JP6088211B2 - Ｍｉｍｏ−ｏｆｄｍ受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の送信アンテナから無線伝送されたＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）信号を複数の受信アンテナにて受信するＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）−ＯＦＤＭ受信装置に関し、特に、受信信号間のシンボル同期を実現する技術に関する。

日本の地上デジタル放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting−Terrestrial）は、固定受信向けにハイビジョン（登録商標）放送（または複数標準画質放送）を実現している。次世代の地上デジタル放送方式では、従来のハイビジョンに代わり、３Ｄハイビジョン放送またはハイビジョンの１６倍の解像度を持つスーパーハイビジョン等により、さらに情報量の多いサービスを提供することが求められている。そのため、データ容量の拡大及び誤り訂正技術により、所要Ｃ／Ｎを低減することが課題となっている。

近年、無線によるデータ伝送容量を拡大するための手法として、水平偏波及び垂直偏波の両偏波を送受信アンテナに同時に用いる２×２偏波ＭＩＭＯ方式が提案されている（非特許文献１を参照）。一方、ＯＦＤＭ信号では、ＧＩ（Guard Interval：ガードインターバル）を含む時間軸波形からデータを切り出してＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）することによって、周波数軸波形が得られる。このため、受信装置において有効シンボルの時間軸波形を適切に切り出すには、ガード相関と呼ばれる周波数同期手法を用いるのが一般的である（非特許文献２を参照）。

村山研一、「スーパーハイビジョン放送に向けた次世代地上大容量伝送技術」、ＮＨＫ技研Ｒ＆Ｄ、No.134、2012.7 関，多賀，石川、「ＯＦＤＭにおけるガード期間を利用した新しい周波数同期方式の検討」、テレビジョン学会技術報告、Vol.19, No.38, pp13-18, 1995

図５は、ガード相関による周波数同期手法を説明する図である。ＯＦＤＭ信号の受信装置は、１ＯＦＤＭシンボル分の期間毎に、受信したＯＦＤＭ信号のＩ軸信号と、そのＯＦＤＭ信号をガード期間分遅延させた信号との間で、ガード期間幅の移動平均を求めることにより相関値を算出する。そして、受信装置は、相関値が最も大きい位置をＯＦＤＭシンボル先頭位置として検出し、ＯＦＤＭシンボル先頭位置を基準にして（ＯＦＤＭシンボル先頭位置を有効シンボルの先頭位置として）、受信したＯＦＤＭ信号から有効シンボルの時間軸波形を切り出す。このように、ＯＦＤＭ信号については、当該受信装置内で作り出す遅延波の信号との間のガード相関をとり、ピーク位置をＯＦＤＭシンボル先頭位置として検出し、有効シンボルの時間軸波形を切り出す。一方で、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置においても、複数の受信信号のそれぞれについて、受信信号に対しガード相関をとることにより、ＯＦＤＭシンボル先頭位置を検出し、有効シンボルの時間軸波形を切り出すことができる。

しかしながら、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置では、各受信信号において、ガード相関のピーク位置が１ＯＦＤＭシンボル分期間毎に毎回正しく揃うとは限らず、遅延を生じることがあり得る。これは、受信信号毎の伝送特性、受信装置の特性等が異なるからである。特に、複数の偏波を用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置では、例えば、見通し外伝搬での伝送特性の違いや装置化誤差があり、各偏波成分において、ガード相関のピーク位置が正しく揃うとは限らず、数サンプル程度の誤差を含んでしまうことがあり得る。

図６及び図７は、従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置における偏波成分毎のガード相関の処理を説明する図である。図６は、両偏波成分のガード相関のピーク位置が１ＯＦＤＭシンボル分期間の端に跨らない場合を示し、図７は、両偏波成分のガード相関のピーク位置が１ＯＦＤＭシンボル分期間の端に跨る場合を示している。ここで、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置により送信された水平偏波の信号と垂直偏波の信号とは、水平偏波の信号（１−Ｈ）と垂直偏波の信号（１−Ｖ）とが対応し、水平偏波の信号（２−Ｈ）と垂直偏波の信号（２−Ｖ）とが対応しているものとする。前述のとおり、偏波成分毎の伝送特性等の違いによって、偏波成分間で数サンプル程度の時間ずれが生じる。このため、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、水平偏波の信号と垂直偏波の信号との間で数サンプル程度の時間ずれが生じている状態で、ガード相関のピーク位置をＯＦＤＭシンボル先頭位置としてそれぞれ検出する。

