JP3800074B2

JP3800074B2 - Ｏｆｄｍ方式の通信機

Info

Publication number: JP3800074B2
Application number: JP2001346246A
Authority: JP
Inventors: 田中　　誠; 松ヶ谷　　和沖
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-11-12
Filing date: 2001-11-12
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2021-11-12
Also published as: JP2003152676A; US20030090419A1; US6822607B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、データを周波数分割して並列伝送するＯＦＤＭ伝送方式を用いたＯＦＤＭ方式の通信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、基地局が各ユーザーの端末から受信信号を受信するにあたり、アレイアンテナの指向性を利用し、受信信号を空間的にてユーザーの端末毎に分離することで、基地局の端末収容能力を向上させる技術であるＳＤＭＡ（ＳｐａｃｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）が注目されている。
【０００３】
ＳＤＭＡでは、所望のユーザー端末の方向にビームを向けるとともに、それ以外のユーザー端末の方向にヌル点（電波を送受信しない点）を向ける必要がある。通常この技術は、アダプティブアレイにより実現され、そのアルゴリズムである最小誤差２乗法（ＭＭＳＥ：ＭｉｎｉｍｕｍＭｅａｎＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ）が使用されることが多い。
【０００４】
このものにおいては、各ユーザの端末は、その通信信号に対して端末毎に予め決められた既知信号を付加して送信する。これに伴い、基地局においては、所望ユーザーの端末から送信されたされた既知信号とそのレプリカとの誤差を最小にするようにウエイトを決定し、そのウエイトに基づいて信号処理を行う。
【０００５】
このことにより、所望ユーザの端末以外の方向にヌル点を形成して、所望ユーザの端末以外の端末の通信信号を抑圧する。一方、各ユーザの端末のうち、所望ユーザの端末の方向に受信ビームを向け、所望ユーザの端末の通信信号を取得することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の最小誤差２乗法をＯＦＤＭ方式の基地局に適用するには、既知信号を通信信号に付加する必要があり、この既知信号の付加にあたっては、以下の２つの手段が考えられる。
▲１▼ 既知信号をサブキャリアの時間軸方向に挿入する。
▲２▼ 既知信号をサブキャリアの周波数軸方向に挿入する。
【０００７】
このような構成をもつＯＦＤＭ方式の通信信号は、複数の遅延波をもって基地局で受信される。この時、各遅延波の遅延時間がガードインターバルの期間に比べて短い場合、基地局では他のシンボルからの干渉無しに復調することが可能になる。この機能により上記▲１▼、▲２▼では、アダプティブアレイによる抑圧動作が異なる。
【０００８】
▲１▼の場合、通信信号の遅延波の遅延時間がガードインターバルの期間に比べて、短いのであれば、アダプティブアレイはそれらの遅延波には抑圧動作しない。これは、遅延波の遅延時間がガードインターバルの期間に比べて短い時にはデータシンボルを良好に抽出できるからである。従って、アンテナの自由度を効率的に他のユーザ抑圧の為に使用することができる。ここで、アンテナの自由度とは、信号を抑圧することができる数のことをいい、これはアンテナの素子数によって規定される。しかし、ウエイトの更新は、ＯＦＤＭの１シンボルで一回しか行えないため、ウエイトの決定に長い時間を必要とするといった問題が生じる。
【０００９】
▲２▼の場合、一度のウエイト更新に際してサブキャリア数分のデータを使用することができるので、ウエイトの決定は、短い時間で済む。しかし、ＯＦＤＭのスペクトラムを歪ませるような遅延波は、たとえガードインターバルの期間であっても抑圧対象になってしまう。従って、本来抑圧する必要の無い通信信号を抑圧することで、自由度を無駄に消耗し、本来抑圧するべき信号を抑圧できなくなることがある。これにより、受信信号から端末毎の通信信号を良好に分離できなくなるといった問題が生じる。