JP5498878B2 - Transmitting apparatus and receiving apparatus in polarization MIMO transmission system - Google Patents

Transmitting apparatus and receiving apparatus in polarization MIMO transmission system Download PDF

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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。   The present invention relates to a polarization MIMO transmission system using polarization MIMO (Multiple Input / Multiple Output), and more particularly to a transmission device and a reception device in a polarization MIMO transmission system using a polarization MIMO scheme.

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。   In a transmission system using the MIMO scheme (hereinafter referred to as a “polarization MIMO transmission system”), a transmission device, for example, allocates a plurality of different data signals provided in a broadcasting station to each of a plurality of transmission antennas. The OFDM signal is transmitted by a broadcast wave on the same frequency or in a state where frequency bands overlap. This OFDM signal is transmitted through a plurality of channels, and the receiving apparatus receives the plurality of OFDM signals by a plurality of receiving antennas and propagates from each of the plurality of OFDM signals. By estimating and separating the transfer function for each path, it is possible to demodulate a plurality of different data signals transmitted from the transmission apparatus.

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。   There is also known a communication system that uses a MIMO system composed of a plurality of antennas having different polarization directions (hereinafter referred to as “polarization MIMO communication system”) (see, for example, Patent Document 1). In this communication system, in order to perform adaptive reception in an adaptive manner corresponding to a sequentially changing reception environment, a method in which a distance between antenna elements is increased to some extent and an antenna element having a different polarization direction are installed. This is a technology for receiving by using different combinations.

一方、図10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10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10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。   On the other hand, as illustrated in FIG. 10, a general polarization MIMO transmission system includes a transmission device 100 including N transmission antennas 101 and a reception device 200 including M reception antennas 201. An example is shown. For example, the transmission apparatus 100 allocates N different data signals provided in a broadcasting station to each of the N transmission antennas 101, and transmits OFDM signals by broadcast waves on the same frequency or in a state where frequency bands overlap each other. Is a terminal device. In the example illustrated in FIG. 10, the OFDM signal transmitted from the transmission apparatus 100 is transmitted through a plurality of channels. The receiving device 200 is, for example, a base station device, a relay station device, or a mobile terminal, and estimates and separates the transfer function for each propagation path that has passed from the received multiple-system OFDM signals, and is transmitted from the transmitting device 100 A plurality of different data signals can be demodulated. In the polarization MIMO transmission system, the configuration shown in FIG. 10 includes two transmitting antennas (N = 2) and two receiving antennas (M = 2). The transmitting side and the receiving side respectively have # 1 as horizontal polarization and # 2 as Used as vertical polarization.

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11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。   In broadcasting using MIMO, propagation path information cannot be shared with a specific receiving apparatus on the transmission side, so it is important to efficiently separate a plurality of signals transmitted by MIMO on the reception side. For example, as shown in FIG. 11, in the case of 2 × 2 MIMO of two antennas on the transmission side (H polarization / V polarization) and two reception sides (H polarization / V polarization) for simplicity, the received H In order to separate the transmitted H-polarization and V-polarization information from the polarization / V-polarization signal, the receiving apparatus uses each of the transmission / reception antennas based on a known signal such as a pilot signal embedded in the signal. Estimate inter-channel characteristics. This propagation path characteristic can be mainly divided into “cross polarization characteristics of transmission antenna”, “propagation characteristics of propagation path”, and “cross polarization characteristics of reception antenna”.

図12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TX1、TX2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hmn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(hmn(k))やIm(hmn(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(hmn(k))は、キャリア番号kの実数(real)または同相成分を表し、Im(hmn(k))は、キャリア番号kの虚数(imag)または直交成分を表す。 FIG. 12 is a diagram illustrating a model for estimating a propagation path in a conventional receiving apparatus. A received signal in the MIMO transmission can be expressed by adding noise (N) to the transmission signals T X1 and T X2 obtained by performing a matrix operation on the propagation path characteristics H as shown in Equation (1). Note that H is a complex matrix, each element h mn indicates the frequency response characteristic of the propagation path from the transmitting antenna m to the receiving antenna n, and each component of the orthogonal signal is Re (h mn (k)) or Im It can be expressed in the form of (h mn (k)). k is a carrier number of the OFDM signal, Re (h mn (k)) represents a real number (real) or in-phase component of the carrier number k, and Im (h mn (k)) is an imaginary number of the carrier number k. (Img) or orthogonal component.

Figure 0005498878
Figure 0005498878

特開2004−312381号公報JP 2004-321381 A

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。   In both the polarization MIMO communication system and the polarization MIMO transmission system described above, the accuracy of polarization separation in the receiver is an important factor that determines the transmission capacity of the system.

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12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受信したパイロット信号を元に推定していた。   The propagation path characteristics performed by the conventional receiver include “transmission antenna cross polarization characteristics”, “propagation path propagation characteristics”, and “reception antenna cross polarization characteristics”. As described above, the conventional receiving apparatus estimates based on the received pilot signals for all these characteristics.

また、放送で用いる送信アンテナは一般に広い水平角度範囲に対して電波を送信するため、図13及び図14に示すように複数の送信アンテナエレメントを組み合わせて一つのアンテナを構成している場合が多い。図13及び図14は、水平面4面合成、垂直方向1段の組み合わせを示したものである。組み合わせとしては垂直方向に複数段エレメントを並べる場合もある。   In addition, since a transmission antenna used in broadcasting generally transmits radio waves over a wide horizontal angle range, a plurality of transmission antenna elements are often combined to form one antenna as shown in FIGS. . FIGS. 13 and 14 show a combination of four horizontal surfaces and one vertical direction. As a combination, a plurality of stage elements may be arranged in the vertical direction.

より具体的には、図13(A),(B)に示すように、水平角度範囲の電波を送信する送信アンテナ装置は、一つのアンテナ支持柱102に水平・垂直の各偏波共用の送信アンテナ101a(同一の送信アンテナ素子101a−1乃至101a−4からなる)を設置した送信アンテナ装置としている。図13(A)は、水平角度範囲の電波を送信する送信アンテナ装置の斜視図である。図13(B)は、水平角度範囲の電波を送信する送信アンテナ装置の上面図である。即ち、水平角度範囲の電波を送信する送信アンテナ装置は、水平・垂直の各偏波共用の送信アンテナ101aを1つのアンテナ支持柱102に設置させている。   More specifically, as shown in FIGS. 13A and 13B, a transmission antenna apparatus that transmits radio waves in a horizontal angle range transmits to both antennas 102 both horizontally and vertically polarized waves. The transmission antenna apparatus is provided with an antenna 101a (consisting of the same transmission antenna elements 101a-1 to 101a-4). FIG. 13A is a perspective view of a transmitting antenna device that transmits radio waves in a horizontal angle range. FIG. 13B is a top view of a transmitting antenna device that transmits radio waves in the horizontal angle range. That is, in the transmission antenna device that transmits radio waves in the horizontal angle range, the horizontal and vertical transmission antennas 101 a for both polarized waves are installed on one antenna support column 102.

図14は、図13(A),(B)における水平・垂直の各偏波共用の送信アンテナ装置に関する指向性パターンの一例を示す図である。図14では、水平・垂直の各偏波を水平角度範囲で均一に(同図上、円で示す)電波を放射するように示しているが、図15に示すように、実際にはわずかに偏りがある。   FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a directivity pattern related to the transmission antenna device for both horizontal and vertical polarizations in FIGS. 13 (A) and 13 (B). In FIG. 14, the horizontal and vertical polarizations are shown to radiate radio waves uniformly in the horizontal angle range (indicated by circles in the figure), but as shown in FIG. There is a bias.

