JPH10210099A

JPH10210099A - アダプティブ通信装置

Info

Publication number: JPH10210099A
Application number: JP9282914A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoshi Fujimoto; 美俊藤元; Tsuguyuki Shibata; 伝幸柴田; Tokushiyou Suzuki; 徳祥鈴木; Chisato Endo; 千里遠藤
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1996-11-22
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2017-09-29
Also published as: DE69722566D1; US6115426A; JP3381580B2; CA2221904C; EP0844765A2; EP0844765B1; DE69722566T2; EP0844765A3; CA2221904A1

Abstract

(57)【要約】【課題】マルチキャリア伝送方式の通信品質を改善す
る。【解決手段】複数のキャリアにより伝送される高周波
信号を分波器３及び周波数特性補正装置２により信号処
理して、伝搬路周波数特性による歪みが補償され各キャ
リア毎に分波された高周波信号を得る。得られた高周波
信号は制御装置４と復調器５に入力される。復調器５に
入力された信号は復調され、並直列変換器６により元の
データを再生する。制御装置４は、入力された高周波信
号を用いて伝搬路周波数特性を補償するように周波数特
性補正装置２を制御する。この結果、伝搬路周波数特性
により歪んだ信号を送信時の信号になるように周波数特
性を補正しているので、送信データを正確に再生できる
ようになった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、周波数の異なる複数の
キャリアを用いてデータ伝送を行うマルチキャリア伝送
方式の通信品質を改善するために使用される無線通信装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多量のデータを高速に伝送する無線通信
方式として、マルチキャリア伝送方式が提案されてい
る。マルチキャリア伝送方式について図１０を用いて説
明する。送信側では、送信データ系列を直並列変換器２
０６で送信データ系列よりも伝送速度の遅い複数の低速
データ系列に分割する。分割された低速データ系列は変
調器２０５にて変調され、それぞれ異なる周波数のキャ
リアの高周波信号に変換される。そして、それらの高周
波信号を合成器２０３にて合成することにより複数のキ
ャリアからなるいわゆるマルチキャリア信号を生成しア
ンテナ２０１から放射する。受信側では送信側と逆の処
理を行うことによって送信データを再生する。すなわ
ち、アンテナ１で受信したマルチキャリア信号を分波器
３によりキャリア毎に分離する。そして、分離された各
キャリア毎の信号をそれぞれ復調器５にて復調し低速の
データ系列を得る。この低速のデータ系列を並直列変換
器６で伝送速度の速いデータ系列に変換し、受信データ
系列を得る。

【０００３】一般に、所望の到来波以外に不要な干渉波
が到来するいわゆる多重波環境においては、送受信アン
テナ間の伝達特性の周波数特性（以下伝搬路周波数特性
と呼ぶ）が歪む。送信信号の帯域幅が狭くその帯域内で
の伝搬路周波数特性が一定とみなせる場合は、受信信号
のスペクトルおよび波形は送信信号と相似形となる。こ
のような状況で受信点が移動すると、帯域内のスペクト
ルが一様に変動することから、このような変動を一様フ
ェージングと呼ぶ。

【０００４】一方、送信信号の帯域幅が広くその帯域内
での伝搬路周波数特性が歪む場合は、受信信号のスペク
トルあるいはその波形は送信信号に対して相似形とはな
らない。すなわち、受信アンテナで受信された信号のス
ペクトルは、送信された信号のスペクトルと伝搬路周波
数特性との積となる。特に伝搬路周波数特性が大きく落
ち込む周波数のスペクトル成分は受信されない。このよ
うに特定の周波数のみ受信レベルが低下するフェージン
グを周波数選択性フェージングと呼ぶ。周波数選択性フ
ェージングが発生すると、受信波形が大きく歪むため通
信品質が大きく劣化する。

【０００５】送信される信号の帯域幅は送信データの伝
送速度に依存し、伝送速度が速いほど送信信号の帯域幅
は広くなる。従って、より高速にデータ伝送を行う場合
ほど、周波数選択性フェージングによる通信品質の劣化
が大きな問題となる。マルチキャリア伝送方式では、送
信データ系列を複数のデータ系列に分割し、それぞれの
データ系列に対して異なる周波数のキャリアの高周波信
号に変換する。つまり、１つのキャリア当たりのデータ
伝送速度を遅くして、各キャリア毎の帯域幅を狭くする
ことにより周波数選択性フェージングの影響が低減され
る。従って、マルチキャリア伝送方式は高速でかつ高品
質な通信を実現するための技術として期待されている。

