送信系統のデータ信号を、各送信系統のＯＦＤＭサブキャリアとして伝送する際に、各ＯＦＤＭサブキャリアに、それぞれ一定周期でパイロット信号を配置するとともに伝送制御信号を割り当ててＯＦＤＭフレームを構成する、送信系統ごとのＯＦＤＭフレーム構成部を備え、前記送信系統ごとのＯＦＤＭフレーム構成部は、送信系統ごとに予め計測した送信アンテナの交差偏波特性情報を前記所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアとして伝送制御信号に多重してＯＦＤＭフレームを構成する手段を有することを特徴とする。

また、本発明による送信装置において、前記送信系統ごとのＯＦＤＭフレーム構成部は、偏波別の送信系統ごとに予め計測した送信アンテナの偏波別の交差偏波特性情報をＡＣ信号に多重してＯＦＤＭフレームを構成する手段を有することを特徴とする。

さらに、本発明による受信装置は、複数の送信アンテナを備えた送信装置と複数の受信アンテナを備えた受信装置から構成された偏波ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式を使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおける受信装置であって、偏波別の受信アンテナの交差偏波特性情報を予め保持する手段と、前記送信装置から送信される偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報を、予め定められた所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアから抽出する手段と、前記受信アンテナの交差偏波特性情報と前記偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報とを用いて伝搬路特性モデルを構築する手段と、前記伝搬路特性モデルにしたがって、前記送信装置から送信されるパイロット信号を用いて前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナ間の伝搬路特性を推定する手段と、推定した伝搬路特性に基づいて送信系統ごとのデータ信号を分離する手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明による受信装置において、前記送信装置から送信される偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報を、予め定められた所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアとして伝送制御信号から抽出する手段を有することを特徴とする。

また、本発明による受信装置において、前記送信装置から送信される偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報を、ＡＣ信号から偏波別に抽出する手段を有することを特徴とする。

本発明による偏波ＭＩＭＯ伝送システムを採用することで、偏波ＭＩＭＯ放送を受信する受信装置において、より精度良く信号を分離することが可能となる。

本発明に係る受信装置における伝搬路の推定を行うモデルを示す図である。 本発明による一実施例の送信装置のブロック図である。 本発明による一実施例の受信装置のブロック図である。 本発明による一実施例の受信装置におけるＭＩＭＯ分離部のブロック図である。 一般的なＭＩＭＯ伝送システムの構成例を示す図である。 一般的なＭＩＭＯ伝送システムにおける２×２ＭＩＭＯの構成を示す図である。 従来の受信装置における伝搬路の推定を行うモデルを示す図である。

以下、本発明による一実施例の送信装置及び受信装置について説明する。

先ず、本発明に係る送信装置は、送信アンテナの交差偏波特性の情報を、送信信号中の特定のキャリアで伝送する。所要Ｃ／Ｎの少ない変調方式を用いたキャリアで予め受信装置に送信アンテナの交差偏波特性を伝送することで、受信装置は送信アンテナの交差偏波特性を知ることができる。

図１は、本発明に係る受信装置における伝搬路の推定を行うモデルを示す図である。ＭＩＭＯ伝送における受信信号は、式（２）のように、送信信号Ｔ_Ｘ１、Ｔ_Ｘ２に伝搬路特性Ｈ_ＰＲＯをマトリクス演算したものに雑音（Ｎ）を付加した形で表すことができる。

図１に示すように伝搬路特性を「送信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＴＸ）」、「伝搬路の特性（Ｈ_ＰＲＯ）」、「受信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＲＸ）」の３つに分ける。

「送信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＴＸ）」は、送信アンテナ固有の特性であるため、予め測定した数値（該当する周波数範囲の複素行列）である。

「受信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＲＸ）」は、受信アンテナ固有の特性であるため、予め測定した数値（該当する周波数範囲の複素行列）を受信装置の内部に登録しておく。

このように、「送信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＴＸ）」を主信号（データ信号）の送信に先立ち、受信装置に伝えることができれば、受信装置は、受信した「送信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＴＸ）」と登録された「受信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＲＸ）」を用いて、「伝搬路の特性（Ｈ_ＰＲＯ）」をより正確に推定することが可能となる。