つまり、このような送信アンテナ装置を用いる場合、水平面の指向特性は角度によって異なる値となる。1(送信)対不特定多数(受信)のサービスである放送においては、受信装置200−1,200−2の位置によって、正確には、送信アンテナの交差偏波情報は少しずつ異なる値となる。   That is, when such a transmission antenna apparatus is used, the directivity characteristic of the horizontal plane varies depending on the angle. In broadcasting, which is a service of 1 (transmission) vs. unspecified majority (reception), the cross polarization information of the transmission antennas is slightly different depending on the position of the receiving devices 200-1 and 200-2. .

したがって、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。   Therefore, conventionally, a receiving apparatus that performs polarization MIMO has performed signal separation by estimating propagation path characteristics including cross-polarization characteristics of transmission and reception antennas, and thus has a limit in signal separation accuracy.

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。   An object of the present invention has been made in view of the above-described problem, and is a transmission apparatus in a polarization MIMO transmission system using a polarization MIMO system that enables a plurality of signal separations accurately with respect to a reception apparatus. And providing a receiving apparatus.

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角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を、予め定めた所要C/Nの少ないデータキャリアを用いて前記受信装置に伝送する手段を有し、前記交差偏波特性情報及び前記緯度・経度・高度の情報は、前記受信装置において、前記送信アンテナと前記受信アンテナ間の伝送路特性の推定に用いられることを特徴とする。 A transmission apparatus according to the present invention is a polarization MIMO transmission system that uses a polarization MIMO (Multiple Input / Multiple Output) system that includes a transmission apparatus having a plurality of transmission antennas and a reception apparatus having a plurality of reception antennas. A data carrier that has a predetermined C / N with a predetermined C / N for transmitting antenna cross polarization characteristics information for each transmission angle and information on latitude, longitude, and altitude of the transmission antenna, which is measured in advance for each transmission system. have a means for transmitting to the receiving apparatus using the cross polarization characteristic information and the longitude, latitude and altitude information, in the receiving apparatus, and the transmitting antenna of the transmission path characteristic between the receiving antenna It is used for estimation .

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角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を前記所要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。   Further, in the transmission apparatus according to the present invention, when transmitting data signals of a plurality of transmission systems as OFDM subcarriers of each transmission system, a pilot signal is arranged in each OFDM subcarrier at a fixed period and a transmission control signal is transmitted. The OFDM frame configuration unit for each transmission system includes an OFDM frame configuration unit for each transmission system, and the OFDM frame configuration unit for each transmission system includes a cross-polarization characteristic of a transmission antenna for each transmission angle measured in advance for each transmission system. The information processing apparatus includes means for multiplexing an information and latitude / longitude / altitude information of the transmission antenna as a data carrier having a small required C / N with a transmission control signal to form an OFDM frame.

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角度別の送信アンテナの偏波別の交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を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。   Further, in the transmission apparatus according to the present invention, the OFDM frame configuration unit for each transmission system includes cross-polarization characteristic information and transmission for each polarization of the transmission antenna for each transmission angle measured in advance for each transmission system for each polarization. It is characterized by having means for multiplexing the information of the latitude, longitude, and altitude of the antenna on an AC signal to form an OFDM frame.

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及び受信アンテナの緯度・経度・高度の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且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を、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及び受信アンテナの緯度・経度・高度の情報と前記偏波別且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の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。   Furthermore, the receiving apparatus according to the present invention is a polarization MIMO transmission that uses a polarization input MIMO (Multiple Input / Multiple Output) system composed of a transmitting apparatus having a plurality of transmitting antennas and a receiving apparatus having a plurality of receiving antennas. A receiving device in the system, which holds in advance cross-polarization characteristic information of a receiving antenna for each polarization and information on latitude / longitude / altitude of the receiving antenna, and for each polarization transmitted from the transmitting device, and Means for extracting cross-polarization characteristic information of the transmission antenna for each transmission angle and latitude / longitude / altitude information of the transmission antenna from a predetermined data carrier having a small required C / N; Cross-polarization of transmitting antennas by wave characteristics information and receiving antenna latitude / longitude / altitude information and the polarization and transmission angle Means for constructing a propagation path characteristic model using the characteristic information and latitude / longitude / altitude information of the transmitting antenna, and using the pilot signals transmitted from the transmission device according to the propagation path characteristic model, And a means for estimating propagation path characteristics between the transmission antenna and the plurality of reception antennas, and a means for separating a data signal for each transmission system based on the estimated propagation path characteristics.

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且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を、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。   Further, in the receiving apparatus according to the present invention, the cross-polarization characteristic information of the transmitting antenna and the information on the latitude / longitude / altitude of the transmitting antenna, which are transmitted from the transmitting apparatus by polarization and transmission angle, are determined in advance. It is characterized by having means for extracting from the transmission control signal as a data carrier with a small required C / N.

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且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を、AC信号から偏波別に抽出し、前記送信アンテナの緯度・経度・高度の情報と前記受信アンテナの緯度・経度・高度の情報から相対角度を算出し、算出した相対角度に基づいて前記受信した偏波別且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報を選択し、前記伝搬路特性を推定する手段を有することを特徴とする。   In the receiving apparatus according to the present invention, the cross-polarization characteristic information of the transmitting antenna and the latitude / longitude / altitude information of the transmitting antenna, which are transmitted from the transmitting apparatus by polarization and transmission angle, are deviated from the AC signal. Extract by wave, calculate the relative angle from the latitude / longitude / altitude information of the transmitting antenna and the latitude / longitude / altitude information of the receiving antenna, and transmit by the received polarization and transmission based on the calculated relative angle It has means for selecting the cross polarization characteristic information of the transmitting antenna for each angle and estimating the propagation path characteristic.

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、放送エリア内に点在する多くの受信装置において、より精度良く信号を分離することが可能となる。   By adopting the polarization MIMO transmission system according to the present invention, it is possible to separate signals with higher accuracy in many receivers scattered in the broadcast area that receive polarization MIMO broadcasts.

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。It is a figure which shows the model which estimates the propagation path in the receiver which concerns on this invention. 本発明に係る送信装置及び受信装置間における伝搬路の推定を行う説明図である。It is explanatory drawing which estimates the propagation path between the transmitter which concerns on this invention, and a receiver. 本発明に係る送信装置及び受信装置間における伝搬路の推定を行う説明図である。It is explanatory drawing which estimates the propagation path between the transmitter which concerns on this invention, and a receiver. 本発明による一実施例の送信装置のブロック図である。It is a block diagram of the transmitting apparatus of one Example by this invention. 本発明による一実施例の受信装置のブロック図である。It is a block diagram of the receiver of one Example by this invention. 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。It is a block diagram of a MIMO separation unit in the receiving apparatus of one embodiment according to the present invention. 本発明に係る伝搬路特性の指向性の説明図である。It is explanatory drawing of the directivity of the propagation path characteristic which concerns on this invention. 本発明に係る伝搬路特性の指向性の説明図である。It is explanatory drawing of the directivity of the propagation path characteristic which concerns on this invention. 本発明に係る伝搬路特性の指向性を考慮した推定演算の説明図である。It is explanatory drawing of the estimation calculation which considered the directivity of the propagation path characteristic which concerns on this invention. 一般的なMIMO伝送システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a general MIMO transmission system. 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。It is a figure which shows the structure of 2x2 MIMO in a general MIMO transmission system. 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。It is a figure which shows the model which estimates the propagation path in the conventional receiver. (A),(B)一般的な水平・垂直偏波共用の送信アンテナ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the transmission antenna apparatus of (A) and (B) common horizontal and vertical polarization sharing. 一般的な水平・垂直偏波共用の送信アンテナ装置からの電波を受信する受信装置の配置を説明する図である。It is a figure explaining arrangement | positioning of the receiver which receives the electromagnetic wave from the transmission antenna apparatus common to general horizontal and vertical polarization. 一般的な水平・垂直偏波共用の送信アンテナ装置の指向性パターンの概略を示す図である。It is a figure which shows the outline of the directivity pattern of the transmission antenna apparatus common to general horizontal and vertical polarization. 水平及び垂直偏波の送信アンテナ装置の指向性パターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the directivity pattern of the transmission antenna apparatus of a horizontal and vertical polarization.