【０００６】しかし、1 キャリア当たりのデータ伝送速
度を低くし、周波数選択性フェージングの影響による通
信品質の劣化が生じないようにしても、一様フェージン
グによる受信レベルの低下は生じる。すなわち、多数の
キャリアの中には、一様フェージングにより受信レベル
が非常に小さくなり、通信品質が極端に劣化するキャリ
アも存在する。その場合、該当するキャリアを用いて送
信されたデータは、受信側では正常に復調されないこと
になる。

【０００７】その対策として、正常に復調できないキャ
リアが存在する場合は、正常に復調できた他のキャリア
のデータを用いて該当するキャリアのデータを訂正する
方法が考えられている。しかし、そのためにはデータが
正常に受信できたか判定するためのデータや、誤ったデ
ータを訂正するためのデータなど冗長なデータを、本来
送信すべきデータに付加して送信する必要がある。その
結果、冗長なデータを付加しない場合に比べると、単位
帯域幅当たりに伝送できる情報量が少なくなり、周波数
利用効率が低下するという問題がある。

【０００８】また、他の対策として、受信した各キャリ
アの時間的な振幅変動を検出しその変動が少なくなるよ
うにそれぞれのキャリアの周波数特性を補正する方式が
特開平７−６６７３９号公報に示されている。その実施
例を図１１に示す。図１１に示した従来技術は、複数の
アンテナ１で受信した信号をそれぞれ分波器３でキャリ
ア毎に分離し、対応するキャリアの位相を最小振幅偏差
ダイバーシティに基づいて制御したのち合成する。即
ち、振幅偏差検出器１０１では、合成された信号の振幅
偏差が検出され、制御回路１０２に入力される。制御回
路１０２は、検出された振幅偏差が最小となるように移
相器１０３を制御する。合成後のキャリアを復調器５に
て各々のキャリア毎に復調して、さらに並直列変換器６
にて元のデータを再生する。

【０００９】しかし、最小振幅偏差ダイバーシティに基
づいて合成すると、所望波と干渉波の位相差によっては
合成後の信号の振幅が小さくなる場合があるため、特定
のキャリアの通信品質が劣化するという前述の問題を解
決することはできない。そこで上記の従来技術ではキャ
リア判定回路１０４なるものを設け、合成後の信号の振
幅が小さすぎて適切な位相制御を行えない場合は，正常
に位相制御を行える他の制御回路の情報を基に該当する
キャリアの制御情報を作成して該当する制御回路に与え
ている。

【００１０】しかしながら、他の制御回路もまた最小振
幅偏差ダイバーシティに基づいて制御していることか
ら、他の制御回路の情報を基に該当する制御回路の位相
を制御し該当するキャリアの振幅偏差が小さくなったと
しても、該当するキャリアのレベルが大きくなるとは限
らない。従って、特定のキャリアの通信品質が劣化する
という前述の問題を確実に解決することはできない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、マ
ルチキャリア伝送方式では周波数選択フェージングによ
る影響は低減できるものの、一様フェージングにより特
定のキャリアの通信品質が劣化する場合がある。その対
策としては冗長なデータを本来送信すべきデータに付加
して送信する方法があるが、その結果としてマルチキャ
リア全体の周波数利用効率が低下するという問題があ
る。また、最小振幅偏差を用いる方法も上記のように特
定のキャリアの通信品質の劣化を確実に解決する手段と
はいえない。このことから、周波数利用効率を犠牲にす
ることなく各キャリアのデータをすべて確実に復調でき
るマルチキャリア伝送方式に用いられるアダプティブ通
信装置の開発が望まれている。本発明は、マルチキャリ
ア伝送方式にて伝送されるデータを全て正常に復調で
き、かつ、高い周波数利用効率を実現することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、送信
データ系列を複数のデータ列に分割し、これらのデータ
列をそれぞれ周波数の異なる複数のキャリアの高周波信
号に変換し、並列に無線伝送するマルチキャリア伝送シ
ステムにて用いられるアダプティブ通信装置において、
受信された複数のキャリアの高周波信号（以下キャリア
群とも呼ぶ）の周波数特性を補正する周波数特性補正装
置と、そのキャリア群を各キャリア毎に分波する分波器
と、周波数特性補正装置及び分波器により信号処理され
たキャリア群を用いて周波数特性補正装置を制御する制
御装置と、周波数特性補正装置及び分波器により信号処
理されたキャリア群を復調する復調器と、復調器により
復調されたキャリア群により並列に伝送された低速デー
タ列を１つのデータ系列に戻す並直列変換器により構成
されることを特徴とするアダプティブ通信装置である。

