JP4019752B2 - 無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内などの直接波以外に複数の反射波・遅延波が伝搬されるマルチパス環境で適用される無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、遅延ひずみ対策のために送信データを周波数の異なる複数のキャリアに分配して伝送するマルチキャリア伝送を行なう無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数を設定したＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、シンボル間干渉を除去するために、直接波と複数の遅延波からなる受信信号の中から特定のパスのみを強調し又は排除して受信する無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
コンピュータの高機能化に伴い、複数のコンピュータを接続してＬＡＮ（Local Area Network）を構成し、ファイルやデータなどの情報の共有化や、あるいはプリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータの転送などの情報の交換を行うことが盛んに行われている。
【０００４】
従来のＬＡＮでは、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線で各コンピュータが接続されている。ところが、このような有線によるＬＡＮでは、接続のための工事が必要であり、手軽にＬＡＮを構築することが難しいとともに、ケーブルが煩雑になる。また、ＬＡＮ構築後も、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便であった。
【０００５】
そこで、従来の有線方式によるＬＡＮの配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。この種の無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。
【０００６】
近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入の検討が行なわれている。
【０００７】
ところで、室内で無線ネットワークを構築した場合、受信装置では直接波と複数の反射波・遅延波の重ね合わせを受信するというマルチパス環境が形成される。マルチパスにより遅延ひずみ（又は、周波数選択性フェージング）が生じ、通信に誤りが引き起こされる。そして、遅延ひずみに起因するシンボル間干渉が生じる
【０００８】
遅延ひずみ対策の１つとして、マルチキャリア（多重搬送波）伝送方式を挙げることができる。マルチキャリア伝送方式では、送信データを周波数の異なる複数のキャリアに分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数選択性フェージングの影響を受け難くなる。
【０００９】
例えば、無線ＬＡＮ規格の１つであるＩＥＥＥ８０２．１１ａでは、マルチキャリア伝送方式の１つであるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式を採用している。ＯＦＤＭ方式では、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数が設定されている。情報伝送時には、シリアルで送られてきた情報を情報伝送レートより遅いシンボル周期毎にシリアル／パラレル変換して出力される複数のデータを各キャリアに割り当ててキャリア毎に振幅及び位相の変調を行い、その複数キャリアについて逆ＦＦＴを行なうことで周波数軸での各キャリアの直交性を保持したまま時間軸の信号に変換して送信する。また、受信時はこの逆の操作、すなわちＦＦＴを行なって時間軸の信号を周波数軸の信号に変換して各キャリアについてそれぞれの変調方式に対応した復調を行い、パラレル／シリアル変換して元のシリアル信号で送られた情報を再生するといったことで行なわれる。
【００１０】
ＯＦＤＭ伝送方式では、所定のガード・インターバル・サイズ、ガード・バンド・サイズ、及びタイミングに従って、ガード・インターバルやガード・バンドなどのガード信号を挿入する。ガード・インターバル（信号の一部を繰り返し伝送する区間）は、ガード・インターバル・サイズ以下のマルチパス（多重反射電波伝搬）伝搬を吸収して、受信品質の致命的な劣化を防止することができる。しかしながら、ガード・インターバル・サイズを越える遅延がある場合には、シンボル間干渉が発生する。
【００１１】
このような多重波除去の対策として、アダプティブアレイ・アンテナを用いて、アンテナの指向性を特定の有力な直接波・遅延波に向けたり、不要な遅延波を最小化したりすることが考えられる。しかしながら、このためには、電波の到来角を求める必要がある。
【００１２】
また、求めたい希望波と取り除きたい干渉波のそれぞれの最適なアンテナ合成ベクトルが接近している場合、すなわちそれぞれのチャンネル・ベクトルの内積が大きい場合には、干渉波を除くと希望波もかなり減衰してしまう。このとき、希望波の遅延波の中から干渉波とそれぞれのアンテナ合成ベクトルが相関しない遅延を選ぶことができる。しかしながら、同じ信号で到来角の異なる遅延波を見分けるには、電波の到来角を求める必要がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、遅延ひずみ対策のために送信データを周波数の異なる複数のキャリアに分配して伝送するマルチキャリア伝送を行なう、優れた無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数を設定したＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の優れた無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、シンボル間干渉を除去するために、直接波と複数の遅延波からなる受信信号の中から特定のパスのみを強調し又は排除して受信することができる、優れた無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて通信する無線通信装置又は無線通信方法であって、
各アンテナ毎に特定の遅延波に着目したチャネル特性を推定するチャネル特性推定部又はステップと、
該推定されたチャネル特性に基づいて各アンテナからの受信信号を合成処理する受信処理部又はステップと、
を具備することを特徴とする無線通信装置又は無線通信方法である。
【００１７】
ここで、前記チャネル特性推定部又はステップは、各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、逆フーリエ変換を介して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることによって、着目したい遅延波を特定することができる。そして、時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性を各アンテナ毎に取得することができる。
【００１８】
例えば、前記チャネル特性推定部又はステップは、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、シンボル区間に挿入されたガード・インターバルを越える遅延波を除去したい遅延波として特定することができる。あるいは、直接波又は所定以上の強度を持つ有力な遅延波を最大比合成したい遅延波として特定することができる。
【００１９】
したがって、前記受信処理部又はステップは、特定の遅延波に着目したチャネル特性を利用して各アンテナ毎に受信された信号を最大比合成処理したり、各アンテナ毎の受信信号から該特定の遅延波を除去処理することができる。
【００２０】
また、無線通信装置が同じ周波数チャネルを利用してＴＤＤ（Time Division Duplex）方式で送受信を行なうような場合には、受信時における遅延波の時間軸上のチャネル・レスポンスを利用したチャネル推定結果を、送信処理においても有効活用することができる。すなわち前記チャネル推定部により着目された特定の遅延波を強調したり、あるいは、特定の遅延波を除去して無線データを送信することができる。
【００２１】
また、本発明の第２の側面は、遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて受信する無線通信装置又は無線通信方法であって、
各アンテナ毎の特定の着目波についてのチャネル特性を成分とするチャネル・ベクトル生成部又はステップと、
該チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを生成するアンテナ合成ベクトル生成部又はステップと、
該アンテナ合成ベクトルを用いて各アンテナ毎の受信信号を合成する受信処理部又はステップと、
を具備することを特徴とする無線通信装置又は無線通信方法である。
【００２２】
ここで、前記チャネル・ベクトル生成部又はステップは、各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、次いで、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求め、着目したい遅延波を特定して、該時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換することによって、各アンテナ毎の特定の着目波についてのチャネル特性を成分とするチャネル・ベクトルを取得することができる。
【００２３】
また、前記アンテナ合成ベクトル生成部又はステップは、チャネル・ベクトルを正規化して、特定の着目波を最大比合成するアンテナ合成ベクトルを生成することができる。あるいは、チャネル・ベクトルの直交補空間上から、特定の着目波を除去するアンテナ合成ベクトルを生成することができる。
【００２４】
また、本発明の第２の側面に係る無線通信装置又は無線通信方法は、前記アンテナ合成ベクトルを適用した送信処理部又はステップをさらに備えることにより、受信時に生成したチャネル・ベクトルを送信時においても有効活用することができる。
【００２５】
また、本発明の第３の側面は、遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて受信する無線通信装置又は無線通信方法であって、
各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求める手段又はステップと、
周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求め、着目したい遅延波を特定する手段又はステップと、
を具備することを特徴とする無線通信装置又は無線通信方法である。
【００２６】
本発明の第３の側面に係る無線通信装置又は無線通信方法は、該時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性を各アンテナ毎に取得する手段又はステップをさらに備えていてもよい。
【００２７】
また、該特定の遅延波に着目したチャネル特性を利用して各アンテナ毎の受信信号を合成処理する手段又はステップをさらに備えていてもよい。
【００２８】
また、該特定の遅延波に着目したチャネル特性を各アンテナに適用して無線データを送信する手段又はステップをさらに備えていてもよい。
【００２９】
例えばＯＦＤＭ方式の場合、ガード・インターバルを越える遅延が発生するとシンボル間干渉が発生する。本発明に係る無線通信装置又は無線通信方法によれば、各アンテナの周波数領域でのチャンネル推定を求めた後、フーリエ変換を介してそれぞれの時間軸上でのチャンネル・レスポンスを基に、直接波や有力な遅延波、あるいはガード・インターバルを越える遅延波を特定することができる。そして、直接波や有力な遅延波を強調したり、あるいはガード・インターバルを越える遅延波を除去することにより、シンボル間干渉を低減することができる。
【００３０】
また、本発明に係る無線通信装置又は無線通信方法によれば、直接波あるいは有力な遅延波に最適化したアンテナ・ウェイト・ベクトル、あるいは他の遅延波・干渉波をキャンセルした上で直接波・有力な遅延波に最適化したアンテナ・ウェイト・ベクトルを送信に用いることによって、関係のない無線機に対する干渉を予防することができる。この結果、通信相手の受信機に対しては効率よく信号を送ることができ、マルチパスを減らすことで周波数選択性フェージングを低減することもできる。
【００３１】
また、本発明の第４の側面は、遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて無線通信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
各アンテナ毎に特定の遅延波に着目したチャネル特性を推定するチャネル特性推定ステップと、
該推定されたチャネル特性に基づいて各アンテナからの受信信号を合成処理する受信処理ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００３２】
また、本発明の第５の側面は、遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて無線通信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
各アンテナ毎の特定の着目波についてのチャネル特性を成分とするチャネル・ベクトル生成ステップと、
該チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを生成するアンテナ合成ベクトル生成ステップと、
該アンテナ合成ベクトルを用いて各アンテナ毎の受信信号を合成する受信処理ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００３３】
また、本発明の第６の側面は、遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて無線通信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求めるステップと、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求め、着目したい遅延波を特定するステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００３４】
本発明の第４乃至第６の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第４乃至第６の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによって、コンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、本発明の第１乃至第３の各側面に係る無線通信装置又は無線通信方法と同様の作用効果を得ることができる。
【００３５】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００３７】
図１には、本実施形態に係るＯＦＤＭ通信装置１０のハードウェア構成を模式的に示している。
【００３８】
送信側では、まず、入力されたビット系列をスクランブラ１１がスクランブルして干渉の影響を最小化する。次いで、チャンネル符号化器１２により符号化し、インターリーバ１３により攪拌する。そして、変調器１４を経て、変調されたシンボルがまとめられてＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）部１５により逆フーリエ変換され、複数キャリアについて逆ＦＦＴを行うことで周波数軸での各キャリアの直交性を保持したまま時間軸の信号に変換される。その後、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボル作られ、データ信号系列にチャンネル同期・推定信号も付加されて、バースト組立て部１６により送信用バースト信号が作られる。データ信号系列にチャンネル同期・推定信号も付加されて、送信用バースト信号が作られる。最後に、Ｄ／Ａ変換器１７によりアナログ信号に変換され、ＲＦ送信器１８によりアップコンバートされて、アンテナ共用機１９を介して送出される。