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。   Hereinafter, a transmitting apparatus and a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

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。   First, the transmission apparatus according to the present invention transmits information on cross polarization characteristics of a transmission antenna using a specific carrier in a transmission signal. By transmitting the cross polarization characteristics of the transmission antenna to the reception apparatus in advance using a carrier using a modulation scheme with a small required C / N, the reception apparatus can know the cross polarization characteristics of the transmission antenna.

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TX1、TX2に伝搬路特性HPRO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。 FIG. 1 is a diagram showing a model for estimating a propagation path in a receiving apparatus according to the present invention. The received signal in the MIMO transmission can be expressed by adding noise (N) to the transmission signals T X1 and T X2 obtained by performing a matrix operation on the propagation path characteristic H PRO as shown in Equation (2).

Figure 0005498878
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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(HTX)」、「伝搬路の特性(HPRO)」、「受信アンテナの交差偏波特性(HRX)」の3つに分ける。 As shown in FIG. 1, the propagation path characteristics are “transmission antenna cross polarization characteristics (H TX )”, “propagation path characteristics (H PRO )”, and “reception antenna cross polarization characteristics (H RX )”. It is divided into three.

「送信アンテナの交差偏波特性(HTX)」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。 The “cross-polarization characteristic (H TX ) of the transmission antenna” is a characteristic unique to the transmission antenna, and is a numerical value (complex matrix of the corresponding frequency range) measured in advance.

「受信アンテナの交差偏波特性(HRX)」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。 Since “cross-polarization characteristics (H RX ) of the receiving antenna” is a characteristic unique to the receiving antenna, a numerical value (complex matrix of the corresponding frequency range) measured in advance is registered in the receiving apparatus.

このように、「送信アンテナの交差偏波特性(HTX)」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(HTX)」と登録された「受信アンテナの交差偏波特性(HRX)」を用いて、「伝搬路の特性(HPRO)」をより正確に推定することが可能となる。 In this way, if the “cross-polarization characteristics (H TX ) of the transmission antenna” can be transmitted to the reception device prior to transmission of the main signal (data signal), the reception device can receive the “cross-polarization characteristic of the transmission antenna”. It is possible to estimate “propagation path characteristic (H PRO )” more accurately by using “cross-polarization characteristic (H RX ) of receiving antenna” registered as “wave characteristic (H TX )”. Become.

ただし、本発明に係る送信装置は、「送信アンテナの交差偏波特性」を送信するにあたり、送信アンテナの一定角度毎の「送信アンテナの交差偏波特性」及び「送信アンテナの緯度・経度・高度」の情報を送信するように構成される(図2参照)。受信装置は、自身が保持する「受信アンテナの緯度・経度・高度」の情報と、送信装置から得られる「送信アンテナの緯度・経度・高度」の情報を用いて、送信装置に対する受信アンテナ方向を特定し、当該受信アンテナ方向の「送信アンテナの交差偏波特性」を使用して、MIMOの信号分離を行うように構成される(図3参照)。   However, when transmitting the “cross-polarization characteristics of the transmission antenna”, the transmission device according to the present invention transmits the “cross-polarization characteristics of the transmission antenna” and the “latitude / longitude of the transmission antenna” for each fixed angle of the transmission antenna. It is configured to transmit “altitude” information (see FIG. 2). The receiving device uses the information on the “latitude / longitude / altitude of the receiving antenna” held by itself and the information on the “latitude / longitude / altitude of the transmitting antenna” obtained from the transmitting device to determine the direction of the receiving antenna relative to the transmitting device. In particular, it is configured to perform MIMO signal separation using the “cross-polarization characteristics of the transmitting antenna” in the direction of the receiving antenna (see FIG. 3).

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。   Hereinafter, a transmitting apparatus and a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention will be described more specifically.

〔送信装置〕
図4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。
[Transmitter]
FIG. 4 is a block diagram of a transmission apparatus according to an embodiment of the present invention. For simplicity, the minimum number of antennas in the polarization MIMO transmission system is 2 × 2 of 2 antennas on the transmission side (H polarization and V polarization) and 2 antennas on the reception side (H polarization and V polarization). Although a polarization MIMO transmission system will be described, it should be noted that the present invention is not limited to this example.

図4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。   As shown in FIG. 4, the transmission apparatus 1 of the present embodiment includes a horizontal polarization modulator 10a and a vertical polarization modulator 10b.

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、送信アンテナの緯度・経度・高度情報設定部25aとを備える。   The horizontal polarization modulation unit 10a includes an outer code unit 11a, a layer division unit 12a, inner code carrier modulation units 13a-1 to 13a-3, a layer synthesis unit 14a, a time interleave unit 15a, and a frequency interleave unit 16a. An OFDM frame configuration unit 17a, a pilot signal insertion unit 18a, a TMCC insertion unit 19a, an AC signal insertion unit 20a, a horizontally polarized wave transmission antenna propagation characteristic information setting unit 21a, an IFFT unit 22a, a guard interval An adding unit 23a, an orthogonal modulation unit 24a, and a transmission antenna latitude / longitude / altitude information setting unit 25a are provided.

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、送信アンテナの緯度・経度・高度情報設定部25bとを備える。   The vertical polarization modulation unit 10b includes an outer code unit 11b, a layer division unit 12b, inner code carrier modulation units 13b-1 to 13b-3, a layer synthesis unit 14b, a time interleave unit 15b, and a frequency interleave unit 16b. An OFDM frame configuration unit 17b, a pilot signal insertion unit 18b, a TMCC insertion unit 19b, an AC signal insertion unit 20b, a vertically polarized wave transmission antenna propagation characteristic information setting unit 21b, an IFFT unit 22b, a guard interval, An adding unit 23b, an orthogonal modulation unit 24b, and a latitude / longitude / altitude information setting unit 25b of the transmission antenna are provided.

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。   The internal configurations of the horizontal polarization modulation unit 10a and the vertical polarization modulation unit 10b are substantially the same except that the polarized waves to be processed are different from each other in the horizontal and vertical directions. The internal configuration will be described.

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。   The outer code unit 11a receives a TS data signal to be transmitted, and encodes, for example, a Reed-Solomon code. The data signal can be an energy-spread data signal. The layer dividing unit 12a divides the encoded data signal into a plurality of layer data. Each of the inner code carrier modulation units 13a-1 to 13a-3 performs carrier modulation on a plurality of hierarchical data.

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。   The layer combining unit 14a combines a plurality of layers of modulation signals to form a combined modulation signal. The time interleaving unit 15a performs time interleaving processing on the combined modulation signal. The frequency interleaving unit 16a performs frequency interleaving processing on the combined modulated signal subjected to time interleaving processing.

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。   The OFDM frame configuration unit 17a configures an OFDM frame from the combined modulation signal subjected to frequency interleaving processing. At this time, the OFDM frame configuration unit 17a arranges a pilot signal (SP: Scattered Pilot) signal at each fixed period in each OFDM subcarrier constituting the OFDM frame, and the data of the combined modulation signal, the AC signal ( Auxiliary carriers) and TMCC signals (Transmission and Multiplexing Configuration Control) are selectively allocated. The AC signal and the TMCC signal are collectively referred to as “transmission control signal”.