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑み、各端末から送信された各データサブキャリア信号のうち、所定端末から送信されたデータサブキャリア信号を良好に分離できるＯＦＤＭ方式の通信機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、各端末からの通信信号を受信するＯＦＤＭ方式の通信機であって、通信信号は、周波数軸上に既知サブキャリア信号が配置されてなる既知信号と、周波数軸上にデータサブキャリア信号が配置されてなるデータ信号とを有し、かつ、既知サブキャリア信号が周波数軸上で端末毎に異なる位置に配置されるように設定されており、端末毎の通信信号をそれぞれ受信するアンテナ素子（１０〜１３）と、受信されたそれぞれの既知信号をアンテナ素子毎にフーリエ変換して既知サブキャリア信号を抽出するとともに、受信されたそれぞれのデータ信号をアンテナ素子毎にフーリエ変換してデータサブキャリア信号を抽出するフーリエ変換手段（７０〜７３）と、抽出された既知サブキャリア信号に応じて、既知サブキャリア信号毎の伝搬路推定値を推定する推定手段（８００〜８０３）と、推定された伝搬路推定値に応じて、アンテナ素子毎の既知サブキャリア信号が配置されている位置のデータサブキャリア信号を端末毎に最大比合成するための合成ウエイトを求める合成ウエイト算出手段（８１０）と、算出された合成ウエイトに応じて、各端末のうち所定端末から送信されたデータサブキャリア信号を、抽出されたデータサブキャリア信号から分離する分離手段（８２０、９０、１００）とを有することを特徴とする。
【００１２】
このように、端末毎に最大比合成するためのウエイトを用いることにより、前記抽出されたデータサブキャリア信号のうち、所定端末から送信されたデータサブキャリア信号を分離できる。
【００１３】
具体的には、請求項２に記載の発明のように、分離手段は、算出された合成ウエイトに応じて、所定端末の方向に受信ビームを向けるための方向ベクトルを端末毎に求める方向ベクトル算出手段（８２０）と、端末毎の方向ベクトルに基づいて、所定端末の方向に受信ビームを向け、かつ、所定端末以外の他の端末の方向にヌル点を形成するための分離ウエイトを求める分離ウエイト算出手段（９０）と、分離ウエイトに基づいて、前記抽出されたデータサブキャリア信号のうち、所定端末から送信されたデータサブキャリア信号を分離する手段（１００）とを採用してもよい。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明のように、合成ウエイト算出手段は、アンテナ素子と既知サブキャリア信号とに対応するマトリックスとして合成ウエイトを求めるものであって、方向ベクトル算出手段は、所定端末から送信された既知サブキャリア信号毎に伝搬路推定値の大きさを加算して各加算値を求めるとともに、これら加算値のうち最大値を求め、さらに、マトリックスを構成する各要素のうち最大値に対応する要素を選択し、この選択された要素に基づいて方向ベクトルを求めるようにしてもよい。
【００１５】
請求項４に記載の発明のように、方向ベクトル算出手段は、最大値に対応する要素の位相を方向ベクトルとして求めるようにしてもよい。
【００１６】
請求項５に記載の発明のように、方向ベクトル算出手段は、最大値に対応する要素の位相と振幅を方向ベクトルとして求めるようにしてもよい。
【００１７】
請求項６に記載の発明のように、ウエイト算出手段は、アンテナ素子と既知サブキャリア信号とに対応するマトリックスとして合成ウエイトを求めるものであって、方向ベクトル算出手段は、マトリックスを構成する各要素のうち、所定端末から送信された既知サブキャリア信号に対応する２つ以上の要素を平均して平均値を求め、この求められた平均値に応じて方向ベクトルを求めるようにしてもよい。
【００１８】
請求項７に記載の発明のように、方向ベクトル算出手段は、求められた平均値の位相を方向ベクトルとして求めるようにしてもよい。
【００１９】
請求項８に記載の発明のように、方向ベクトル算出手段は、求められた平均値の位相と振幅を方向ベクトルとして求めるようにしてもよい。
【００２０】
請求項９に記載の発明のように、周波数軸上に送信サブキャリア信号を配置して端末毎に送信データ信号を生成する手段（１４２）と、アンテナ素子毎に設けられ、送信データに分離ウエイトを乗算して各アンテナ素子に出力する手段（１５０〜１５３）とを採用してもよい。
【００２１】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する各実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１乃至図３に、本発明に係るＯＦＤＭ方式の通信機の第１実施形態を示す。図１、図２は、ＯＦＤＭ方式の通信機の電気回路構成を示すブロック図、図３は、ＯＦＤＭ信号のフォーマットの一例を示す。
【００２３】
本実施形態において、通信機によって受信される受信信号には、各ユーザの端末（各ユーザ１、２の端末）から送信されたそれぞれのＯＦＤＭ信号が含まれている。
