JP2021013075A

JP2021013075A - 等化装置、受信装置、及びプログラム

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Publication number: JP2021013075A
Application number: JP2019125489A
Authority: JP
Inventors: 慎悟朝倉; Shingo Asakura; 朋也井地口; Tomoya Ijiguchi; 円香本田; Madoka Honda; 政幸高田; Masayuki Takada
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2021-02-04
Anticipated expiration: 2039-07-04
Also published as: JP7265943B2

Abstract

【課題】受信電力比ＤＵＲが低い受信環境において、複雑な信号処理を行うことなく、受信改善を行う。【解決手段】等化装置１は、受信信号の水平偏波と垂直偏波の電力比であるＨＶＲを測定するＨＶＲ測定部１１と、ＨＶＲと、希望波及びＳＦＮ波の水平偏波の電力比である水平偏波電力比と、希望波及びＳＦＮ波の電力比である垂直偏波電力比とから、希望波の水平偏波及び垂直偏波の電力比である希望波偏波間電力比と、ＳＦＮ波の水平偏波及び垂直偏波の電力比であるＳＦＮ波偏波間電力比とを算出し、前記希望波偏波間電力比及び前記ＳＦＮ波偏波間電力比の差が大きくなるように重み係数を決定する重み係数決定部１２と、前記受信信号に対して、前記重み係数を用いて重み付け演算を行うことにより、等化信号を生成する等化部１３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ＳＦＮ環境下で、偏波ＭＩＭＯ伝送方式により送信された希望波及びＳＦＮ波を受信する等化装置、受信装置、及びプログラムに関する。

近年、地上波による４Ｋ８Ｋ放送を実現するために、地上デジタルテレビジョン放送の高度化方式の検討が進められており、伝送容量の拡大が求められている（例えば、非特許文献１参照）。伝送容量拡大の有力な技術の１つとして、水平偏波及び垂直偏波を用いることにより伝送容量を２倍とする偏波ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）伝送が知られている。また、高度化方式において、周波数の有効利用の観点から、複数の送信局で同一の周波数を使用するＳＦＮ（Single Frequency Network）技術が必須となる。

ＳＦＮを構成する放送エリアでは、希望局からの電波（希望波）のほか、ＳＦＮ局からの電波（ＳＦＮ波）も到来する。そこで、ＳＦＮ波を低減させるために、複数アンテナを用いてアダプティブアレーアンテナを形成し、各アンテナの重み係数を制御する技術が知られている（例えば、非特許文献２及び非特許文献３参照）。

土田、「次世代地上放送に向けた研究開発動向」、映情メ学誌、2018年、Vol.72、No.6、pp.836-839 武田、電子情報通信学会「知識の森」 4群（通信工学）-2編（アンテナ・伝搬） 8章アンテナの信号処理、[online]、[2019年6月28日検索]、インターネット<URL:http://ieice-hbkb.org/files/04/04gun_02hen_08.pdf> 株式会社モバイルテクノ、「アダプティブアレーアンテナ」、[online]、[2019年6月28日検索]、インターネット<URL:https://www.fujitsu.com/jp/group/mtc/technology/course/aaa/>

希望局からの水平偏波と垂直偏波の受信電力をそれぞれｐ_ｈ，ｐ_ｖとし、ＳＦＮ局からの水平偏波と垂直偏波の受信電力をそれぞれｐ’_ｈ，ｐ’_ｖとすると、希望波とＳＦＮ波の受信電力比ＤＵＲ（Desire to Undesire Ratio）は、式（１）で示すように、水平偏波と垂直偏波のそれぞれの受信電力値の合計の比で表すことができる。

また、水平偏波と垂直偏波の電力比ＨＶＲは、式（２）で表すことができる。また、希望波の水平偏波及び垂直偏波の電力比である希望波偏波間電力比Ｄは、式（３）で表され、ＳＦＮ波の水平偏波と垂直偏波の電力比であるＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’は、式（４）で表される。式（１）に式（３）（４）を代入すると、受信電力比ＤＵＲは式（５）で表すことができる。