以下、より具体的に、本発明による一実施例の送信装置及び受信装置について説明する。

〔送信装置〕
図２は、本発明による一実施例の送信装置のブロック図である。簡単のため、偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおける最小のアンテナ数である、送信側２アンテナ（Ｈ偏波・Ｖ偏波）と受信側２アンテナの（Ｈ偏波・Ｖ偏波）の２×２の偏波ＭＩＭＯ伝送システムについて説明するが、本発明は、この例に限定されるものではないことに留意する。

図２に示すように、本実施例の送信装置１は、水平偏波変調部１０ａと垂直偏波変調部１０ｂから構成される。

水平偏波変調部１０ａは、外符号部１１ａと、階層分割部１２ａと、内符号キャリア変調部１３ａ−１〜１３ａ−３と、階層合成部１４ａと、時間インターリーブ部１５ａと、周波数インターリーブ部１６ａと、ＯＦＤＭフレーム構成部１７ａと、パイロット信号挿入部１８ａと、ＴＭＣＣ挿入部１９ａと、ＡＣ信号挿入部２０ａと、水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部２１ａと、ＩＦＦＴ部２２ａと、ガードインターバル付加部２３ａと、直交変調部２４ａとを備える。

垂直偏波変調部１０ｂは、外符号部１１ｂと、階層分割部１２ｂと、内符号キャリア変調部１３ｂ−１〜１３ｂ−３と、階層合成部１４ｂと、時間インターリーブ部１５ｂと、周波数インターリーブ部１６ｂと、ＯＦＤＭフレーム構成部１７ｂと、パイロット信号挿入部１８ｂと、ＴＭＣＣ挿入部１９ｂと、ＡＣ信号挿入部２０ｂと、垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部２１ｂと、ＩＦＦＴ部２２ｂと、ガードインターバル付加部２３ｂと、直交変調部２４ｂとを備える。

水平偏波変調部１０ａ及び垂直偏波変調部１０ｂの内部構成は、処理対象の偏波が水平と垂直の相違があるのみで実質的な構成は同様であるから、水平偏波変調部１０ａの内部構成を説明する。

外符号部１１ａは、送信するＴＳのデータ信号を入力して、例えばリードソロモン符号の符号化を行う。尚、このデータ信号はエネルギー拡散されたデータ信号とすることができる。階層分割部１２ａは、符号化したデータ信号を複数の階層データに分割する。内符号キャリア変調部１３ａ−１〜１３ａ−３は、それぞれ複数の階層データをキャリア変調する。

階層合成部１４ａは、複数の階層の変調信号を合成して合成変調信号を形成する。時間インターリーブ部１５ａは、合成変調信号に対して時間インターリーブ処理を施す。周波数インターリーブ部１６ａは、時間インターリーブ処理を施した合成変調信号に対して周波数インターリーブ処理を施す。

ＯＦＤＭフレーム構成部１７ａは、周波数インターリーブ処理を施した合成変調信号からＯＦＤＭフレームを構成する。この際、ＯＦＤＭフレーム構成部１７ａは、ＯＦＤＭフレームを構成する各ＯＦＤＭサブキャリアに、それぞれ一定周期でパイロット信号（ＳＰ：Scａttered Pilot）信号が配置されると共に、当該合成変調信号のデータ、ＡＣ信号（Ａuxiliary Carrier）、ＴＭＣＣ信号（Transmission and Multiplexing Configuration Control）が選択的に割り当てられる。ＡＣ信号及びＴＭＣＣ信号を包括的して「伝送制御信号」と称することにする。

パイロット信号挿入部１８ａは、パイロット信号をＯＦＤＭフレーム内に挿入する。ＴＭＣＣ挿入部１９ａは、ＴＭＣＣ信号をＯＦＤＭフレーム内に挿入する。ＡＣ信号挿入部２０ａは、ＡＣ信号をＯＦＤＭフレーム内に挿入する。

ＩＦＦＴ部２２ａは、フレーム構成部１３０によりフレーム構成されたＯＦＤＭ信号を入力し、ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）を施し、周波数軸データから時間軸データに変換する。

ガードインターバル付加部２３ａは、ＩＦＦＴ部２２ａにより時間軸データに変換されたＯＦＤＭ信号を入力し、このＯＦＤＭ信号にガードインターバル（ＧＩ）信号を付加する。

