JP5564363B2

JP5564363B2 - 偏波ｍｉｍｏ−ｏｆｄｍ伝送方式の送信装置及び受信装置

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Publication number: JP5564363B2
Application number: JP2010188864A
Authority: JP
Inventors: 慎一鈴木; 哲臣池田
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2010-08-25
Filing date: 2010-08-25
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-08-25
Also published as: JP2012049740A

Description

本発明は、送信装置側においてＯＦＤＭ信号を複数の送信アンテナから無線伝送し、受信装置で１本または複数本の受信アンテナを用いて受信する偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置に関するものである。

近年では、低遅延で高画質かつ機動性に優れるスタジオ用のハイビジョンワイヤレスカメラの要望が高まっている。このワイヤレス化により、多様な撮影方法が可能になる点、安全性が向上する点、番組セットの制約が少なくなる点などの効果が期待されている。例えば、スポーツ中継や音楽番組、ドラマ撮影などの撮影現場において、ワイヤレスカメラに対する需要は大きい。従来のケーブル接続のカメラと比較して、ワイヤレスカメラはカメラワークの向上だけでなく、設営準備の簡素化、撮影者自身を含む出演者や観客に対する安全性の向上など様々な効果を生み出すことができる。

そこで、ハイビジョンテレビ信号を低遅延かつ高い回線信頼性で無線伝送するワイヤレスカメラの実現を目的とした新しい無線伝送システムの開発が注目されており、複数の送受信アンテナを用いて同一周波数上で複数のＯＦＤＭ信号の伝送を行う「ＭＩＭＯ(Multiple Input Multiple Output)−ＯＦＤＭ伝送方式」を用いることが検討されている。例えば、ミリ波の電波とＭＩＭＯ―ＯＦＤＭ伝送技術を用いることで、様々なセットが配置されて厳しい電波伝搬環境のスタジオ内でも、映像の伝送が途切れないように、また複数台のカメラを同時に使用できるようにするために、スタジオ内を自由に動き回って撮影できる「ミリ波モバイルカメラ」の開発が注目されている。このＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式は、同一周波数上に複数のＯＦＤＭ信号を送信することにより空間分割多重伝送を実現し、伝送速度を送信アンテナ数倍に拡大すること、伝送品質の向上およびダイバーシィティ効果による所要ＣＮＲの向上を可能とする。

一方で、このＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式は、同一周波数上で多重したＯＦＤＭ信号を分離・復調するために、各送受信アンテナ間の伝搬路情報の相違性を利用する。そのため、屋外見通し環境などの反射波が少なく伝搬路同士の相関性が高い場合には、多重されたＯＦＤＭ信号の分離・復調が難しくなるという問題がある。

そのため、見通し環境では、伝搬路同士の相関性を抑制するために偏波の異なる送受信アンテナを用いることで各伝搬路応答の相関性を抑え、復調性能を向上させることが広く検討されている。

例えば、図１に示すように、２本の送信アンテナ１０１−１，１０１−２を持つ１系統の送信装置１０と２本の受信アンテナ２０１−１，２０１−２を持つ受信装置２０との間でＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送を行うワイヤレスカメラシステムが考えられる。伝送するＯＦＤＭ信号形式は、ＡＲＩＢＳＴＤ−Ｂ４３に従うＯＦＤＭ信号を用いることができる。

このようなワイヤレスカメラシステムでは、２本の送信アンテナ１０１−１，１０１−２を持つ送信装置１０の２本の受信アンテナ２０１−１，２０１−２を持つ受信装置２０との間でＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送を行う。また図１では、送信アンテナをｊとし、受信アンテナをｉとしたときの、送信アンテナｊと受信アンテナｉとの間の伝搬路応答をｈ_ｉｊで示している。例えば、２本の送信アンテナ１０１−１，１０１−２と２本の受信アンテナ２０１−１，２０１−２との間では、伝搬路応答の相関が高い場合ということは、この各伝搬路応答（ｈ_１１，ｈ_２１，ｈ_１２，ｈ_２２）同士の相関が高いことを意味する。この場合の送信装置１０は、自由に移動することができる移動端末とすることができ、２本の送信アンテナ１０１−１，１０１−２からは同一周波数で異なるＯＦＤＭ信号が送信される。尚、同一周波数で送信装置１０から送信されるＯＦＤＭ信号にはパイロット信号がふくまれており、受信装置２０は、受信装置２０の受信部において混信状態で受信されるパイロット信号から各伝搬路を経由した伝搬路特性を抽出することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１２４１２５号公報

反射波の少ない見通し環境では、各送受信アンテナ間の伝搬路応答の相関性が高い。各伝搬路応答の相関性が高くなると、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送の伝送特性が大幅に劣化する。そのため、反射波の少ない見通し環境でＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送を実現するためには、この各伝搬路間の伝搬路応答の相関性を低く抑える必要があり、送信アンテナ及び受信アンテナに直交偏波などを割り当てることで相関性を抑制する方法が広く知られている。しかし、異なる偏波を各ＯＦＤＭ信号に割り当てることで伝搬路応答間の相関性は抑制されるが、異なる偏波が割り当てられた送信アンテナ及び受信アンテナ間ではＯＦＤＭ信号の受信電力が大幅に削減されて受信ダイバーシティ効果の減少につながり、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送特性が劣化する問題がある。

また、反射波の多い見通し外環境では、送信アンテナ及び受信アンテナ間の各伝搬路応答の相関性は自然に低い値をとり、この環境下で偏波を用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送を行うと、偏波の異なる送信アンテナ及び受信アンテナ間のＯＦＤＭ信号伝送の受信電力が大幅に低下し、受信ダイバーシティ効果の減少につながる問題がある。

そこで、本発明の目的は、複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナを用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式にて、見通し環境などで直交偏波など異なる偏波を複数の送信アンテナ及び複数の受信アンテナの各々に割り当ててＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送を行う際に、受信側で測定した交差偏波電力比を、送信側及び／又は受信側の各アンテナの交差偏波特性の調整に用いることで、各伝搬路の相関性を効率的に抑制するとともに、偏波を用いることにより発生する受信ダイバーシティ効果の減少を抑制し、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送特性の改善を行う、偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置を提供することにある。

本発明に係る偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置は、受信装置側で交差偏波電力比（ＸＰＲ：Cross Polarization Power Ratio）を演算し、求めた交差偏波電力比の結果を基に、送信装置又は受信装置にて、送信アンテナ間又は受信アンテナ間の交差偏波識別度（ＸＰＤ：Cross Polarization Discrimination）を制御することによって、伝搬路間の相関性の上昇を抑制しながらも受信ダイバーシティの減少を最小限に抑え、見通し環境におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送の伝送劣化の防止を実現する。