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。   The pilot signal insertion unit 18a inserts a pilot signal into the OFDM frame. The TMCC insertion unit 19a inserts a TMCC signal into the OFDM frame. The AC signal insertion unit 20a inserts an AC signal into the OFDM frame.

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。   The IFFT unit 22a receives the OFDM signal framed by the frame configuration unit 130, performs IFFT (inverse Fourier transform), and converts the frequency axis data into time axis data.

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。   The guard interval adding unit 23a receives the OFDM signal converted into time axis data by the IFFT unit 22a, and adds a guard interval (GI) signal to the OFDM signal.

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。   The quadrature modulation unit 24a receives the OFDM signal to which the GI signal is added by the guard interval signal addition unit 23a, and processes the OFDM signal that has been processed as a combination signal (complex number) of two real numbers and two imaginary numbers so far. Orthogonal modulation for orthogonalizing the signal and orthogonal signal is performed, and a horizontally polarized broadcast wave is transmitted by the transmitting antenna 101-1.

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。   The internal configuration of the horizontal polarization modulator 10a is the same as the internal configuration of the vertical polarization modulator 10b.

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(HTX)」のうち、送信角度別の水平偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報(hTX11,hTX21)もしくは垂直偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報(hTX12,hTX22)もしくはその両方をAC信号の空き領域に設定する。 However, the horizontal polarization transmission antenna propagation characteristic information setting unit 21a includes the cross polarization characteristic information of the horizontal polarization transmission antenna for each transmission angle in the "cross polarization characteristics (H TX ) of the transmission antenna". (H TX11 , h TX21 ), cross polarization characteristic information (h TX12 , h TX22 ) of the vertically polarized wave transmission antenna, or both are set in a free area of the AC signal.

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(HTX)」のうち、送信角度別の垂直偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報(hTX12,hTX22)もしくは水平偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報(hTX11,hTX21)もしくはその両方をAC信号の空き領域に設定する。 Also, the vertical polarization transmission antenna propagation characteristic information setting unit 21b includes the cross polarization characteristic information of the transmission antenna for vertical polarization for each transmission angle in the “cross polarization characteristics (H TX ) of transmission antenna”. (H TX12 , h TX22 ), cross polarization characteristic information (h TX11 , h TX21 ) of the horizontally polarized wave transmission antenna, or both are set in the free space of the AC signal.

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、角度別の水平偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報(hTX11,hTX21)または、角度別の垂直偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報(hTX12,hTX22)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。 Note that the horizontally polarized wave transmission antenna propagation characteristic information setting unit 21a and the vertically polarized wave transmission antenna propagation characteristic information setting unit 21b have cross polarization characteristic information (h TX11 , h TX21 ), cross-polarization characteristic information (h TX12 , h TX22 ) of the vertical-polarized transmission antenna for each angle , or both of them can be set in a vacant area (reserved bit) of the TMCC signal. However, since the vacant area (reserved bit) of the TMCC signal is limited, considering that transmission is performed in a plurality of frames, multiplexing the cross-polarization characteristic information into the AC signal transmits with a smaller number of frames. There are advantages that are possible.

送信アンテナの緯度・経度・高度情報設定部25aは、「送信アンテナの交差偏波特性(HTX)」の送信と同様に、水平偏波用送信アンテナ(必ずしも水平・垂直偏波共用アンテナでなくともよいため)の緯度・経度・高度情報を伝送制御信号(例えばAC信号)に設定する。 The latitude / longitude / altitude information setting unit 25a of the transmission antenna is similar to the transmission of “cross-polarization characteristics (H TX ) of the transmission antenna”. The latitude / longitude / altitude information is set in the transmission control signal (for example, AC signal).

送信アンテナの緯度・経度・高度情報設定部25bは、「送信アンテナの交差偏波特性(HTX)」の送信と同様に、垂直偏波用送信アンテナ(必ずしも水平・垂直偏波共用アンテナでなくともよいため)の緯度・経度・高度情報を伝送制御信号(例えばAC信号)に設定する。 The latitude / longitude / altitude information setting unit 25b of the transmission antenna is similar to the transmission of “cross-polarization characteristics of transmission antenna (H TX )”. The latitude / longitude / altitude information is set in the transmission control signal (for example, AC signal).

このように、本実施例の送信装置1は、MIMO伝送の際に、AC信号を用いて送信角度別の「送信アンテナの交差偏波特性(HTX)」及び「送信アンテナの緯度・経度・高度」の情報を伝送する。 As described above, in the MIMO transmission, the transmission apparatus 1 according to the present embodiment uses the AC signal to transmit the “crossing polarization characteristics (H TX ) of the transmission antenna” and the “latitude / longitude of the transmission antenna” for each transmission angle. • Transmit altitude information.

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。   Next, a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

〔受信装置〕
図5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5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、受信アンテナの緯度・経度・高度情報設定部60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、送信アンテナの緯度・経度・高度情報抽出部67a,67bとを具える。
[Receiver]
FIG. 5 is a block diagram of a receiving apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the receiving apparatus 2 of the present embodiment includes a horizontal polarization demodulator 50a, a vertical polarization demodulator 50b, a horizontal polarization transmission antenna propagation characteristic information setting unit 57a, and a vertical polarization Transmission antenna propagation characteristic information setting unit 57b, MIMO separation unit 58, reception antenna propagation path characteristic setting unit 59, reception antenna latitude / longitude / altitude information setting unit 60, time deinterleaving units 61a and 61b, frequency Deinterleaving units 62a and 62b, layer separation units 63a and 63b, intra-carrier demodulation code decoding units 61a-1, 61a-2 and 61a-3, and intra-carrier demodulation code decoding units 61b-1, 61b-2 and 61b -3, layer synthesis units 65a and 65b, outer code decoding units 66a and 66b, and transmission antenna latitude / longitude / altitude information extraction units 67a and 67b.

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(hTX11,hTX21)もしくは垂直偏波用送信アンテナの伝搬路特性情報(hTX12,hTX22)もしくはその両方及び水平偏波用送信アンテナの緯度・経度・高度情報を抽出する。 The horizontal polarization demodulation unit 50a includes an orthogonal demodulation unit 51a, a guard interval removal unit 52a, an FFT unit 53a, a frame separation unit 54a, a TMCC demodulation unit 55a, and an AC demodulation unit 56a. That is, in the horizontal polarization demodulator 50a, the quadrature demodulator 51a receives the received horizontal polarized broadcast wave, performs quadrature demodulation, separates it into an in-phase signal and a quadrature signal, and converts real and imaginary complex signals into At the same time, guard correlation is applied to detect the symbol timing which is the head of the symbol of the OFDM signal. The guard interval removing unit 52a removes the guard interval added according to the symbol timing to specify the effective symbol length, and the FFT unit 53a performs FFT processing to convert the time axis data into the frequency axis data, and the frame separating unit 54a separates a data signal, a pilot signal, etc. from the OFDM signal which comprises an OFDM frame, and extracts each signal. The TMCC demodulation unit 55a and the AC demodulation unit 56a demodulate and decode the TMCC signal and the AC signal, respectively, and extract the contents of the transmitted transmission control signal. The content of the transmission control signal to be extracted includes information such as a modulation method, a transmission mode, and a coding parameter as in the conventional case, but in the embodiment according to the present invention, the content is set to a free area of the AC signal. propagation path characteristic information (h TX11, h TX21) horizontally polarized transmission antenna or propagation path characteristic information (h TX12, h TX22) vertical polarization transmission antenna or the latitude and the both and transmission antenna horizontally polarized wave Extract longitude and altitude information.