【００３９】
一方、受信側では、アンテナ共用機１９を介して受信された信号がＲＦ受信器２１によってＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換器２２により複素デジタル信号に変換される。そして、チャネル同期用信号を用いて同期をとった後、チャネル推定用信号（プリアンブル）でチャネル推定をする。チャネル推定は、同期によって選ばれたチャネル推定用部分をフーリエ変換し、それを既知のデータ系列と比較することで行われる。その後、それはＯＦＤＭシンボル切り出し部２３が同期情報によってＯＦＤＭデータ・シンボルを切り出し、ガード・インターバルを除いた後、フーリエ変換器２４によりフーリエ変換することにより、データ信号が復調される。ここで、等化器２５は、フーリエ変換と復調の間に推定されたチャネルの推定値を用いて等化を行なう。また、復調器２６は、軟判定値を出力してチャネル復号器２８での判定に使われることもある。また、軟判定値を作るために前述のチャネル推定を用いることもできる。復調器２６以降は送信の場合と逆の手順で元の送信ビット系列に戻されるので、説明を省略する。
【００４０】
ＯＦＤＭ方式による伝送は、同じ伝送容量のシングル・キャリア伝送方式に比べ、１シンボル周期が長くなるので、到来波の遅延時間差が大きなマルチパス・フェージングや選択性フェージングに対する耐フェージング特性が強いという特徴がある。しかしながら、到来波の遅延時間差が比較的小さなフラット・フェージングに対する耐フェージング特性は強いとは言い難い。
【００４１】
フラット・フェージングに対する有効な対策としては、信号間の相関が小さくなるように配置された複数のアンテナで受信した信号を用いる「ダイバーシティ（diversity）受信」が有効であることが知られている。ダイバーシティ受信方式の１つとして、複数の受信信号をそれぞれ復調してその最大比合成をとる「最大比合成ダイバーシティ」が挙げられる。
【００４２】
図２には、無線機に２本以上のアンテナがありそれを、ＯＦＤＭサブキャリア毎の最大比合成受信する場合におけるアンテナ合成部分の構成例を示している。これは、図１に示したＯＦＤＭ通信装置１０の受信側におけるフーリエ変換器２４及び等化器２５の一部に相当する。
【００４３】
図示の通り、アンテナＡからのデータ信号ｙAは、送信データｘがチャネル特性ＨAを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙA＝ＨAｘが成り立つものとする。分離器３１は、この受信信号ＨAｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はＦＦＴ３２及び３３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器３４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨAが取り出される。その後、複素共役部（Ｃｏｎｊ）３５においてこのチャネル特性ＨAの複素共役ＨA *がとられ、伝搬路上の歪みをキャンセルする。これが乗算器３６及び３７においてそれぞれチャネル特性ＨA及びデータ本体ｙとの乗算が行われ、ＨAＨA *並びにＨAＨA *ｘが得られる。
【００４４】
同様に、アンテナＢからのデータ信号ｙBは、送信データｘがチャネル特性ＨBを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙB＝ＨBｘが成り立つものとする。分離器４１は、この受信信号ＨBｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はＦＦＴ４２及び４３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器４４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨBが取り出される。その後、複素共役部（Ｃｏｎｊ）４５においてこのチャネル特性ＨBの複素共役ＨB *がとられ、伝搬路上の歪みをキャンセルする。これが乗算器４６及び４７においてそれぞれチャネル特性ＨB及びデータ本体ｙとの乗算が行われ、ＨBＨB *並びにＨBＨB *ｘが得られる。
【００４５】
加算器３９は、乗算器３６及び４６の乗算結果を加算して、最大比合成（ＨAＨA *＋ＨBＨB *）を得る。また、加算器３８は、乗算器３７及び４７の乗算結果を加算して、チャネルの電力の和（ＨAＨA *ｘ＋ＨBＨB *ｘ）を得る。除算器４０は、加算器３８の出力を加算器３９の出力で除算して、元の送信データｘを得る。また、それぞれのチャネル特性ＨAＨA *及びＨBＨB *に対して各アンテナにおける受信特性などを考慮した重み因子ＷｅｉｇｈｔＡ及びＷｅｉｇｈｔＢを掛けることにより、最大比合成処理を行なうことができる。
【００４６】
マルチパス環境による遅延波が複数ある場合にも、ＯＦＤＭ伝送方式はそれらを分離せずに合成された信号として取り扱う。通常はより多くの受信電力を集める形になり好ましいが、ガード・インターバル区間を越える遅延がある場合には、隣接する信号の成分が入り込むインターシンボル干渉が発生する。また関係ない別の無線機への干渉又は別の無線機からの干渉を防ぐために、アンテナの指向性を絞る必要が生じることがある。このような状況下では、特定の遅延波を消去あるいは低減させたり、また、特定の遅延波や直接波の電力を最大化させたりすることが有効であると思料される。これはアダプティブアレイ・アンテナのビームやヌルを該当する遅延波や直接波に向けることに相当する。
【００４７】
本実施形態に係るＯＦＤＭ通信装置１０では、各アンテナ毎に特定の遅延波に着目したチャネル特性を推定して、この推定されたチャネル特性に基づいて各アンテナ毎に受信された信号を最大比合成処理したり、各アンテナ毎の受信信号から該特定の遅延波を除去処理する。
【００４８】
また、本実施形態では、各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、逆フーリエ変換を介して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることによって、着目したい遅延波を特定する。そして、時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性を各アンテナ毎に取得することができる。
【００４９】
例えば、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、シンボル区間に挿入されたガード・インターバルを越える遅延波を除去したい遅延波として特定することができる。あるいは、直接波又は所定以上の強度を持つ有力な遅延波を最大比合成したい遅延波として特定することができる。
【００５０】
まず、特定の複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを最大化するための方法について説明する。図３には、複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを最大化する受信器のアンテナ合成部分の構成を図解している。
【００５１】
図示の通り、アンテナＡからのデータ信号ｙAは、送信データｘがチャネル特性ＨAを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙA＝ＨAｘが成り立つものとする。分離器５１は、この受信信号ＨAｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はフーリエ変換器（ＦＦＴ）５２及び５３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器５４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨAが取り出される。
【００５２】
ここで、逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）５５は、チャネル特性ＨAを逆フーリエ変換して、時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求める。そして、着目波抽出部５６は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、着目したい遅延波を特定する。この場合、直接波又は所定以上の強度を持つ有力な遅延波を最大比合成したい遅延波として特定する。
【００５３】
時間領域上でのチャネル・レスポンスｈが直接波ｈ0と、それ以外の複数の遅延波ｈ1〜ｈ63で構成され、ｄ番目の遅延波ｈdに着目したい場合には、着目波特定部５６は、着目波のみからなるチャネル・レスポンスｈ"と、残りの成分からなるチャネル・レスポンスｈ'に分解する。
【００５４】
【数１】
【００５５】
そして、時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分ｈ"のみをフーリエ変換器（ＦＦＴ）５７でフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"を取得することができる。
【００５６】
その後、複素共役部（Ｃｏｎｊ）５８においてこのチャネル特性ＨA "の複素共役ＨA"*がとられ、伝搬路上の歪みをキャンセルする。これが乗算器５９及び６０においてそれぞれチャネル特性ＨA及びデータ本体ｙとの乗算が行われ、ＨAＨA"*並びにＨAＨA"*ｘが得られる。
【００５７】
同様に、アンテナＢからのデータ信号ｙBは、送信データｘがチャネル特性ＨBを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙB＝ＨBｘが成り立つものとする。分離器６１は、この受信信号ＨBｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はフーリエ変換器（ＦＦＴ）６２及び６３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器６４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨBが取り出される。
【００５８】
逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）６５は、チャネル特性Ｈ B を逆フーリエ変換して、時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求める。そして、着目波抽出部６６は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、着目したい遅延波を特定する。この場合、直接波又は所定以上の強度を持つ有力な遅延波を最大比合成したい遅延波として特定する。
【００５９】
時間領域上でのチャネル・レスポンスｈが直接波ｈ0と、それ以外の複数の遅延波ｈ1〜ｈ63で構成され、ｄ番目の遅延波ｈdに着目したい場合には、着目波特定部６６は、着目波のみからなるチャネル・レスポンスｈ"と、残りの成分からなるチャネル・レスポンスｈ'に分解する。そして、時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分ｈ"のみをフーリエ変換器（ＦＦＴ）６７でフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨB"を取得することができる。
【００６０】
その後、複素共役部（Ｃｏｎｊ）６８においてこのチャネル特性ＨB "の複素共役ＨB"*がとられ、伝搬路上の歪みをキャンセルする。これが乗算器６９及び７０においてそれぞれチャネル特性ＨB及びデータ本体ｙとの乗算が行われ、ＨBＨB"*並びにＨBＨB"*ｘが得られる。
【００６１】
加算器７１は、乗算器５９及び６９の乗算結果を加算して、所望の遅延波に着目した最大比合成（ＨAＨA"*＋ＨBＨB"*）を得る。また、加算器７２は、乗算器６０及び７０の乗算結果を加算して、所望の遅延波に着目したチャネルの電力の和（ＨAＨA"*＋ＨBＨB"*）ｘを得る。すなわち、アンテナ・ベクトル［ＨA，ＨB］の最大比合成を行なうために、各アンテナＡ及びＢにおいて特定の遅延波のチャネル特性に着目されたアンテナ合成ベクトル［ＨA"*，ＨB"*］が得られたことになる。
【００６２】
そして、除算器７３は、加算器７２の出力を加算器７３の出力で除算することにより等化して、元の送信データｘを得る。また、それぞれのチャネルからのデータ信号ＨA及びＨBに対して各アンテナにおける受信特性などを考慮した重み因子ＷｅｉｇｈｔＡ及びＷｅｉｇｈｔＢを掛けることにより、最大比合成処理を行なうことができる。
【００６３】
このようにして、各アンテナ毎に特定の遅延波に着目したチャネル特性を推定して、この推定されたチャネル特性に基づいて各アンテナ毎に受信された信号を最大比合成処理することができる。
【００６４】
次に、特定の複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを除去するための方法について、図４を参照しながら説明する。同図には、複数のアンテナを使いガード・インターバルを越える遅延波に着目してこれを除去する受信器のアンテナ合成部分の構成を図解している。
【００６５】
図示の通り、アンテナＡからのデータ信号ｙAは、送信データｘがチャネル特性ＨAを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙA＝ＨAｘが成り立つものとする。分離器８１は、この受信信号ＨAｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はフーリエ変換器（ＦＦＴ）８２及び８３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器８４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨAが取り出される。
【００６６】
ここで、逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）８５は、チャネル特性ＨAを逆フーリエ変換して、時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求める。そして、着目波抽出部８６は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、着目したい遅延波を特定する。この場合、ガード・インターバルを越える遅延波やインパルスの強度が所定値を下回る遅延波を除去したい遅延波として特定する。
【００６７】
時間領域上でのチャネル・レスポンスｈが直接波ｈ0と、それ以外の複数の遅延波ｈ1〜ｈ63で構成され、ｄ番目の遅延波ｈdに着目したい場合には、着目波特定部８６は、着目波のみからなるチャネル・レスポンスｈ"と、残りの成分からなるチャネル・レスポンスｈ'に分解する。そして、時間領域上で着目した遅延波を除去したチャネル・レスポンス成分ｈ"のみをフーリエ変換器（ＦＦＴ）８７でフーリエ変換して、特定の遅延波を除去したチャネル特性ＨA"を取得することができる。
【００６８】
その後、複素共役部（Ｃｏｎｊ）８８においてこのチャネル特性ＨA "の複素共役ＨA"*がとられ、伝搬路上の歪みをキャンセルする。乗算器８８は、このチャネル特性ＨA *に１を乗算する。
【００６９】