一方、ＳＦＮ環境下での受信特性は、受信電力比ＤＵＲの影響を受ける。受信電力比ＤＵＲが低いほど、希望波とＳＦＮ波が干渉しあい、周波数領域上で大きなレベル低下を引き起こすためである。したがって、偏波ＭＩＭＯにおいても、式（５）で表される受信電力比ＤＵＲがなるべく高くなるように調整する必要がある。受信アンテナを回転させることで、ｐ_ｈ，ｐ’_ｈなどを最適な値となるように調整することも可能であるが、一般的に受信アンテナを設置した後に向きを変えることは困難である。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、受信電力比ＤＵＲが低いＳＦＮ環境において、従来のアダプティブアレーアンテナのような複雑な信号処理を行うことなく、高精度な等化処理を行うことが可能な等化装置、受信装置、及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る等化装置は、ＳＦＮ環境下で、水平偏波及び垂直偏波を用いた偏波ＭＩＭＯ伝送方式により送信された希望波及びＳＦＮ波を受信して等化する等化装置であって、受信信号の水平偏波と垂直偏波の電力比であるＨＶＲを測定するＨＶＲ測定部と、前記ＨＶＲと、希望波及びＳＦＮ波の水平偏波の電力比である水平偏波電力比と、希望波及びＳＦＮ波の垂直偏波の電力比である垂直偏波電力比とから、希望波の水平偏波及び垂直偏波の電力比である希望波偏波間電力比と、ＳＦＮ波の水平偏波及び垂直偏波の電力比であるＳＦＮ波偏波間電力比とを算出し、前記希望波偏波間電力比及び前記ＳＦＮ波偏波間電力比の差が大きくなるように重み係数を決定する重み係数決定部と、前記受信信号に対して、前記重み係数を用いて重み付け演算を行うことにより、等化信号を生成する等化部と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る等化装置において、前記重み係数決定部は、重み係数を複数パターン用意し、その中から、前記希望波偏波間電力比及び前記ＳＦＮ波偏波間電力比の差が最大となる重み係数を選択することを特徴とする。

さらに、本発明に係る等化装置において、前記等化信号をフーリエ変換して周波数領域のベースバンド信号を生成するフーリエ変換部と、前記ベースバンド信号に基づいて水平偏波の伝送路応答及び垂直偏波の伝送路応答を算出する伝送路応答算出部と、を備え、前記重み係数決定部は、前記水平偏波の伝送路応答及び前記垂直偏波の伝送路応答を用いて、前記水平偏波電力比と、前記垂直偏波電力比とを求めることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、ＳＦＮ環境下で、水平偏波及び垂直偏波を用いた偏波ＭＩＭＯ伝送方式により送信された希望波及びＳＦＮ波を受信して復号する受信装置であって、受信信号の水平偏波と垂直偏波の電力比であるＨＶＲを測定するＨＶＲ測定部と、前記ＨＶＲと、希望波及びＳＦＮ波の水平偏波の電力比である水平偏波電力比と、希望波及びＳＦＮ波の垂直偏波の電力比である垂直偏波電力比とから、希望波の水平偏波及び垂直偏波の電力比である希望波偏波間電力比と、ＳＦＮ波の水平偏波及び垂直偏波の電力比であるＳＦＮ波偏波間電力比とを算出し、前記希望波偏波間電力比及び前記ＳＦＮ波偏波間電力比の差が大きくなるように重み係数を決定する重み係数決定部と、前記受信信号に対して、前記重み係数を用いて重み付け演算を行うことにより、等化信号を生成する等化部と、前記等化信号をフーリエ変換して周波数領域のベースバンド信号を生成するフーリエ変換部と、前記ベースバンド信号に基づいて伝送路応答を算出する伝送路応答算出部と、前記伝送路応答を用いて前記ベースバンド信号から送信信号の推定値を生成するＭＩＭＯ検出部と、前記送信信号の推定値、及び前記ベースバンド信号の雑音分散を用いて、送信された各ビットの尤度比を算出する尤度比算出部と、前記尤度比を用いて、送信されたビットの推定値を復号する誤り訂正復号部と、を備えることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記等化装置として機能させることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記受信装置として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、受信電力比ＤＵＲが低いＳＦＮ環境において、従来のアダプティブアレーアンテナのような複雑な信号処理を行うことなく、等化処理を高精度に行うことが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る等化装置の構成例を示すブロック図である。遅延プロファイルを模式的に示す図である。本発明の第１の実施形態に係る等化装置の動作の一例を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る等化装置の構成例を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態に係る受信装置の動作の一例を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態に係る受信装置のシミュレーション結果を示す図である。図７に示したシミュレーションの条件を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する実施形態では、ＭＩＭＯ伝送方式における送信アンテナ数を２，受信アンテナ数を２とするが、アンテナ数はこれに限られるものではない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る等化装置の構成例を示すブロック図である。図１に示す例では、等化装置１は、ＨＶＲ測定部１１と、重み係数決定部１２と、等化部１３と、を備える。等化装置１は、ＳＦＮ環境下で、水平偏波及び垂直偏波を用いた偏波ＭＩＭＯ伝送方式により送信された希望波及びＳＦＮ波を受信し、受信信号を等化する。