図６を参照して、従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、１ＯＦＤＭシンボル分期間において、水平偏波の信号に対しガード相関をとることにより、ガード相関のピーク位置Ｔｈ１をＯＦＤＭシンボル先頭位置として検出し、この先頭位置Ｔｈ１を基準にして有効シンボルの時間軸波形の信号（１−Ｈ）を切り出す。また、従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、同じ１ＯＦＤＭシンボル分期間において、垂直偏波の信号に対しガード相関をとることにより、ガード相関のピーク位置Ｔｖ１をＯＦＤＭシンボル先頭位置として検出し、この先頭位置Ｔｖ１を基準にして有効シンボルの時間軸波形の信号（１−Ｖ）を切り出す。図６では、水平偏波の信号（１−Ｈ）と垂直偏波の信号（１−Ｖ）とが対応しているから、切り出された水平偏波の有効シンボルと垂直偏波の有効シンボルとは対応したものとなり、シンボルずれは生じない。

一方、図７を参照して、従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、１ＯＦＤＭシンボル分期間において、水平偏波の信号に対しガード相関をとることにより、ガード相関のピーク位置Ｔｈ２をＯＦＤＭシンボル先頭位置として検出し、この先頭位置Ｔｈ２を基準にして有効シンボルの時間軸波形の信号（１−Ｈ）を切り出す。また、従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、同じ１ＯＦＤＭシンボル分期間において、垂直偏波の信号に対しガード相関をとることにより、ガード相関のピーク位置Ｔｖ２をＯＦＤＭシンボル先頭位置として検出し、この先頭位置Ｔｖ２を基準にして有効シンボルの時間軸波形の信号（２−Ｖ）を切り出す。図７では、水平偏波の信号（１−Ｈ）と垂直偏波の信号（２−Ｖ）とが対応していないから、切り出された水平偏波の有効シンボルと垂直偏波の有効シンボルとは対応しておらず、シンボルずれが生じることになる。

このように、図７に示した信号タイミングのように、ガード相関のピーク位置、すなわち、ガード相関により検出されたＯＦＤＭシンボル先頭位置が１ＯＦＤＭシンボル分期間の端にある場合は、偏波成分間の数サンプルの誤差によって、約１ＯＦＤＭシンボル分期間のずれが生じてしまう。これは、水平偏波及び垂直偏波の両偏波を用いるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置では、偏波成分毎のデータを同じタイミングで受信することを前提にしているからである。つまり、図７に示した信号タイミングでは、偏波成分毎の周波数同期は成立しているが、偏波成分間のシンボル同期は成立していない。偏波成分間でシンボルずれが生じることは致命的であり、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置として受信処理を正しく行うことができない。

そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の受信信号間で信号の時間ずれが生じた場合であっても、シンボル同期を確実に実現可能なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、複数の送信アンテナから送信されたＯＦＤＭ信号を、複数の受信アンテナを介して受信するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、所定の１ＯＦＤＭシンボル分期間内で、前記複数の受信アンテナのそれぞれに対応する受信信号毎に、ガード相関のピーク位置を検出するガード相関部と、前記ガード相関部により検出された受信信号毎のピーク位置のうち２つの受信信号の組み合わせに対するピーク位置の時間差と所定の閾値とに基づいて、前記受信信号のピーク位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定するか、または、前記受信信号のピーク位置に前記１ＯＦＤＭシンボル分期間を加算した位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定するＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部と、前記ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部により決定された受信信号毎のシンボル先頭位置を基準にして、前記受信信号毎に有効シンボルを抽出する有効シンボル抽出部と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項２のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、請求項１に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、複数の送信アンテナから送信された複数の偏波のＯＦＤＭ信号を、複数の受信アンテナを介して受信する、ことを特徴とする。