同様に、アンテナＢからのデータ信号ｙBは、送信データｘがチャネル特性ＨBを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙB＝ＨBｘが成り立つものとする。分離器９１は、この受信信号ＨBｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はフーリエ変換器（ＦＦＴ）９２及び９３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器９４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨBが取り出される。
【００７０】
ここで、逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）９５は、チャネル特性ＨBを逆フーリエ変換して、時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求める。そして、着目波抽出部９６は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、着目したい遅延波を特定する。この場合、ガード・インターバルを越える遅延波やインパルスの強度が所定値を下回る遅延波を除去したい遅延波として特定する。
【００７１】
時間領域上でのチャネル・レスポンスｈが直接波ｈ0と、それ以外の複数の遅延波ｈ1〜ｈ63で構成され、ｄ番目の遅延波ｈdに着目したい場合には、着目波特定部９６は、着目波のみからなるチャネル・レスポンスｈ"と、残りの成分からなるチャネル・レスポンスｈ'に分解する。そして、時間領域上で着目した遅延波を除去したチャネル・レスポンス成分ｈ"のみをフーリエ変換器（ＦＦＴ）９７でフーリエ変換して、特定の遅延波を除去したチャネル特性ＨB"を取得することができる。
【００７２】
その後、複素共役部（Ｃｏｎｊ）９８においてこのチャネル特性ＨB "の複素共役ＨB"*がとられ、伝搬路上の歪みをキャンセルする。乗算器８８は、このチャネル特性ＨB *に−１を乗算する。
【００７３】
乗算器８９は、アンテナＡにおけるチャネル特性ＨAに、符号反転されたチャネル特性ＨBの複素共役ＨB"*を掛け算して−ＨAＨB"*を得る。また、乗算器９９は、アンテナＢにおけるチャネル特性ＨBにチャネル特性ＨAの複素共役ＨA"*を掛け算して、ＨA"*ＨBを得る。そして、加算器１０２は、これら乗算器８９及び９９の出力を加算して、（ＨA"*ＨB−ＨAＨB"*）を得る。これは、特定の遅延波を除去するためのアンテナ合成ベクトルとして、最大比合成ベクトル［ＨA"*，ＨB"*］に直交するベクトル［−ＨB"*， ＨA"*］を選んだことに相当する。最大比合成ベクトルに直交するベクトルは、最大比合成ベクトルの直交補空間から任意に選ぶことができる。
【００７４】
一方、乗算器１００は、アンテナＡからのデータＨAｘに、符号反転されたチャネル特性ＨBの複素共役ＨB"*を掛け算して−ＨAＨB"*ｘを得る。また、乗算器１０１は、アンテナからのデータＨBｘにチャネル特性ＨAの複素共役ＨA"*を掛け算して、ＨA"*ＨBｘを得る。そして、加算器１０３は、これら乗算器８９及び９９の出力を加算して、（ＨA"*ＨB−ＨAＨB"*）ｘを得る。
【００７５】
そして、除算器１０４は、加算器１０３の出力を加算器１０２の出力で除算することにより等化して、元の送信データｘを得る。また、それぞれのチャネルからのデータ信号ＨA及びＨBに対して各アンテナにおける受信特性などを考慮した重み因子ＷｅｉｇｈｔＡ及びＷｅｉｇｈｔＢを掛けるようにしてもよい。
【００７６】
このようにして、各アンテナ毎に特定の遅延波に着目したチャネル特性を推定して、この推定されたチャネル特性に基づいてある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを除去することができる。
【００７７】
また、無線通信装置が同じ周波数チャネルを用いて利用してＴＤＤ（Time Division Duplex）方式で送受信を行なうような場合には、受信時に得られたアンテナ合成ベクトルを送信時にも利用することができる。（チャネル特性Ｈは、周波数の依存性が強いため、送受信で周波数が異なれば、同じアンテナ合成ベクトルを使用する効果が低下する。）このような場合、同じアンテナ合成ベクトルを使用することにより、受信時において強調した特定の遅延波を送信時には強調して送ったり、あるいは、受信時において除去した特定の遅延波を送信時には除去するようにして送ったりすることができる。
【００７８】
図５には、受信時には複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを最大比合成するために生成された最大比合成ベクトルを送信側にも適用した無線通信装置の構成を示している。
【００７９】
まず、受信側では、アンテナＡでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定ＨAを求め、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定してから、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、周波数領域での特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"*を得る。
【００８０】
同様に、アンテナＢでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定ＨBを求め、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定してから、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、周波数領域での特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨB"*を得る。但し、受信側の構成は図３に示したものと略同一なので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８１】
一方、送信側では、入力されたビット系列をスクランブルして干渉の影響を最小化し、チャンネル符号化し、インターリーバにより攪拌してから、変調処理する。そして、アンテナＡの送信処理部においては、変調されたシンボルがまとめられて、特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"*を乗算してから、逆フーリエ変換される。その後、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボル作られてそれが並べられる。次いで、データ信号系列にチャンネル同期・推定信号もされて送信用バースト信号が作られる。最後に、Ｄ／Ａ変換器１７によりアナログ信号に変換され、ＲＦ送信器１８によりアップコンバートされて、アンテナ共用機１９を介して送出される。
【００８２】
アンテナＢの送信処理部においても、同様に、特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨB"*を乗算してから、逆フーリエ変換され、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボルが作られてそれが並べられチャンネル同期・推定信号も挿入されて送信用バースト信号が作られる。
【００８３】
この結果、最大比合成ベクトル［ＨA"*，ＨB"*］を用いてデータ送信を行なうこととなり、各アンテナＡ及びＢからは、受信時において強調した特定の遅延波を強調してデータ送出することができる。このよう送信方法は、受信時に推定したチャネル・レスポンスの有力な直接・遅延波の到来方向に向かって送信することに相当する。
【００８４】
図６には、受信時には複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを除去するために生成されたアンテナ合成ベクトルを送信側にも適用した無線通信装置の構成を示している。
【００８５】
まず、受信側では、アンテナＡでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定ＨAを求め、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定してから、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、周波数領域での特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"*を得る。同様に、アンテナＢでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定ＨBを求め、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定してから、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、周波数領域での特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨB"*を得てさらに、これに−１を掛けて符合を反転する。但し、受信側の構成は図４に示したものと略同一なので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８６】
一方、送信側では、入力されたビット系列をスクランブルして干渉の影響を最小化し、チャンネル符号化し、インターリーバにより攪拌してから、変調処理する。そして、アンテナＡの送信処理部においては、変調されたシンボルがまとめられて、アンテナＢからの受信時において特定の遅延波に着目したチャネル特性−ＨB"*を乗算してから、逆フーリエ変換される。その後、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボル作られてそれが並べられる。次いで、データ信号系列にチャンネル同期・推定信号もされて送信用バースト信号が作られる。最後に、Ｄ／Ａ変換器１７によりアナログ信号に変換され、ＲＦ送信器１８によりアップコンバートされて、アンテナ共用機１９を介して送出される。アンテナＢの送信処理部においても、同様に、アンテナＡからの受信時において特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"*を乗算してから、逆フーリエ変換され、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボルが作られてそれが並べられチャンネル同期・推定信号も挿入されて送信用バースト信号が作られる。
【００８７】
この結果、最大比合成ベクトル［ＨA"*，ＨB"*］に直交するベクトル［−ＨB"*， ＨA"*］を用いてデータ送信を行なうこととなり、各アンテナＡ及びＢからは、受信時において除去した特定の遅延波を抑制してデータ送出することができる。このよう送信方法は、受信時に推定したチャネル・レスポンスの不要な遅延波の到来方向には送信しないようにすることに相当する。
【００８８】
本発明に係る無線通信装置は、要するに、各アンテナ毎の特定の着目波についてのチャネル特性を成分とするチャネル・ベクトルを生成して、このチャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを生成し、このアンテナ合成ベクトルを用いて各アンテナ毎の受信信号を合成するものである。
【００８９】
この場合、チャネル・ベクトルは、各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、この周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定し、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、各アンテナ毎に特定の遅延波に着目したチャネル特性を取得することによって得られる。
【００９０】
また、ここで言う受信信号の合成には、特定の着目波を最大比合成すること、あるいは、特定の着目波を除去することなどが含まれる。
【００９１】
図７には、チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを求めることにより、各アンテナ毎の受信信号を合成して受信処理を行なう無線通信装置の構成例を示している。同図に示す無線通信装置は、図３及び図４の各々に示した無線通信装置を一般化したものに相当する。
【００９２】
図示の通り、アンテナＡからのデータ信号ｙAは、送信データｘがチャネル特性ＨAを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙA＝ＨAｘが成り立つものとする。分離器１１１は、この受信信号ＨAｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はフーリエ変換器（ＦＦＴ）１１２及び１１３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器１１４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨAが取り出される。
【００９３】
逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）１１５は、チャネル特性ＨAを逆フーリエ変換して、時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求める。そして、着目波抽出部１１６は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、着目したい遅延波を特定する。そして、時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換器（ＦＦＴ）１１７でフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"を取得し、これをチャネル・ベクトルとしてアンテナ・ベクトル演算部１３０に入力する。
【００９４】
同様に、アンテナＢからのデータ信号ｙBは、送信データｘがチャネル特性ＨBを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙB＝ＨBｘが成り立つものとする。分離器１２１は、この受信信号ＨBｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はフーリエ変換器（ＦＦＴ）１２２及び１２３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器１２４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨBが取り出される。
【００９５】
逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）１２５は、チャネル特性ＨBを逆フーリエ変換して、時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求める。そして、着目波抽出部１２６は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、着目したい遅延波を特定する。そして、時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換器（ＦＦＴ）１２７でフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨB"を取得し、これをチャネル・ベクトルとしてアンテナ・ベクトル演算部１３０に入力する。
【００９６】
アンテナ・ベクトル演算部１３０は、特定の着目波を最大比合成したり、あるいは特定の着目波を除去するためのアンテナ合成ベクトルを求めるための演算を行なう。アンテナ・ベクトル演算の詳細については後述する。
【００９７】
アンテナ・ベクトル演算部１３０の出力は、各乗算器１３１〜１３４に入力されて、アンテナＡからのデータ信号ＨAｘ、アンテナＡのチャネル特性ＨA、アンテナＢからのデータ信号ＨBｘ、アンテナＢのチャネル特性ＨBとそれぞれ乗算される。