受信アンテナ１０は、例えば偏波共用八木アンテナであり、送信局から送信された信号（例えば、ＯＦＤＭ信号）を受信する。第１の受信アンテナ１０−１は信号を受信して、受信信号Ｘ_１＝［ｘ_ｈ１，ｘ_ｖ１］^Ｔを等化装置１に出力する。第２の受信アンテナ１０−２は信号を受信して、受信信号Ｘ_２＝［ｘ_ｈ２，ｘ_ｖ２］^Ｔを等化装置１に出力する。ここで、ｘ_ｈ１，ｘ_ｈ２は水平偏波成分を表し、ｘ_ｖ１，ｘ_ｖ２は垂直偏波成分を表している。

等化装置１は、受信アンテナ１０−１，１０−２を介して受信した受信信号Ｘ_１及びＸ_２に対して等化処理を行って等化信号Ｙを算出し、外部装置（例えば、等化装置１と通信を行う受信装置）に出力する。また、等化装置１は、外部装置から、等化信号Ｙの伝送路応答Ｈを取得する。

ＨＶＲ測定部１１は、受信信号Ｘ_１又は受信信号Ｘ_２、あるいは受信信号Ｘ_１及び受信信号Ｘ_２を用いて、受信信号の水平偏波と垂直偏波の電力比であるＨＶＲを測定し、測定結果を重み係数決定部１２に出力する。ＨＶＲの式は、式（２）に示したとおりである。

等化部１３は、受信信号Ｘ_１，Ｘ_２に対して、重み係数決定部１２により決定された重み係数ｗ_１，ｗ_２を用いて式（６）に示した重み付け演算を行うことにより、等化信号Ｙ＝［ｙ_ｈ，ｙ_ｖ］^Ｔを生成し、外部装置及び重み係数決定部１２に出力する。ここで、ｙ_ｈは水平偏波成分を表し、ｙ_ｖは垂直偏波成分を表している。

重み係数決定部１２は、外部装置から伝送路応答Ｈを取得する。２×２ＭＩＭＯ伝送の伝送路応答Ｈは、式（７）で表される。ｈ_１１は第１の送信アンテナから第１の受信アンテナ１０−１への伝送路の伝送路応答（すなわち、水平偏波の伝送路応答）を表し、ｈ_１２は第２の送信アンテナから第１の受信アンテナ１０−１への伝送路の伝送路応答を表し、ｈ_２１は第１の第１の送信アンテナから第２の受信アンテナ１０−２への伝送路の伝送路応答を表し、ｈ_２２は第２の送信アンテナから第２の受信アンテナ１０−２への伝送路の伝送路応答（すなわち、垂直偏波の伝送路応答）を表す。重み係数決定部１２は、水平偏波の伝送路応答ｈ_１１及び垂直偏波の伝送路応答ｈ_２２から遅延プロファイルを求める。