直交変調部２４ａは、ガードインターバル信号付加部２３ａによりＧＩ信号が付加されたＯＦＤＭ信号を入力し、ここまで実数と虚数の２つずつの組合せ信号（複素数）として処理されてきたＯＦＤＭ信号を同相信号と直交信号に載せて直交化する直交変調を行い、送信アンテナ１０１−１により水平偏波の放送波を送出する。

上記の水平偏波変調部１０ａの内部構成は、垂直偏波変調部１０ｂの内部構成と同様である。

ただし、水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部２１ａは、「送信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＴＸ）」のうち、水平偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１１，ｈ_ＴＸ２１）もしくは垂直偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１２，ｈ_ＴＸ２２）もしくはその両方をＡＣ信号の空き領域に設定する。

また、垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部２１ｂは、「送信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＴＸ）」のうち、垂直偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１２，ｈ_ＴＸ２２）もしくは水平偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１１，ｈ_ＴＸ２１）もしくはその両方をＡＣ信号の空き領域に設定する。

尚、水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部２１ａ及び垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部２１ｂは、水平偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１１，ｈ_ＴＸ２１）または、垂直偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１２，ｈ_ＴＸ２２）もしくはその両方をＴＭＣＣ信号の空き領域（リザーブビット）に設定するように構成できる。ただし、ＴＭＣＣ信号の空き領域（リザーブビット）は限られているために、複数フレームで送信することを考慮すれば、交差偏波特性情報をＡＣ信号に多重するほうが、より少ないフレーム数で伝送可能となる利点がある。

このように、本実施例の送信装置１は、ＭＩＭＯ伝送の際に、ＡＣ信号を用いて「送信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＴＸ）」を伝送する。

次に、本発明による一実施例の受信装置について説明する。

〔受信装置〕
図３は、本発明による一実施例の受信装置のブロック図である。図３に示すように、本実施例の受信装置２は、水平偏波復調部５０ａと、垂直偏波復調部５０ｂと、水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部５７ａと、垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部５７ｂと、ＭＩＭＯ分離部５８と、受信アンテナ伝搬路特性設定部５９と、時間デインターリーブ部６１ａ，６１ｂと、周波数デインターリーブ部６２ａ，６２ｂと、階層分離部６３ａ，６３ｂと、キャリア復調内符号復号部６１ａ−１，６１ａ−２，６１ａ−３と、キャリア復調内符号復号部６１ｂ−１，６１ｂ−２，６１ｂ−３と、階層合成部６５ａ，６５ｂと、外符号復号部６６ａ，６６ｂとを具える。

水平偏波復調部５０ａは、直交復調部５１ａと、ガードインターバル除去部５２ａと、ＦＦＴ部５３ａと、フレーム分離部５４ａと、ＴＭＣＣ復調部５５ａと、ＡＣ復調部５６ａとを備える。即ち、水平偏波復調部５０ａでは、直交復調部５１ａは、受信した水平偏波の放送波を受信して直交復調を行って同相信号と直交信号に分離し、実数と虚数の複素信号とするとともに、ガード相関を施し、ＯＦＤＭ信号のシンボルの先頭であるシンボルタイミングを検出する。ガードインターバル除去部５２ａは、シンボルタイミングに従って付加されたガードインターバルを除去して有効シンボル長を特定し、ＦＦＴ部５３ａは、ＦＦＴ処理を施して時間軸データから周波数軸データに変換し、フレーム分離部５４ａは、ＯＦＤＭフレームを構成するＯＦＤＭ信号からデータ信号、パイロット信号等を分離し、各信号を抽出する。ＴＭＣＣ復調部５５ａ及びＡＣ復調部５６ａは、それぞれＴＭＣＣ信号及びＡＣ信号を復調・復号して、伝送された伝送制御信号の内容を抽出する。この抽出する伝送制御信号の内容には、従来と同様に、変調方式や伝送モード、符号化パラメータ等の情報が含まれるが、本発明に係る実施例では、ＡＣ信号の空き領域に設定された水平偏波用送信アンテナの伝搬路特性情報（ｈ_ＴＸ１１，ｈ_ＴＸ２１）もしくは垂直偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１２，ｈ_ＴＸ２２）もしくはその両方を抽出する。