【００９８】
加算器１３５は、乗算器１３１及び１３３の乗算結果を加算する。また、加算器１３６は、乗算器１３２及び１３４の乗算結果を加算する。そして、除算器１３７は、加算器１３５による加算結果を加算器１３６による加算結果で除算して、元のデータ信号ｘを等化する。
【００９９】
次に、アンテナ・ベクトル演算部１３０における処理について説明する。アンテナ・ベクトル演算部１３０は、特定の着目波を最大比合成したり、あるいは特定の着目波を除去するためのアンテナ合成ベクトルを求めるための演算を行なう。まず、最大比合成の場合について述べる。
【０１００】
ここでは、無線通信装置はＭ本のアンテナを備えているものとし、Ｈkはアンテナｋに関する複素伝播チャネルとする（但し、０＜ｋ≦Ｍ）。またｗkをアンテナｋの重み、つまりアンテナ・ベクトルのk番目の要素とする。*印は共役複素数を示す。さてＭ本のアンテナに関する和は下式のように表わされる。
【０１０１】
【数２】
【０１０２】
上式はアンテナ・ベクトルで合成された伝播チャネルを示すが、これをベクトルで表記すると、チャネル・ベクトルＨkとアンテナ合成ベクトルｗkの積となる。
【０１０３】
【数３】
【０１０４】
この合成伝播チャネルのパワーは次の式で表わされる。
【０１０５】
【数４】
【０１０６】
上式中のＡは、以下に示すように伝播チャネル・ベクトルから作られたエルミート行列Ｅとなる。
【０１０７】
【数５】
【０１０８】
ところで、一般にエルミート行列Ｅは、下式のように固有値λと固有ベクトルｖに分解することができる。（行列Ａの複素共役行列の転置行列をＡの共役転置行列（conjugate transposed matrix）といい、Ａ* で表す。また、Ａ*＝Ａ となる正方行列をエルミート行列（Hermitian matrix）という。）
【０１０９】
【数６】
【０１１０】
このことから逆に考えると、つまり式（５）から（４）を見ると、行列Ａには固有値が１つ存在し、値は内積（ＨE,Ｈ）で、対応する固有ベクトルはＨ／（ＨE，Ｈ）1/2となる。但し、共役・複素の演算子をＥとする。
【０１１１】
合成伝播チャネルのパワーを最大にするためには、アンテナ・ベクトルを行列Ａの最大固有値に対応する固有ベクトルに選べばよい。この場合、行列Ａには固有値が１つあるだけなので、自動的に最大固有値となる。
【０１１２】
さらに、最大固有値に対応する固有ベクトルはチャネル・ベクトルそのものを正規化したものということになる。これは最大比合成の処理と一致する（図３を参照のこと）。まず、チャネル・ベクトルＨそのものをアンテナ・ベクトルとして、正規化の部分を後に使用することも実際には可能である。
【０１１３】
次いで、アンテナ・ベクトル演算部１３０により特定の着目波を除去する処理について説明する。この場合、伝播チャネルＨ、つまりこのチャネルを経てきた信号を、アンテナの合成によりキャンセルする。
【０１１４】
チャネル・ベクトルＨの影響を最小にするには、行列Ａの最小固有値に対応する固有ベクトルをアンテナ・ベクトルに選べばよい。行列Ａには固有値は１つあるだけで他の（Ｍ−１）個の固有値は０と考えられる。
【０１１５】
これらの固有値０に対応する（Ｍ−１）個の固有ベクトルは、Ｍ次元ベクトル空間のチャネルベクトルＨの直交補空間を張っている。この行列Ａのヌル・スペース、つまりベクトルＨの直交補空間から何であれ、ベクトルを選び出しアンテナベクトルにすれば、伝播チャネルＨはキャンセルされる（図９を参照のこと）。
【０１１６】
図１０には、アンテナが２本、すなわち２次元の複素ベクトル空間の場合を図解している。２次元空間なので、チャンネル・ベクトルの直交補空間は１次元となる。図４に示した無線通信装置の構成例では、２本のアンテナのチャネル推定を交換して片方に−１を掛けているが、これは図１０では実線の場合に相当する。
【０１１７】
また、図１１には、ある伝播チャネルを最小化した上で、他の伝播チャネルを極大化させる方法を図解している。この場合、図示の通り、キャンセルしたい伝播チャネル・ベクトルの直交補空間において、他の極大化させたい伝搬ベクトルを射影したものをアンテナ・ベクトルとすればよい。
【０１１８】
図７に示すように、チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを求めることにより、各アンテナ毎の受信信号を合成して受信処理を行なう場合にも、図５及び図６を参照しながら既に説明したものと同様に、アンテナ合成ベクトルを送信側にも適用することができる。
【０１１９】
図１２には、アンテナ合成ベクトルを送信側にも適用する無線通信装置の構成例を示している。
【０１２０】
まず、受信側では、アンテナＡでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定ＨAを求め、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定してから、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、周波数領域での特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"を得て、これをチャネル・ベクトルとしてアンテナ・ベクトル演算部１３０に入力する。
【０１２１】
同様に、アンテナＢでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定ＨBを求め、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定してから、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、周波数領域での特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨB"を得て、これをチャネル・ベクトルとしてアンテナ・ベクトル演算部１３０に入力する。
【０１２２】
アンテナ・ベクトル演算部１３０は、特定の着目波を最大比合成したり、あるいは特定の着目波を除去するためのアンテナ合成ベクトルを求めるための演算を行なう（前述、並びに図９〜図１１を参照のこと）。
【０１２３】
一方、送信側では、入力されたビット系列をスクランブルして干渉の影響を最小化し、チャンネル符号化し、インターリーバにより攪拌してから、変調処理する。そして、アンテナＡの送信処理部においては、変調されたシンボルがまとめられて、特定の遅延波に着目して得た所望のアンテナ合成ベクトルを乗算してから、逆フーリエ変換される。その後、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボル作られてそれが並べられる。次いで、データ信号系列にチャンネル同期・推定信号もされて送信用バースト信号が作られる。最後に、Ｄ／Ａ変換器１７によりアナログ信号に変換され、ＲＦ送信器１８によりアップコンバートされて、アンテナ共用機１９を介して送出される。
【０１２４】
アンテナＢの送信処理部においても、同様に、特定の遅延波に着目して得た所望のアンテナ合成ベクトルを乗算してから、逆フーリエ変換され、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボルが作られてそれが並べられチャンネル同期・推定信号も挿入されて送信用バースト信号が作られる。
【０１２５】
この結果、所望のアンテナ合成ベクトルを適用してデータ送信を行なうこととなり、各アンテナＡ及びＢからは、受信時において強調した特定の遅延波を強調してデータ送出したり、あるいは、受信時において除去した特定の遅延波を抑制してデータ送出することができる。
【０１２６】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【０１２７】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、シンボル間干渉を除去するために、直接波と複数の遅延波からなる受信信号の中から特定のパスのみを強調し又は排除して受信することができる、優れた無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【０１２８】
ＯＦＤＭ方式の場合、ガード・インターバルを越える遅延が発生するとシンボル間干渉が発生する。本発明によれば、各アンテナの周波数領域でのチャンネル推定を求めた後、フーリエ変換を介してそれぞれの時間軸上でのチャンネル応答を基に、直接波や有力な遅延波、あるいはガード・インターバルを越える遅延波を特定することができる。そして、直接波や有力な遅延波を強調したり、あるいはガード・インターバルを越える遅延波を除去することにより、シンボル間干渉を低減することができる。
【０１２９】
また、本発明によれば、直接波又は有力な遅延波に最適化したアンテナ・ウェイト・ベクトル、又は他の遅延波・干渉波をキャンセルした上で直接波・有力な遅延波に最適化したアンテナ・ウェイト・ベクトルを送信に用いることによって、関係のない無線機に対する干渉を予防することができる。この結果、通信相手の受信機に対しては効率よく信号を送ることができ、マルチパスを減らすことで周波数選択性フェージングを低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るＯＦＤＭ通信装置のハードウェア構成を模式的に示した図である。
【図２】無線機に２本以上のアンテナがありそれを、ＯＦＤＭサブキャリア毎の最大比合成受信する場合におけるアンテナ合成部分の構成例を示した図である。
【図３】複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを最大化するための受信器のアンテナ合成部分の構成を示した図である。
【図４】特定の複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを除去するための受信器のアンテナ合成部分の構成を示した図である。
【図５】受信時に生成された最大比合成ベクトルを送信側にも適用した無線通信装置の構成を示した図である。
【図６】受信時にある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを除去するために生成されたアンテナ合成ベクトルを送信側にも適用した無線通信装置の構成を示した図である。
【図７】チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを求めることにより、各アンテナ毎の受信信号を合成して受信処理を行なう無線通信装置の構成例を示した図である。
【図８】アンテナ・ベクトル演算部１３０により特定の着目波を最大比合成するための原理を示した図である。
【図９】アンテナ・ベクトル演算部１３０により特定の着目波を除去するための原理を示した図である。
【図１０】アンテナ・ベクトル演算部１３０により特定の着目波を除去するための原理を示した図である。
【図１１】アンテナ・ベクトル演算部１３０により特定の着目波を除去するための原理を示した図である。
【図１２】アンテナ合成ベクトルを送信側にも適用する無線通信装置の構成例を示した図である。
【符号の説明】
５１，６１…分離器
５２，５３，６２，６３，５７，６７…フーリエ変換器
５４，６４，５９，６０，６９，７０…乗算器
５５，６５…逆フーリエ変換器
５６，６６…着目波抽出部
５８，６８…複素共役部
７１，７２…加算器
７３…除算器
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内などの直接波以外に複数の反射波・遅延波が伝搬されるマルチパス環境で適用される無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、遅延ひずみ対策のために送信データを周波数の異なる複数のキャリアに分配して伝送するマルチキャリア伝送を行なう無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数を設定したＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムに係り、特に、シンボル間干渉を除去するために、直接波と複数の遅延波からなる受信信号の中から特定のパスのみを強調し又は排除して受信する無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
コンピュータの高機能化に伴い、複数のコンピュータを接続してＬＡＮ（Local Area Network）を構成し、ファイルやデータなどの情報の共有化や、あるいはプリンタなどの周辺機器の共有化を図ったり、電子メールやデータの転送などの情報の交換を行うことが盛んに行われている。
【０００４】
従来のＬＡＮでは、光ファイバーや同軸ケーブル、あるいはツイストペア・ケーブルを用いて、有線で各コンピュータが接続されている。ところが、このような有線によるＬＡＮでは、接続のための工事が必要であり、手軽にＬＡＮを構築することが難しいとともに、ケーブルが煩雑になる。また、ＬＡＮ構築後も、機器の移動範囲がケーブル長によって制限されるため、不便であった。
【０００５】
そこで、従来の有線方式によるＬＡＮの配線からユーザを解放するシステムとして、無線ＬＡＮが注目されている。この種の無線ＬＡＮによれば、オフィスなどの作業空間において、有線ケーブルの大半を省略することができるので、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）などの通信端末を比較的容易に移動させることができる。
【０００６】
近年では、無線ＬＡＮシステムの高速化、低価格化に伴い、その需要が著しく増加してきている。特に最近では、人の身の回りに存在する複数の電子機器間で小規模な無線ネットワークを構築して情報通信を行なうために、パーソナル・エリア・ネットワーク（ＰＡＮ）の導入の検討が行なわれている。
【０００７】
ところで、室内で無線ネットワークを構築した場合、受信装置では直接波と複数の反射波・遅延波の重ね合わせを受信するというマルチパス環境が形成される。マルチパスにより遅延ひずみ（又は、周波数選択性フェージング）が生じ、通信に誤りが引き起こされる。そして、遅延ひずみに起因するシンボル間干渉が生じる
【０００８】
遅延ひずみ対策の１つとして、マルチキャリア（多重搬送波）伝送方式を挙げることができる。マルチキャリア伝送方式では、送信データを周波数の異なる複数のキャリアに分配して伝送するので、各キャリアの帯域が狭帯域となり、周波数選択性フェージングの影響を受け難くなる。
【０００９】
例えば、無線ＬＡＮ規格の１つであるＩＥＥＥ８０２．１１ａでは、マルチキャリア伝送方式の１つであるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式を採用している。ＯＦＤＭ方式では、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数が設定されている。情報伝送時には、シリアルで送られてきた情報を情報伝送レートより遅いシンボル周期毎にシリアル／パラレル変換して出力される複数のデータを各キャリアに割り当ててキャリア毎に振幅及び位相の変調を行い、その複数キャリアについて逆ＦＦＴを行なうことで周波数軸での各キャリアの直交性を保持したまま時間軸の信号に変換して送信する。また、受信時はこの逆の操作、すなわちＦＦＴを行なって時間軸の信号を周波数軸の信号に変換して各キャリアについてそれぞれの変調方式に対応した復調を行い、パラレル／シリアル変換して元のシリアル信号で送られた情報を再生するといったことで行なわれる。
【００１０】
ＯＦＤＭ伝送方式では、所定のガード・インターバル・サイズ、ガード・バンド・サイズ、及びタイミングに従って、ガード・インターバルやガード・バンドなどのガード信号を挿入する。ガード・インターバル（信号の一部を繰り返し伝送する区間）は、ガード・インターバル・サイズ以下のマルチパス（多重反射電波伝搬）伝搬を吸収して、受信品質の致命的な劣化を防止することができる。しかしながら、ガード・インターバル・サイズを越える遅延がある場合には、シンボル間干渉が発生する。