図２は、遅延プロファイルを模式的に示す図である。重み係数決定部１２は、図２（ａ）に示すように水平偏波の希望波及びＳＦＮ波のピーク同士のレベル差から、希望波及びＳＦＮ波の水平偏波の電力比である水平偏波電力比ｐ_ｈ／ｐ’_ｈを求める。また、重み係数決定部１２は、図２（ｂ）に示すように垂直偏波の希望波及びＳＦＮ波のピーク同士のレベル差から、希望波及びＳＦＮ波の垂直偏波の電力比である垂直偏波電力比ｐ_ｖ／ｐ’_ｖを求める。式（２）（３）（４）より、式（８）（９）が成立する。

そこで、重み係数決定部１２は、ＨＶＲ測定部１１により測定した電力比ＨＶＲと、遅延プロファイルから求めた水平偏波電力比ｐ’_ｈ／ｐ_ｈ及び垂直偏波ｐ’_ｖ／ｐ_ｖとを式（８）に代入することにより、希望波の水平偏波及び垂直偏波の電力比である希望波偏波間電力比Ｄを算出する。また、重み係数決定部１２は、ＨＶＲ測定部１１により測定した電力比ＨＶＲと、遅延プロファイルから求めた水平偏波電力比ｐ_ｈ／ｐ’_ｈ及びｐ_ｖ／ｐ’_ｖとを式（９）に代入することにより、ＳＦＮ波の水平偏波及び垂直偏波の電力比であるＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’を算出する。

そして、重み係数決定部１２は、希望波偏波間電力比Ｄ及びＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’の差が大きくなるように重み係数ｗ_１，ｗ_２を決定する。例えば、重み係数決定部１２は重み係数の刻みを０．１として、重み係数ｗ_１，ｗ_２の組み合わせを（１．０，０）、（０．９，０．１）、（０．８，０．２）、（０．７，０．３）、（０．６，０．４）、（０．５，０．５）、（０．４，０．６）、（０．３，０．７）、（０．２，０．８）、（０．１，０．９）、（０，１．０）の１１パターン用意し、その中で評価関数Ｅ＝｜Ｄ−Ｄ’｜が最大となる時の重み係数ｗ_１，ｗ_２の組み合わせを決定する。

等化部１３は、評価関数Ｅ＝｜Ｄ−Ｄ’｜が最大となる時の重み係数ｗ_１，ｗ_２を用いて算出した等化信号Ｙを、正規な等化信号Ｙとして外部装置に出力する。

次に、等化装置１の動作を、図３を参照して説明する。図３は、等化装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、ＨＶＲ測定部１１は、水平偏波と垂直偏波の電力比ＨＶＲを測定する。

ステップＳ１０２において、重み係数決定部１２は、重み係数ｗ_１，ｗ_２を設定する。例えば、あらかじめ重み係数ｗ_１，ｗ_２の合計が１となる組み合わせを複数パターン用意し、その中から重み係数ｗ_１，ｗ_２を選択する。

ステップＳ１０３において、重み係数決定部１２は、ステップＳ１０２で設定した重み係数ｗ_１，ｗ_２を用いて等化信号Ｙを生成する。そして、外部装置から伝送路応答Ｈを取得して遅延プロファイルを作成する。

ステップＳ１０４において、重み係数決定部１２は、ステップＳ１０３で作成した遅延プロファイルから、水平偏波電力比ｐ_ｈ／ｐ’_ｈ及び垂直偏波電力比ｐ_ｖ／ｐ’_ｖを導出する。

ステップＳ１０５において、重み係数決定部１２は、ステップＳ１０４で導出した水平偏波電力比ｐ_ｈ／ｐ’_ｈ及び垂直偏波電力比ｐ_ｖ／ｐ’_ｖを用いて、希望波偏波間電力比Ｄ及びＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’を導出する。

ステップＳ１０６において、重み係数決定部１２は、重み係数ｗ_１，ｗ_２の組み合わせの全パターンについてステップＳ１０２からステップＳ１０５の処理を行ったか否かを判定する。ステップＳ１０６の判定がＮｏの場合には処理をステップＳ１０２に戻し、ステップＳ１０６の判定がＹｅｓの場合には処理をステップＳ１０７に進める。