【００２４】
ＯＦＤＭ信号は、図３に示すように、時間軸上において、タイミング検出用既知信号Ｔ、及び、伝送路推定用既知信号ＣＳが、各有効シンボルＤ１〜ＤＮ（Ｎは整数）に先だって配置されている。
【００２５】
伝送路推定用既知信号ＣＳには、周波数軸上に既知サブキャリア信号がそれぞれ配列されてなる。
【００２６】
図３において、既知サブキャリア信号は、周波数軸上において端末毎に予め決められた位置に配置されている。すなわち、既知サブキャリア信号は、ユーザの端末毎に、重ならないように配置（スプリット）されている。
【００２７】
例えば、ユーザ数ｎを２（＝ｎ）とし、ユーザ１の端末の既知サブキャリア信号をｓ１、ｓ１’とし、ユーザ２の端末の既知サブキャリア信号をｓ２、ｓ２’とすると、既知サブキャリア信号ｓ１、ｓ２、ｓ１’、ｓ２’は、周波数軸上において、それぞれ、異なる周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４に設定されていることになる。
【００２８】
有効シンボルＤ１〜ＤＮは、データシンボル｛Ｄａｔａ（１）〜Ｄａｔａ（ｎｓｙｍ）｝とこのデータシンボル毎にそのデータシンボルに先だつガードインターバルＧＩとからなる。データシンボルは、周波数軸上にデータサブキャリア信号がそれぞれ配列されて構成されている。
【００２９】
データサブキャリア信号としては、各ユーザの端末毎に同じ周波数が用いられている。すなわち、データサブキャリア信号は、周波数軸上において、ユーザの端末毎に周波数が重なるように配置されることになる。また、ガードインターバルＧＩは、データシンボル毎に設けられて、データシンボルのうち後側の所定期間部分を複写されて構成されている。
【００３０】
次に、ＯＦＤＭ方式の通信機の電気回路構成について図１、図２を用いて説明する。
【００３１】
ＯＦＤＭ方式の通信機は、図１に示すように、アンテナ素子１０〜１３、スイッチ２０〜２３、受信機３０、及び、送信機４０から構成されている。
【００３２】
アンテナ素子１０〜１３は、ユーザ１〜ユーザｎの各端末からＯＦＤＭ信号を受信するとともに、ユーザ１〜ユーザｎの各端末に向けＯＦＤＭ信号を送信する。
【００３３】
スイッチ２０〜２３は、アンテナ素子毎に設けられて、受信機３０及び送信器４０の一方とアンテナ素子１０〜１３を接続するとともに、受信機３０及び送信器４０の他方とアンテナ素子１０〜１３とを開放する。
【００３４】
受信機３０は、ガードインターバル削除部（ＧＩ削除）５０〜５３、シリアル−パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）６０〜６３、高速フーリエ変換部（ＦＦＴ）７０〜７３、ベクトル生成部８１〜８ｎ、ユーザ分離ウエイト算出部９０、ユーザ分離合成部１００、及び、復調データ生成部１１１〜１１ｎから構成されている。
【００３５】
ガードインターバル削除部５０〜５３は、各アンテナ素子１０〜１３で受信されたＯＦＤＭ信号のガードインターバルを削除する。また、シリアル−パラレル変換部６０〜６３は、ガードインターバル除去等の処理が成されたそれぞれの信号をパラレル信号にシリアル−パラレル変換する。
【００３６】
高速フーリエ変換部７０〜７３は、アンテナ素子毎に、パラレル信号を高速フーリエ処理して、ＯＦＤＭ信号をＯＦＤＭ復調する。これにより、パラレル信号から伝送路推定用既知信号ＣＳの各既知サブキャリア信号を抽出するとともに、パラレル信号から有効シンボル毎の各データサブキャリア信号を抽出することができる。
【００３７】
ベクトル生成部８１〜８ｎは、ユーザの端末毎に設けられており、ベクトル生成部８１は、伝搬路推定部８００〜８０３、最大比合成ウエイト算出部８１０、及び、方向ベクトル算出部（方向ベクトル算出手段）８２０を有している。
【００３８】
伝搬路推定部（推定手段）８００〜８０３は、既知サブキャリア信号のレプリカを予め記憶し、高速フーリエ変換部３０〜３３で求められた既知サブキャリア信号を、そのレプリカでアンテナ素子毎に複素除算する。これにより、伝送路推定値を既知サブキャリア信号毎に求めることができる。この伝送路推定値は、当該通信機と各ユーザの端末との間の伝送路の周波数特性を示している。
【００３９】
最大比合成ウエイト算出部（合成ウエイト算出手段）８１０は、既知サブキャリア毎の伝送路推定値に基づいて、アンテナ素子毎の既知サブキャリア信号が配置されている位置のデータサブキャリア信号をユーザの端末毎に最大比合成するためのウエイトＷ（合成ウエイト）を求める。
【００４０】
ウエイトＷは、例えば、数式１に示すように、アンテナ素子数を４、既知サブキャリア信号数を４とすると、（アンテナ素子数：４）×（既知サブキャリア信号数：４）のマトリックスで表すようになる。
【００４１】
【数１】