包括的には、本発明に係る偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置は、特に各伝搬路応答の相関性が高い環境において、異なる偏波の送信アンテナ間又は受信アンテナを用いてＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送を行う際に、受信装置は、各伝搬路応答間の受信レベル比を交差偏波電力比（ＸＰＲ）として計算する交差偏波電力比演算部を備えている。一方、送信装置は、前記交差偏波電力比演算部の結果をもとに、各送信アンテナ間の交差偏波識別度（ＸＰＤ）を調整するＸＰＤ調整部を備える。これにより、伝搬路応答間の相関値を最適な値に調整すると共に受信ダイバーシティの減少を最低限に抑え、見通し環境においてもＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送特性を改善することが可能となる。

また、反射波の少ない見通し外環境と反射波の多い見通し内環境の両方においてＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送を行う場合においても、送信側または受信側の交差偏波特性を調整することでＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送では理想とされる見通し外環境においても直交偏波による受信ダイバーシティ効果の減少を抑制し、伝送特性の劣化を防ぐことが可能となる。

即ち、本発明の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置は、複数の送信アンテナを用いて映像情報を伝送する偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置であって、映像情報を入力して符号化し、送信アンテナ数と同数の複素信号を生成するＭＩＭＯ符号化部と、前記ＭＩＭＯ符号化部によって生成した複素信号のうち前記複数の送信アンテナ用に複数系統のＯＦＤＭ信号を生成する系統ごとのＯＦＤＭ信号生成部と、前記複数系統のＯＦＤＭ信号の偏波を制御して電波を送信する系統ごとの偏波制御部と、受信側から交差偏波電力比の情報を受信する送り返し受信部と、受信した交差偏波電力比の情報に基づいて前記複数の送信アンテナにおける交差偏波識別度を調整するＸＰＤ調整部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置において、前記送信アンテナは、各系統に１本ずつ割り当てられた水平偏波送信アンテナ及び垂直偏波送信アンテナを備えるように構成され、前記ＸＰＤ調整部は、前記送り返し受信部において受信側で演算した交差偏波電力比の情報を基に、受信側で最適な交差偏波電力比で送信系統数分のＯＦＤＭ信号を受信できる各送信アンテナ間の交差偏波識別度を計算し、各送信系統に対して当該交差偏波識別度を満足するように各送信アンテナにおける水平成分・垂直成分へのＯＦＤＭ信号の電力分配比率を決定し、前記偏波制御部に対して、電力を調整したＯＦＤＭ信号を割り当てさせることを特徴とする。

また、本発明の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置において、前記送信アンテナは、系統ごとに水平偏波送信アンテナか、又は垂直偏波送信アンテナを備えるように構成され、前記ＸＰＤ調整部は、前記送り返し受信部において受信側で演算した交差偏波電力比の情報を基に、受信側で最適な交差偏波電力比で送信系統数分のＯＦＤＭ信号を受信できる各送信アンテナ間の交差偏波識別度を計算し、各送信系統に対して当該交差偏波識別度を満足するように各送信アンテナにおける水平成分・垂直成分へのＯＦＤＭ信号の電力分配比率を決定し、前記偏波制御部に対して、前記垂直偏波送信アンテナを回転させるか、又は前記水平偏波送信アンテナを回転させるか、又は垂直偏波送信アンテナ及び水平偏波送信アンテナの双方を回転させ、各系統の送信アンテナの傾きを調整させることを特徴とする。

さらに、本発明の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の受信装置は、複数の受信アンテナを用いて映像情報を受信する偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の受信装置であって、水平偏波アンテナ及び垂直偏波アンテナを含む当該複数の受信アンテナを介して、送信側から複数系統のＯＦＤＭ信号を受信して復調するとともに、受信アンテナを介して得られる信号から伝搬路応答を推定し、推定した伝搬路応答の情報をそれぞれ出力する受信系統ごとのＯＦＤＭ信号復調部と、前記ＯＦＤＭ信号復調部から得られるＯＦＤＭ信号の各データと各受信アンテナを介して得られる信号から推定した伝搬路応答の情報を入力して、ＭＩＭＯ分離を行ない、ダイバーシティ合成を施して映像情報を復号するＭＩＭＯ復号部と、前記ＯＦＤＭ信号復調部から得られる伝搬路応答の情報から受信系統ごとに交差偏波電力比を演算し、送信側に送信させるＸＰＲ演算部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の受信装置において、前記算出した交差偏波電力比の情報を送信側に送信する送り返し送信部をさらに備え、送信側に受信した交差偏波電力比の情報に基づいて複数の送信アンテナにおける交差偏波識別度を調整させるようにしたことを特徴とする。

また、本発明の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の受信装置において、前記受信アンテナは、系統ごとに水平偏波受信アンテナか、又は垂直偏波受信アンテナを備えるように構成され、前記算出した交差偏波電力比の情報を基に、所定の基準ＸＰＲ記録部に予め記録した最適値の交差偏波電力比との差分値を求め、該差分値により前記垂直偏波受信アンテナを回転させるか、又は前記水平偏波受信アンテナを回転させるか、又は垂直偏波受信アンテナ及び水平偏波受信アンテナの双方を回転させ、前記系統ごとの受信アンテナの傾きを調整する偏波制御部をさらに備えることを特徴とする。

また、本発明の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の受信装置において、前記ＸＰＲ演算部は、伝搬路応答の演算を行うとともに相関値を計算し、計算した相関値と所定の基準相関値記録部に記録された基準となる相関値との差分を求め、基準となる相関値より高い場合は交差偏波電力比を求める一方で、基準となる相関値よりも求めた相関値が低い場合はＸＰＲの絶対値の最小値を出力するように切り替える切り替え機構を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数の送信アンテナおよび受信アンテナを用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送の復調方式に関して、屋外見通し環境などで直交偏波など異なる偏波を各送受信アンテナに割り当ててＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送を行う場合において、受信側で測定した交差偏波電力比を送信側・受信側の各送信アンテナのＸＰＤの調整に用いることで、各伝搬路の相関性を効率的に抑制すると共に、偏波を用いることにより発生する受信ダイバーシティ効果の減少を抑制し、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送特性の改善を行うことができる。

ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送を行うワイヤレスカメラシステムを例示する図である。反射波の少ない見通し環境において送信２系統・受信４系統のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送実験を行った結果を示す図である。偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置の構成例を示す図である。交差偏波電力比の値により、各伝搬路応答の相関の変化を示す図である。交差偏波電力比の変化による誤り率の変化を示す図である。本発明に係る実施例１の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置を示すブロック図である。本発明に係る実施例１の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の受信装置におけるＸＰＲ演算部の構成例を示す図である。本発明に係る実施例１の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置におけるＸＰＤ調整部の構成例を示す図である。本発明に係る実施例１の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置における偏波制御部の交差偏波識別度の調整法についての説明図である。（ａ），（ｂ）は、本発明に係る実施例２の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式のアンテナの角度の調整法の様子を示している。本発明に係る実施例３の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置を示すブロック図である。（ａ），（ｂ）は、本発明に係る実施例３の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式のアンテナの角度の調整法の様子を示している。本発明に係る実施例４の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置のブロック図である。本発明に係る実施例５の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の受信装置におけるＸＰＲ演算部の別の構成例を示す図である。

以下、本発明に係る直交偏波を用いた偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置の実施例を説明する。各実施例において同様な構成要素には同一の参照番号を付して説明する。

まず、伝搬路応答同士の相関性と交差偏波電力比の関係について幾つかの実験を行っており、この実験に基づいて伝搬路応答間の相関性と交差偏波電力比の関係を明らかにし、その上で、本発明に係る直交偏波を用いた偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置では、送信側または受信側の交差偏波特性を調整する手段を設け、伝搬路間の相関性の上昇を抑制しながらも受信ダイバーシティの減少を最小限に抑え、見通し環境におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送の伝送劣化の防止を実現している。

一般的なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式では、伝搬路応答同士の相関性が高くなると、ＭＩＭＯ伝送特性が大幅に劣化することが知られている。図２は、屋外見通し環境において送信２系統・受信４系統のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送実験を行って測定した伝搬路の相関値に対する内符号後(軟判定ビタビ復号後)の誤り率の結果である。各伝搬路応答間の相関値を求める式は、例えば式（１）を用いて算出することができる。

ここでは、ｋは受信アンテナの番号、ｉ及びｊは送信アンテナの番号、ｍはパイロットキャリア番号を示している。図２から、伝搬路の相関値が高くなるとともに誤り率が劣化する点が増加し、特に相関値が０．８を超えたあたりで外符号誤り訂正の訂正能力の限界値である誤り率２．０×１０^−４以上となる誤りが急激に発生している。図２から、各伝搬路の相関値が大きくなると、急激にＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送の伝送特性が劣化する場合があることがわかる。

そこで、見通し環境などの各伝搬路の相関性が高い場合、図３に示すように、異なる偏波（図３では直交偏波）を用いる偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置１０及び受信装置２０を構成することで伝搬路応答間の相関性を抑制することができることが広く知られている。図３では、送信アンテナＴｘ_１及び受信アンテナＲｘ_１に垂直偏波アンテナ、送信アンテナＴｘ_２及び受信アンテナＲｘ_２に水平偏波アンテナを割り当てた場合を示している。

このとき、垂直偏波の送信アンテナＴｘ_１から送信されたＯＦＤＭ信号は、垂直偏波の受信アンテナＲｘ_１により減衰されることなく受信され、水平偏波の送信アンテナＴｘ_２から送信されたＯＦＤＭ信号は垂直偏波の受信アンテナＲｘ_１では大きく減衰して受信される。この減衰量は、受信アンテナで受信したＯＦＤＭ信号の偏波の直交性が保たれている程大きくなり、特に反射の少ない見通し環境では顕著となる。一方、水平偏波の送信アンテナＴｘ_２から送信されたＯＦＤＭ信号は垂直偏波の受信アンテナＲｘ_１では大きく減衰して受信され、水平偏波の受信アンテナＲｘ_２では受信アンテナではＯＦＤＭ信号は減衰されることなく受信される。これにより、各伝搬路応答の相関性を低く抑えることが可能となり、水平偏波・垂直偏波の送信アンテナにおいて同一周波数上で送信されたＯＦＤＭ信号同士のＭＩＭＯ復調による信号分離が容易となることでＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送特性が向上することになる。

しかし、特に反射波の少ない見通し環境では水平偏波・垂直偏波の直交性が受信アンテナにおいても維持されるため、例えば垂直偏波で送信されたＯＦＤＭ信号は水平偏波の受信アンテナではほとんど受信されず、結果的に受信アンテナ１本でＯＦＤＭ信号を受信することとなり、本来受信アンテナ２本で得られる受信ダイバーシティ効果が半減してしまい、伝送特性の劣化につながる。

そこで、送信２系統・受信４系統のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送における交差偏波電力比Δ_ｐ４を各送受信アンテナ間の伝搬路応答の電力比から算出し（式（２））、この交差偏波電力比の値により、各伝搬路応答の相関の分布がどのように変化するかを実験の測定データを基に計算機シミュレーションにより求めた。図４は、交差偏波電力比の値により、各伝搬路応答の相関の関係を示す図である。式（２）において、ｋは受信アンテナ番号、伝搬路応答をｈ_ｉｊは送信アンテナｊと受信アンテナｉの間の伝搬路応答を表す。

交差偏波電力比の値Δ_ｐ４が大きいということは、受信装置２０で受信した各偏波アンテナＲｘ_１，Ｒｘ_２から受信したＯＦＤＭ信号同士の直交性が大きいことを示す。この直交性の程度を示す交差偏波電力比の大きさが、伝搬路の相関性や伝送特性に大きな影響を与えることになる。図４は、送信２系統・受信４系統のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送システムを用いて、屋外見通し環境において伝送実験を行って測定した伝搬路応答の結果から、交差偏波電力比を変化させた場合の伝搬路応答の相関を式（１）より求めたものである。図４の測定では、送信アンテナ及び受信アンテナは全て垂直偏波とした。

図４から、交差偏波電力比が大きくなると、各伝搬路の相関値が全体的に減少することが分かる。また、図２で、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送特性が急激に劣化したときの伝搬路応答の相関値０．８を基準に考えると、交差偏波電力比を４ｄＢ以上に保てば、全ての伝搬路応答の相関値を０．８以下とできることが分かる。