ステップＳ１０７おいて、重み係数決定部１２は、ステップＳ１０５で導出した希望波偏波間電力比Ｄ及びＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’の差が最大となる重み係数ｗ_１，ｗ_２を決定する。

ステップＳ１０８おいて、等化部１３は、ステップＳ１０７で決定した重み係数ｗ_１，ｗ_２を用いて等化信号Ｙを算出する。このステップＳ１０１からステップＳ１０８の処理は、所定のシンボル（例えば、１シンボル）、あるいは所定のフレーム（例えば、１フレーム）ごとに行われ、ＯＦＤＭ信号の場合にはさらにキャリアごとにこの処理を行ってもよい。

以上説明したように、等化装置１は、ＨＶＲ、水平偏波電力比ｐ_ｈ／ｐ’_ｈ、及び垂直偏波電力比ｐ_ｖ／ｐ’_ｖから、希望波偏波間電力比Ｄ及びＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’を算出し、希望波偏波間電力比Ｄ及びＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’の差が大きくなるように、等化信号を生成する際の重み係数ｗ_１，ｗ_２を決定する。そのため、等化装置１によれば、受信電力比ＤＵＲが低いＳＦＮ環境において、非特許文献２に記載されているような従来のアダプティブアレーアンテナよりも等化処理が簡単となる。具体的には、従来の等化処理では、信号の位相及び振幅の双方を制御するために重み係数を複素数としていたが、本発明に係る等化装置１では振幅のみを制御しているため、重み係数を実数とすることができる。また、重み係数が複素数ではなく実数になることで、重み係数を決定する際に、重み係数の試行パターン数が少なくて済む。したがって、従来よりも簡単な演算処理で、等化精度を向上させ、受信改善を行うことが可能となる。

また、非特許文献２に示すようにアダプティブアレーアンテナを形成してＳＦＮ波を低減させる場合、アンテナ数をＭとするとＭ−１個の方向にヌル点を形成することができるが、アンテナ数Ｍを大きい値とする必要がある。しかし、ＵＨＦ帯での地上テレビジョン放送に限れば、受信アンテナはマイクロ波やミリ波に比べ大きいものとなり、設置場所等の制約からアンテナ数Ｍを大きくすることが困難である。また、アンテナ数Ｍが２の場合には、ＳＦＮ波のみを低減させることは困難である。その点、本発明に係る等化装置１によれば、受信アンテナの数が２個と少ない場合であっても、ＳＦＮ波のみを十分に低減させることが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る等化装置について説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る等化装置の構成例を示すブロック図である。図４に示す例では、等化装置２は、ＨＶＲ測定部１１と、重み係数決定部１２と、等化部１３と、フーリエ変換部１４−１,１４−２と、伝送路応答算出部１５とを備える。第２の実施形態の等化装置２は第１の実施形態の等化装置１と比較して、フーリエ変換部１４−１，１４−２と、伝送路応答算出部１５とを更に備える点が相違する。その他の構成については第１の実施形態と同様であるため、同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。

フーリエ変換部１４は、等化部１３から入力された等化信号Ｙ＝［ｙ_ｈ，ｙ_ｖ］^Ｔを離散フーリエ変換して、周波数領域のベースバンド信号を生成する。すなわち、フーリエ変換部１４−１は、等化信号の水平偏波成分ｙ_ｈを離散フーリエ変換してベースバンド信号ｙ_１を生成し、伝送路応答算出部１５に出力する。フーリエ変換部１４−２は、等化信号の垂直偏波成分ｙ_ｖを離散フーリエ変換してベースバンド信号ｙ_２を生成し、伝送路応答算出部１５に出力する。

伝送路応答算出部１５は、フーリエ変換部１４により生成されたベースバンド信号ｙ_１，ｙ_２に含まれる既知のパイロット信号を抽出する。そして、伝送路応答算出部１５は、抽出したパイロット信号をもとに伝送路応答Ｈを算出し、重み係数決定部１２に出力する。すなわち、伝送路応答算出部１５は、ベースバンド信号ｙ_１，ｙ_２に基づいて水平偏波の伝送路応答ｈ_１１及び垂直偏波の伝送路応答ｈ_２２を算出する。