【００１１】
このような多重波除去の対策として、アダプティブアレイ・アンテナを用いて、アンテナの指向性を特定の有力な直接波・遅延波に向けたり、不要な遅延波を最小化したりすることが考えられる。しかしながら、このためには、電波の到来角を求める必要がある。
【００１２】
また、求めたい希望波と取り除きたい干渉波のそれぞれの最適なアンテナ合成ベクトルが接近している場合、すなわちそれぞれのチャンネル・ベクトルの内積が大きい場合には、干渉波を除くと希望波もかなり減衰してしまう。このとき、希望波の遅延波の中から干渉波とそれぞれのアンテナ合成ベクトルが相関しない遅延を選ぶことができる。しかしながら、同じ信号で到来角の異なる遅延波を見分けるには、電波の到来角を求める必要がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、遅延ひずみ対策のために送信データを周波数の異なる複数のキャリアに分配して伝送するマルチキャリア伝送を行なう、優れた無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数を設定したＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）方式の優れた無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、シンボル間干渉を除去するために、直接波と複数の遅延波からなる受信信号の中から特定のパスのみを強調し又は排除して受信することができる、優れた無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて通信する無線通信装置又は無線通信方法であって、
各アンテナ毎に特定の遅延波に着目したチャネル特性を推定するチャネル特性推定部又はステップと、
該推定されたチャネル特性に基づいて各アンテナからの受信信号を合成処理する受信処理部又はステップと、
を具備することを特徴とする無線通信装置又は無線通信方法である。
【００１７】
ここで、前記チャネル特性推定部又はステップは、各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、逆フーリエ変換を介して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることによって、着目したい遅延波を特定することができる。そして、時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性を各アンテナ毎に取得することができる。
【００１８】
例えば、前記チャネル特性推定部又はステップは、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、シンボル区間に挿入されたガード・インターバルを越える遅延波を除去したい遅延波として特定することができる。あるいは、直接波又は所定以上の強度を持つ有力な遅延波を最大比合成したい遅延波として特定することができる。
【００１９】
したがって、前記受信処理部又はステップは、特定の遅延波に着目したチャネル特性を利用して各アンテナ毎に受信された信号を最大比合成処理したり、各アンテナ毎の受信信号から該特定の遅延波を除去処理することができる。
【００２０】
また、無線通信装置が同じ周波数チャネルを利用してＴＤＤ（Time Division Duplex）方式で送受信を行なうような場合には、受信時における遅延波の時間軸上のチャネル・レスポンスを利用したチャネル推定結果を、送信処理においても有効活用することができる。すなわち前記チャネル推定部により着目された特定の遅延波を強調したり、あるいは、特定の遅延波を除去して無線データを送信することができる。
【００２１】
また、本発明の第２の側面は、遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて受信する無線通信装置又は無線通信方法であって、
各アンテナ毎の特定の着目波についてのチャネル特性を成分とするチャネル・ベクトル生成部又はステップと、
該チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを生成するアンテナ合成ベクトル生成部又はステップと、
該アンテナ合成ベクトルを用いて各アンテナ毎の受信信号を合成する受信処理部又はステップと、
を具備することを特徴とする無線通信装置又は無線通信方法である。
【００２２】
ここで、前記チャネル・ベクトル生成部又はステップは、各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、次いで、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求め、着目したい遅延波を特定して、該時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換することによって、各アンテナ毎の特定の着目波についてのチャネル特性を成分とするチャネル・ベクトルを取得することができる。
【００２３】
また、前記アンテナ合成ベクトル生成部又はステップは、チャネル・ベクトルを正規化して、特定の着目波を最大比合成するアンテナ合成ベクトルを生成することができる。あるいは、チャネル・ベクトルの直交補空間上から、特定の着目波を除去するアンテナ合成ベクトルを生成することができる。
【００２４】
また、本発明の第２の側面に係る無線通信装置又は無線通信方法は、前記アンテナ合成ベクトルを適用した送信処理部又はステップをさらに備えることにより、受信時に生成したチャネル・ベクトルを送信時においても有効活用することができる。
【００２５】
また、本発明の第３の側面は、遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて受信する無線通信装置又は無線通信方法であって、
各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求める手段又はステップと、
周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求め、着目したい遅延波を特定する手段又はステップと、
を具備することを特徴とする無線通信装置又は無線通信方法である。
【００２６】
本発明の第３の側面に係る無線通信装置又は無線通信方法は、該時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性を各アンテナ毎に取得する手段又はステップをさらに備えていてもよい。
【００２７】
また、該特定の遅延波に着目したチャネル特性を利用して各アンテナ毎の受信信号を合成処理する手段又はステップをさらに備えていてもよい。
【００２８】
また、該特定の遅延波に着目したチャネル特性を各アンテナに適用して無線データを送信する手段又はステップをさらに備えていてもよい。
【００２９】
例えばＯＦＤＭ方式の場合、ガード・インターバルを越える遅延が発生するとシンボル間干渉が発生する。本発明に係る無線通信装置又は無線通信方法によれば、各アンテナの周波数領域でのチャンネル推定を求めた後、フーリエ変換を介してそれぞれの時間軸上でのチャンネル・レスポンスを基に、直接波や有力な遅延波、あるいはガード・インターバルを越える遅延波を特定することができる。そして、直接波や有力な遅延波を強調したり、あるいはガード・インターバルを越える遅延波を除去することにより、シンボル間干渉を低減することができる。
【００３０】
また、本発明に係る無線通信装置又は無線通信方法によれば、直接波あるいは有力な遅延波に最適化したアンテナ・ウェイト・ベクトル、あるいは他の遅延波・干渉波をキャンセルした上で直接波・有力な遅延波に最適化したアンテナ・ウェイト・ベクトルを送信に用いることによって、関係のない無線機に対する干渉を予防することができる。この結果、通信相手の受信機に対しては効率よく信号を送ることができ、マルチパスを減らすことで周波数選択性フェージングを低減することもできる。
【００３１】
また、本発明の第４の側面は、遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて無線通信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
各アンテナ毎に特定の遅延波に着目したチャネル特性を推定するチャネル特性推定ステップと、
該推定されたチャネル特性に基づいて各アンテナからの受信信号を合成処理する受信処理ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００３２】
また、本発明の第５の側面は、遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて無線通信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
各アンテナ毎の特定の着目波についてのチャネル特性を成分とするチャネル・ベクトル生成ステップと、
該チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを生成するアンテナ合成ベクトル生成ステップと、
該アンテナ合成ベクトルを用いて各アンテナ毎の受信信号を合成する受信処理ステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００３３】
また、本発明の第６の側面は、遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて無線通信するための処理をコンピュータ・システム上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、
各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求めるステップと、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求め、着目したい遅延波を特定するステップと、
を具備することを特徴とするコンピュータ・プログラムである。
【００３４】
本発明の第４乃至第６の各側面に係るコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・システム上で所定の処理を実現するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムを定義したものである。換言すれば、本発明の第４乃至第６の各側面に係るコンピュータ・プログラムをコンピュータ・システムにインストールすることによって、コンピュータ・システム上では協働的作用が発揮され、本発明の第１乃至第３の各側面に係る無線通信装置又は無線通信方法と同様の作用効果を得ることができる。
【００３５】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００３７】
図１には、本実施形態に係るＯＦＤＭ通信装置１０のハードウェア構成を模式的に示している。
【００３８】
送信側では、まず、入力されたビット系列をスクランブラ１１がスクランブルして干渉の影響を最小化する。次いで、チャンネル符号化器１２により符号化し、インターリーバ１３により攪拌する。そして、変調器１４を経て、変調されたシンボルがまとめられてＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）部１５により逆フーリエ変換され、複数キャリアについて逆ＦＦＴを行うことで周波数軸での各キャリアの直交性を保持したまま時間軸の信号に変換される。その後、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボル作られ、データ信号系列にチャンネル同期・推定信号も付加されて、バースト組立て部１６により送信用バースト信号が作られる。データ信号系列にチャンネル同期・推定信号も付加されて、送信用バースト信号が作られる。最後に、Ｄ／Ａ変換器１７によりアナログ信号に変換され、ＲＦ送信器１８によりアップコンバートされて、アンテナ共用機１９を介して送出される。
【００３９】
一方、受信側では、アンテナ共用機１９を介して受信された信号がＲＦ受信器２１によってＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートされ、Ａ／Ｄ変換器２２により複素デジタル信号に変換される。そして、チャネル同期用信号を用いて同期をとった後、チャネル推定用信号（プリアンブル）でチャネル推定をする。チャネル推定は、同期によって選ばれたチャネル推定用部分をフーリエ変換し、それを既知のデータ系列と比較することで行われる。その後、それはＯＦＤＭシンボル切り出し部２３が同期情報によってＯＦＤＭデータ・シンボルを切り出し、ガード・インターバルを除いた後、フーリエ変換器２４によりフーリエ変換することにより、データ信号が復調される。ここで、等化器２５は、フーリエ変換と復調の間に推定されたチャネルの推定値を用いて等化を行なう。また、復調器２６は、軟判定値を出力してチャネル復号器２８での判定に使われることもある。また、軟判定値を作るために前述のチャネル推定を用いることもできる。復調器２６以降は送信の場合と逆の手順で元の送信ビット系列に戻されるので、説明を省略する。
【００４０】
ＯＦＤＭ方式による伝送は、同じ伝送容量のシングル・キャリア伝送方式に比べ、１シンボル周期が長くなるので、到来波の遅延時間差が大きなマルチパス・フェージングや選択性フェージングに対する耐フェージング特性が強いという特徴がある。しかしながら、到来波の遅延時間差が比較的小さなフラット・フェージングに対する耐フェージング特性は強いとは言い難い。
【００４１】
フラット・フェージングに対する有効な対策としては、信号間の相関が小さくなるように配置された複数のアンテナで受信した信号を用いる「ダイバーシティ（diversity）受信」が有効であることが知られている。ダイバーシティ受信方式の１つとして、複数の受信信号をそれぞれ復調してその最大比合成をとる「最大比合成ダイバーシティ」が挙げられる。
【００４２】
図２には、無線機に２本以上のアンテナがありそれを、ＯＦＤＭサブキャリア毎の最大比合成受信する場合におけるアンテナ合成部分の構成例を示している。これは、図１に示したＯＦＤＭ通信装置１０の受信側におけるフーリエ変換器２４及び等化器２５の一部に相当する。
【００４３】
図示の通り、アンテナＡからのデータ信号ｙAは、送信データｘがチャネル特性ＨAを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙA＝ＨAｘが成り立つものとする。分離器３１は、この受信信号ＨAｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はＦＦＴ３２及び３３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器３４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨAが取り出される。その後、複素共役部（Ｃｏｎｊ）３５においてこのチャネル特性ＨAの複素共役ＨA *がとられ、伝搬路上の歪みをキャンセルする。これが乗算器３６及び３７においてそれぞれチャネル特性ＨA及びデータ本体ｙとの乗算が行われ、ＨAＨA *並びにＨAＨA *ｘが得られる。
【００４４】
同様に、アンテナＢからのデータ信号ｙBは、送信データｘがチャネル特性ＨBを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙB＝ＨBｘが成り立つものとする。分離器４１は、この受信信号ＨBｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はＦＦＴ４２及び４３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器４４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨBが取り出される。その後、複素共役部（Ｃｏｎｊ）４５においてこのチャネル特性ＨBの複素共役ＨB *がとられ、伝搬路上の歪みをキャンセルする。これが乗算器４６及び４７においてそれぞれチャネル特性ＨB及びデータ本体ｙとの乗算が行われ、ＨBＨB *並びにＨBＨB *ｘが得られる。