また、交差偏波電力比の変化による誤り率の変化を図５に示す。交差偏波電力比が０ｄＢ〜６ｄＢの間では、交差偏波電力比の増加に伴い誤り率特性が向上していることが分かる。これは、交差偏波電力比の増加により各伝搬路応答の相関が小さくなり、ＭＩＭＯ復調の信号分離性能が向上したためと考えられる。一方、交差偏波電力比が８ｄＢを超えると、少しずつ誤り率特性が劣化している。これは、各伝搬路応答の相関が小さくなることによる信号分離性能の向上と比較して、交差偏波電力比の増加に伴って受信アンテナにおける異なる偏波の受信電力の減少による受信ダイバーシティ効果の減少の影響が大きくなったからである。このことから、受信アンテナにおける交差偏波電力比を４ｄＢ〜８ｄＢ程度に抑えることで、直交偏波を用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送の大幅な伝送特性の劣化を防ぐことができることが分かった。

以下、上記の実験結果を基に各伝搬路の相関性を効率的に抑制すると共に、偏波を用いることにより発生する受信ダイバーシティ効果の減少を抑制し、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送特性の改善を行う、本発明に係る偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置の各実施例を説明する。

図６は、本発明に係る実施例１の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置を示すブロック図である。本実施例の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送システムは、送信装置１０及び受信装置２０からなる。本実施例の送信装置１０は、「ミリ波モバイルカメラ」に適用可能であり、映像情報を受信装置２０にＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送するように構成される。また、受信装置２０は、「ミリ波モバイルカメラ」を制御可能な信号を送出することができ、例えばカメラ制御信号や送り返し映像といった送り返し信号を送信装置１０に送信することができる。本実施例の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送システムは、送信装置１０から受信装置２０に信号を伝送する系（以下、「本線系」と称する）として、２本ずつの送信アンテナＴｘ_１，Ｔｘ_２及び受信アンテナＲｘ_１，Ｒｘ_２を装備するとともに、受信装置２０から送信装置１０に信号を伝送する系（以下、「送り返し系」と称する）の伝送機能を持つものとする。この送り返し系に用いる伝送機能は、専用のアンテナ１０２，２０２を用いるものとして説明するが、有線にすることもできる。

送信装置１０は、映像情報を入力して符号化し、送信アンテナ数と同数の複素信号を生成するＭＩＭＯ符号化部１１０と、ＭＩＭＯ符号化部１１０によって生成した複素信号のうち送信アンテナＴｘ_１で信号伝送する第１系統のＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部１２０と、ＭＩＭＯ符号化部１１０によって生成した複素信号のうち送信アンテナＴｘ_２で信号伝送する第２系統のＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部１３０と、第１系統のＯＦＤＭ信号の偏波を制御して送信アンテナＴｘ_１で電波を送信する偏波制御部１４０と、第２系統のＯＦＤＭ信号の偏波を制御して送信アンテナＴｘ_２で電波を送信する偏波制御部１５０と、アンテナ１０２を介して受信装置２０から交差偏波電力比の情報（Δｐ２＿Ｒｘ_１，Δｐ２＿Ｒｘ_２）を受信する送り返し受信部１７０と、受信した交差偏波電力比の情報に基づいて送信アンテナＴｘ_１及び送信アンテナＴｘ_２の交差偏波識別度（ＸＰＤ）を調整するＸＰＤ調整部１６０とを備える。

この送信装置１０では、２系統のＯＦＤＭ信号を生成し、各系統に１本ずつ割り当てられた水平偏波送信アンテナ及び垂直偏波送信アンテナを備えるように構成することができる。例えば、送信アンテナＴｘ_１で水平偏波送信アンテナと垂直偏波送信アンテナを装備し、送信アンテナＴｘ_２で水平偏波送信アンテナと垂直偏波送信アンテナを装備する。
但し、本実施例では２系統の送信アンテナを装備するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送装置を例にとって説明しているが、送信アンテナ数を増加した場合においても本実施例は実現することが可能である。例えば、９０度偏波関係となる水平偏波送信アンテナ及び垂直偏波送信アンテナとは別に、４５度偏波関係となる送信アンテナを設けるようにして送信アンテナ数を増大させることができる。

ＭＩＭＯ符号化部１１０は、送信装置１０側で撮影した映像情報に対して、エネルギー拡散、誤り訂正符号化及びインタリーブなどの符号化を行い、本例では２つに分離した複素信号を生成する。

ＯＦＤＭ信号生成部１２０，１３０は、それぞれ２つに分離された符号化を施された信号に対して、キャリア変調、フレーム構成、ＩＦＦＴ処理、ＧＩ信号付加などの処理を行ってＯＦＤＭ信号を生成する。

ＸＰＤ調整部１６０は、送り返し受信部１７０において受信装置２０で演算した交差偏波電力比（Δ_{ｐ２＿Ｒｘ１}及びΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}）を基に、受信側で最適な交差偏波電力比で送信系統数分（本例では２系統分）のＯＦＤＭ信号を受信できる各送信アンテナ間の交差偏波識別度（ＸＰＤ）を計算し、各送信系統に対して当該交差偏波識別度（ＸＰＤ）を満足するように各送信アンテナにおける水平成分・垂直成分へのＯＦＤＭ信号の電力分配比率を決定し、各偏波制御部１４０，１５０に出力する。

偏波制御部１４０，１５０は、ＸＰＤ演算部１６０から出力された電力分配比率を基に、各系統の垂直偏波／水平偏波送信アンテナから出力するＯＦＤＭ信号の交差偏波識別を調整して、各系統の送信アンテナＴｘ_１，Ｔｘ_２からＯＦＤＭ信号を送信する。

受信装置２０は、２本の受信アンテナＲｘ_１，Ｒｘ_２（例えば１本は水平偏波アンテナ、もう１本は垂直偏波アンテナ）を介して当該２系統のＯＦＤＭ信号を受信して復調するとともに、各偏波の受信アンテナを介して得られるパイロット信号から伝搬路応答を推定し、この推定した伝搬路応答の情報（ｈ_１１，ｈ_２１，ｈ_１２，ｈ_２２）をそれぞれ出力するＯＦＤＭ信号復調部２１０，２２０と、ＯＦＤＭ信号復調部２１０，２２０から得られる各データと各偏波の受信アンテナを介して得られるパイロット信号から推定した伝搬路応答の情報（ｈ_１１，ｈ_２１，ｈ_１２，ｈ_２２）を入力して、ＭＩＭＯ復調を行ってから誤り訂正復号処理を施して映像情報を復号するＭＩＭＯ復号部２３０と、ＯＦＤＭ信号復調部２１０，２２０から得られる伝搬路応答の情報（ｈ_１１，ｈ_２１，ｈ_１２，ｈ_２２）から受信系統ごとに交差偏波電力比（Δ_{ｐ２＿Ｒｘ１}およびΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}）を演算するＸＰＲ演算部２４０と、算出した交差偏波電力比の情報を、アンテナ２０２を介して送信装置１０に送信する送り返し送信部２５０とを備える。