重み係数決定部１２は、伝送路応答算出部１５により算出された水平偏波の伝送路応答ｈ_１１及び垂直偏波の伝送路応答ｈ_２２を用いて、遅延プロファイルを作成し、希望波及びＳＦＮ波のピーク同士のレベル差から水平偏波電力比ｐ_ｈ／ｐ’_ｈ及び垂直偏波電力比ｐ_ｖ／ｐ’_ｖを求める。そして、重み係数決定部１２は、第１の実施形態の等化装置１と同様に希望波偏波間電力比Ｄ及びＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’を算出し、希望波偏波間電力比Ｄ及びＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’の差が大きくなるように重み係数ｗ_１，ｗ_２を決定する。

以上説明したように、等化装置２は、等化装置１の構成に加えてフーリエ変換部１４−１，１４−２及び伝送路応答算出部１５を備えるため、等化装置１と比較して回路規模が大きくなるが、伝送路応答Ｈを自身で算出することができるため、伝送路応答Ｈの推定精度を向上させることができる。そのため、等化装置２は、評価関数Ｅ＝｜Ｄ−Ｄ’｜の精度をさらに向上させ、最適な重み係数ｗ_１，ｗ_２を決定することが可能となる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る受信装置について説明する。図５は、第３の実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。図５に示す受信装置３は、等化装置２と、ＭＩＭＯ検出部１６と、雑音分散算出部１７−１，１７−２と、尤度比算出部１８と、誤り訂正復号部１９とを備える。

受信装置３は、ＳＦＮ環境下で、水平偏波及び垂直偏波を用いた偏波ＭＩＭＯ伝送方式により送信された希望波及びＳＦＮ波を受信し、受信信号を復号する。

等化装置２は、第２の実施形態の等化装置２と同一の構成であるが、本実施形態ではフーリエ変換部１４−１により生成されたベースバンド信号ｙ_１をＭＩＭＯ検出部１６及び雑音分散算出部１７−１に出力し、フーリエ変換部１４−２により生成されたベースバンド信号ｙ_２をＭＩＭＯ検出部１６及び雑音分散算出部１７−２に出力し、伝送路応答算出部１５により生成された伝送路応答ＨをＭＩＭＯ検出部１６に出力する。

ＭＩＭＯ検出部１６は、ＺＦ、ＭＭＳＥ、ＭＬＤ、ＱＲＭ−ＭＬＤなどの既知の手法により、伝送路応答Ｈを用いてベースバンド信号ｙ_１，ｙ_２から送信信号の推定値ｘ＾_１，ｘ＾_２を生成し、尤度比算出部１８に出力する。例えば、ＺＦによりＭＩＭＯ検出を行う場合、受信信号ベクトルｙは、伝送路応答Ｈ、送信信号ベクトルｘ、雑音ベクトルｚを用いて、式（１０）により表される。式（１０）の両辺に、式（１１）で表されるウェイト行列Ｗを乗じると、式（１２）が導かれる。式（１２）の右辺第２項を０と近似すると、式（１３）が得られる。上付きのＨはエルミート転値を表す。

ＭＭＳＥによりＭＩＭＯ検出を行う場合は、式（１１）のウェイト行列Ｗは式（１４）で表される。ここで、Ｉは受信アンテナ数を２とすると２×２の単位行列である。γはＳＮ比であり、Ｎｔは送信アンテナ数である。

雑音分散算出部１７−１は、ベースバンド信号ｙ_１の雑音分散σ＾_１ ^２を算出し、尤度比算出部１８に出力する。また、雑音分散算出部１７−２は、ベースバンド信号ｙ_２の雑音分散σ＾_２ ^２を算出し、尤度比算出部１８に出力する。雑音分散は、例えばＭＥＲ（Modulation Error Ratio）の値から算出することができる。変調多値数が大きいキャリアのＭＥＲの値は、低ＣＮ比（Carrier to Noise Ratio）領域において信頼性が低下し、ＭＥＲの値から算出した雑音分散も信頼性が低下する。そのため、例えば、地上デジタル放送の場合、ＢＰＳＫ変調されるＡＣ（Auxiliary Channel）信号又はＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）信号の雑音分散を求めることが望ましい。