【００１３】請求項１に記載のアダプティブ通信装置
は、受信された複数のキャリアの高周波信号を、先に周
波数特性補正装置に入力して周波数特性を補正し、次に
分波器に入力して各キャリア毎の信号に分波し、その後
周波数特性を補正され各キャリア毎に分波されたキャリ
ア群を制御装置及び復調器に入力するような構成とする
ことができる。また、請求項１に記載のアダプティブ通
信装置は、受信された複数のキャリアの高周波信号を、
先に分波器に入力して各キャリア毎の信号に分波し、次
に周波数特性補正装置に入力して周波数特性を補正し、
その後周波数特性を補正され各キャリア毎に分波された
キャリア群を制御装置及び復調器に入力するような構成
とすることもできる。

【００１４】さらに、請求項１に記載のアダプティブ通
信装置において、分波器あるいは周波数特性補正装置に
入力する受信された複数のキャリアの高周波信号は、複
数のアンテナ素子にて構成されるアレーアンテナにて受
信した信号とすることができる。また、分波器あるいは
周波数特性補正装置に入力する受信された複数のキャリ
アの高周波信号は、１つのアンテナ素子にて受信した信
号を分岐装置にて分岐して、その分岐された信号を遅延
装置にてそれぞれ遅延時間の異なる信号とした複数のキ
ャリアの高周波信号とすることもできる。そして、分波
器あるいは周波数特性補正装置に入力する信号をアレー
アンテナにて受信した信号とした場合には、周波数特性
補正装置は、個々のアンテナで受信した信号に対して重
み付けを行う重み付け装置と、重み付け装置により重み
付けされた信号を合成する合成器により構成することが
できる。また、分波器あるいは周波数特性補正装置に入
力する信号を遅延装置を用いて得た信号とする場合に
は、周波数特性補正装置は、それぞれ遅延時間の異なる
信号毎に重み付けをする重み付け装置と、重み付け装置
により重み付けされた信号を合成する合成器により構成
することができる。

【００１５】そして、請求項２の発明は、請求項１に記
載のアダプティブ通信装置において、制御装置は送信デ
ータに定期的に挿入される参照信号と予め受信側で用意
している参照信号と比較して、その差を最小にするよう
に周波数特性補正装置を制御することを特徴とする。

【００１６】請求項３の発明は、請求項１に記載のアダ
プティブ通信装置において、制御装置は周波数特性補正
装置及び分波器により信号処理されたキャリア群の各キ
ャリアの振幅または電力が所定の値となるように周波数
特性補正装置を制御することを特徴とする。

【００１７】又、上記の周波数特性補正装置、分波器、
制御装置の組を複数設け、各組のキャリア毎の信号の位
相を一致させるようにしても良い。即ち、次のように、
発明を構成することができる。送信データ系列を複数の
データ列に分割し、これらのデータ列をそれぞれ周波数
の異なる複数のキャリアの高周波信号に変換し、並列に
無線伝送するマルチキャリア伝送システムにて使用され
るアダプティブ通信装置において、受信された高周波信
号の中から1 つの到来波の成分のみを抽出する複数の到
来波抽出装置と、到来波抽出装置により抽出された各到
来波成分の位相を調整する移相器と、移相器により位相
が調整された各到来波成分を合成する合成器と、合成器
により合成された信号を復調する復調器と、並列に伝送
された各キャリア毎のデータ列を1 つのデータ系列に戻
す並直列変換器とにより構成され、到来波抽出装置は、
高周波信号の周波数特性を補正する周波数特性補正装置
と、高周波信号を各キャリア毎の信号に分波する分波器
と、周波数特性補正装置および分波器により信号処理さ
れた高周波信号を用いて周波数特性補正装置を制御する
制御装置とにより構成することができる。この装置の構
成を付加することで、信号波とこの信号波に対して所定
時間遅延した波とが重畳されて受信された時に、この信
号波と遅延波とを合成できるので、出力信号の電力が増
加し、信号の受信品質が向上する。