【００４２】
ここで、ウエイトＷの各要素は、ｉ（１≦ｉ≦４）番目のアンテナ素子、ｋ（１≦ｉ≦４）番目の既知サブキャリア信号に対応する伝搬路推定値をｈｉ（ｋ）とすると、数式２で表すようになる。
【００４３】
【数２】
｛ｈｉ（ｋ）／｜ｈｉ（ｋ）｜²｝
方向ベクトル算出部（方向ベクトル算出手段）８２０は、後述するように、ウエイトＷに基づいて、ユーザ１の端末の方向ベクトルを求める。この方向ベクトルは、受信ビームをユーザ１の端末の方向に向けるために採用されている。また、ベクトル生成部８２〜８ｎは、ベクトル生成部８１と同様の構成を有し、ユーザ２〜ｎの端末の方向ベクトルをそれぞれ求める。
【００４４】
ユーザ分離ウエイト算出部（分離ウエイト算出手段）９０は、ユーザ１〜ｎの端末の方向ベクトルに基づいて、各ユーザーの端末向けにユーザ分離ウエイトを求める。このユーザ分離ウエイトは、高速フーリエ変換部７０〜７３で抽出された各データサブキャリア信号をユーザーの端末毎に分離するために採用されている。
【００４５】
ユーザ分離合成部（信号分離手段）１００は、各ユーザ分離ウエイトに基づいて、高速フーリエ変換部７０〜７３で抽出された各データサブキャリア信号をユーザの端末毎に分離する。
【００４６】
復調データ生成部１１１〜１１ｎは、ユーザーの端末毎に設けられており、復調データ生成部１１１は、復調部１１１１、及び、パラレル−シリアル変換部１１１２を有している。復調部１１１１は、ユーザ分離合成部１００にて分離されたユーザ１の端末からのデータサブキャリア信号に対してＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等のデジタル復調を行う。
【００４７】
パラレル−シリアル変換部１１１２は、当該デジタル復調された信号をパラレル−シリアル変換することにより、ユーザ１の端末の復調データを求める。また、復調データ生成部１１２〜１１ｎは、復調データ生成部１１１と同様の構成を有し、ユーザ２〜ｎの端末の復調データをそれぞれ求める。
【００４８】
次に、送信器４０について図２を参照して説明すると、送信器４０は、加算器（Σ）１２０〜１２３、及び、データ生成部１３１〜１３ｎを有して構成されている。
【００４９】
データ生成部１３１乃至１３ｎは、ユーザの端末毎に設けられており、データ生成部１３１は、シリアル−パラレル変換部（Ｓ／Ｐ）１４０、変調部１４１、逆フーリエ変換部（ｉＦＦＴ）１４２、パラレル−シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）１４３、ガードインターバル挿入部（ＧＩ挿入）１４４、及び、乗算部１５０〜１５３を有している。
【００５０】
シリアル−パラレル変換部１４０は、ユーザ１の端末向けの送信データをシリアル−パラレル変換しパラレル信号を出力する。変調部１４１は、パラレル信号を例えば、１６ＱＡＭ（或いは、ＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ）等のデジタル変調して変調データを出力する。
【００５１】
逆フーリエ変換部１４２は、変調部１４１の変調データを逆フーリエ変換して変換データ信号を出力する。パラレル−シリアル変換部１４３は、逆フーリエ変換部１４２から出力された変換データ信号をパラレル−シリアル変換してシリアル信号を出力する。
【００５２】
ガードインターバル挿入部１４４は、シリアル信号にガードインターバルを挿入して送信信号を生成して乗算部１５０〜１５３に出力する。また、乗算部１５０〜１５３は、アンテナ素子毎に設けられて、ガードインターバル挿入部１４４で生成された各送信信号に、ユーザ分離ウエイト算出部９０で求められたユーザ１向けのユーザ分離ウエイトをそれぞれ乗算することにより、ユーザ１向けの各乗算信号を求める。
【００５３】
データ生成部１３２乃至１３ｎは、データ生成部１３１と同様の構成を有し、ユーザ２乃至ｎ向けの乗算信号をそれぞれ求める。
【００５４】
以下、本第１実施形態の作動について説明する。先ず、スイッチ２０〜２３は、アンテナ素子１０〜１３と受信機３０を接続する。これに伴い、アンテナ素子１０〜１３と送信器４０との間が開放される。この場合、アンテナ素子１０〜１３によって受信された受信信号が、スイッチ２０〜２３を通して受信機３０にそれぞれ入力される。
【００５５】
この入力された受信信号は、それぞれ、ＲＦ／ＩＦ回路（図示しない）を経て増幅、周波数変換されて、この周波数変換された信号は、それぞれ、ベクトル復調部（図示しない）に入力された後、Ｉ（実部）、Ｑ（虚部）信号に復調される。
【００５６】
このＩ、Ｑ信号を基に、同期、ＡＦＣ（ＡＵＴＯＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｔｒｏｌ）、ガードインターバル削除部５０〜５３によるガードインターバル除去等のＯＦＤＭ復調に必要な処理が行われる。
【００５７】
このように、ガードインターバル除去等の処理が成されたそれぞれの信号は、シリアル−パラレル変換部６０〜６３でシリアル−パラレル変換される。そのシリアル−パラレル変換されたパラレル信号は、それぞれ、高速フーリエ変換部７０〜７３に入力される。
【００５８】
すると、高速フーリエ変換部７０〜７３は、パラレル信号から各既知サブキャリア信号をそれぞれ抽出するとともに、アンテナ素子毎のパラレル信号から各データサブキャリア信号をそれぞれ抽出する。このように抽出された各データサブキャリア信号と各既知サブキャリア信号とは、ベクトル生成部８１〜８ｎに入力される。
【００５９】
ここで、ベクトル生成部８１においては、伝搬路推定部８００〜８０３が既知サブキャリア信号毎に伝送路推定値を求めると、ウエイト算出部８１０が各伝送路推定値に基づいて、数式１に示すごとく、ウエイトＷを求める。これに伴い、方向ベクトル算出部８２０は、図４に示すように、ユーザー１向けの方向ベクトルＣ１を求める。
【００６０】
具体的には、ウエイトＷの各要素の分母を列毎に足し合わせることにより、数式３に示すように、加算値ｐ（ｋ）を求めるとともに、数式４に示すように、列毎の加算値ｐ（ｋ）を要素とするベクトルＰを求める。
【００６１】
【数３】