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(hTX12,hTX22)もしくは水平偏波用送信アンテナの伝搬路特性情報(hTX11,hTX21)もしくはその両方及び垂直偏波用送信アンテナの緯度・経度・高度情報を抽出する。 The vertical polarization demodulator 50b includes an orthogonal demodulator 51b, a guard interval remover 52b, an FFT unit 53b, a frame separator 54b, a TMCC demodulator 55b, and an AC demodulator 56b. That is, in the vertical polarization demodulator 50b, the quadrature demodulator 51b receives the vertically polarized broadcast wave, performs quadrature demodulation, separates it into an in-phase signal and a quadrature signal, and converts real and imaginary complex signals into At the same time, guard correlation is applied to detect the symbol timing which is the head of the symbol of the OFDM signal. The guard interval removing unit 52b removes the guard interval added according to the symbol timing to specify the effective symbol length, and the FFT unit 53b performs FFT processing to convert the time axis data into the frequency axis data, and the frame separating unit 54b separates a data signal, a pilot signal, etc. from the OFDM signal which comprises an OFDM frame, and extracts each signal. The TMCC demodulator 55b and the AC demodulator 56b demodulate and decode the TMCC signal and the AC signal, respectively, and extract the contents of the transmitted transmission control signal. The content of the transmission control signal to be extracted includes information such as a modulation scheme, a transmission mode, and an encoding parameter as in the conventional case. In the embodiment according to the present invention, the transmission for vertical polarization is performed from the AC signal. The propagation path characteristic information of the antenna (h TX12 , h TX22 ), the propagation path characteristic information of the horizontal polarization transmission antenna (h TX11 , h TX21 ) or both, and the latitude / longitude / altitude information of the transmission antenna for vertical polarization Extract.

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(hTX11,hTX21)をMIMO分離部58に設定する。 The horizontal polarization transmission antenna propagation characteristic information setting unit 57a sets the cross polarization characteristic information (h TX11 , h TX21 ) of the horizontal polarization transmission antenna extracted from the AC signal in the MIMO separation unit 58.

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(hTX12,hTX22)をMIMO分離部58に設定する。 The vertical polarization transmission antenna propagation characteristic information setting unit 57b sets the cross polarization characteristic information (h TX12 , h TX22 ) of the vertical polarization transmission antenna extracted from the AC signal in the MIMO separation unit 58.

送信アンテナの緯度・経度・高度情報抽出部67aは、AC信号から抽出した水平偏波用送信アンテナから伝送される送信アンテナの緯度・経度・高度情報をMIMO分離部58に設定する。   The latitude / longitude / altitude information extraction unit 67a of the transmission antenna sets the latitude / longitude / altitude information of the transmission antenna transmitted from the horizontal polarization transmission antenna extracted from the AC signal in the MIMO separation unit 58.

送信アンテナの緯度・経度・高度情報抽出部67bは、AC信号から抽出した垂直偏波用送信アンテナから伝送される送信アンテナの緯度・経度・高度情報をMIMO分離部58に設定する。   The latitude / longitude / altitude information extraction unit 67b of the transmission antenna sets the latitude / longitude / altitude information of the transmission antenna transmitted from the vertical polarization transmission antenna extracted from the AC signal in the MIMO separation unit 58.

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(hTX11,hTX21)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(hTX12,hTX22)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(HRX)」の情報と、送信アンテナの緯度・経度・高度情報抽出部67a,67bからの送信アンテナの緯度・経度・高度情報を入力し、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。 The MIMO separation unit 58 and the cross-polarization characteristic information of the horizontal polarization transmission antenna obtained from the horizontal polarization transmission antenna propagation characteristic information setting unit 57a (the pilot signal separated by the frame separation units 54a and 54b, respectively) h TX11 , h TX21 ), vertical polarization transmission antenna cross polarization characteristic information (h TX12 , h TX22 ) obtained from the vertical polarization transmission antenna propagation characteristic information setting unit 57 b, and reception antenna propagation path characteristics Information of “cross-polarization characteristics (H RX ) of the receiving antenna” obtained from the setting unit 59 and latitude / longitude / altitude information of the transmitting antenna from the transmitting antenna latitude / longitude / altitude information extracting units 67a and 67b The orthogonal code assigned to each transmission system is input to the data signal obtained from the horizontal polarization demodulator 50a and the vertical polarization demodulator 50b. Each bit is multiplied by a symbol unit to estimate all the propagation path characteristics (see FIG. 1) between the transmitting antenna 101 and the receiving antenna 201, and using this propagation path estimation result, the input data signal is Separated into data signals corresponding to the transmission system. Details of the operation of the MIMO separation unit 58 will be described later.

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(HRX)」の情報をMIMO分離部58に設定する。 Since the reception antenna propagation path characteristic setting unit 59 is a characteristic unique to the reception antenna, a “measured value of crossing bias of the reception antenna” in which a numerical value (complex matrix of the corresponding frequency range) measured in advance is registered in the reception apparatus 2 is used. Information of “wave characteristic (H RX )” is set in the MIMO separation unit 58.

受信アンテナの緯度・経度・高度情報設定部60は、予め保持する自身の受信アンテナに関する「受信アンテナの緯度・経度・高度」の情報をMIMO分離部58に設定する。   The latitude / longitude / altitude information setting unit 60 of the receiving antenna sets the information of “latitude / longitude / altitude of the receiving antenna” related to its own receiving antenna in the MIMO separation unit 58 in advance.

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。   The time deinterleaving units 61a and 61b receive the data signals corresponding to the transmission systems respectively separated by the MIMO demultiplexing unit 58 and perform time deinterleaving processing. The frequency deinterleaving units 62a and 62b perform frequency deinterleaving processing. The layer separation units 63a and 63b perform layer separation corresponding to the transmission-side layer synthesis units 14a and 14b, respectively, and the carrier demodulation intra-code demodulation units 61a-1, 61a-2, 61a-3 and the carrier demodulation The code decoding units 61b-1, 61b-2, 61b-3 are modulation schemes corresponding to the inner code carrier modulation units 13a-1 to 13a-3 and the inner code carrier modulation units 13b-1 to 13b-3 on the transmission side, respectively. And a decoding process using an encoding method, and layer synthesis is performed by the layer synthesis units 65a and 65b, respectively. The No. decoding unit 66a, 66b, the outer code portion 11a of each sender, performs decoding processing by the encoding method corresponding to 11b, and outputs the TS of a corresponding data signal to each transmission system.

図6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と、角度別水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報抽出部583aと、角度別垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報抽出部583bと、相対角度算出部584a,584bとを備える。   FIG. 6 is a block diagram of a MIMO separation unit in the receiver according to the embodiment of the present invention. The MIMO separation unit 58 includes a propagation path estimation unit 581, a data signal separation unit 582, an angle-specific horizontal polarization transmission antenna propagation characteristic information extraction unit 583 a, and an angle-specific vertical polarization transmission antenna propagation characteristic information extraction unit 583 b. And relative angle calculators 584a and 584b.

相対角度算出部584a,584bは、それぞれ送信アンテナの緯度・経度・高度情報抽出部67a,67bから得られる送信アンテナの緯度・経度・高度情報と、受信アンテナの緯度・経度・高度情報設定部60から得られる「受信アンテナの緯度・経度・高度」の情報を用いて、送信アンテナからみた受信アンテナの相対角度を算出し、それぞれ角度別水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報抽出部583a及び角度別垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報抽出部583bに送出する。   The relative angle calculation units 584a and 584b are respectively the latitude / longitude / altitude information of the transmitting antenna and the latitude / longitude / altitude information setting unit 60 of the receiving antenna obtained from the latitude / longitude / altitude information extracting units 67a and 67b of the transmitting antenna. The relative angle of the receiving antenna viewed from the transmitting antenna is calculated using the information on the “latitude, longitude and altitude of the receiving antenna” obtained from It transmits to the transmission antenna propagation characteristic information extraction part 583b for vertical polarization.