【００４５】
加算器３９は、乗算器３６及び４６の乗算結果を加算して、最大比合成（ＨAＨA *＋ＨBＨB *）を得る。また、加算器３８は、乗算器３７及び４７の乗算結果を加算して、チャネルの電力の和（ＨAＨA *ｘ＋ＨBＨB *ｘ）を得る。除算器４０は、加算器３８の出力を加算器３９の出力で除算して、元の送信データｘを得る。また、それぞれのチャネル特性ＨAＨA *及びＨBＨB *に対して各アンテナにおける受信特性などを考慮した重み因子ＷｅｉｇｈｔＡ及びＷｅｉｇｈｔＢを掛けることにより、最大比合成処理を行なうことができる。
【００４６】
マルチパス環境による遅延波が複数ある場合にも、ＯＦＤＭ伝送方式はそれらを分離せずに合成された信号として取り扱う。通常はより多くの受信電力を集める形になり好ましいが、ガード・インターバル区間を越える遅延がある場合には、隣接する信号の成分が入り込むインターシンボル干渉が発生する。また関係ない別の無線機への干渉又は別の無線機からの干渉を防ぐために、アンテナの指向性を絞る必要が生じることがある。このような状況下では、特定の遅延波を消去あるいは低減させたり、また、特定の遅延波や直接波の電力を最大化させたりすることが有効であると思料される。これはアダプティブアレイ・アンテナのビームやヌルを該当する遅延波や直接波に向けることに相当する。
【００４７】
本実施形態に係るＯＦＤＭ通信装置１０では、各アンテナ毎に特定の遅延波に着目したチャネル特性を推定して、この推定されたチャネル特性に基づいて各アンテナ毎に受信された信号を最大比合成処理したり、各アンテナ毎の受信信号から該特定の遅延波を除去処理する。
【００４８】
また、本実施形態では、各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、逆フーリエ変換を介して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることによって、着目したい遅延波を特定する。そして、時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性を各アンテナ毎に取得することができる。
【００４９】
例えば、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、シンボル区間に挿入されたガード・インターバルを越える遅延波を除去したい遅延波として特定することができる。あるいは、直接波又は所定以上の強度を持つ有力な遅延波を最大比合成したい遅延波として特定することができる。
【００５０】
まず、特定の複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを最大化するための方法について説明する。図３には、複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを最大化する受信器のアンテナ合成部分の構成を図解している。
【００５１】
図示の通り、アンテナＡからのデータ信号ｙAは、送信データｘがチャネル特性ＨAを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙA＝ＨAｘが成り立つものとする。分離器５１は、この受信信号ＨAｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はフーリエ変換器（ＦＦＴ）５２及び５３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器５４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨAが取り出される。
【００５２】
ここで、逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）５５は、チャネル特性ＨAを逆フーリエ変換して、時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求める。そして、着目波抽出部５６は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、着目したい遅延波を特定する。この場合、直接波又は所定以上の強度を持つ有力な遅延波を最大比合成したい遅延波として特定する。
【００５３】
時間領域上でのチャネル・レスポンスｈが直接波ｈ0と、それ以外の複数の遅延波ｈ1〜ｈ63で構成され、ｄ番目の遅延波ｈdに着目したい場合には、着目波特定部５６は、着目波のみからなるチャネル・レスポンスｈ"と、残りの成分からなるチャネル・レスポンスｈ'に分解する。
【００５４】
【数１】
そして、時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分ｈ"のみをフーリエ変換器（ＦＦＴ）５７でフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"を取得することができる。
【００５６】
その後、複素共役部（Ｃｏｎｊ）５８においてこのチャネル特性ＨA "の複素共役ＨA"*がとられ、伝搬路上の歪みをキャンセルする。これが乗算器５９及び６０においてそれぞれチャネル特性ＨA及びデータ本体ｙとの乗算が行われ、ＨAＨA"*並びにＨAＨA"*ｘが得られる。
【００５７】
同様に、アンテナＢからのデータ信号ｙBは、送信データｘがチャネル特性ＨBを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙB＝ＨBｘが成り立つものとする。分離器６１は、この受信信号ＨBｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はフーリエ変換器（ＦＦＴ）６２及び６３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器６４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨBが取り出される。
【００５８】
逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）６５は、チャネル特性Ｈ B を逆フーリエ変換して、時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求める。そして、着目波抽出部６６は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、着目したい遅延波を特定する。この場合、直接波又は所定以上の強度を持つ有力な遅延波を最大比合成したい遅延波として特定する。
【００５９】
時間領域上でのチャネル・レスポンスｈが直接波ｈ0と、それ以外の複数の遅延波ｈ1〜ｈ63で構成され、ｄ番目の遅延波ｈdに着目したい場合には、着目波特定部６６は、着目波のみからなるチャネル・レスポンスｈ"と、残りの成分からなるチャネル・レスポンスｈ'に分解する。そして、時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分ｈ"のみをフーリエ変換器（ＦＦＴ）６７でフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨB"を取得することができる。
【００６０】
その後、複素共役部（Ｃｏｎｊ）６８においてこのチャネル特性ＨB "の複素共役ＨB"*がとられ、伝搬路上の歪みをキャンセルする。これが乗算器６９及び７０においてそれぞれチャネル特性ＨB及びデータ本体ｙとの乗算が行われ、ＨBＨB"*並びにＨBＨB"*ｘが得られる。
【００６１】
加算器７１は、乗算器５９及び６９の乗算結果を加算して、所望の遅延波に着目した最大比合成（ＨAＨA"*＋ＨBＨB"*）を得る。また、加算器７２は、乗算器６０及び７０の乗算結果を加算して、所望の遅延波に着目したチャネルの電力の和（ＨAＨA"*＋ＨBＨB"*）ｘを得る。すなわち、アンテナ・ベクトル［ＨA，ＨB］の最大比合成を行なうために、各アンテナＡ及びＢにおいて特定の遅延波のチャネル特性に着目されたアンテナ合成ベクトル［ＨA"*，ＨB"*］が得られたことになる。
【００６２】
そして、除算器７３は、加算器７２の出力を加算器７３の出力で除算することにより等化して、元の送信データｘを得る。また、それぞれのチャネルからのデータ信号ＨA及びＨBに対して各アンテナにおける受信特性などを考慮した重み因子ＷｅｉｇｈｔＡ及びＷｅｉｇｈｔＢを掛けることにより、最大比合成処理を行なうことができる。
【００６３】
このようにして、各アンテナ毎に特定の遅延波に着目したチャネル特性を推定して、この推定されたチャネル特性に基づいて各アンテナ毎に受信された信号を最大比合成処理することができる。
【００６４】
次に、特定の複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを除去するための方法について、図４を参照しながら説明する。同図には、複数のアンテナを使いガード・インターバルを越える遅延波に着目してこれを除去する受信器のアンテナ合成部分の構成を図解している。
【００６５】
図示の通り、アンテナＡからのデータ信号ｙAは、送信データｘがチャネル特性ＨAを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙA＝ＨAｘが成り立つものとする。分離器８１は、この受信信号ＨAｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はフーリエ変換器（ＦＦＴ）８２及び８３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器８４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨAが取り出される。
【００６６】
ここで、逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）８５は、チャネル特性ＨAを逆フーリエ変換して、時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求める。そして、着目波抽出部８６は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、着目したい遅延波を特定する。この場合、ガード・インターバルを越える遅延波やインパルスの強度が所定値を下回る遅延波を除去したい遅延波として特定する。
【００６７】
時間領域上でのチャネル・レスポンスｈが直接波ｈ0と、それ以外の複数の遅延波ｈ1〜ｈ63で構成され、ｄ番目の遅延波ｈdに着目したい場合には、着目波特定部８６は、着目波のみからなるチャネル・レスポンスｈ"と、残りの成分からなるチャネル・レスポンスｈ'に分解する。そして、時間領域上で着目した遅延波を除去したチャネル・レスポンス成分ｈ"のみをフーリエ変換器（ＦＦＴ）８７でフーリエ変換して、特定の遅延波を除去したチャネル特性ＨA"を取得することができる。
【００６８】
その後、複素共役部（Ｃｏｎｊ）８８においてこのチャネル特性ＨA "の複素共役ＨA"*がとられ、伝搬路上の歪みをキャンセルする。乗算器８８は、このチャネル特性ＨA *に１を乗算する。
【００６９】
同様に、アンテナＢからのデータ信号ｙBは、送信データｘがチャネル特性ＨBを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙB＝ＨBｘが成り立つものとする。分離器９１は、この受信信号ＨBｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はフーリエ変換器（ＦＦＴ）９２及び９３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器９４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨBが取り出される。
【００７０】
ここで、逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）９５は、チャネル特性ＨBを逆フーリエ変換して、時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求める。そして、着目波抽出部９６は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、着目したい遅延波を特定する。この場合、ガード・インターバルを越える遅延波やインパルスの強度が所定値を下回る遅延波を除去したい遅延波として特定する。
【００７１】
時間領域上でのチャネル・レスポンスｈが直接波ｈ0と、それ以外の複数の遅延波ｈ1〜ｈ63で構成され、ｄ番目の遅延波ｈdに着目したい場合には、着目波特定部９６は、着目波のみからなるチャネル・レスポンスｈ"と、残りの成分からなるチャネル・レスポンスｈ'に分解する。そして、時間領域上で着目した遅延波を除去したチャネル・レスポンス成分ｈ"のみをフーリエ変換器（ＦＦＴ）９７でフーリエ変換して、特定の遅延波を除去したチャネル特性ＨB"を取得することができる。
【００７２】
その後、複素共役部（Ｃｏｎｊ）９８においてこのチャネル特性ＨB "の複素共役ＨB"*がとられ、伝搬路上の歪みをキャンセルする。乗算器８８は、このチャネル特性ＨB *に−１を乗算する。
【００７３】
乗算器８９は、アンテナＡにおけるチャネル特性ＨAに、符号反転されたチャネル特性ＨBの複素共役ＨB"*を掛け算して−ＨAＨB"*を得る。また、乗算器９９は、アンテナＢにおけるチャネル特性ＨBにチャネル特性ＨAの複素共役ＨA"*を掛け算して、ＨA"*ＨBを得る。そして、加算器１０２は、これら乗算器８９及び９９の出力を加算して、（ＨA"*ＨB−ＨAＨB"*）を得る。これは、特定の遅延波を除去するためのアンテナ合成ベクトルとして、最大比合成ベクトル［ＨA"*，ＨB"*］に直交するベクトル［−ＨB"*， ＨA"*］を選んだことに相当する。最大比合成ベクトルに直交するベクトルは、最大比合成ベクトルの直交補空間から任意に選ぶことができる。
【００７４】
一方、乗算器１００は、アンテナＡからのデータＨAｘに、符号反転されたチャネル特性ＨBの複素共役ＨB"*を掛け算して−ＨAＨB"*ｘを得る。また、乗算器１０１は、アンテナからのデータＨBｘにチャネル特性ＨAの複素共役ＨA"*を掛け算して、ＨA"*ＨBｘを得る。そして、加算器１０３は、これら乗算器８９及び９９の出力を加算して、（ＨA"*ＨB−ＨAＨB"*）ｘを得る。
【００７５】
そして、除算器１０４は、加算器１０３の出力を加算器１０２の出力で除算することにより等化して、元の送信データｘを得る。また、それぞれのチャネルからのデータ信号ＨA及びＨBに対して各アンテナにおける受信特性などを考慮した重み因子ＷｅｉｇｈｔＡ及びＷｅｉｇｈｔＢを掛けるようにしてもよい。
【００７６】
このようにして、各アンテナ毎に特定の遅延波に着目したチャネル特性を推定して、この推定されたチャネル特性に基づいてある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを除去することができる。
【００７７】
また、無線通信装置が同じ周波数チャネルを用いて利用してＴＤＤ（Time Division Duplex）方式で送受信を行なうような場合には、受信時に得られたアンテナ合成ベクトルを送信時にも利用することができる。（チャネル特性Ｈは、周波数の依存性が強いため、送受信で周波数が異なれば、同じアンテナ合成ベクトルを使用する効果が低下する。）このような場合、同じアンテナ合成ベクトルを使用することにより、受信時において強調した特定の遅延波を送信時には強調して送ったり、あるいは、受信時において除去した特定の遅延波を送信時には除去するようにして送ったりすることができる。
【００７８】