この受信装置２０では、送信装置１０から送信された２系統のＯＦＤＭ信号が同一周波数上で混信した形でそれぞれの受信アンテナＲｘ_１，Ｒｘ_２で受信される。この２系統のＯＦＤＭ信号は、それぞれＯＦＤＭ信号復調部２１０，２２０に入力されてガード相関によるシンボル同期、ＧＩ信号除去、ＦＦＴ処理、フレーム分離などの処理が施された後、パイロット信号と特許文献１で示されるような方法によって各送受信アンテナ間の伝搬路応答（ｈ_１１，ｈ_２１，ｈ_１２，ｈ_２２）が求められる。ＭＩＭＯ復号部２３０は、このデータ信号と各送受信アンテナ間の伝搬路応答を用いてＭＩＭＯ復号処理を施し、送信装置１０から送信された元の映像信号を復元する。

ＸＰＲ演算部２４０は、ＭＩＭＯ復号に用いるＯＦＤＭ信号復調部２１０，２２０で求められた各送受信アンテナ間の伝搬路応答（ｈ_１１，ｈ_２１，ｈ_１２，ｈ_２２）から、異なる偏波間の伝搬路応答の電力比を、それぞれの受信系統ごとに交差偏波電力比（Δ_{ｐ２＿Ｒｘ１}及びΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}）として演算する。この演算式は例えば式（３）及び式（４）式で示される。

この交差偏波電力比の値Δ_{ｐ２＿Ｒｘ１}及びΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}の絶対値の値が大きいほど、受信装置２０で受信した各偏波アンテナＲｘ_１，Ｒｘ_２から受信したＯＦＤＭ信号同士の直交性が大きいことを示している。したがって、前述したように、この直交性の程度を示すΔ_{ｐ２＿Ｒｘ１}及びΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}の絶対値の大きさが、伝搬路応答の相関性や伝送特性に大きな影響を与える。

図７は、受信装置２０におけるＸＰＲ演算部２４０の構成例を示す図である。推定された伝搬路応答は、ＯＦＤＭ信号のキャリア数分だけ存在する。図７に示すＸＰＲ計算部２４０１は、各キャリアの伝搬路応答に対して式（２）の演算を行う。その後、データ処理部２４０２は、ＸＰＲ計算部２４０１で求めたキャリア数分の交差偏波電力比（Δ_{ｐ２＿Ｒｘ１}及びΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}）に対して平均化や中央値を算出して出力する。尚、データ処理部２４０２において、中央値や平均化などの処理を施さずに、ＸＰＲ計算部２４０１で求めた複数の交差偏波電力比を全て出力するように構成してもよい。

ＸＰＲ演算部２４０は、この推定した伝搬路応答から求めた交差偏波電力比を送り返し送信部２５０に送出し、送り返し送信部２５０によってカメラ制御信号や送り返し映像といった送り返し信号とともに送信装置１０に送信させる。この送り返し信号の伝送は、本線系伝送のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送とは異なる周波数を用いた周波数分割多重伝送やＭＩＭＯ多重伝送技術などを用いることができる。

図８は、送信装置１０におけるＸＰＤ調整部１６０の構成例を示す図である。ＸＰＤ調整部１６０は、送り返し受信部２５０から得られる受信装置２０側で測定した交差偏波電力比（Δ_{ｐ２＿Ｒｘ１}及びΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}）の絶対値と、基準ＸＰＲ記録部１６０１に記録されている交差偏波電力比の基準値との差分値をそれぞれ算出する減算部１６０２と、求めた差分値がプラスであれば現在設定しているＸＰＤの値を下げ、マイナスであれば現在設定しているＸＰＤの値を上げるような、水平偏波間及び垂直偏波間の電力比（Δ_ｐ＿Ｖ，Δ_ｐ＿Ｈ）を算出する偏波間電力比演算部１６０３とを備える。この基準ＸＰＲ記録部１６０１に記録されている交差偏波電力比の基準値は、実際のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送を行う伝搬環境にもよるが、前述したように、屋外見通し環境では約４ｄＢ〜８ｄＢの値をとるようにするのが好適である。

図９は、送信装置１０における偏波制御部１４０，１５０における交差偏波識別度の調整法についての説明図である。図９では、各系統のＯＦＤＭ信号同士の水平偏波間及び垂直偏波間の電力比をΔ_ｐ＿ＶおよびΔ_ｐ＿Ｈとして調整して出力する場合を例に示す。この場合、送信系統１及び送信系統２におけるそれぞれの垂直偏波送信アンテナからは、送信系統１のＯＦＤＭ信号と送信系統２のＯＦＤＭ信号の電力比がΔ_ｐ＿Ｖだけ大きくなるようにＯＦＤＭ信号を出力する。一方、送信系統１及び送信系統２におけるそれぞれの水平偏波送信アンテナからは、送信系統１のＯＦＤＭ信号と送信系統２のＯＦＤＭ信号の電力比がΔ_ｐ＿Ｈだけ小さくなるようにＯＦＤＭ信号を出力する。このとき、同じ送信系統における異なる偏波の送信アンテナからは、電力比のみ異なる同じＯＦＤＭ信号が送信されることになる。

従って、本発明に係る実施例１の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置によれば、直交偏波を用いた偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送においても、各伝搬路応答の相関を抑制するとともに受信ダイバーシティ効果の減少を制限することができ、従来の直交偏波を用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式よりも伝送性能を向上させることができる。

また、実施例１では、受信アンテナ２系統の場合について説明したが、より多くの受信アンテナを使用するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送においても、ＯＦＤＭ復調部で求めた偏波ごとの各伝搬路応答の比を基に交差偏波電力比の値を計算することで実現することができる。例えば、受信アンテナを♯１〜♯４の４本を用いた場合で、受信アンテナ♯１，♯３に垂直偏波を、受信アンテナ♯２，♯４に水平偏波を割り当てた場合の交差偏波電力比の演算式は式（２）で表すことができる。

次に、本発明に係る実施例２の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置を説明する。

（実施例２）
上述の実施例１では、送信装置１０側の各送信系統に水平偏波・垂直偏波の送信アンテナを１本ずつ配置する構成例について説明した。実施例２では、送信装置１０の各送信系統に異なる偏波の送信アンテナをそれぞれ１本ずつ配置し、各送信系統において偏波アンテナの傾きを調整することで、受信装置２０側で最適な交差偏波電力比となる、交差偏波識別度に調整する構成例について述べる。従って、実施例２では、送信アンテナの構成と偏波制御部１４０，１５０の動作を除き、図６〜図８で示した構成と同様である。