【００１８】

【発明の作用及び効果】請求項１の発明は、まず、マル
チキャリア伝送方式にて伝送された周波数の異なる複数
のキャリアの高周波信号を分波器及び周波数特性補正装
置にて信号処理する。ただし、キャリア群の信号処理の
順序は分波器と周波数特性補正装置のどちらが先でも構
わない。そして、信号処理されたキャリア群を制御装置
に入力し、その制御装置は入力されたキャリア群を用い
て周波数特性補正装置を制御することにより、マルチキ
ャリア伝送方式で無線伝送されたキャリア群を確実に復
調できるようにすることを特徴とする。分波器及び周波
数特性補正装置にて信号処理されたキャリア群の各キャ
リア毎の振幅及び位相を観測することにより、マルチキ
ャリア伝送で使用される全周波数帯域の伝搬路周波数特
性を推定することができるので、推定された伝搬路周波
数特性の歪みを補償するように制御装置により周波数特
性補正装置が制御される。周波数特性補正装置は入力さ
れた複数の広帯域信号に重み付けをして、重み付けされ
た広帯域信号を合成することにより周波数特性が補正さ
れた１つのキャリア群を出力する。周波数特性補正装置
に入力する複数の広帯域信号は図１及び図２に示すよう
に、複数のアンテナにて受信した干渉波と所望波の移相
関係が異なる複数の広帯域信号を用いるか、或いは、図
３に示すように、１つのアンテナで受信した広帯域信号
をタップ付き遅延装置に入力して、そこで生成される遅
延時間の異なる複数の広帯域信号を用いる。この結果、
補正が正しく行われると、干渉波の影響によりアンテナ
で受信したキャリア群の周波数特性が歪んでいても、復
調器に入力される時点では送信側で放射したキャリア群
のスペクトルと等しくなり、マルチキャリア伝送方式に
て送信されたデータを全て正しく再生することができ
る。

【００１９】上記に示すように、キャリア群の信号処理
の順序は分波器と周波数特性補正装置のどちらが先でも
構わない。即ち、図１に示すように受信された複数のキ
ャリアの高周波信号を周波数特性補正装置にて周波数特
性を補正した後、分波器にて各キャリア毎の信号に分波
してから復調器と制御装置に信号を入力しても、図２に
示すように受信された複数のキャリアの高周波信号を分
波器にて各キャリア毎の信号に分波した後、周波数特性
補正装置にて周波数特性を補正してから復調器と制御装
置に信号を入力しても、上記に示したマルチキャリア伝
送方式にて送信されたデータを全て正しく再生するとい
う効果を得ることができる。

【００２０】また、分波器あるいは周波数特性補正装置
に入力する複数のキャリアの高周波信号を複数のアンテ
ナ素子により構成されるアレーアンテナで受信した信号
とし、周波数特性補正装置を個々のアンテナで受信した
信号に対して重み付けをする重み付け装置と、その重み
付けされた信号を合成する合成器にて構成された装置と
しても、上記に示したマルチキャリア伝送方式にて送信
されたデータを全て正しく再生するという効果を得るこ
とができる。さらに、分波器あるいは周波数特性補正装
置に入力する複数のキャリアの高周波信号を、１つのア
ンテナ素子にて受信した複数のキャリアの高周波信号を
分岐装置により分岐し、その分岐されたそれぞれの信号
に対して遅延装置により遅延を与えられた信号とし、周
波数特性補正装置をそれぞれ遅延の与えられた信号に対
して重み付けをする重み付け装置と、その重み付けされ
た信号を合成する合成器にて構成された装置としても、
上記に示したマルチキャリア伝送方式にて送信されたデ
ータを全て正しく再生するという効果を得ることができ
る。

【００２１】請求項２の発明は、制御装置は復調器に入
力される各キャリアの振幅及び位相と予め設定された参
照信号の振幅及び位相の差がそれぞれ最小となるように
周波数特性補正装置を制御することを特徴とする。送信
データに定期的に挿入される参照信号を受信し、予め受
信側で用意されている参照信号と比較して、この２つの
信号の差が最小になるように周波数特性補正装置を制御
することにより、伝搬路周波数特性による歪みを補償す
ることができる。つまり、受信した信号は真の参照信
号、即ち予め受信側で用意されている参照信号、と伝搬
路周波数特性との積なので、２つの信号の誤差を最小に
するように受信した信号の周波数特性を補正すること
は、受信した信号の伝搬路周波数特性による歪みを補償
することになるからである。よって、復調器に入力され
るキャリア群のスペクトルは、所定の予め決定されてい
るキャリア群のスペクトル、例えば送信側で放射したキ
ャリア群のスペクトルと等しくなるように周波数特性を
補正するので、マルチキャリア伝送方式で送信されたデ
ータを正しく再生することができる。