角度別水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報抽出部583aは、相対角度算出部584aによって算出した送信アンテナからみた受信アンテナの相対角度から、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(hTX11,hTX21)のうち最も近い角度の送信アンテナの交差偏波特性情報(hTX11,hTX21)を抽出し、伝搬路推定部581に送出する。 The transmission antenna propagation characteristic information extraction unit 583a for horizontal polarization for each angle is obtained from the transmission antenna propagation characteristic information setting unit 57a for horizontal polarization based on the relative angle of the reception antenna viewed from the transmission antenna calculated by the relative angle calculation unit 584a. extract the closest angular cross polarization characteristic information of the transmission antennas of the cross polarization characteristic information of the horizontal polarized wave transmitting antenna (h TX11, h TX21) ( h TX11, h TX21), the propagation path estimation unit 581.

角度別垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報抽出部583bは、相対角度算出部584bによって算出した送信アンテナからみた受信アンテナの相対角度から、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(hTX11,hTX21)のうち最も近い角度の送信アンテナの交差偏波特性情報(hTX11,hTX21)を抽出し、伝搬路推定部581に送出する。 The transmission antenna propagation characteristic information extracting unit 583b for vertical polarization by angle is obtained from the transmission antenna propagation characteristic information setting unit 57b for vertical polarization from the relative angle of the reception antenna viewed from the transmission antenna calculated by the relative angle calculation unit 584b. extract the closest angular cross polarization characteristic information of the transmission antennas of the cross polarization characteristic information of vertically polarized wave transmitting antenna (h TX11, h TX21) ( h TX11, h TX21), the propagation path estimation unit 581.

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、角度別水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報抽出部583a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(hTX11,hTX21)と、角度別垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報抽出部583b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(hTX12,hTX22)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(HRX)」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(HPRO)」を推定する。「伝搬路の特性(HPRO)」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(hTX11,hTX21)と垂直偏波用送信アンテナの交差偏波特性情報(hTX12,hTX22)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。 The propagation path estimation unit 581 cross-polarizes the pilot signals separated by the frame separation units 54a and 54b and the horizontal polarization transmission antenna obtained from the angle-specific horizontal polarization transmission antenna propagation characteristic information extraction unit 583a. Sex information (h TX11 , h TX21 ), cross polarization characteristic information (h TX12 , h TX22 ) of the vertical polarization transmission antenna obtained from the angle-specific vertical polarization transmission antenna propagation characteristic information extraction unit 583b, The information of “cross-polarization characteristics (H RX ) of the receiving antenna” obtained from the receiving antenna propagation path characteristic setting unit 59 is input, and the transfer function of the above-described equation (2) is constructed. Characteristic (H PRO ) ”is estimated. The “propagation path characteristic (H PRO )” is estimated using a pilot signal, which is a known signal, as in the conventional estimation method. In other words, in the conventional cross polarization characteristic information of the transmitting horizontally polarized antenna (h TX11, h TX21) and cross-polarization characteristic information of the transmission antennas for vertically polarized waves (h TX12, h TX22) uncertainties However, according to the present invention, the uncertain factor can be reduced, so that the accuracy of the estimated propagation path characteristics is improved, the accuracy of signal separation is improved, and the processing speed is reduced. It will be possible to improve.

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。   The data signal separation unit 582 separates the input data signal into data signals corresponding to each transmission system using the propagation path characteristics estimated by the propagation path estimation unit 581.

受信装置2では、受信アンテナと正対する角度の「送信アンテナの交差偏波特性」が得られない場合でも、その周辺の角度の「送信アンテナの交差偏波特性」の情報を補完することで、最適な「送信アンテナの交差偏波特性」を推定することができる。   Even in the case where the “cross-polarization characteristics of the transmission antenna” at the angle directly opposite to the reception antenna cannot be obtained, the reception device 2 supplements the information on the “cross-polarization characteristics of the transmission antenna” at the surrounding angles. Thus, it is possible to estimate the optimum “cross polarization characteristics of the transmitting antenna”.

このようにして、受信装置2では、受信した「送信アンテナの緯度・経度・高度」の情報から、受信アンテナとの相対角度を算出し、さらに、受信した「送信アンテナの水平角度・垂直角度毎の「送信アンテナの交差偏波特性」の情報から、算出した受信アンテナとの相対角度に該当する「送信アンテナの交差偏波特性」の情報を抽出する。   In this way, the receiving device 2 calculates the relative angle to the receiving antenna from the received “latitude / longitude / altitude of the transmitting antenna” information, and further receives the “horizontal angle / vertical angle of the transmitting antenna” Information of “cross-polarization characteristics of transmission antenna” corresponding to the calculated relative angle to the reception antenna is extracted from the information of “cross-polarization characteristics of transmission antenna”.

また、「送信アンテナの交差偏波特性」は水平角度だけでなく、垂直角度によっても特性が変化するので、垂直角度毎の特性を送信している場合は垂直角度も考慮した「送信アンテナの交差偏波特性」を使用して受信することが可能である。尚、垂直方向の特性を使用しない場合は、送信アンテナの“高度”情報を伝送する必要はない。   In addition, since the characteristics of “cross-polarization characteristics of the transmission antenna” change not only with the horizontal angle but also with the vertical angle, when transmitting the characteristics for each vertical angle, the vertical angle is also considered. It is possible to receive using “cross-polarization characteristics”. If the vertical characteristics are not used, it is not necessary to transmit “altitude” information of the transmitting antenna.

角度別の「送信アンテナの交差偏波特性」の情報から、算出した受信アンテナとの相対角度に該当する「送信アンテナの交差偏波特性」の情報を抽出する例について更に詳細に説明する。   An example of extracting “cross-polarization characteristics of transmission antenna” corresponding to the calculated relative angle from the reception antenna from the information of “cross-polarization characteristics of transmission antenna” for each angle will be described in more detail. .

図7に、「送信アンテナの交差偏波特性(HTX)」に確度情報を追加した場合の模式図を示す。送信アンテナ中心からの角度を図7に示すように定義すると、水平面角度θ、垂直面角度φでの伝搬路特性hTX(θ,φ)は、式(3)のように表すことができる。 FIG. 7 is a schematic diagram when accuracy information is added to “cross-polarization characteristics (H TX ) of a transmission antenna”. If the angle from the center of the transmitting antenna is defined as shown in FIG. 7, the propagation path characteristic h TX (θ, φ) at the horizontal plane angle θ and the vertical plane angle φ can be expressed as in Expression (3).

Figure 0005498878
Figure 0005498878

TX(θ,φ)は、複素行列で、各要素hTXmn(θ,φ)は、Re(hmn(θ,φ,k))と、Im(hmn(θ,φ,k))から各成分を表すことができる。kは、OFDM信号のキャリア番号であり、θは、送信アンテナの真北からの水平面角度であり、φは、送信アンテナからの垂直面角度(水平面を0°とする)である。 h TX (θ, φ) is a complex matrix, and each element h TXmn (θ, φ) is Re (h mn (θ, φ, k)) and Im (h mn (θ, φ, k)). Each component can be expressed from k is the carrier number of the OFDM signal, θ is the horizontal plane angle from the true north of the transmission antenna, and φ is the vertical plane angle from the transmission antenna (the horizontal plane is 0 °).