垂直偏波復調部５０ｂは、直交復調部５１ｂと、ガードインターバル除去部５２ｂと、ＦＦＴ部５３ｂと、フレーム分離部５４ｂと、ＴＭＣＣ復調部５５ｂと、ＡＣ復調部５６ｂとを備える。即ち、垂直偏波復調部５０ｂでは、直交復調部５１ｂは、受信した垂直偏波の放送波を受信して直交復調を行って同相信号と直交信号に分離し、実数と虚数の複素信号とするとともに、ガード相関を施し、ＯＦＤＭ信号のシンボルの先頭であるシンボルタイミングを検出する。ガードインターバル除去部５２ｂは、シンボルタイミングに従って付加されたガードインターバルを除去して有効シンボル長を特定し、ＦＦＴ部５３ｂは、ＦＦＴ処理を施して時間軸データから周波数軸データに変換し、フレーム分離部５４ｂは、ＯＦＤＭフレームを構成するＯＦＤＭ信号からデータ信号、パイロット信号等を分離し、各信号を抽出する。ＴＭＣＣ復調部５５ｂ及びＡＣ復調部５６ｂは、それぞれＴＭＣＣ信号及びＡＣ信号を復調・復号して、伝送された伝送制御信号の内容を抽出する。この抽出する伝送制御信号の内容には、従来と同様に、変調方式や伝送モード、符号化パラメータ等の情報が含まれるが、本発明に係る実施例では、ＡＣ信号から、垂直偏波用送信アンテナの伝搬路特性情報（ｈ_ＴＸ１２，ｈ_ＴＸ２２）もしくは水平偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１１，ｈ_ＴＸ２１）もしくはその両方を抽出する。

水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部５７ａは、ＡＣ信号から抽出した水平偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１１，ｈ_ＴＸ２１）をＭＩＭＯ分離部５８に設定する。

垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部５７ｂは、ＡＣ信号から抽出した垂直偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１２，ｈ_ＴＸ２２）をＭＩＭＯ分離部５８に設定する。

ＭＩＭＯ分離部５８は、それぞれフレーム分離部５４ａ，５４ｂによって分離されたパイロット信号と、水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部５７ａから得られる水平偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１１，ｈ_ＴＸ２１）と、垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部５７ｂから得られる垂直偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１２，ｈ_ＴＸ２２）と、受信アンテナ伝搬路特性設定部５９から得られる「受信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＲＸ）」の情報を入力し、水平偏波復調部５０ａ及び垂直偏波復調部５０ｂから得られるデータ信号に対して、各送信系統に割り当てられる直交符号を１ビットずつシンボル単位で乗算し、送信アンテナ１０１と受信アンテナ２０１との間の全ての伝搬路特性（図１参照）を推定し、この伝搬路推定結果を用いて、入力されるデータ信号を各送信系統に対応するデータ信号に分離する。ＭＩＭＯ分離部５８の動作についての詳細は後述する。

受信アンテナ伝搬路特性設定部５９は、受信アンテナ固有の特性であるため、予め測定した数値（該当する周波数範囲の複素行列）を受信装置２の内部に登録しておいた「受信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＲＸ）」の情報をＭＩＭＯ分離部５８に設定する。

時間デインターリーブ部６１ａ，６１ｂは、ＭＩＭＯ分離部５８によってそれぞれ分離した各送信系統に対応するデータ信号をそれぞれ入力し、時間デインターリーブ処理を施し、周波数デインターリーブ部６２ａ，６２ｂは、周波数デインターリーブ処理を施し、階層分離部６３ａ，６３ｂは、それぞれ送信側の階層合成部１４ａ，１４ｂに対応する階層分離を施し、キャリア復調内符号復号部６１ａ−１，６１ａ−２，６１ａ−３及びキャリア復調内符号復号部６１ｂ−１，６１ｂ−２，６１ｂ−３は、それぞれ送信側の内符号キャリア変調部１３ａ−１〜１３ａ−３及び内符号キャリア変調部１３ｂ−１〜１３ｂ−３に対応する変調方式及び符号化方式で復号処理を施し、それぞれ階層合成部６５ａ，６５ｂによって階層合成して、外符号復号部６６ａ，６６ｂにより、それぞれ送信側の外符号部１１ａ，１１ｂに対応する符号化方式で復号処理を施し、各送信系統に対応するデータ信号のＴＳを出力する。