【００２２】請求項３の発明は、制御装置にて復調器に
入力される各キャリアの振幅または電力が所定の値とな
るように周波数特性補正装置を制御することを特徴とす
る。伝搬路周波数特性による歪みがなければ、各キャリ
アの振幅または電力は等しく受信されることになるの
で、各キャリアの振幅または電力を所定の値になるよう
に制御することにより、復調器に入力されるキャリア群
のスペクトルは予め決められた所定のスペクトル、例え
ば送信側で放射したキャリア群のスペクトルと等しくな
るように周波数特性を補正することができるので、マル
チキャリア伝送方式で送信されたデータを正しく再生す
ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。図１は、第１の実施例に係るアダプ
ティブ通信装置の構成を示したブロック図であり、マル
チキャリア伝送方式にて無線伝送されたデータ系列を受
信して、その受信したデータ系列を処理することよって
元のデータ系列に再生する装置である。

【００２４】マルチキャリア伝送方式により複数（ｎ）
のキャリアにて送信されたキャリア群は、複数（ｋ）本
のアンテナ素子Ａ1 〜Ａk にて受信される。これによ
り、所望波と干渉波の位相関係が異なる複数のキャリア
群（以下広帯域信号と呼ぶ）ｇ1 〜ｇk をアンテナ素子
Ａ1 〜Ａk で受信することができる。周波数特性補正装
置２は、各広帯域信号ｇ1 〜ｇk のそれぞれに独立に重
み付けを行う重み付け装置２１と合成器２２より構成さ
れている。重み付け装置２１は、制御装置４により決定
された重み係数により各広帯域信号ｇ1 〜ｇk に対して
重み付けを行う。重み付けされた各広帯域信号は合成器
２２により合成することにより、周波数特性を補正され
た１つのキャリア群ｇとして出力される。

【００２５】周波数特性が補正されたキャリア群ｇは、
分波器３にて各キャリア毎に分波される。つまり、伝搬
路周波数特性による歪みが補償された各キャリア毎の信
号Ｓ1 〜Ｓn が出力される。出力された各キャリア毎の
信号Ｓ1 〜Ｓn に分波されたキャリア群ｇは、制御装置
４と復調器５に送出される。復調器５は周波数特性が補
正され各キャリア毎の信号Ｓ1 〜Ｓn に分波されたキャ
リア群ｇを、各キャリア毎に復調して低速のデータ列Ｌ
1 〜Ｌn を取り出す。取り出された低速のデータ列Ｌ1
〜Ｌn は並直列変換器６に入力され並直列変換器６にて
元の送信データ系列Ｄを再生して取り出す。このよう
に、受信された複数の広帯域信号ｇ1 〜ｇk が信号処理
されて周波数特性を補正された１つのキャリア群ｇを得
て、そのキャリア群ｇを各キャリア毎に復調し、さらに
並直列変換をすることにより元のデータ系列Ｄに再生さ
れる。

【００２６】制御装置４は、各キャリア毎の信号Ｓ1 〜
Ｓn に分波されたキャリア群ｇを用いて、周波数特性補
正装置２を制御する。周波数特性補正装置２の制御は、
受信した複数の広帯域信号ｇ1 〜ｇk のそれぞれに対し
ての重み係数を決定する。周波数特性補正装置２では制
御装置４で決定された重み係数にて重み付け装置２１に
より各広帯域信号に対して重み付けを行う。