つまり、本実施例の送信装置１０では、系統ごとに水平偏波送信アンテナか、又は垂直偏波送信アンテナを備えるように構成され、例えば、２系統のＯＦＤＭ信号を生成し、送信アンテナＴｘ_１で水平偏波送信アンテナを構成し、送信アンテナＴｘ_２で垂直偏波送信アンテナを構成する。

実施例２の送信アンテナの例として、例えば、ホーン長が長いほど指向性が強くなるアンテナ指向性の強いホーンアンテナがある。受信装置２０側の構成及び動作は、実施例１と同様である。

送信装置１０側では、実施例１と同様に、受信装置２０側で計算した交差偏波電力比の値（Δ_{ｐ２＿Ｒｘ１}及びΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}）を基に、ＸＰＤ調整部１６０において送信アンテナ間の水平成分と垂直成分の電力比（Δ_ｐ＿Ｖ及びΔ_ｐ＿Ｈ）を算出する。ただし、実施例２では、偏波制御部１４０，１５０は、この電力比を基に、各送信アンテナであるホーンアンテナの角度θを調整する。角度θの調整の様子を図１０に示す。図１０（ａ）は調整前の様子を示し、図１０（ｂ）は調整後の様子を示している。

図１０では、送信装置側の送信アンテナの交差偏波識別度を下げるために、垂直成分方向に向いていた垂直偏波送信アンテナを回転させることで、垂直成分を減少させると共に水平成分を増加させている。これは、偏波制御部１４０，１５０において、あらかじめ垂直偏波送信アンテナの指向特性を記録しておき、ＸＰＤ調整部１６０で求めた垂直成分の電力比と水平成分の電力比を満たすようにこの２系統の送信アンテナの傾きを調整する。これにより、送信装置１０側から出力されるＯＦＤＭ信号の交差偏波識別度を調整することが可能となる。尚、垂直偏波送信アンテナを回転させるか、又は水平偏波送信アンテナを回転させるか、又は垂直偏波送信アンテナ及び水平偏波送信アンテナの双方を回転させ、各系統の送信アンテナの傾きを調整することができる。

したがって、本発明に係る実施例２の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置においても、直交偏波を用いた偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送における各伝搬路応答の相関を抑制するとともに受信ダイバーシティ効果の減少を制限することができ、従来の直交偏波を用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式よりも伝送性能を向上させることができる。

また、実施例２では２系統の送信アンテナを用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送を例にとって説明したが、３系統以上の送信アンテナを用いて、各系統から異なる信号を伝送するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送においても本技術を適用することができる。例えば、３系統の送信アンテナを用いる場合には、送信アンテナのアンテナパターンの指向性のピークが地面から垂直になる位置(垂直方向)に傾けた送信アンテナ１と、水平になる位置(水平方向)に傾けた送信アンテナ２に加え、垂直方向と水平方向の中間である垂直方向から例えば４５°水平方向に傾けた送信アンテナ３を配置する。このとき、この３系統の送信アンテナの位置関係（アンテナの傾き）を変化させることによって、３系統のアンテナから各受信アンテナに伝搬する各伝搬路の相関値を制御することが可能となり、受信ダイバーシティ効果の減少を最小限にしながらも見通し環境においても伝送特性の向上が可能となる。

次に、本発明に係る実施例３の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置を説明する。

（実施例３）
実施例１及び２では、送信装置１０側において、受信装置２０側で求めた交差偏波電力比（Δ_{ｐ２＿Ｒｘ１}及びΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}）を基に、ＸＰＤ調整部１６０で求めた送信アンテナの垂直成分及び水平成分の偏波比（Δ_ｐ＿Ｖ及びΔ_ｐ＿Ｈ）を基に交差偏波識別度を調整した。実施例３では、受信装置２０側において、求めた交差偏波電力比（Δ_{ｐ２＿Ｒｘ１}及びΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}）を基に受信アンテナの向きを変えることにより偏波を調整することで、交差偏波電力比を所望の値に変化させる態様である。

図１１は、本発明に係る実施例３の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置を示すブロック図である。本実施例の送信装置１０は、映像情報を入力して符号化し、送信アンテナ数と同数の複素信号を生成するＭＩＭＯ符号化部１１０と、ＭＩＭＯ符号化部１１０によって生成した複素信号のうち送信アンテナＴｘ_１で信号伝送する第１系統のＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部１２０と、ＭＩＭＯ符号化部１１０によって生成した複素信号のうち送信アンテナＴｘ_２で信号伝送する第２系統のＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部１３０とを備える。ＭＩＭＯ符号化部１１０及びＯＦＤＭ信号生成部１２０，１３０の動作は、実施例１と同様である。

本実施例の受信装置２０は、２本の受信アンテナＲｘ_１，Ｒｘ_２（それぞれホーンアンテナを利用する）を介して当該２系統のＯＦＤＭ信号を受信して復調するとともに、各偏波の受信アンテナを介して得られる信号から伝搬路応答を推定し、この推定した伝搬路応答の情報（ｈ_１１，ｈ_２１，ｈ_１２，ｈ_２２）をそれぞれ出力するＯＦＤＭ信号復調部２１０，２２０と、ＯＦＤＭ信号復調部２１０，２２０から得られる各データと各偏波の受信アンテナを介して得られる信号から推定した伝搬路応答の情報（ｈ_１１，ｈ_２１，ｈ_１２，ｈ_２２）を入力して、ＭＩＭＯ分離を行った上でダイバーシティ合成を施して映像情報を復号するＭＩＭＯ復号部２３０と、ＯＦＤＭ信号復調部２１０，２２０から得られる伝搬路応答の情報（ｈ_１１，ｈ_２１，ｈ_１２，ｈ_２２）から受信系統ごとに交差偏波電力比（Δ_{ｐ２＿Ｒｘ１}およびΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}）を演算するＸＰＲ演算部２４０とを備える点で実施例１と同様である。本実施例の受信装置２０は、さらに、算出した交差偏波電力比の情報を基に、基準ＸＰＲ記録部２８０に予め記録した最適な４ｄＢ〜８ｄＢ程度の交差偏波電力比との差分値を求め、該差分値により前記垂直偏波受信アンテナを回転させるか、又は前記水平偏波受信アンテナを回転させるか、又は垂直偏波受信アンテナ及び水平偏波受信アンテナの双方を回転させ、２本の受信アンテナＲｘ_１，Ｒｘ_２の各々の指向性の向き（ホーナアンテナの傾き）を調整する偏波制御部２６０，２７０を備える点で相違する。