図４は、本発明による一実施例の受信装置におけるＭＩＭＯ分離部のブロック図である。ＭＩＭＯ分離部５８は、伝搬路推定部５８１とデータ信号分離部５８２からなり、伝搬路推定部５８１は、それぞれフレーム分離部５４ａ，５４ｂによって分離されたパイロット信号と、水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部５７ａから得られる水平偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１１，ｈ_ＴＸ２１）と、垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部５７ｂから得られる垂直偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１２，ｈ_ＴＸ２２）と、受信アンテナ伝搬路特性設定部５９から得られる「受信アンテナの交差偏波特性（Ｈ_ＲＸ）」の情報を入力し、前述した式（２）の伝達関数を構築した上で、「伝搬路の特性（Ｈ_ＰＲＯ）」を推定する。「伝搬路の特性（Ｈ_ＰＲＯ）」の推定は、従来からの推定のやり方と同様に、既知信号であるパイロット信号を用いて推定を行う。つまり、従来では、水平偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１１，ｈ_ＴＸ２１）と垂直偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報（ｈ_ＴＸ１２，ｈ_ＴＸ２２）が不確定要素であったために推定精度の限界があったが、本発明によれば不確定要素を減少させることができるので、推定した伝搬路特性の精度が改善し、信号分離の精度の向上や処理速度の向上を図ることができるようになる。

データ信号分離部５８２は、伝搬路推定部５８１によって推定した伝搬路特性を用いて、入力されるデータ信号を各送信系統に対応するデータ信号に分離する。

以上のように、本発明によれば、複数の送信アンテナ１０１（♯１〜♯Ｎ）を備えた送信装置１と複数の受信アンテナ２０１（♯１〜♯Ｎ）を備えた受信装置２から構成された偏波ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式を使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおいて、送信装置１は、送信系統ごとに予め定めた送信アンテナの交差偏波特性情報を、予め定めた所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアを用いて伝送する手段を有する。より具体的には、送信装置１は、複数の送信系統のデータ信号を、各送信系統のＯＦＤＭサブキャリアとして伝送する際に、各ＯＦＤＭサブキャリアに、それぞれ一定周期でパイロット信号を配置するとともに伝送制御信号を割り当ててＯＦＤＭフレームを構成する、送信系統ごとのＯＦＤＭフレーム構成部１７ａ，１７ｂを備え、送信系統ごとのＯＦＤＭフレーム構成部１７ａ，１７ｂは、送信系統ごとに予め定めた送信アンテナ１０１の交差偏波特性情報を伝送制御信号に多重してＯＦＤＭフレームを構成する手段を有する。特に、送信系統ごとのＯＦＤＭフレーム構成部１７ａ，１７ｂは、偏波別の送信系統ごとに予め定めた送信アンテナの偏波別の交差偏波特性情報をＡＣ信号に多重してＯＦＤＭフレームを構成するのが好適である。

また、本発明によれば、複数の送信アンテナ１０１（♯１〜♯Ｎ）を備えた送信装置１と複数の受信アンテナ２０１（♯１〜♯Ｎ）を備えた受信装置２から構成された偏波ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式を使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおいて、受信装置２は、受信アンテナ伝搬路特性設定部５９によって、偏波別の受信アンテナの交差偏波特性情報を予め保持しておき、送信装置１から送信される偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報を、予め定められた所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアから復調して抽出しておき、受信アンテナ２０１の交差偏波特性情報と偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報とを用いて伝搬路特性モデルを構築し、この伝搬路特性モデルにしたがって、送信装置から送信されるパイロット信号を用いて複数の送信アンテナ１０１と複数の受信アンテナ２０１間の伝搬路特性を推定し、推定した伝搬路特性に基づいて送信系統ごとのデータ信号を分離するＭＩＭＯ分離部５８を備える。

特に、受信装置２は、送信装置１から送信される偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報を、予め定められた所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアとして伝送制御信号から抽出し、より好適には、ＡＣ信号から偏波別に抽出するように構成される。これにより、受信装置２において、直ちに偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報を高Ｃ／Ｎで取得することができ、従来よりも正確に複数の信号分離が可能となる。

本発明によれば、高精度でＭＩＭＯ信号分離が可能となるので、偏波ＭＩＭＯ方式を使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システムに有用である。