【００６２】
【数４】
Ｐ＝［ｐ（１）、ｐ（２）、ｐ（３）、ｐ（４）］
さらに、ベクトルＰをユーザの端末毎に分離する。例えば、ベクトルＰのうち、一列目、３列目が、ユーザ１の端末から送信された既知サブキャリア信号に対応し、２列目、４列目が、ユーザ２の端末から送信された既知サブキャリア信号に対応しているとする。この場合、ベクトルＰのうち、一列目及び３列目の要素を取り出して、数式５に示すごとく、ユーザ１の端末向けのベクトルＰ’を求める。
【００６３】
【数５】
Ｐ’＝［ｐ（１）、ｐ（３）］
次に、ベクトルＰ’のうち最大値ｐｍａｘを選択する。このことは、最大値の要素を選択することにより、信頼性の高い要素を選択できると考えられるからである。ここで、ウエイトＷの各要素を極座標で表すと、数式６に示すようになり、ウエイトＷのうち、最大値ｐｍａｘに対応する列ｍの各要素を取り出して、数式７に示すように、ベクトルＲを求め、数式８に示すように、ベクトルＲの各要素において振幅を除いて位相だけを取り出して、ユーザー１向けの方向ベクトルＣ１を求める。
【００６４】
【数６】

【００６５】
【数７】

【００６６】
【数８】

【００６７】
例えば、ｐ（１）＞ｐ（３）のとき、最大値ｐｍａｘとしてｐ（１）が選択されて、最大値ｐｍａｘに対応する列ｍとして１列が選択される。これに伴い、１列に対応するベクトルＲ、ひいては、方向ベクトルＣ１が求められる。一方、ｐ（１）＜ｐ（３）のとき、最大値ｐｍａｘとしてｐ（３）が選択されて、最大値ｐｍａｘに対応する列ｍとして３列が選択されるため、３列に対応するベクトルＲ、ひいては、方向ベクトルＣ１が求められる。
【００６８】
次に、ベクトル生成部８２〜８ｎが、ベクトル生成部８１と同様に、ユーザー２〜ｎ向けの方向ベクトルＣ２〜Ｃｎを求める。これに伴い、ユーザ分離ウエイト算出部９０は、方向ベクトルＣ２〜Ｃｎに基づいて、各ユーザー２〜ｎの端末向けにユーザ分離ウエイトを求める。
【００６９】
次に、ユーザ数ｎが２で、方向ベクトルＣ１、Ｃ２と基づいて、ユーザ１の端末向けのユーザ分離ウエイトＷ１とユーザ２の端末向けのユーザ分離ウエイトＷ２を求める例について説明する。
【００７０】
先ず、方向ベクトルＣ１、Ｃ２とともに、方向ベクトルＣ１、Ｃ２を併せたマトリクッスＣを数式９に示す。
【００７１】
【数９】