【００２７】次に、制御装置４による重み係数の決定方
法について説明する。重み係数は、複素数で表される係
数であり、重み係数による重み付けにより、個々のキャ
リア群の振幅及び位相を制御する。送信データ系列に参
照信号を定期的に挿入して送信する。参照信号の挿入さ
れた送信データを受信したら、予め受信側で用意してあ
る参照信号と比較してその差が最小になるように制御す
る。この制御は、ＬＭＳ（Least Mean Square ）アルゴ
リズムあるいはＲＬＳ（Recursive Least Square）アル
ゴリズムにより実現される。これらのアルゴリズムは、
重み付けされ合成された信号と予め受信側で用意されて
いる参照信号との誤差の２乗の和が最小になるように重
み係数を制御するアルゴリズムである。これは、データ
を伝送するキャリアの数をｎ、アンテナにより受信され
たキャリア群の数をｋとし、重み付けされ合成された信
号（ベースバンドの信号）Ｓ₁〜Ｓ_n、予め受信側で用
意されている参照信号（ベースバンドの信号）Ｓ₀₁〜Ｓ
_0n、重み係数をＷ₁〜Ｗ_kとしたとき、Ｓ₁〜Ｓ_nはＷ
₁〜Ｗ_k（Ｗ₁＝Ｂ₁exp(−ｊθ₁) 、Ｗ_k＝Ｂ_kexp
(−ｊθ_k) ）の関数であり、

【数１】（Ｓ₁−Ｓ₀₁）²＋（Ｓ₂−Ｓ₀₂）²＋…＋（Ｓ_n−Ｓ_0n）² …（１）を最小にするようにＷ₁〜Ｗ_kを決定するアルゴリズム
である。これらのアルゴリズムにより受信した信号と予
め用意した参照信号との誤差を最小にするように重み付
けを行うことにより、複数のアンテナで受信した広帯域
信号ｇ1 〜ｇk の干渉波成分がキャンセルされるように
重み付けがおこなわれるので所望波のみのキャリア群ｇ
を周波数特性補正装置２により得ることができるのでほ
ぼ正確に送信データを再生することがてきる。

【００２８】上記の実施例は、個々のアンテナ素子Ａ1
〜Ａk で受信した広帯域信号ｇ1 〜ｇk は先ず周波数特
性補正装置２に入力し、それから分波器３に入力して信
号処理を行っている。しかし、図２に示すように先ず分
波器３にて広帯域信号ｇ1 〜ｇk を各広帯域信号毎に分
波して広帯域信号に対する各キャリア毎の信号Ｓ₁₁〜Ｓ
_knを生成してから周波数特性補正装置２に入力して信号
処理を行ってもよい。広帯域信号に対する各キャリア毎
の信号Ｓ₁₁〜Ｓ_knの添字は、最初の添字がどの広帯域信
号より生成された信号であるかを表し、次の添字が各キ
ャリアを表している。この場合の重み付け装置２１によ
る重み付けは、各広帯域信号ｇ1 〜ｇkに含まれる各キ
ャリア毎の信号Ｓ₁₁〜Ｓ_knのそれぞれに対して重み付け
をするのではなく、一つの広帯域信号ｇ_iに含まれる各
キャリア毎の信号Ｓ_i1〜Ｓ_inに対しては同じ重み係数を
用いて重み付けをする。このように重み付けを行うと第
１の実施例よりも正確に重み付けを行うことができるの
で、さらに確実に送信データを再生することができる。

【００２９】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図３は、第２の実施例に係るアダプティブ通信装
置の構成を示したブロック図である。アンテナ素子Ａは
１つのアンテナにて構成されており、マルチキャリア伝
送方式にて送信された広帯域信号ｈ0 を受信する。周波
数特性補正装置２は、タップ付き遅延装置３１と重み付
け装置２１と合成器２２より構成されている。受信され
た広帯域信号ｈ0 は、タップ付き遅延装置３１により遅
延時間の異なる複数（ｋ）の広帯域信号ｈ1 〜ｈk を形
成する。タップ付き遅延装置３１は分岐装置３２と遅延
素子３３にて構成されており、遅延素子３３を通過する
毎に信号に遅延が与えられ、分岐装置３２にて分岐する
ことにより遅延時間の異なる複数の信号を形成すること
ができる。

【００３０】遅延時間の異なる複数の広帯域信号ｈ1 〜
ｈk は、重み付け装置２１に入力され、重み付けされ
る。重み付け装置２１は、制御装置４により決定された
重み係数により個々の広帯域信号ｈ1 〜ｈk に重み付け
を行う。重み付けされた複数の広帯域信号ｈ1 〜ｈk を
合成器２２により合成することにより、周波数特性を補
正された１つのキャリア群ｈが出力される。周波数特性
が補正されたキャリア群ｈは、分波器３にて各キャリア
毎の信号Ｓ₁〜Ｓ_nに分波される。これは、伝搬路周波
数特性による歪みが補償された各キャリア毎の信号Ｓ₁
〜Ｓ_nである。出力された各キャリア毎の信号Ｓ₁〜Ｓ
_nに分波されたキャリア群ｈは、制御装置４と復調器５
に送出される。