図５には、受信時には複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを最大比合成するために生成された最大比合成ベクトルを送信側にも適用した無線通信装置の構成を示している。
【００７９】
まず、受信側では、アンテナＡでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定ＨAを求め、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定してから、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、周波数領域での特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"*を得る。
【００８０】
同様に、アンテナＢでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定ＨBを求め、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定してから、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、周波数領域での特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨB"*を得る。但し、受信側の構成は図３に示したものと略同一なので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８１】
一方、送信側では、入力されたビット系列をスクランブルして干渉の影響を最小化し、チャンネル符号化し、インターリーバにより攪拌してから、変調処理する。そして、アンテナＡの送信処理部においては、変調されたシンボルがまとめられて、特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"*を乗算してから、逆フーリエ変換される。その後、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボル作られてそれが並べられる。次いで、データ信号系列にチャンネル同期・推定信号もされて送信用バースト信号が作られる。最後に、Ｄ／Ａ変換器１７によりアナログ信号に変換され、ＲＦ送信器１８によりアップコンバートされて、アンテナ共用機１９を介して送出される。
【００８２】
アンテナＢの送信処理部においても、同様に、特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨB"*を乗算してから、逆フーリエ変換され、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボルが作られてそれが並べられチャンネル同期・推定信号も挿入されて送信用バースト信号が作られる。
【００８３】
この結果、最大比合成ベクトル［ＨA"*，ＨB"*］を用いてデータ送信を行なうこととなり、各アンテナＡ及びＢからは、受信時において強調した特定の遅延波を強調してデータ送出することができる。このよう送信方法は、受信時に推定したチャネル・レスポンスの有力な直接・遅延波の到来方向に向かって送信することに相当する。
【００８４】
図６には、受信時には複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを除去するために生成されたアンテナ合成ベクトルを送信側にも適用した無線通信装置の構成を示している。
【００８５】
まず、受信側では、アンテナＡでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定ＨAを求め、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定してから、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、周波数領域での特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"*を得る。同様に、アンテナＢでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定ＨBを求め、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定してから、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、周波数領域での特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨB"*を得てさらに、これに−１を掛けて符合を反転する。但し、受信側の構成は図４に示したものと略同一なので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８６】
一方、送信側では、入力されたビット系列をスクランブルして干渉の影響を最小化し、チャンネル符号化し、インターリーバにより攪拌してから、変調処理する。そして、アンテナＡの送信処理部においては、変調されたシンボルがまとめられて、アンテナＢからの受信時において特定の遅延波に着目したチャネル特性−ＨB"*を乗算してから、逆フーリエ変換される。その後、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボル作られてそれが並べられる。次いで、データ信号系列にチャンネル同期・推定信号もされて送信用バースト信号が作られる。最後に、Ｄ／Ａ変換器１７によりアナログ信号に変換され、ＲＦ送信器１８によりアップコンバートされて、アンテナ共用機１９を介して送出される。アンテナＢの送信処理部においても、同様に、アンテナＡからの受信時において特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"*を乗算してから、逆フーリエ変換され、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボルが作られてそれが並べられチャンネル同期・推定信号も挿入されて送信用バースト信号が作られる。
【００８７】
この結果、最大比合成ベクトル［ＨA"*，ＨB"*］に直交するベクトル［−ＨB"*， ＨA"*］を用いてデータ送信を行なうこととなり、各アンテナＡ及びＢからは、受信時において除去した特定の遅延波を抑制してデータ送出することができる。このよう送信方法は、受信時に推定したチャネル・レスポンスの不要な遅延波の到来方向には送信しないようにすることに相当する。
【００８８】
本発明に係る無線通信装置は、要するに、各アンテナ毎の特定の着目波についてのチャネル特性を成分とするチャネル・ベクトルを生成して、このチャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを生成し、このアンテナ合成ベクトルを用いて各アンテナ毎の受信信号を合成するものである。
【００８９】
この場合、チャネル・ベクトルは、各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、この周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定し、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、各アンテナ毎に特定の遅延波に着目したチャネル特性を取得することによって得られる。
【００９０】
また、ここで言う受信信号の合成には、特定の着目波を最大比合成すること、あるいは、特定の着目波を除去することなどが含まれる。
【００９１】
図７には、チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを求めることにより、各アンテナ毎の受信信号を合成して受信処理を行なう無線通信装置の構成例を示している。同図に示す無線通信装置は、図３及び図４の各々に示した無線通信装置を一般化したものに相当する。
【００９２】
図示の通り、アンテナＡからのデータ信号ｙAは、送信データｘがチャネル特性ＨAを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙA＝ＨAｘが成り立つものとする。分離器１１１は、この受信信号ＨAｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はフーリエ変換器（ＦＦＴ）１１２及び１１３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器１１４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨAが取り出される。
【００９３】
逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）１１５は、チャネル特性ＨAを逆フーリエ変換して、時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求める。そして、着目波抽出部１１６は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、着目したい遅延波を特定する。そして、時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換器（ＦＦＴ）１１７でフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"を取得し、これをチャネル・ベクトルとしてアンテナ・ベクトル演算部１３０に入力する。
【００９４】
同様に、アンテナＢからのデータ信号ｙBは、送信データｘがチャネル特性ＨBを持つ伝搬路を経て到来したものであり、ｙB＝ＨBｘが成り立つものとする。分離器１２１は、この受信信号ＨBｘを同期によってチャンネル推定用部分（プリアンブル）とデータ本体に分離する。そして、各々はフーリエ変換器（ＦＦＴ）１２２及び１２３によってフーリエ変換されて、時間軸の信号が周波数軸の信号に変換される。プリアンブルに関しては乗算器１２４においてプリアンブル中の既知パターンＰｒｅａｎｂｌｅＣと乗算されて、チャネル特性ＨBが取り出される。
【００９５】
逆フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）１２５は、チャネル特性ＨBを逆フーリエ変換して、時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求める。そして、着目波抽出部１２６は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、着目したい遅延波を特定する。そして、時間領域上で特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換器（ＦＦＴ）１２７でフーリエ変換して、特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨB"を取得し、これをチャネル・ベクトルとしてアンテナ・ベクトル演算部１３０に入力する。
【００９６】
アンテナ・ベクトル演算部１３０は、特定の着目波を最大比合成したり、あるいは特定の着目波を除去するためのアンテナ合成ベクトルを求めるための演算を行なう。アンテナ・ベクトル演算の詳細については後述する。
【００９７】
アンテナ・ベクトル演算部１３０の出力は、各乗算器１３１〜１３４に入力されて、アンテナＡからのデータ信号ＨAｘ、アンテナＡのチャネル特性ＨA、アンテナＢからのデータ信号ＨBｘ、アンテナＢのチャネル特性ＨBとそれぞれ乗算される。
【００９８】
加算器１３５は、乗算器１３１及び１３３の乗算結果を加算する。また、加算器１３６は、乗算器１３２及び１３４の乗算結果を加算する。そして、除算器１３７は、加算器１３５による加算結果を加算器１３６による加算結果で除算して、元のデータ信号ｘを等化する。
【００９９】
次に、アンテナ・ベクトル演算部１３０における処理について説明する。アンテナ・ベクトル演算部１３０は、特定の着目波を最大比合成したり、あるいは特定の着目波を除去するためのアンテナ合成ベクトルを求めるための演算を行なう。まず、最大比合成の場合について述べる。
【０１００】
ここでは、無線通信装置はＭ本のアンテナを備えているものとし、Ｈkはアンテナｋに関する複素伝播チャネルとする（但し、０＜ｋ≦Ｍ）。またｗkをアンテナｋの重み、つまりアンテナ・ベクトルのk番目の要素とする。*印は共役複素数を示す。さてＭ本のアンテナに関する和は下式のように表わされる。
【０１０１】
【数２】
上式はアンテナ・ベクトルで合成された伝播チャネルを示すが、これをベクトルで表記すると、チャネル・ベクトルＨkとアンテナ合成ベクトルｗkの積となる。
【０１０３】
【数３】
この合成伝播チャネルのパワーは次の式で表わされる。
【０１０５】
【数４】
上式中のＡは、以下に示すように伝播チャネル・ベクトルから作られたエルミート行列Ｅとなる。
【０１０７】
【数５】
ところで、一般にエルミート行列Ｅは、下式のように固有値λと固有ベクトルｖに分解することができる。（行列Ａの複素共役行列の転置行列をＡの共役転置行列（conjugate transposed matrix）といい、Ａ* で表す。また、Ａ*＝Ａ となる正方行列をエルミート行列（Hermitian matrix）という。）
【０１０９】
【数６】
このことから逆に考えると、つまり式（５）から（４）を見ると、行列Ａには固有値が１つ存在し、値は内積（ＨE,Ｈ）で、対応する固有ベクトルはＨ／（ＨE，Ｈ）1/2となる。但し、共役・複素の演算子をＥとする。
【０１１１】
合成伝播チャネルのパワーを最大にするためには、アンテナ・ベクトルを行列Ａの最大固有値に対応する固有ベクトルに選べばよい。この場合、行列Ａには固有値が１つあるだけなので、自動的に最大固有値となる。
【０１１２】
さらに、最大固有値に対応する固有ベクトルはチャネル・ベクトルそのものを正規化したものということになる。これは最大比合成の処理と一致する（図３を参照のこと）。まず、チャネル・ベクトルＨそのものをアンテナ・ベクトルとして、正規化の部分を後に使用することも実際には可能である。
【０１１３】
次いで、アンテナ・ベクトル演算部１３０により特定の着目波を除去する処理について説明する。この場合、伝播チャネルＨ、つまりこのチャネルを経てきた信号を、アンテナの合成によりキャンセルする。
【０１１４】
チャネル・ベクトルＨの影響を最小にするには、行列Ａの最小固有値に対応する固有ベクトルをアンテナ・ベクトルに選べばよい。行列Ａには固有値は１つあるだけで他の（Ｍ−１）個の固有値は０と考えられる。
【０１１５】
これらの固有値０に対応する（Ｍ−１）個の固有ベクトルは、Ｍ次元ベクトル空間のチャネルベクトルＨの直交補空間を張っている。この行列Ａのヌル・スペース、つまりベクトルＨの直交補空間から何であれ、ベクトルを選び出しアンテナベクトルにすれば、伝播チャネルＨはキャンセルされる（図９を参照のこと）。
【０１１６】
図１０には、アンテナが２本、すなわち２次元の複素ベクトル空間の場合を図解している。２次元空間なので、チャンネル・ベクトルの直交補空間は１次元となる。図４に示した無線通信装置の構成例では、２本のアンテナのチャネル推定を交換して片方に−１を掛けているが、これは図１０では実線の場合に相当する。
【０１１７】
また、図１１には、ある伝播チャネルを最小化した上で、他の伝播チャネルを極大化させる方法を図解している。この場合、図示の通り、キャンセルしたい伝播チャネル・ベクトルの直交補空間において、他の極大化させたい伝搬ベクトルを射影したものをアンテナ・ベクトルとすればよい。
【０１１８】
図７に示すように、チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを求めることにより、各アンテナ毎の受信信号を合成して受信処理を行なう場合にも、図５及び図６を参照しながら既に説明したものと同様に、アンテナ合成ベクトルを送信側にも適用することができる。