【００７２】
次に、数式１０に示すように、拘束ベクトルＨ１、Ｈ２を求める。拘束ベクトルＨ１は、ユーザ１の端末（方向ベクトルＣ１）の方向に受信ビームを向けるとともに、ユーザ２の端末（方向ベクトルＣ２）の方向にヌル点を形成するために採用されている。拘束ベクトルＨ２は、ユーザ２の端末（方向ベクトルＣ２）の方向に受信ビームを向けるとともに、ユーザ１の端末（方向ベクトルＣ１）の方向にヌル点を形成するために採用されている。
【００７３】
【数１０】

【００７４】
次に、方向ベクトルＣ１、マトリクッスＣ、及び、拘束ベクトルＨ１を数式１１に代入して、ユーザ分離ウエイトＷ１を求める。さらに、方向ベクトルＣ２、マトリクッスＣ、及び、拘束ベクトルＨ２を数式１１に代入して、ユーザ分離ウエイトＷ２を求める。
【００７５】
【数１１】

【００７６】
次に、ユーザ分離合成部１００は、高速フーリエ変換部７０〜７３で抽出された各データサブキャリア信号のうち、ユーザ１の端末から送信されたデータサブキャリア信号を分離する。
【００７７】
ここで、ｉ番目のアンテナ素子、第ｌ（エル）番目の有効シンボル、第ｋ番目のデータサブキャリア信号をｘｉ（ｌ、ｋ）とし、高速フーリエ変換部７０〜７３で抽出された各データサブキャリア信号を、数式１２に示すようにマトリックスＺで表す。
【００７８】
【数１２】

【００７９】
数式１３に示すように、マトリックスＺにユーザ分離ウエイトＷ１を掛けることにより、高速フーリエ変換部７０〜７３で抽出された各データサブキャリア信号から、ユーザ１の端末から送信されたデータサブキャリア信号（以下、データサブキャリア信号Ｙ１という）を取り出すことができる。
【００８０】
【数１３】
Ｙ１＝Ｚ×Ｗ１
数式１４に示すように、マトリックスＺにユーザ分離ウエイトＷ２を掛けることにより、高速フーリエ変換部７０〜７３で抽出された各データサブキャリア信号から、ユーザ２の端末から送信されたデータサブキャリア信号（以下、データサブキャリア信号Ｙ２という）を取り出すことができる。
【００８１】
【数１４】
Ｙ２＝Ｚ×Ｗ２
次に、復調データ生成部１１１において、復調部１１１１が、データサブキャリア信号Ｙ１をデジタル復調して、この復調された信号がパラレル−シリアル変換部１１１２でパラレル−シリアル変換されることにより、ユーザー１の端末からの復調データが求められる。また、復調データ生成部１１２によって、復調データ生成部１１１と同様に、ユーザー２の端末からの復調データが求められる。
【００８２】
次に、上述の如く求められたユーザ分離ウエイトＷ１、Ｗ２を用いて、ユーザ１の端末、及び、ユーザ２の端末のそれぞれに送信データを送信する例について説明する。
【００８３】
この場合、スイッチ２０〜２３は、アンテナ素子１０〜１３と送信器４０を接続して、受信機３０とアンテナ素子１０〜１３との間を開放させる。これに伴い、データ生成部１３１においては、シリアル−パラレル変換部１４０が、ユーザ１向けの送信データをパラレル信号にシリアル−パラレル変換する。
【００８４】
次に、変調部１４１は、シリアル−パラレル変換部１４０によって変換されたパラレル信号にデジタル変調を施し、逆フーリエ変換部１４２は、変調部１４１によってデジタル変調されたパラレル信号を逆フーリエ変換して変換信号を求める。換言すれば、逆フーリエ変換部１４２は、上記デジタル変調されたパラレル信号（送信サブキャリア信号）を周波数軸上に配置して変換信号を生成することになる。
【００８５】
次に、パラレル−シリアル変換部１４３は、逆フーリエ変換部１４２によって変換された変換信号をパラレル−シリアル変換してシリアル信号を出力する。さらに、ガードインターバル挿入部１４４は、パラレル−シリアル変換部１４３によって変換されたシリアル信号にガードインターバルを挿入して送信信号を生成する。
【００８６】
従って、乗算器１５０〜１５３は、ガードインターバル挿入部１４４からの送信信号にユーザ分離ウエイトＷ１を乗算することにより、ユーザ１向けの乗算信号をそれぞれ求める。
【００８７】
また、データ生成部１３２は、データ生成部１３１と同様に、ユーザ２向けの送信データとユーザ分離ウエイトＷ２に基づいてユーザ２向けの乗算信号を求める。
【００８８】
これに伴い、加算器１２０〜１２３は、ユーザ１の端末向けの乗算信号とユーザ２の端末向けの乗算信号をそれぞれ加算して加算信号をスイッチ２０〜２３を通してアンテナ素子１０〜１３に出力する。これにより、アンテナ素子１０〜１３は、ユーザ１の端末向けの乗算信号に基づく送信ビームをユーザ１の端末に向けるとともに、ユーザ２の端末向けの乗算信号に基づく送信ビームをユーザ２の端末に向けることができる。
【００８９】
以上説明したように本実施形態によれば、既知サブキャリア信号が配置されている位置のデータサブキャリア信号をユーザの端末毎に最大比合成するためのウエイトＷを求めるとともに、ウエイトＷに基づいて各方向ベクトルを求め、これら方向ベクトルに基づいてユーザ分離ベクトルを求める。この求められたユーザ分離ベクトルを用いることにより、各ユーザーの端末から送信された各データサブキャリア信号のうち、所定端末から送信されたデータサブキャリア信号を良好に分離できる。
【００９０】
なお、上記第１実施形態では、ユーザ１の端末向けの方向ベクトルＣ１として、ベクトルＲの各要素において振幅を除いて位相だけを取り出して生成した例について説明したが、これに限らず、ベクトルＲ自体を採用してもよい。このことは、ユーザ１の端末向けの方向ベクトル以外に、ユーザ２〜ｎの端末向けの方向ベクトルの生成にあたっても、適用できる。
（第２実施形態）
上記実施形態では、ウエイトＷのうち最大値ｐｍａｘに対応する列ｍの各要素に基づいて方向ベクトルを生成する例について説明したが、これに限らず、以下のようにしてもよい。
【００９１】
以下、方向ベクトル算出部８１０が、ウエイトＷに基づいてユーザ１の端末向けの方向ベクトルを求める例について図６を参照して説明する。なお、ウエイトＷのうち一列、３列が、ユーザ１の端末から送信された既知サブキャリア信号に対応しているとする。
【００９２】
先ず、ウエイトＷのうち一列目の各要素と３列目の各要素とを取り出して、一列目の各要素と、３列目の各要素とを行毎に加算平均することにより、数式１５に示すベクトルＫを生成する。
【００９３】
【数１５】