また、本発明によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、請求項２に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、２本の送信アンテナからそれぞれ送信された異なる偏波のＯＦＤＭ信号を、２本の受信アンテナを介して受信し、前記ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部が、両偏波のピーク位置の時間差を算出し、前記時間差と所定の閾値とを比較し、前記時間差が所定の閾値よりも小さい場合、前記ピーク位置をＯＦＤＭシンボル先頭位置としてそれぞれ決定し、前記時間差が所定の閾値以上の場合、前記両偏波のピーク位置を比較し、前記１ＯＦＤＭシンボル分期間内で前記両偏波のうちピーク位置が遅れている偏波について、当該偏波のピーク位置を、当該偏波のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定し、前記両偏波のうち他方の偏波について、当該偏波のピーク位置に前記１ＯＦＤＭシンボル分期間を加算した位置を、当該偏波のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定する、ことを特徴とする。

また、本発明によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置は、請求項１または２に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、前記ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部が、前記複数の受信信号のうちの２つの受信信号の組み合わせに対するピーク位置の時間差を算出し、前記時間差と所定の閾値とを比較し、前記２つの受信信号の全ての組み合わせについての前記時間差が所定の閾値よりも小さい場合、前記受信信号のピーク位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定し、前記少なくとも１つの組み合わせについての前記時間差が所定の閾値以上である場合、当該組み合わせにおける２つの受信信号のピーク位置を比較し、前記１ＯＦＤＭシンボル分期間内で前記２つの受信信号のうちピーク位置が遅れている受信信号について、当該受信信号のピーク位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定し、前記２つの受信信号のうち他方の受信信号について、当該受信信号のピーク位置に前記１ＯＦＤＭシンボル分期間を加算した位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定する、ことを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、複数の受信信号間で信号の時間ずれが生じた場合であっても、シンボル同期を確実に実現可能なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置を提供することができる。

本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。 有効シンボル期間抽出部の構成を示すブロック図である。 ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部の処理を示すフローチャートである。 両偏波成分のガード相関のピーク位置が１ＯＦＤＭシンボル分期間の端に跨る場合の有効シンボル期間抽出部による処理を説明する図である。 ガード相関による周波数同期手法を説明する図である。 従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、両偏波成分のガード相関のピーク位置が１ＯＦＤＭシンボル分期間の端に跨らない場合の処理を説明する図である。 従来のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、両偏波成分のガード相関のピーク位置が１ＯＦＤＭシンボル分期間の端に跨る場合の処理を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。
〔ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置〕
まず、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置について説明する。図１は、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。このＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１は、送信アンテナ数を２本とし、受信アンテナ数を２本とした水平偏波及び垂直偏波による２×２偏波ＭＩＭＯ方式に適用するものである。尚、本発明は、後述するように、アンテナの数、偏波の種類等に限定されるものではなく、一般のＭＩＭＯ方式にも適用がある。図１において、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１は、有効シンボル期間抽出部２、ＦＦＴ部３−１，３−２、ＳＰ（Scattered Pilot：スキャタードパイロット）抽出部４−１，４−２、伝送路応答算出部５、ＭＩＭＯ等化／偏波分離部６、シンボル合成部７及び誤り訂正符号復号部８を備えている。

有効シンボル期間抽出部２は、図示しない受信アンテナＲｘ１を介して受信した水平偏波の信号を入力すると共に、図示しない受信アンテナＲｘ２を介して受信した垂直偏波の信号を入力し、１ＯＦＤＭシンボル分期間において、ガード相関のピーク位置をそれぞれ検出する。このガード相関処理は、当該ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１の電源ＯＮ等の立ち上がり時に行われ、検出したピーク位置から１ＯＦＤＭシンボル分期間経過毎の位置を、その後のピーク位置として扱う。また、有効シンボル期間抽出部２は、定期的に、ガード相関のピーク位置を検出することにより、新たなピーク位置に更新する。

そして、有効シンボル期間抽出部２は、両偏波成分のピーク位置の時間差と所定の閾値とを比較し、時間差が閾値以上である場合に、ピーク位置が１ＯＦＤＭシンボル分期間内の先頭近くにある偏波成分について、そのピーク位置から１ＯＦＤＭシンボル分期間だけ後ろにずらした位置（遅延させた位置）をＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定し、他方の偏波成分について、ピーク位置をＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定する。時間差が閾値よりも小さい場合は、両偏波成分について、それぞれのピーク位置をＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定する。これにより、偏波成分間のシンボルずれを避けることができる。そして、有効シンボル期間抽出部２は、それぞれのＯＦＤＭシンボル先頭位置を基準にして、水平偏波及び垂直偏波の有効シンボルを抽出し、水平偏波の有効シンボルをＦＦＴ部３−１に出力すると共に、垂直偏波の有効シンボルをＦＦＴ部３−２に出力する。有効シンボル期間抽出部２の詳細については後述する。