尤度比算出部１８は、ＭＩＭＯ検出部１６から入力された送信信号の推定値ｘ＾_１，ｘ＾_２、及び雑音分散算出部１７−１，１７−２により算出された雑音分散σ＾_１ ^２，σ＾_２ ^２を用いて、送信された各ビットの尤度比Ｓ_１，Ｓ_２を算出し、誤り訂正復号部１９に出力する。

誤り訂正復号部１９は、尤度比算出部１８により算出された尤度比Ｓ_１，Ｓ_２を用いて、誤り訂正符号（ＬＤＰＣ符号やターボ符号）の復号を行い、受信装置３に送信されたビットの推定値を復号する。ＬＤＰＣ符号の復号には、sum-product復号法などの既知の手法を用いることができる。

次に、受信装置３の動作を、図６を参照して説明する。図６は、受信装置３の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ２０１において、等化装置２は、希望波偏波間電力比Ｄ及びＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’の差が大きくなるように決定した重み係数ｗ_１，ｗ_２を用いて、等化信号Ｙを算出する。具体的な処理は、図３に示したステップＳ１０１〜Ｓ１０８と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２０２において、ＭＩＭＯ検出部１６は、伝送路応答Ｈを用いてベースバンド信号ｙ_１，ｙ_２から送信信号の推定値ｘ＾_１，ｘ＾_２を生成する。

ステップＳ２０３において、雑音分散算出部１７−１，１７−２は、ベースバンド信号ｙ_１，ｙ_２の雑音分散σ＾_１ ^２，σ＾_２ ^２を算出する。なお、ステップＳ２０２及びステップＳ２０３の処理は、いずれを先に行ってもよいし、双方の処理を並行して行ってもよい。

ステップＳ２０４において、尤度比算出部１８は、ステップＳ２０２により生成された送信信号の推定値ｘ＾_１，ｘ＾_２、及びステップＳ２０３により算出された雑音分散σ＾_１ ^２，σ＾_２ ^２を用いて、送信された各ビットの尤度比Ｓ_１，Ｓ_２を算出する。

ステップＳ２０５において、誤り訂正復号部１９は、ステップＳ２０４により算出された尤度比Ｓ_１，Ｓ_２を用いて、受信装置３に送信されたビットの推定値を復号する。

以上説明したように、受信装置３は、等化装置２により受信信号を高精度に等化した後、復号処理を行うため、高精度に復号することが可能となる。

図７は、受信装置３のシミュレーション結果を示す図であり、横軸はＤＵＲ、縦軸は所要ＣＮ比である。図８は、このシミュレーションの条件を示す図である。このシミュレーションでは、固定受信を想定し、Ｂ階層で受信するものとした。

図７は、希望波偏波間電力比Ｄ及びＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’がともに０ｄＢの場合（（Ｄ，Ｄ’）＝（０，０））と、希望波偏波間電力比Ｄが０ｄＢでＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’が８ｄＢの場合（（Ｄ，Ｄ’）＝（０，８））とについて、ＬＤＰＣ復号後のビット誤り率が１×１０^−７を下回るＣＮ比を所要ＣＮ比とし、式（１）で示すＤＵＲに対する所要ＣＮ比をプロットした。図７から、（Ｄ，Ｄ’）＝（０，８）の場合は、（Ｄ，Ｄ’）＝（０，０）の場合に対して、ＤＵＲ＜３ｄＢで所要ＣＮＲの上昇（劣化）を抑えられていることが分かる。したがって、本発明による、希望波偏波間電力比Ｄ及びＳＦＮ波偏波間電力比Ｄ’の差が大きくなるように重み係数を決定するという手法により、所要ＣＮＲを低減できることが検証された。

＜プログラム＞
上記の実施形態として機能させるためにコンピュータを用いることも可能である。そのようなコンピュータは、各装置の機能を実現する処理内容を記述したプログラムを該コンピュータの記憶部に格納しておき、該コンピュータのＣＰＵ(Central Processing Unit)やＤＳＰ(Digital Signal Processor)によってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。また、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。