【００９４】
ここで、ベクトルＫの各要素のうち、振幅を除く位相だけを取り出して、数式１６に示すベクトルＴを求める。このベクトルＴを、上記第１実施形態で述べたユーザ１の端末向けの方向ベクトルＣ１に代えて採用する。なお、ベクトルＫ自体を方向ベクトルとして採用してもよい。
【００９５】
【数１６】

【００９６】
さらに、本発明の実施にあたり、ウエイトＷのうち３列以上の要素が、ユーザ１の端末から送信された既知サブキャリア信号に対応している場合には、以下のように、方向ベクトルを生成してもよい。
【００９７】
例えば、ウエイトＷとして５列以上のマトリックスを採用し、このマトリックスのうち、ａ列、ｂ列、ｃ列、ｄ列が、所定ユーザの端末から送信された既知サブキャリア信号に対応している場合、上記第１実施形態で述べたベクトルＰ’は、数式１７のように表すことができる。
【００９８】
【数１７】
Ｐ’＝［ｐ（ａ）、ｐ（ｂ）、ｐ（ｃ）、ｐ（ｄ）］
ここで、ベクトルＰ’の各要素をその大きいものから順に並び替えて、大きいものから、例えば、２つ選ぶ。これにより、信頼性の高いものから２個の要素を選ぶことができる。
【００９９】
例えば、ｐ（ａ）＞ｐ（ｂ）＞ｐ（ｃ）＞ｐ（ｄ）とき、要素ｐ（ａ）、ｐ（ｂ）とが選択されて、これに伴い、ウエイトＷのうち、ａ列、ｂ列に対応する要素を取り出して、ａ列目の各要素と、ｂ列目の各要素とを行毎に加算平均することによりベクトルＫを生成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＯＦＤＭ方式の通信機の第１実施形態の電気回路構成の一部を示すブロック図である。
【図２】ＯＦＤＭ方式の通信機の電気回路構成の残りを示すブロック図である。
【図３】ＯＦＤＭ信号のフォーマットの一例を示す図である。
【図４】上記第１実施形態の作動を説明する為の図である。
【図５】上記第１実施形態の作動を説明する為の図である。
【図６】本発明に係るＯＦＤＭ方式の通信機の第２実施形態の作動を説明する為の図である。
【符号の説明】
５０…ウエイト算出部、９０…ユーザ分離ウエイト算出部、
１４０…ユーザ分離合成部、８２０…方向ベクトル算出部。