１ 送信装置
１０ａ 水平偏波変調部
１０ｂ 垂直偏波変調部
１１ａ，１１ｂ 外符号部
１２ａ，１２ｂ 階層分割部
１３ａ−１〜１３ａ−３，１３ｂ−１〜１３ｂ−３ 内符号キャリア変調部
１４ａ，１４ｂ 階層合成部
１５ａ，１５ｂ 時間インターリーブ部
１６ａ，１６ｂ 周波数インターリーブ部
１７ａ，１７ｂ ＯＦＤＭフレーム構成部
１８ａ，１８ｂ パイロット信号挿入部
１９ａ，１９ｂ ＴＭＣＣ挿入部
２０ａ，２０ｂ ＡＣ信号挿入部
２１ａ 水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部
２１ｂ 垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部
２２ａ，２２ｂ ＩＦＦＴ部
２３ａ，２２ｂ ガードインターバル付加部
２４ａ，２４ｂ 直交変調部
５０ａ 水平偏波復調部
５０ｂ 垂直偏波復調部
５７ａ 水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部
５７ｂ 垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報設定部
５８ ＭＩＭＯ分離部
５９ 受信アンテナ伝搬路特性設定部
６１ａ，６１ｂ 時間デインターリーブ部
６２ａ，６２ｂ 周波数デインターリーブ部
６３ａ，６３ｂ 階層分離部
６１ａ−１，６１ａ−２，６１ａ−３ キャリア復調内符号復号部
６１ｂ−１，６１ｂ−２，６１ｂ−３ キャリア復調内符号復号部
６５ａ，６５ｂ 階層合成部
６６ａ，６６ｂ 外符号復号部
１００ 送信装置
１０１，１０１−１，１０１−２ 送信アンテナ
２００ 受信装置
２０１ 受信アンテナ
５８１ 伝搬路推定部
５８２ データ信号分離部

Claims (6)

1. 複数の送信アンテナを備えた送信装置と複数の受信アンテナを備えた受信装置から構成された偏波ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式を使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおける送信装置であって、
   送信系統ごとに予め計測した送信アンテナの交差偏波特性情報を、予め定めた所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアを用いて伝送する手段を有することを特徴とする送信装置。
2. 複数の送信系統のデータ信号を、各送信系統のＯＦＤＭサブキャリアとして伝送する際に、各ＯＦＤＭサブキャリアに、それぞれ一定周期でパイロット信号を配置するとともに伝送制御信号を割り当ててＯＦＤＭフレームを構成する、送信系統ごとのＯＦＤＭフレーム構成部を備え、
   前記送信系統ごとのＯＦＤＭフレーム構成部は、送信系統ごとに予め計測した送信アンテナの交差偏波特性情報を前記所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアとして伝送制御信号に多重してＯＦＤＭフレームを構成する手段を有することを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
3. 前記送信系統ごとのＯＦＤＭフレーム構成部は、偏波別の送信系統ごとに予め計測した送信アンテナの偏波別の交差偏波特性情報をＡＣ信号に多重してＯＦＤＭフレームを構成する手段を有することを特徴とする、請求項２に記載の送信装置。
4. 複数の送信アンテナを備えた送信装置と複数の受信アンテナを備えた受信装置から構成された偏波ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ／Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）方式を使用する偏波ＭＩＭＯ伝送システムにおける受信装置であって、
   偏波別の受信アンテナの交差偏波特性情報を予め保持する手段と、
   前記送信装置から送信される偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報を、予め定められた所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアから抽出する手段と、
   前記受信アンテナの交差偏波特性情報と前記偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報とを用いて伝搬路特性モデルを構築する手段と、
   前記伝搬路特性モデルにしたがって、前記送信装置から送信されるパイロット信号を用いて前記複数の送信アンテナと前記複数の受信アンテナ間の伝搬路特性を推定する手段と、
   推定した伝搬路特性に基づいて送信系統ごとのデータ信号を分離する手段と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
5. 前記送信装置から送信される偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報を、予め定められた所要Ｃ／Ｎの少ないデータキャリアとして伝送制御信号から抽出する手段を有することを特徴とする、請求項４に記載の受信装置。
6. 前記送信装置から送信される偏波別の送信アンテナの交差偏波特性情報を、ＡＣ信号から偏波別に抽出する手段を有することを特徴とする、請求項５に記載の受信装置。

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