また、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。このような記録媒体を用いれば、プログラムをコンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録された記録媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体であってもよい。また、このプログラムは、ネットワークを介したダウンロードによって提供することもできる。

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

１，２等化装置
３受信装置
１０−１，１０−２受信アンテナ
１１ＨＶＲ測定部
１２重み係数決定部
１３等化部
１４−１,１４−２フーリエ変換部
１５伝送路応答算出部
１６ＭＩＭＯ検出部
１７−１，１７−２雑音分散算出部
１８尤度比算出部
１９誤り訂正復号部

Claims

ＳＦＮ環境下で、水平偏波及び垂直偏波を用いた偏波ＭＩＭＯ伝送方式により送信された希望波及びＳＦＮ波を受信して等化する等化装置であって、
受信信号の水平偏波と垂直偏波の電力比であるＨＶＲを測定するＨＶＲ測定部と、
前記ＨＶＲと、希望波及びＳＦＮ波の水平偏波の電力比である水平偏波電力比と、希望波及びＳＦＮ波の垂直偏波の電力比である垂直偏波電力比とから、希望波の水平偏波及び垂直偏波の電力比である希望波偏波間電力比と、ＳＦＮ波の水平偏波及び垂直偏波の電力比であるＳＦＮ波偏波間電力比とを算出し、前記希望波偏波間電力比及び前記ＳＦＮ波偏波間電力比の差が大きくなるように重み係数を決定する重み係数決定部と、
前記受信信号に対して、前記重み係数を用いて重み付け演算を行うことにより、等化信号を生成する等化部と、
を備えることを特徴とする等化装置。
前記重み係数決定部は、重み係数を複数パターン用意し、その中から、前記希望波偏波間電力比及び前記ＳＦＮ波偏波間電力比の差が最大となる重み係数を選択することを特徴とする、請求項１に記載の等化装置。
前記等化信号をフーリエ変換して周波数領域のベースバンド信号を生成するフーリエ変換部と、
前記ベースバンド信号に基づいて水平偏波の伝送路応答及び垂直偏波の伝送路応答を算出する伝送路応答算出部と、を備え、
前記重み係数決定部は、前記水平偏波の伝送路応答及び前記垂直偏波の伝送路応答を用いて、前記水平偏波電力比と、前記垂直偏波電力比とを求めることを特徴とする、請求項１又は２に記載の等化装置。
ＳＦＮ環境下で、水平偏波及び垂直偏波を用いた偏波ＭＩＭＯ伝送方式により送信された希望波及びＳＦＮ波を受信して復号する受信装置であって、
受信信号の水平偏波と垂直偏波の電力比であるＨＶＲを測定するＨＶＲ測定部と、
前記ＨＶＲと、希望波及びＳＦＮ波の水平偏波の電力比である水平偏波電力比と、希望波及びＳＦＮ波の垂直偏波の電力比である垂直偏波電力比とから、希望波の水平偏波及び垂直偏波の電力比である希望波偏波間電力比と、ＳＦＮ波の水平偏波及び垂直偏波の電力比であるＳＦＮ波偏波間電力比とを算出し、前記希望波偏波間電力比及び前記ＳＦＮ波偏波間電力比の差が大きくなるように重み係数を決定する重み係数決定部と、
前記受信信号に対して、前記重み係数を用いて重み付け演算を行うことにより、等化信号を生成する等化部と、
前記等化信号をフーリエ変換して周波数領域のベースバンド信号を生成するフーリエ変換部と、
前記ベースバンド信号に基づいて伝送路応答を算出する伝送路応答算出部と、
前記伝送路応答を用いて前記ベースバンド信号から送信信号の推定値を生成するＭＩＭＯ検出部と、
前記送信信号の推定値、及び前記ベースバンド信号の雑音分散を用いて、送信された各ビットの尤度比を算出する尤度比算出部と、
前記尤度比を用いて、送信されたビットの推定値を復号する誤り訂正復号部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
コンピュータを、請求項１から３のいずれか一項に記載の等化装置として機能させるためのプログラム。
コンピュータを、請求項４に記載の受信装置として機能させるためのプログラム。