ＦＦＴ部３−１は、有効シンボル期間抽出部２から水平偏波の有効シンボルを入力し、高速フーリエ変換により、時間軸波形の信号を周波数軸波形の信号に変換し、水平偏波の周波数軸波形の信号をＳＰ抽出部４−１に出力する。ＦＦＴ部３−２は、有効シンボル期間抽出部２から垂直偏波の有効シンボルを入力し、高速フーリエ変換により、時間軸波形の信号を周波数軸波形の信号に変換し、垂直偏波の周波数軸波形の信号をＳＰ抽出部４−２に出力する。

ＳＰ抽出部４−１は、ＦＦＴ部３−１から水平偏波の周波数軸波形の信号を入力し、所定のキャリヤシンボル位置に配置されたＳＰを抽出する。ＳＰ抽出部４−２は、ＦＦＴ部３−２から垂直偏波の周波数軸波形の信号を入力し、所定のキャリヤシンボル位置に配置されたＳＰを抽出する。

伝送路応答算出部５は、ＳＰ抽出部４−１，４−２により抽出されたＳＰ及び予め設定されたＳＰ（送信用のＳＰ）を用いて伝送路応答を算出する。ＭＩＭＯ等化／偏波分離部６は、伝送路応答算出部５により算出された伝送路応答を用いて、ＭＩＭＯ等化処理及び偏波分離処理を行い、シンボル合成部７は、ＭＩＭＯ等化／偏波分離部６によりＭＩＭＯ等化及び偏波分離された信号のシンボルを合成し、元の送信信号を生成する。誤り訂正符号復号部８は、シンボル合成部７の合成処理により生成された元の送信信号に対し、誤り訂正復号を施し、元の１ストリームの送信データに復元する。

尚、誤り訂正符号復号部８において用いる誤り訂正符号は何でもよく、例えばＬＤＰＣ符号等が用いられる。また、本発明の実施形態では、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置が、１ストリームの送信データを偏波成分毎に分割して送信し、当該ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１が、シンボル合成部７においてシンボル合成を行い、元の１ストリームの送信データに復元するようにしたが、本発明は、その分割及び合成処理を限定するものではない。また、誤り訂正符号化及び復号処理を偏波成分毎に別々に行うようにしてもよい。また、周波数インターリーブ、時間インターリーブ、ビットインターリーブ等の処理は、本発明の本質ではないため、説明を省略する。また、ＭＩＭＯ等化／偏波分離部６におけるＭＩＭＯ等化手法は、例えばゼロフォーシングの手法が用いられる。

〔有効シンボル期間抽出部〕
次に、図１に示した有効シンボル期間抽出部２について詳細に説明する。図２は、有効シンボル期間抽出部２の構成を示すブロック図である。この有効シンボル期間抽出部２は、ガード相関部２１−１，２１−２、ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２及び有効シンボル抽出部２３−１，２３−２を備えている。

ガード相関部２１−１は、図示しない受信アンテナＲｘ１を介して受信した水平偏波の信号を入力し、所定の１ＯＦＤＭシンボル分期間において、入力した水平偏波の信号と、当該信号をＧＩ期間分遅延させた遅延信号との間で、ＧＩ期間幅の移動平均を求めることにより相関値を算出し、相関値が最も大きい位置Ｔｈをガード相関によるピーク位置として検出し、検出したピーク位置ＴｈをＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２に出力する。

ガード相関部２１−２は、図示しない受信アンテナＲｘ２を介して受信した垂直偏波の信号を入力し、ガード相関部２１−１と同一の所定の１ＯＦＤＭシンボル分期間において、入力した垂直偏波の信号と、当該信号をＧＩ期間分遅延させた遅延信号との間で、ＧＩ期間幅の移動平均を求めることにより相関値を算出し、相関値が最も大きい位置Ｔｖをガード相関によるピーク位置として検出し、検出したピーク位置ＴｖをＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２に出力する。

ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、ガード相関部２１−１，２１−２から水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈ及び垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖを入力し、両偏波成分のピーク位置の時間差と所定の閾値とに基づいて、入力したピーク位置をＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定するか、または、そのピーク位置から１ＯＦＤＭシンボル分期間だけ後ろにずらした位置をＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定する。そして、ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、決定したＯＦＤＭシンボル先頭位置Ｔｈ’，Ｔｖ’を有効シンボル抽出部２３−１，２３−２にそれぞれ出力する。

図３は、図２に示したＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２の処理を示すフローチャートである。ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、ガード相関部２１−１から水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈを入力すると共に（ステップＳ３０１）、ガード相関部２１−２から垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖを入力する（ステップＳ３０２）。そして、ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、両偏波成分のピーク位置の時間差の絶対値Ｘ＝｜Ｔｈ−Ｔｖ｜を算出し（ステップＳ３０３）、当該時間差の絶対値Ｘ（以下、時間差Ｘという。）と所定の閾値とを比較する（ステップＳ３０４）。

ここで、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１においては、送信アンテナ同士及び受信アンテナ同士を離して設置する必要がないため、偏波成分間の遅延差はほとんど生じることがない。したがって、両偏波成分のピーク位置の時間差Ｘと比較する閾値は、１ＯＦＤＭシンボル分期間長Ｔｏの半分であれば、十分な長さとなる。つまり、所定の閾値としては、例えば１ＯＦＤＭシンボル分期間長Ｔｏの半分の値Ｔｏ／２を用いる。これにより、偏波成分間のシンボルずれは、１ＯＦＤＭシンボル分期間の半分まで許容することができる。尚、本出願の発明者らの実験結果によれば、閾値としては、１０サンプルもあれば十分である。したがって、この閾値を、幅広い範囲の中で柔軟に設定することができる。

ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、ステップＳ３０４において、時間差Ｘが所定の閾値Ｔｏ／２よりも小さいと判定した場合（ステップＳ３０４：＜）、ガード相関のピーク位置Ｔｈ，Ｔｖを、それぞれ水平偏波の切り出し位置Ｔｈ’及び垂直偏波の切り出し位置Ｔｖ’として決定する（ステップＳ３０８）。一方、ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、ステップＳ３０４において、時間差Ｘが所定の閾値Ｔｏ／２以上であると判定した場合（ステップＳ３０４：＞＝）、ステップＳ３０５へ移行する。

ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、ステップＳ３０４から移行して、水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈと垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖとを比較する（ステップＳ３０５）。ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、ステップＳ３０５において、水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈが垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖ以上である（ピーク位置Ｔｈがピーク位置Ｔｖよりも遅れた位置にある）と判定した場合（ステップＳ３０５：＞＝）、すなわち、垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖが、水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈとの間で閾値Ｔｏ／２以上離れており、かつ水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈよりも１ＯＦＤＭシンボル分期間内の先頭近くにある（１ＯＦＤＭシンボル分期間を定める時間的な始点位置と終点位置とにおいて、１ＯＦＤＭシンボル分期間内の始点位置近くにある）と判定した場合、水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈを水平偏波の切り出し位置Ｔｈ’として決定し、垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖに１ＯＦＤＭシンボル分期間Ｔｏを加算した位置を垂直偏波の切り出し位置Ｔｖ’として決定する（ステップＳ３０６）。

ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、ステップＳ３０５において、水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈが垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖよりも小さい（ピーク位置Ｔｖがピーク位置Ｔｈよりも遅れた位置にある）と判定した場合（ステップＳ３０５：＜）、すなわち、水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈが、垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖとの間で閾値Ｔｏ／２以上離れており、かつ垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖよりも１ＯＦＤＭシンボル分期間内の先頭近くにあると判定した場合、水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈに１ＯＦＤＭシンボル分期間Ｔｏを加算した位置を水平偏波の切り出し位置Ｔｈ’として決定し、垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖを垂直偏波の切り出し位置Ｔｖ’として決定する（ステップＳ３０７）。

ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、ステップＳ３０６〜ステップＳ３０８にて決定した水平偏波の切り出し位置Ｔｈ’を水平偏波のＯＦＤＭシンボル先頭位置として有効シンボル抽出部２３−１に出力し、ステップＳ３０６〜ステップＳ３０８にて決定した垂直偏波の切り出し位置Ｔｖ’を垂直偏波のＯＦＤＭシンボル先頭位置として有効シンボル抽出部２３−２に出力する（ステップＳ３０９）。