例えば、以下のように、表すことができる。   For example, it can be expressed as follows:

Figure 0005498878
Figure 0005498878

一般に、図8に示すように、垂直面角度φは比較的小さな角度になることが多いので、φを使用せず、θのみで表現することも可能である。   In general, as shown in FIG. 8, the vertical plane angle φ is often a relatively small angle, and therefore, it is possible to express only by θ without using φ.

また、送信装置1は、「送信アンテナの緯度・経度・高度」の情報を、「送信アンテナの交差偏波特性(HTX)」と同様に、例えば、AC信号を用いて伝送するので、受信装置2は、GPS等の位置検知手段を備えるか、又は予め計測しておくことで、自身の受信アンテナの緯度・経度・高度が分かっている。従って、図9に示すように、受信装置2は、受信アンテナの緯度・経度・高度と、送信装置から取得する「送信アンテナの緯度・経度・高度」の情報を用いて、「送信アンテナからみた受信アンテナ方向」(θ,φ)を算出し、算出した「送信アンテナからみた受信アンテナ方向」(θ,φ)の情報に最も近い「送信アンテナの交差偏波特性(HTX)」を選択して、MIMO分離処理を行うことができる。 Further, the transmission device 1 transmits the information on “latitude / longitude / altitude of the transmission antenna” using, for example, an AC signal, similarly to the “cross-polarization characteristics (H TX ) of the transmission antenna”. The receiving device 2 includes position detection means such as GPS, or by measuring in advance, the latitude, longitude, and altitude of its receiving antenna are known. Therefore, as illustrated in FIG. 9, the reception device 2 uses the information on the latitude / longitude / altitude of the reception antenna and the “latitude / longitude / altitude of the transmission antenna” acquired from the transmission device, "Receiving antenna direction" (θ, φ) is calculated, and "Cross polarization characteristics of transmitting antenna (H TX )" closest to the information of the calculated "Receiving antenna direction viewed from transmitting antenna" (θ, φ) is selected Thus, MIMO separation processing can be performed.

尚、図16は、φ=0とした場合の送信アンテナ装置に関する指向性パターンの一例を示す図である。HHは、水平偏波素子から水平偏波で放射される電力値を示しており(hTX11(θ))、HVは、水平偏波素子から垂直偏波で放射される電力値を示しており(hTX12(θ))、VVは、垂直偏波素子から垂直偏波で放射される電力値を示しており(hTX22(θ))、VHは、垂直偏波素子から水平偏波で放射される電力値を示している(hTX21(θ))。 FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a directivity pattern related to the transmission antenna device when φ = 0. HH indicates the power value radiated from the horizontal polarization element in the horizontal polarization (h TX11 (θ)), and HV indicates the power value radiated in the vertical polarization from the horizontal polarization element. (H TX12 (θ)), VV indicates a power value radiated from the vertical polarization element in the vertical polarization (h TX22 (θ)), and VH is radiated in the horizontal polarization from the vertical polarization element. (H TX21 (θ)).

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角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を、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及び送信アンテナの緯度・経度・高度の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偏波別且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を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。   As described above, according to the present invention, the transmission apparatus 1 includes a plurality of transmission antennas 101 (# 1 to #N) and the reception apparatus 2 includes a plurality of reception antennas 201 (# 1 to #N). In the polarization MIMO transmission system using the polarized MIMO (Multiple Input / Multiple Output) method, the transmission device 1 transmits the cross-polarization characteristic information and the transmission of the transmission antenna for each transmission angle predetermined for each transmission system. Means for transmitting information on the latitude, longitude, and altitude of the antenna using a predetermined data carrier with a small required C / N. More specifically, when transmitting a data signal of a plurality of transmission systems as an OFDM subcarrier of each transmission system, the transmission apparatus 1 arranges and transmits a pilot signal in each OFDM subcarrier at a constant period. An OFDM frame configuration unit 17a, 17b for each transmission system, which configures an OFDM frame by assigning a control signal, is provided. The OFDM frame configuration unit 17a, 17b for each transmission system is an intersection of transmission antennas 101 predetermined for each transmission system. Means for multiplexing the polarization characteristic information and the latitude / longitude / altitude information of the transmitting antenna and the transmission control signal to form an OFDM frame. In particular, the OFDM frame configuration units 17a and 17b for each transmission system include cross-polarization characteristic information of the transmission antenna for each polarization-specific transmission system and for each transmission angle, and the latitude and longitude of the transmission antenna. It is preferable to multiplex an advanced information with an AC signal to form an OFDM frame.

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及び受信アンテナの緯度・経度・高度の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且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を、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及び受信アンテナの緯度・経度・高度の情報と偏波別且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の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1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。   In addition, according to the present invention, the bias is configured by the transmission apparatus 1 having a plurality of transmission antennas 101 (# 1 to #N) and the reception apparatus 2 having a plurality of reception antennas 201 (# 1 to #N). In a polarization MIMO transmission system using a wave MIMO (Multiple Input / Multiple Output) system, the reception apparatus 2 uses the reception antenna propagation path characteristic setting unit 59 to perform cross polarization characteristic information and reception of reception antennas for each polarization. Information on the latitude / longitude / altitude of the antenna is stored in advance, the cross-polarization characteristic information of the transmission antenna for each polarization and transmission angle transmitted from the transmission device 1, and the latitude / longitude / altitude of the transmission antenna. The information is demodulated and extracted from a predetermined data carrier having a small required C / N, and the cross polarization characteristic information and the reception antenna of the reception antenna 201 are extracted. Using the tena's latitude / longitude / altitude information and cross-polarization characteristics information of the transmitting antenna by polarization and transmission angle, and the latitude / longitude / altitude information of the transmitting antenna, a propagation path characteristic model is constructed, According to this propagation path characteristic model, the propagation path characteristics between the plurality of transmission antennas 101 and the plurality of reception antennas 201 are estimated using the pilot signal transmitted from the transmission apparatus 1, and the transmission system is based on the estimated propagation path characteristics. A MIMO separation unit 58 for separating each data signal is provided.

特に、受信装置2は、送信装置1から送信される偏波別且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を、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、直ちに偏波別且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を高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。   In particular, the receiving device 2 obtains the cross-polarization characteristic information of the transmitting antenna for each polarization and the transmission angle transmitted from the transmitting device 1 and the information on the latitude, longitude, and altitude of the transmitting antenna in accordance with predetermined required C The data carrier is extracted from the transmission control signal as a data carrier with less / N, and more preferably, the data carrier is extracted for each polarization from the AC signal. As a result, the receiving apparatus 2 can immediately acquire the cross-polarization characteristic information of the transmission antenna for each polarization and the transmission angle and the information on the latitude, longitude, and altitude of the transmission antenna at high C / N. It is possible to separate a plurality of signals more accurately.

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。   According to the present invention, since MIMO signal separation can be performed with high accuracy, the present invention is useful for a polarization MIMO transmission system using a polarization MIMO scheme.