受信装置２０の受信アンテナＲｘ_１，Ｒｘ_２は、それぞれホーンアンテナを利用することができる。受信装置２０で受信したＯＦＤＭ信号は、実施例１と同様、ＯＦＤＭ信号復調部２１０，２２０及びＭＩＭＯ復号部２３０において元の映像情報に復号される。この復号に用いた、ＯＦＤＭ信号復調部２１０，２２０で推定した伝搬路応答から、ＸＰＲ演算部２４０において、各受信系統での交差偏波電力比（Δ_{ｐ２＿Ｒｘ１}及びΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}）を実施例１と同様に計算する。

減算部２９０−１，２９０−２は、ＸＰＲ演算部２４０において計算した交差偏波電力比Δ_{ｐ２＿Ｒｘ１}及びΔ_{ｐ２＿Ｒｘ２}と、基準ＸＰＲ記録部２８０に記録された最適な４ｄＢ〜８ｄＢ程度の交差偏波電力比との差分値を求め、これらの差分値をそれぞれ偏波制御部２６０，２７０に供給する。

偏波制御部２６０は、減算部２９０−１からの信号を基に受信アンテナＲｘ_１の指向性の向き（ホーナアンテナの傾き）を調整し、偏波制御部２７０は、減算部２９０−２からの信号を基に受信アンテナＲｘ_２の指向性の向き（ホーナアンテナの傾き）を調整する。２本の受信アンテナＲｘ_１，Ｒｘ_２の各々の指向性の向き（ホーナアンテナの傾き）の調整は、実施例２と同様に、求めた差分値がマイナスの場合は偏波の直交性を高めるように、求めた差分値がプラスの場合は偏波の直交性を低くするようにホーンアンテナの傾きを調整する。また、この差分値の絶対値が大きくなる程、ホーンアンテナの傾きを大きく変化させる。

図１２に、偏波制御部２６０，２７０による受信アンテナの指向性の調整法の例を示す。図１２（ａ）は調整前の様子を示し、図１２（ｂ）は調整後の様子を示している。偏波制御部２６０，２７０においては、基準ＸＰＲ記録部２８０に記録された各受信アンテナの指向性特性を基に算出した差分値に応じた偏波間電力比となるように受信アンテナＲｘ_１，Ｒｘ_２の各々の傾きθ_１及びθ_２を調整する。これにより、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送システムに送り返し系の伝送部が装備されていない場合においても、受信装置２０側の受信アンテナＲｘ_１，Ｒｘ_２の角度を調整するだけで、最適な交差偏波電力比でＯＦＤＭ信号を受信することができる。また、本実施例では２系統の受信アンテナを装備する場合を例にとって説明したが、３系統以上の受信アンテナを装備する受信装置においても、それぞれの受信アンテナで交差偏波電力比を求め、それぞれの受信アンテナの偏波面の制御を行うことで、本技術を適用することができる。

したがって、本発明に係る実施例３の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置においても、直交偏波を用いた偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送における各伝搬路応答の相関を抑制するとともに受信ダイバーシティ効果の減少を制限することができ、従来の直交偏波を用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式よりも伝送性能を向上させることができる。

次に、本発明に係る実施例４の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置を説明する。

（実施例４）
図１３は、本発明に係る実施例４の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置のブロック図である。実施例４の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送システムは、実施例１の送信装置１０と、実施例３の受信装置２０を組み合わせた例である。送信装置１０と受信装置２０の動作は、実施例１や実施例３と同様であり、送信側と受信側の双方で調整することにより、より細かい精度で偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送システムにおける伝搬路特性とに受信ダイバーシティ効果の調整が可能となる。

次に、本発明に係る実施例５の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置及び受信装置を説明する。

（実施例５）
以上の実施例１〜４により、反射波の少ない屋外見通し環境における偏波を用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送において、送信装置１０側の送信アンテナ又は受信装置２０側の受信アンテナの偏波電力比に応じてＯＦＤＭ信号を送信又は受信することで、受信ダイバーシティの減少を最小限に抑えながら各送受信アンテナ間の伝搬路の相関特性を抑制し、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送では理想的とされる反射波の多い見通し外環境におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送と比較して、伝送特性の劣化を最低限に抑えた伝送が可能となることを説明した。

図１４は、実施例１〜４における偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の受信装置におけるＸＰＲ演算部の別の構成例を実施例５として示す図である。本実施例のＸＰＲ演算部２４０は、伝搬路相関演算部２４１０と、基準相関値記録部２４１１と、減算部２４１２と、ＸＰＲ最小値出力部２４１３と、ＸＰＲ計算部２４１４とを備える。

本実施例のＸＰＲ演算部２４０は、伝搬路相関演算部２４１０によって、式（１）に示した伝搬路応答の演算を行うとともに相関値を計算し、計算した相関値と基準相関値記録部２４１１に記録された基準となる相関値との差分を減算部２４１２によって求め、基準となる相関値より高い場合は実施例１〜４と同様に交差偏波電力比をＸＰＲ計算部２４１４によって求める一方で、基準となる相関値よりも伝搬路相関演算部２４１０で求めた相関値が低い場合は、ＸＰＲ計算部２４１４からＸＰＲ最小値出力部２４１３へと切り替える切り替え機構を備える。ＸＰＲ最小値出力部２４１３は、ＸＰＲの最小値（予め設定した十分に小さな交差偏波電力比の絶対値）を出力する。これは、各伝搬路の相関値をある一定以下にすることができれば、見通し環境におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送の伝送特性を改善することができるため、各伝搬路の相関値がある一定値以下であればＸＰＲの値が必要以上に大きくならないようにするために行う。特に、見通し外環境などでは各伝搬路の相関値は元々低い値をとるため、直交偏波を利用することによる受信電力の低下の影響が大きくなる。そのため、各伝搬路の相関値が低い場合にはＸＰＲの値が最小値となるようにアンテナの偏波面を調整する。例えば、全アンテナともに同じ垂直偏波面に合わせて送信するなどの方法でＸＰＲの値が最小値となるよう調整可能である。