図２に戻って、有効シンボル抽出部２３−１は、水平偏波の信号を入力すると共に、ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２から水平偏波のＯＦＤＭシンボル先頭位置Ｔｈ’を入力し、ＯＦＤＭシンボル先頭位置Ｔｈ’を基準にして、水平偏波の信号から有効シンボルを抽出し、水平偏波の有効シンボルをＦＦＴ部３−１に出力する。有効シンボル抽出部２３−２は、垂直偏波の信号を入力すると共に、ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２から垂直偏波のＯＦＤＭシンボル先頭位置Ｔｖ’を入力し、ＯＦＤＭシンボル先頭位置Ｔｖ’を基準にして、垂直偏波の信号から有効シンボルを抽出し、垂直偏波の有効シンボルをＦＦＴ部３−２に出力する。

〔有効シンボル期間抽出部の処理例〕
次に、有効シンボル期間抽出部２の処理例について具体的に説明する。図４は、両偏波成分のガード相関のピーク位置が１ＯＦＤＭシンボル分期間の端に跨る場合の有効シンボル期間抽出部２による処理を説明する図であり、図７に示した従来技術に対応している。ここで、図７と同様に、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信装置により送信された水平偏波の信号と垂直偏波の信号とは、水平偏波の信号（１−Ｈ）と垂直偏波の信号（１−Ｖ）とが対応し、水平偏波の信号（２−Ｈ）と垂直偏波の信号（２−Ｖ）とが対応しているものとする。また、図４に示すように、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１は、水平偏波の信号と垂直偏波の信号との間で数サンプル程度の時間ずれが生じ、水平偏波の信号が垂直偏波の信号よりも数サンプル程度遅れた状態で、ガード相関のピーク位置をそれぞれ検出するものとする。

前述のとおり、図７に示した従来技術では、１ＯＦＤＭシンボル分期間において、水平偏波の信号に対してガード相関のピーク位置Ｔｈ２を検出し、その位置をＯＦＤＭシンボルの先頭位置として決定すると共に、垂直偏波の信号に対してガード相関のピーク位置Ｔｖ２を検出し、その位置をＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定する。そして、水平偏波については、ＯＦＤＭシンボル先頭位置Ｔｈ２を基準にして、有効シンボルの信号（１−Ｈ）を抽出し、垂直偏波については、先頭位置Ｔｖ２を基準にして、有効シンボルの信号（２−Ｖ）を抽出する。この場合、水平偏波の信号（１−Ｈ）と垂直偏波の信号（２−Ｖ）とが対応していないから、水平偏波の有効シンボルと垂直偏波の有効シンボルとは対応しておらず、シンボルずれが生じることになる。

これに対し、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１では、有効シンボル期間抽出部２のガード相関部２１−１，２１−２は、図４に示すように、水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈ及び垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖをそれぞれ検出する。そして、ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、両偏波成分のピーク位置の時間差Ｘと所定Ｔｏ／２の閾値とを比較し（ステップＳ３０４）、時間差Ｘが所定の閾値Ｔｏ／２以上であり（ステップＳ３０４：＞＝）、水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈが垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖよりも小さい（ピーク位置Ｔｖがピーク位置Ｔｈよりも遅れた位置にある）と判定し（ステップＳ３０５：＜）、すなわち、水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈが、垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖとの間で閾値Ｔｏ／２以上離れており、かつ垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖよりも１ＯＦＤＭシンボル分期間内の先頭近くにあると判定する。そして、ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈに１ＯＦＤＭシンボル分期間Ｔｏを加算した位置を水平偏波の切り出し位置（ＯＦＤＭシンボル先頭位置）Ｔｈ’として決定し、垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖを垂直偏波の切り出し位置（ＯＦＤＭシンボル先頭位置）Ｔｖ’として決定する（ステップＳ３０７）。