1 送信装置
2 受信装置
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,23b ガードインターバル付加部
24a,24b 直交変調部
25a,25b 送信アンテナの緯度・経度・高度情報設定部
50a 水平偏波復調部
50b 垂直偏波復調部
51a,51b 直交復調部
52a,52b ガードインターバル除去部
53a,53b FFT部
54a,54b フレーム分離部
55a,55b TMCC復調部
56a,56b AC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
60 受信アンテナの緯度・経度・高度情報設定部
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 階層分割部
64a−1,64a−2,64a−3 キャリア復調内符号復号部
64b−1,64b−2,64b−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
67a,67b 送信アンテナの緯度・経度・高度情報抽出部
100 送信装置
101,101−1,101−2 送信アンテナ
101a 水平・垂直の偏波共用の送信アンテナ
101a−1, 101a−2, 101a−3,101a−4 水平・垂直の偏波共用の送信アンテナ
102 アンテナ支持柱
200,200−1,200−2 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
583a 角度別水平偏波用送信アンテナ伝搬特性情報抽出部
583b 角度別垂直偏波用送信アンテナ伝搬特性情報抽出部
584a,584b 相対角度算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmission apparatus 2 Reception apparatus 10a Horizontal polarization modulation part 10b Vertical polarization modulation part 11a, 11b Outer code | symbol part 12a, 12b Hierarchical division part 13a-1-13a-3, 13b-1-13b-3 Inner code | carrier carrier modulation part 14a, 14b Hierarchical synthesis unit 15a, 15b Time interleaving unit 16a, 16b Frequency interleaving unit 17a, 17b OFDM frame configuration unit 18a, 18b Pilot signal insertion unit 19a, 19b TMCC insertion unit 20a, 20b AC signal insertion unit 21a For horizontal polarization Transmission antenna propagation characteristic information setting unit 21b Vertical polarization transmission antenna propagation characteristic information setting unit 22a, 22b IFFT unit 23a, 23b Guard interval addition unit 24a, 24b Orthogonal modulation unit 25a, 25b Transmission antenna latitude / longitude / altitude information setting 50a Horizontal polarization Control unit 50b Vertical polarization demodulation unit 51a, 51b Quadrature demodulation unit 52a, 52b Guard interval removal unit 53a, 53b FFT unit 54a, 54b Frame separation unit 55a, 55b TMCC demodulation unit 56a, 56b AC demodulation unit 57a Transmission for horizontal polarization Antenna Propagation Characteristic Information Setting Unit 57b Vertical Polarization Transmitting Antenna Propagation Characteristic Information Setting Unit 58 MIMO Separation Unit 59 Receiving Antenna Propagation Channel Characteristic Setting Unit 60 Receiving Antenna Latitude / Longitude / Altitude Information Setting Unit 61a, 61b Time Deinterleaving Unit 62a , 62b Frequency deinterleave unit 63a, 63b Hierarchy division unit 64a-1, 64a-2, 64a-3 Intra-carrier demodulation code decoding unit 64b-1, 64b-2, 64b-3 Intra-carrier demodulation code decoding unit 65a, 65b Combining units 66a and 66b Outer code decoding unit 67 a, 67b Transmitter antenna latitude / longitude / altitude information extraction unit 100 Transmitter 101, 101-1, 101-2 Transmitting antenna 101a Horizontal / vertical polarized wave transmitting antennas 101a-1, 101a-2, 101a-3 , 101a-4 Horizontal and vertical polarization-sharing transmitting antenna 102 Antenna support pillar 200, 200-1, 200-2 Receiver 201 Receiving antenna 581 Propagation path estimation unit 582 Data signal separation unit 583a Transmission for horizontal polarization by angle Antenna Propagation Characteristic Information Extracting Unit 583b Angle-specific Vertical Polarization Transmitting Antenna Propagation Characteristic Information Extracting Units 584a, 584b Relative Angle Calculation Unit

Claims (6)

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定めた送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を、予め計測した所要C/Nの少ないデータキャリアを用いて前記受信装置に伝送する手段を有し、
前記交差偏波特性情報及び前記緯度・経度・高度の情報は、前記受信装置において、前記送信アンテナと前記受信アンテナ間の伝搬路特性の推定に用いられることを特徴とする送信装置。
A transmission apparatus in a polarization MIMO transmission system that uses a polarization MIMO (Multiple Input / Multiple Output) system configured of a transmission apparatus having a plurality of transmission antennas and a reception apparatus having a plurality of reception antennas,
The reception apparatus using a data carrier with a small required C / N previously measured for cross-polarization characteristic information of a transmission antenna for each transmission system and information on latitude / longitude / altitude of the transmission antenna determined in advance for each transmission system have a means to be transmitted to,
The cross-polarization characteristic information and the latitude / longitude / altitude information are used in the reception apparatus for estimation of propagation path characteristics between the transmission antenna and the reception antenna .
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角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を前記所要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。
When transmitting data signals of a plurality of transmission systems as OFDM subcarriers of each transmission system, each OFDM subcarrier is arranged with a pilot signal at a fixed period, and a transmission control signal is allocated to configure an OFDM frame. With an OFDM frame configuration unit for each transmission system,
The OFDM frame configuration unit for each transmission system uses the transmission antenna cross polarization characteristic information for each transmission angle measured in advance for each transmission system and the latitude / longitude / altitude information of the transmission antenna with less required C / N. 2. The transmission apparatus according to claim 1, further comprising means for multiplexing the transmission control signal as a data carrier to form an OFDM frame.
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角度別の送信アンテナの偏波別の交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を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。   The OFDM frame configuration unit for each transmission system includes cross-polarization characteristic information for each polarization of the transmission antenna for each transmission angle and information on the latitude, longitude, and altitude of the transmission antenna measured in advance for each transmission system for each polarization. The transmission apparatus according to claim 2, further comprising means for multiplexing an AC signal into an OFDM signal to form an OFDM frame. 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及び受信アンテナの緯度・経度・高度の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且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を、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及び受信アンテナの緯度・経度・高度の情報と前記偏波別且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の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。
A receiving apparatus in a polarization MIMO transmission system using a polarization input MIMO (Multiple Input / Multiple Output) system composed of a transmitting apparatus having a plurality of transmitting antennas and a receiving apparatus having a plurality of receiving antennas,
Means for preliminarily storing cross-polarization characteristics information of receiving antennas by polarization and latitude / longitude / altitude information of receiving antennas;
Cross-polarization characteristic information of the transmission antenna for each polarization and transmission angle transmitted from the transmission device, and information on the latitude, longitude, and altitude of the transmission antenna from a predetermined data carrier with a small required C / N Means for extracting;
Cross-polarization characteristics information of the receiving antenna and latitude / longitude / altitude information of the receiving antenna, cross-polarization characteristic information of the transmitting antenna by the polarization and transmission angle, and latitude / longitude / altitude of the transmitting antenna Means for constructing a propagation path characteristic model using information,
Means for estimating propagation path characteristics between the plurality of transmission antennas and the plurality of reception antennas using a pilot signal transmitted from the transmission device according to the propagation path characteristic model;
Means for separating data signals for each transmission system based on the estimated propagation path characteristics;
A receiving apparatus comprising:
前記送信装置から送信される偏波別且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を、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。   The cross-polarization characteristic information of the transmission antenna and the latitude / longitude / altitude information of the transmission antenna transmitted from the transmission device for each polarization and transmission angle are defined as data carriers with a small required C / N. 5. The receiving apparatus according to claim 4, further comprising means for extracting from a transmission control signal. 前記送信装置から送信される偏波別且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報及び送信アンテナの緯度・経度・高度の情報を、AC信号から偏波別に抽出し、前記送信アンテナの緯度・経度・高度の情報と前記受信アンテナの緯度・経度・高度の情報から相対角度を算出し、算出した相対角度に基づいて前記受信した偏波別且つ送信角度別の送信アンテナの交差偏波特性情報を選択し、前記伝搬路特性を推定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。   The cross-polarization characteristic information of the transmission antenna and the latitude / longitude / altitude information of the transmission antenna, which are transmitted from the transmission device by polarization and transmission angle, are extracted from the AC signal by polarization, and the transmission antenna The relative angle is calculated from the latitude / longitude / altitude information and the latitude / longitude / altitude information of the receiving antenna, and based on the calculated relative angle, the cross polarization of the transmitting antenna for each received polarization and for each transmission angle is calculated. 6. The receiving apparatus according to claim 5, further comprising means for selecting characteristic information and estimating the propagation path characteristic.
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