Claims

各端末からの通信信号を受信するＯＦＤＭ方式の通信機であって、
前記通信信号は、周波数軸上に既知サブキャリア信号が配置されてなる既知信号と、前記周波数軸上にデータサブキャリア信号が配置されてなるデータ信号とを有し、かつ、前記既知サブキャリア信号が周波数軸上で端末毎に異なる位置に配置されるように設定されており、
前記端末毎の通信信号をそれぞれ受信するアンテナ素子（１０〜１３）と、
前記受信されたそれぞれの既知信号をアンテナ素子毎にフーリエ変換して前記既知サブキャリア信号を抽出するとともに、前記受信されたそれぞれの前記データ信号を前記アンテナ素子毎に前記フーリエ変換して前記データサブキャリア信号を抽出するフーリエ変換手段（７０〜７３）と、
前記抽出された既知サブキャリア信号に応じて、前記既知サブキャリア信号毎の伝搬路推定値を推定する推定手段（８００〜８０３）と、
前記推定された伝搬路推定値に応じて、前記アンテナ素子毎の前記既知サブキャリア信号が配置されている位置の前記データサブキャリア信号を端末毎に最大比合成するための合成ウエイトを求める合成ウエイト算出手段（８１０）と、
前記算出された合成ウエイトに応じて、前記各端末のうち所定端末から送信されたデータサブキャリア信号を、前記抽出されたデータサブキャリア信号から分離する分離手段（８２０、９０、１００）とを有することを特徴とするＯＦＤＭ方式の通信機。
前記分離手段は、
前記算出された合成ウエイトに応じて、前記所定端末の方向に受信ビームを向けるための方向ベクトルを前記端末毎に求める方向ベクトル算出手段（８２０）と、
前記端末毎の方向ベクトルに基づいて、前記所定端末の方向に受信ビームを向け、かつ、前記所定端末以外の他の端末の方向にヌル点を形成するための分離ウエイトを求める分離ウエイト算出手段（９０）と、
前記分離ウエイトに基づいて、前記抽出されたデータサブキャリア信号のうち、前記所定端末から送信されたデータサブキャリア信号を分離する信号分離手段（１００）と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ方式の通信機。
前記合成ウエイト算出手段は、前記アンテナ素子と前記既知サブキャリア信号とに対応するマトリックスとして前記合成ウエイトを求めるものであって、
前記方向ベクトル算出手段は、前記所定端末から送信された既知サブキャリア信号毎に前記伝搬路推定値の大きさを加算して各加算値を求めるとともに、これら加算値のうち最大値を求め、
さらに、前記マトリックスを構成する各要素のうち前記最大値に対応する要素を選択し、この選択された要素に基づいて前記方向ベクトルを求めることを特徴とする請求項２に記載のＯＦＤＭ方式の通信機。
前記方向ベクトル算出手段は、前記最大値に対応する要素の位相を前記方向ベクトルとして求めることを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ方式の通信機。
前記方向ベクトル算出手段は、前記最大値に対応する要素の位相と振幅を前記方向ベクトルとして求めることを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ方式の通信機。
前記ウエイト算出手段は、前記アンテナ素子と前記既知サブキャリア信号とに対応するマトリックスとして前記合成ウエイトを求めるものであって、
前記方向ベクトル算出手段は、前記マトリックスを構成する各要素のうち、前記所定端末から送信された既知サブキャリア信号に対応する２つ以上の要素を平均して平均値を求め、この求められた平均値に応じて前記方向ベクトルを求めることを特徴とする請求項２に記載のＯＦＤＭ方式の通信機。
前記方向ベクトル算出手段は、前記求められた平均値の位相を前記方向ベクトルとして求めることを特徴とする請求項６に記載のＯＦＤＭ方式の通信機。
前記方向ベクトル算出手段は、前記求められた平均値の位相と振幅を前記方向ベクトルとして求めることを特徴とする請求項６に記載のＯＦＤＭ方式の通信機。
前記周波数軸上に送信サブキャリア信号を配置して前記端末毎に送信データ信号を生成する手段（１４２）と、
前記アンテナ素子毎に設けられ、前記送信データに前記分離ウエイトを乗算して前記各アンテナ素子に出力する手段（１５０〜１５３）と、
を有することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１つに記載のＯＦＤＭ方式の通信機。