そして、有効シンボル抽出部２３−１，２３−２は、水平偏波について、ＯＦＤＭシンボル先頭位置Ｔｈ’を基準にして有効シンボルの信号（２−Ｈ）を抽出し、垂直偏波について、先頭位置Ｔｖ’を基準にして有効シンボルの信号（２−Ｖ）を抽出する。この場合、水平偏波の信号（２−Ｈ）と垂直偏波の信号（２−Ｖ）とが対応しているから、水平偏波の有効シンボルと垂直偏波の有効シンボルとは対応することになり、シンボルずれを避けることができる。

以上のように、本発明の実施形態によるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１によれば、有効シンボル期間抽出部２のガード相関部２１−１，２１−２は、所定の１ＯＦＤＭシンボル分期間において、水平偏波及び垂直偏波に対しガード相関のピーク位置Ｔｈ，Ｔｖをそれぞれ検出するようにした。そして、ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、両偏波成分のピーク位置の時間差Ｘと所定の閾値Ｔｏ／２とを比較し、時間差Ｘが所定の閾値Ｔｏ／２よりも小さいと判定した場合、ガード相関のピーク位置Ｔｈ，ＴｖをそれぞれＯＦＤＭシンボル先頭位置Ｔｈ’，Ｔｖ’として決定するようにした。また、ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、時間差Ｘが所定の閾値Ｔｏ／２以上であると判定した場合、水平偏波のガード相関のピーク位置Ｔｈと垂直偏波のガード相関のピーク位置Ｔｖとを比較し、１ＯＦＤＭシンボル分期間内の後ろ近くにある（１ＯＦＤＭシンボル分期間を定める時間的な始点位置と終点位置とにおいて、１ＯＦＤＭシンボル分期間内の終点位置近くにある）偏波のピーク位置Ｔｈ，ＴｖをＯＦＤＭシンボル先頭位置Ｔｈ’，Ｔｖ’として決定し、１ＯＦＤＭシンボル分期間内の先頭近くにある（１ＯＦＤＭシンボル分期間を定める時間的な始点位置と終点位置とにおいて、１ＯＦＤＭシンボル分期間内の始点位置近くにある）偏波のピーク位置Ｔｈ，Ｔｖに１ＯＦＤＭシンボル分期間Ｔｏを加算した位置をＯＦＤＭシンボル先頭位置Ｔｈ’，Ｔｖ’として決定するようにした。そして、有効シンボル抽出部２３−１，２３−２は、水平偏波及び垂直偏波のＯＦＤＭシンボル先頭位置Ｔｈ’，Ｔｖ’を基準にして、水平偏波及び垂直偏波の信号から有効シンボルをそれぞれ抽出するようにした。

このように、水平偏波及び垂直偏波を用いたＭＩＭＯ伝送において、偏波成分間で信号の時間ずれが生じ、ガード相関により検出したピーク位置に対応する信号が偏波成分間で所定の閾値Ｔｏ／２以上ずれることでシンボルずれが生じた場合（例えば、図４において、水平偏波のピーク位置Ｔｈに対応する信号が（１−Ｈ）であり、垂直偏波のピーク位置Ｔｖに対応する信号が（２−Ｖ）であり、両信号は偏波成分間でずれている。）、１ＯＦＤＭシンボル分期間内の先頭近くにある偏波成分について、そのピーク位置から１ＯＦＤＭシンボル分期間だけ後ろにずらした位置をＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定するようにした。これにより、水平偏波の信号と垂直偏波の信号との間で、対応する信号の有効シンボルを抽出できるようにシンボルタイミングを合わせることができる。したがって、シンボルずれを回避することができ、ガード相関による周波数同期の精度を向上させることが可能となる。つまり、シンボル同期を確実に実現可能なＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置１を実現することができる。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。前記実施形態では、送信アンテナ数を２本、受信アンテナ数を２本とした２×２偏波ＭＩＭＯ方式の場合について説明したが、本発明は、アンテナ数をこれらの数に限定するものではない。例えば、４×２ＭＩＭＯ方式、４×４ＭＩＭＯ方式等にも適用がある。また、前記実施形態では、水平偏波及び垂直偏波を用いた場合について説明したが、本発明は、右回り偏波及び左回り偏波を用いた場合、右斜め４５°の偏波及び左斜め４５°の偏波を用いた場合等、他の複数の直交偏波を用いた場合にも適用がある。また、本発明は、複数の偏波を用いる偏波ＭＩＭＯ方式だけでなく、複数の偏波を用いない空間ＭＩＭＯ方式の場合にも適用がある。