従って、本実施例のＸＰＲ演算部２４０は、基準となる相関値よりも伝搬路相関演算部２４１０で求めた相関値が低い場合、その絶対値が十分に小さな交差偏波電力比の値を出力させることで直交性をわざと低く調整し、伝搬路相関特性が低い反射波の多い見通し外環境でのＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送の伝送特性を向上させることが可能となる。この場合、実施例１の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送システムの場合には、各送信系統に装備した垂直偏波及び水平偏波アンテナからは等電力でＯＦＤＭ信号が出力されるように調整し、実施例２〜４の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送システムの場合には、偏波アンテナの角度を水平成分及び垂直成分が同じになるように調整する。

本実施例によれば、反射波の多い見通し外環境では偏波を用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送特性は偏波による受信ダイバーシティ効果の減少により一般的に劣化するが、本実施例で示した動作により偏波利用による受信ダイバーシティ効果の減少を最小限に抑え、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送特性の劣化を抑えることが可能となる。

本発明によれば、受信ダイバーシティ効果を考慮した偏波調整が可能となるので、偏波を用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の用途に有用である。

１０送信装置
２０受信装置
１０１−１，１０１−２送信アンテナ
１０２アンテナ
１１０ＭＩＭＯ符号化部
１２０ＯＦＤＭ信号生成部
１３０ＯＦＤＭ信号生成部
１４０偏波制御部
１５０偏波制御部
１６０ＸＰＤ調整部
１７０送り返し受信部
２０１−１，２０１−２受信アンテナ
２０２アンテナ
２１０，２２０ＯＦＤＭ信号復調部
２３０ＭＩＭＯ復号部
２４０ＸＰＲ演算部
２５０送り返し送信部
２６０，２７０偏波制御部
２８０基準ＸＰＲ記録部
２９０−１，２９０−２減算部
２４０１ＸＰＲ計算部
２４０２データ処理部
１６０１基準ＸＰＲ記録部
１６０２減算部
１６０３偏波間電力比演算部
２４１０伝搬路相関演算部
２４１１基準相関値記録部
２４１２減算部
２４１３ＸＰＲ最小値出力部
２４１４ＸＰＲ計算部

Claims

複数の送信アンテナを用いて映像情報を伝送する偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の送信装置であって、
映像情報を入力して符号化し、送信アンテナ数と同数の複素信号を生成するＭＩＭＯ符号化部と、
前記ＭＩＭＯ符号化部によって生成した複素信号のうち前記複数の送信アンテナ用に複数系統のＯＦＤＭ信号を生成する系統ごとのＯＦＤＭ信号生成部と、
前記複数系統のＯＦＤＭ信号の偏波を制御して電波を送信する系統ごとの偏波制御部と、
受信側から交差偏波電力比の情報を受信する送り返し受信部と、
受信した交差偏波電力比の情報に基づいて前記複数の送信アンテナにおける交差偏波識別度を調整するＸＰＤ調整部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
前記送信アンテナは、各系統に１本ずつ割り当てられた水平偏波送信アンテナ及び垂直偏波送信アンテナを備えるように構成され、
前記ＸＰＤ調整部は、前記送り返し受信部において受信側で演算した交差偏波電力比の情報を基に、受信側で最適な交差偏波電力比で送信系統数分のＯＦＤＭ信号を受信できる各送信アンテナ間の交差偏波識別度を計算し、各送信系統に対して当該交差偏波識別度を満足するように各送信アンテナにおける水平成分・垂直成分へのＯＦＤＭ信号の電力分配比率を決定し、前記偏波制御部に対して、電力を調整したＯＦＤＭ信号を割り当てさせることを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
前記送信アンテナは、系統ごとに水平偏波送信アンテナか、又は垂直偏波送信アンテナを備えるように構成され、
前記ＸＰＤ調整部は、前記送り返し受信部において受信側で演算した交差偏波電力比の情報を基に、受信側で最適な交差偏波電力比で送信系統数分のＯＦＤＭ信号を受信できる各送信アンテナ間の交差偏波識別度を計算し、各送信系統に対して当該交差偏波識別度を満足するように各送信アンテナにおける水平成分・垂直成分へのＯＦＤＭ信号の電力分配比率を決定し、前記偏波制御部に対して、前記垂直偏波送信アンテナを回転させるか、又は前記水平偏波送信アンテナを回転させるか、又は垂直偏波送信アンテナ及び水平偏波送信アンテナの双方を回転させ、各系統の送信アンテナの傾きを調整させることを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
複数の受信アンテナを用いて映像情報を受信する偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送方式の受信装置であって、
水平偏波アンテナ及び垂直偏波アンテナを含む当該複数の受信アンテナを介して、送信側から複数系統のＯＦＤＭ信号を受信して復調するとともに、受信アンテナを介して得られる信号から伝搬路応答を推定し、推定した伝搬路応答の情報をそれぞれ出力する受信系統ごとのＯＦＤＭ信号復調部と、
前記ＯＦＤＭ信号復調部から得られるＯＦＤＭ信号の各データと受信アンテナを介して得られる信号から推定した伝搬路応答の情報を入力して、ＭＩＭＯ分離を行ない、ダイバーシティ合成を施して映像情報を復号するＭＩＭＯ復号部と、
前記ＯＦＤＭ信号復調部から得られる伝搬路応答の情報から受信系統ごとに交差偏波電力比を演算し、送信側に送信させるＸＰＲ演算部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
前記算出した交差偏波電力比の情報を送信側に送信する送り返し送信部をさらに備え、
送信側に受信した交差偏波電力比の情報に基づいて複数の送信アンテナにおける交差偏波識別度を調整させるようにしたことを特徴とする、請求項４に記載の受信装置。
前記受信アンテナは、系統ごとに水平偏波受信アンテナか、又は垂直偏波受信アンテナを備えるように構成され、
前記算出した交差偏波電力比の情報を基に、所定の基準ＸＰＲ記録部に予め記録した最適値の交差偏波電力比との差分値を求め、該差分値により前記垂直偏波受信アンテナを回転させるか、又は前記水平偏波受信アンテナを回転させるか、又は垂直偏波受信アンテナ及び水平偏波受信アンテナの双方を回転させ、前記系統ごとの受信アンテナの傾きを調整する偏波制御部をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の受信装置。
前記ＸＰＲ演算部は、
伝搬路応答の演算を行うとともに相関値を計算し、計算した相関値と所定の基準相関値記録部に記録された基準となる相関値との差分を求め、基準となる相関値より高い場合は交差偏波電力比を求める一方で、基準となる相関値よりも求めた相関値が低い場合は所定のＸＰＲ最小値を出力するよう切り替える切り替え機構を備えることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一項に記載の受信装置。