【０１１９】
図１２には、アンテナ合成ベクトルを送信側にも適用する無線通信装置の構成例を示している。
【０１２０】
まず、受信側では、アンテナＡでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定ＨAを求め、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定してから、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、周波数領域での特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨA"を得て、これをチャネル・ベクトルとしてアンテナ・ベクトル演算部１３０に入力する。
【０１２１】
同様に、アンテナＢでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定ＨBを求め、周波数領域でのチャネル推定結果を逆フーリエ変換して時間領域での各遅延波のチャネル・レスポンスを求めることにより着目したい遅延波を特定してから、特定された遅延波のチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して、周波数領域での特定の遅延波に着目したチャネル特性ＨB"を得て、これをチャネル・ベクトルとしてアンテナ・ベクトル演算部１３０に入力する。
【０１２２】
アンテナ・ベクトル演算部１３０は、特定の着目波を最大比合成したり、あるいは特定の着目波を除去するためのアンテナ合成ベクトルを求めるための演算を行なう（前述、並びに図９〜図１１を参照のこと）。
【０１２３】
一方、送信側では、入力されたビット系列をスクランブルして干渉の影響を最小化し、チャンネル符号化し、インターリーバにより攪拌してから、変調処理する。そして、アンテナＡの送信処理部においては、変調されたシンボルがまとめられて、特定の遅延波に着目して得た所望のアンテナ合成ベクトルを乗算してから、逆フーリエ変換される。その後、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボル作られてそれが並べられる。次いで、データ信号系列にチャンネル同期・推定信号もされて送信用バースト信号が作られる。最後に、Ｄ／Ａ変換器１７によりアナログ信号に変換され、ＲＦ送信器１８によりアップコンバートされて、アンテナ共用機１９を介して送出される。
【０１２４】
アンテナＢの送信処理部においても、同様に、特定の遅延波に着目して得た所望のアンテナ合成ベクトルを乗算してから、逆フーリエ変換され、さらにガード・インターバルを付加したＯＦＤＭシンボルが作られてそれが並べられチャンネル同期・推定信号も挿入されて送信用バースト信号が作られる。
【０１２５】
この結果、所望のアンテナ合成ベクトルを適用してデータ送信を行なうこととなり、各アンテナＡ及びＢからは、受信時において強調した特定の遅延波を強調してデータ送出したり、あるいは、受信時において除去した特定の遅延波を抑制してデータ送出することができる。
【０１２６】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【０１２７】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、シンボル間干渉を除去するために、直接波と複数の遅延波からなる受信信号の中から特定のパスのみを強調し又は排除して受信することができる、優れた無線通信装置及び方法、並びにコンピュータ・プログラムを提供することができる。
【０１２８】
ＯＦＤＭ方式の場合、ガード・インターバルを越える遅延が発生するとシンボル間干渉が発生する。本発明によれば、各アンテナの周波数領域でのチャンネル推定を求めた後、フーリエ変換を介してそれぞれの時間軸上でのチャンネル応答を基に、直接波や有力な遅延波、あるいはガード・インターバルを越える遅延波を特定することができる。そして、直接波や有力な遅延波を強調したり、あるいはガード・インターバルを越える遅延波を除去することにより、シンボル間干渉を低減することができる。
【０１２９】
また、本発明によれば、直接波又は有力な遅延波に最適化したアンテナ・ウェイト・ベクトル、又は他の遅延波・干渉波をキャンセルした上で直接波・有力な遅延波に最適化したアンテナ・ウェイト・ベクトルを送信に用いることによって、関係のない無線機に対する干渉を予防することができる。この結果、通信相手の受信機に対しては効率よく信号を送ることができ、マルチパスを減らすことで周波数選択性フェージングを低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るＯＦＤＭ通信装置のハードウェア構成を模式的に示した図である。
【図２】無線機に２本以上のアンテナがありそれを、ＯＦＤＭサブキャリア毎の最大比合成受信する場合におけるアンテナ合成部分の構成例を示した図である。
【図３】複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを最大化するための受信器のアンテナ合成部分の構成を示した図である。
【図４】特定の複数のアンテナを使いある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを除去するための受信器のアンテナ合成部分の構成を示した図である。
【図５】受信時に生成された最大比合成ベクトルを送信側にも適用した無線通信装置の構成を示した図である。
【図６】受信時にある特定の遅延波又は直接波に着目してそれを除去するために生成されたアンテナ合成ベクトルを送信側にも適用した無線通信装置の構成を示した図である。
【図７】チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを求めることにより、各アンテナ毎の受信信号を合成して受信処理を行なう無線通信装置の構成例を示した図である。
【図８】アンテナ・ベクトル演算部１３０により特定の着目波を最大比合成するための原理を示した図である。
【図９】アンテナ・ベクトル演算部１３０により特定の着目波を除去するための原理を示した図である。
【図１０】アンテナ・ベクトル演算部１３０により特定の着目波を除去するための原理を示した図である。
【図１１】アンテナ・ベクトル演算部１３０により特定の着目波を除去するための原理を示した図である。
【図１２】アンテナ合成ベクトルを送信側にも適用する無線通信装置の構成例を示した図である。
【符号の説明】
５１，６１…分離器
５２，５３，６２，６３，５７，６７…フーリエ変換器
５４，６４，５９，６０，６９，７０…乗算器
５５，６５…逆フーリエ変換器
５６，６６…着目波抽出部
５８，６８…複素共役部
７１，７２…加算器
７３…除算器
Claims (15)
- 遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて通信する無線通信装置であって、
各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、逆フーリエ変換を介して時間領域でのチャネル・レスポンスを求めて着目したい遅延波を特定する着目波特定部と、
前記の時間領域でのチャネル・レスポンスを該着目波のみからなるチャネル・レスポンスとそれ以外の成分からなるチャネル・レスポンスに分解して、該着目波のみからなるチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して該着目波のチャネル特性をアンテナ毎に取得するチャネル特性推定部と、
該推定されたアンテナ毎の特定の遅延波についてのチャネル特性に基づいて該着目波を最大化又は除去して各アンテナからの受信信号を合成処理する受信処理部と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。 - 前記着目波特定部は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、シンボル区間に挿入されたガード・インターバルを越える遅延波を除去したい遅延波として特定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。 - 前記着目波特定部は、時間領域でのチャネル・レスポンスを参照して、直接波又は有力な遅延波を最大比合成したい遅延波として特定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。 - 前記受信処理部は特定の遅延波に着目したチャネル特性を利用してアンテナ毎の受信信号を最大比合成処理する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。 - 前記受信処理部は特定の遅延波に着目したチャネル特性を利用してアンテナ毎の受信信号から該特定の遅延波を除去処理する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。 - 前記着目波特定部により着目された特定の遅延波を強調して無線データを送信する送信処理部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。 - 前記着目波特定部により着目された特定の遅延波を除去して無線データを送信する送信処理部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。 - 遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて受信する無線通信装置であって、
各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、逆フーリエ変換を介して時間領域でのチャネル・レスポンスを求めて着目したい遅延波を特定する着目波特定部と、
前記の時間領域でのチャネル・レスポンスを該着目波のみからなるチャネル・レスポンスとそれ以外の成分からなるチャネル・レスポンスに分解して、該着目波のみからなるチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して該着目波のチャネル特性をアンテナ毎に取得するチャネル特性推定部と、
アンテナ毎に特定の着目波について推定されたチャネル特性をチャネル・ベクトルとして入力して、該チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを生成するアンテナ合成ベクトル生成部と、
該アンテナ合成ベクトルを用いてアンテナ毎の受信信号を合成する受信処理部と、
を具備することを特徴とする無線通信装置。 - 前記アンテナ合成ベクトル生成部は、チャネル・ベクトルを正規化して、特定の着目波を最大比合成するアンテナ合成ベクトルを生成する、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。 - 前記アンテナ合成ベクトル生成部は、チャネル・ベクトルの直交補空間上から、特定の着目波を除去するアンテナ合成ベクトルを生成する、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。 - 前記アンテナ合成ベクトルを適用した送信処理部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。 - 遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて通信する無線通信方法であって、
各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、逆フーリエ変換を介して時間領域でのチャネル・レスポンスを求めて着目したい遅延波を特定するする着目波特定ステップと、
前記の時間領域でのチャネル・レスポンスを該着目波のみからなるチャネル・レスポンスとそれ以外の成分からなるチャネル・レスポンスに分解して、該着目波のみからなるチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して該着目波のチャネル特性をアンテナ毎に取得するチャネル特性推定ステップと、
該推定されたアンテナ毎の特定の遅延波についてのチャネル特性に基づいて該着目波を最大化又は除去して各アンテナからの受信信号を合成処理する受信処理ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。 - 遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて受信する無線通信方法であって、
各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、逆フーリエ変換を介して時間領域でのチャネル・レスポンスを求めて着目したい遅延波を特定する着目波特定ステップと、
前記の時間領域でのチャネル・レスポンスを該着目波のみからなるチャネル・レスポンスとそれ以外の成分からなるチャネル・レスポンスに分解して、該着目波のみからなるチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して該着目波のチャネル特性をアンテナ毎に取得するチャネル特性推定ステップと、
アンテナ毎に特定の着目波について推定されたチャネル特性をチャネル・ベクトルとして入力して、該チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを生成するアンテナ合成ベクトル生成ステップと、
該アンテナ合成ベクトルを用いてアンテナ毎の受信信号を合成する受信処理ステップと、
を具備することを特徴とする無線通信方法。 - 遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて無線通信するための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータに対し、
各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、逆フーリエ変換を介して時間領域でのチャネル・レスポンスを求めて着目したい遅延波を特定する着目波特定手順と、
前記の時間領域でのチャネル・レスポンスを該着目波のみからなるチャネル・レスポンスとそれ以外の成分からなるチャネル・レスポンスに分解して、該着目波のみからなるチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して該着目波のチャネル特性をアンテナ毎に取得するチャネル特性推定手順と、
該推定されたアンテナ毎の特定の遅延波についてのチャネル特性に基づいて該着目波を最大化又は除去して各アンテナからの受信信号を合成処理する受信処理手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。 - 遅延波を含んだ無線データを複数のアンテナを用いて無線通信するための処理をコンピュータ上で実行するようにコンピュータ可読形式で記述されたコンピュータ・プログラムであって、前記コンピュータに対し、
各アンテナでの受信信号の周波数領域でのチャネル推定を求め、逆フーリエ変換を介して時間領域でのチャネル・レスポンスを求めて着目したい遅延波を特定する着目波特定手順と、
前記の時間領域でのチャネル・レスポンスを該着目波のみからなるチャネル・レスポンスとそれ以外の成分からなるチャネル・レスポンスに分解して、該着目波のみからなるチャネル・レスポンス成分のみをフーリエ変換して該着目波のチャネル特性をアンテナ毎に取得するチャネル特性推定手順と、
アンテナ毎に特定の着目波について推定されたチャネル特性をチャネル・ベクトルとして入力して、該チャネル・ベクトルを基に所望のアンテナ合成ベクトルを生成するアンテナ合成ベクトル生成手順と、
該アンテナ合成ベクトルを用いてアンテナ毎の受信信号を合成する受信処理手順と、
を実行させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
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