例えば、受信アンテナの数が４本の場合、有効シンボル期間抽出部２のＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、４つの受信信号のうちの２つの受信信号の組み合わせに対するピーク位置の時間差Ｘを算出し、時間差Ｘと所定の閾値Ｔｏ／２とを比較し、前記２つの受信信号の全ての組み合わせについての時間差Ｘが所定の閾値Ｔｏ／２よりも小さい場合、受信信号のピーク位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定する。また、ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部２２は、全ての組み合わせのうち少なくとも１つの組み合わせについての時間差Ｘが所定の閾値Ｔｏ／２以上である場合、その組み合わせについての２つの受信信号のピーク位置を比較し、１ＯＦＤＭシンボル分期間内の後ろ近くにある受信信号のピーク位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定し、１ＯＦＤＭシンボル分期間内の先頭近くにある受信信号のピーク位置に前記１ＯＦＤＭシンボル分期間を加算した位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定する。

１ ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置
２ 有効シンボル期間抽出部
３ ＦＦＴ部
４ ＳＰ抽出部
５ 伝送路応答算出部
６ ＭＩＭＯ等化／偏波分離部
７ シンボル合成部
８ 誤り訂正符号復号部
２１ ガード相関部
２２ ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部
２３ 有効シンボル抽出部

Claims (4)

1. 複数の送信アンテナから送信されたＯＦＤＭ信号を、複数の受信アンテナを介して受信するＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、
   所定の１ＯＦＤＭシンボル分期間内で、前記複数の受信アンテナのそれぞれに対応する受信信号毎に、ガード相関のピーク位置を検出するガード相関部と、
   前記ガード相関部により検出された受信信号毎のピーク位置のうち２つの受信信号の組み合わせに対するピーク位置の時間差と所定の閾値とに基づいて、前記受信信号のピーク位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定するか、または、前記受信信号のピーク位置に前記１ＯＦＤＭシンボル分期間を加算した位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定するＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部と、
   前記ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部により決定された受信信号毎のシンボル先頭位置を基準にして、前記受信信号毎に有効シンボルを抽出する有効シンボル抽出部と、
   を備えたことを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置。
2. 請求項１に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、
   複数の送信アンテナから送信された複数の偏波のＯＦＤＭ信号を、複数の受信アンテナを介して受信する、ことを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置。
3. 請求項２に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、
   ２本の送信アンテナからそれぞれ送信された異なる偏波のＯＦＤＭ信号を、２本の受信アンテナを介して受信し、
   前記ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部は、
   両偏波のピーク位置の時間差を算出し、前記時間差と所定の閾値とを比較し、
   前記時間差が所定の閾値よりも小さい場合、前記ピーク位置をＯＦＤＭシンボル先頭位置としてそれぞれ決定し、
   前記時間差が所定の閾値以上の場合、前記両偏波のピーク位置を比較し、前記１ＯＦＤＭシンボル分期間内で前記両偏波のうちピーク位置が遅れている偏波について、当該偏波のピーク位置を、当該偏波のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定し、前記両偏波のうち他方の偏波について、当該偏波のピーク位置に前記１ＯＦＤＭシンボル分期間を加算した位置を、当該偏波のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定する、ことを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置。
4. 請求項１または２に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置において、
   前記ＯＦＤＭシンボル先頭位置決定部は、
   前記複数の受信信号のうちの２つの受信信号の組み合わせに対するピーク位置の時間差を算出し、前記時間差と所定の閾値とを比較し、
   前記２つの受信信号の全ての組み合わせについての前記時間差が所定の閾値よりも小さい場合、前記受信信号のピーク位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定し、
   前記少なくとも１つの組み合わせについての前記時間差が所定の閾値以上である場合、当該組み合わせにおける２つの受信信号のピーク位置を比較し、前記１ＯＦＤＭシンボル分期間内で前記２つの受信信号のうちピーク位置が遅れている受信信号について、当該受信信号のピーク位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定し、前記２つの受信信号のうち他方の受信信号について、当該受信信号のピーク位置に前記１ＯＦＤＭシンボル分期間を加算した位置を、当該受信信号のＯＦＤＭシンボル先頭位置として決定する、ことを特徴とするＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信装置。

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