【００３１】制御装置４、復調器５及び並直列変換器６
は第１の実施例と同様の機能である。つまり、制御装置
４は重み係数を決定し、復調器５は各キャリア毎の信号
Ｓ₁〜Ｓ_nを復調して低速のデータ列Ｌ1 〜Ｌn を取り
出し、並直列変換器６は低速のデータ列Ｌ1 〜Ｌn より
元の送信データ系列Ｄを再生して取り出す。制御装置４
における重み係数の決定は第１の実施例と同様にＬＭＳ
アルゴリズム及びＲＬＳアルゴリズムにて行うことがで
きる。

【００３２】上記実施例において、制御装置４による重
み係数決定の方法はＬＭＳアルゴリズム及びＲＬＳアル
ゴリズムにて行うとしてきたが、ＣＭＡ（Constant Mod
ulusAlgorithm）にて行うこともできる。このＣＭＡ
は、重み付けされ合成された信号の振幅変動を利用して
重み係数を制御するアルゴリズムであり、詳細について
は、J.R.Treichler and M.G.Larimore著、「The Tone C
apture Properties ofCMA-Based Interference Suppres
siors 」（vol.4,IEEE Trand. Acoust. speechand Sign
al Process,ASSP-33,pp.496-958,(1985) ）に述べられ
ている。ただし、従来のＣＭＡでは所望波と干渉波との
干渉によって生じる受信信号の時間的な振幅変動を利用
して重み係数を制御している。一方、上記実施例では、
受信したキャリア群から伝送路の周波数特性の歪みを検
出してこれが一定となるように重み係数を制御してお
り、この重み係数の決定をＣＭＡにより行う例を以下に
示す。

【００３３】振幅一定の変調方式、例えばＰＳＫ、ＦＳ
Ｋ等であって、全てのキャリアを等しい振幅で送信した
場合、データを伝送するキャリアの数をｎとすると、重
み付けされ合成された信号Ｓ₁〜Ｓ_nの振幅Ｇ₁〜Ｇ_n
は、送信アンテナと合成器２２の出力端との間の伝送特
性の周波数特性を表すことになる。従って、周波数特性
補正装置２により伝搬路周波数特性が補正されるとＧ₁
〜Ｇ_nは全て等しくなる。データを伝送するキャリア群
の数をｎとし、重み係数をＷ₁〜Ｗ_kとすると、振幅Ｇ
₁〜Ｇ_nはＷ₁〜Ｗ_kの関数である。そこで、振幅の目
標値σを設定し、（２）式を最小にするようにＷ₁〜Ｗ
_kを決定する。

【００３４】

【数２】｜Ｇ₁ ^p−σ^p｜^q＋｜Ｇ₂ ^p−σ^p｜^q＋…＋｜Ｇ_n ^p−σ^p｜^q …（２）ただし、ｐ、ｑは正の整数である。（２）式が最小にな
るとき、各キャリアの信号の振幅Ｇ₁〜Ｇ_nは全て所定
の値σと等しくなり、第１の実施例においては干渉波を
キャンセルするように受信信号の周波数特性を補正する
ことができ、第２の実施例においては伝搬路の周波数特
性の逆特性となるように重み係数が決定されることにな
るので、伝搬路周波数特性の影響をキャンセルすること
ができ、送信データ系列Ｄを正確に再生することができ
る。さらにこの方法では、参照信号を伝送する必要がな
いので、ＬＭＳアルゴリズムやＲＬＳアルゴリズムによ
り重み係数を決定する場合よりもさらに周波数利用効率
を高めることができる。

【００３５】なお、送信時の各キャリアの振幅の相対的
大小関係が明らかとなっていれば、上記と同様の方法で
最適な重み係数を決定することが可能である。従って、
送信される各キャリアは必ずしも全て等しい振幅でなく
ともよい。さらに、上記実施例では各キャリアの振幅が
全て所定の値となるように重み係数を制御しているが、
振幅の目標値ではなく電力の目標値を設定し各キャリア
の電力が全て所定の値となるように重み係数を決定して
も良い。その場合でも得られる効果は上記実施例と同様
であり、送信データ系列Ｄを正しく再生することができ
る。また、上記実施例では全てのキャリアの振幅が所定
の値となるように重み係数を制御する場合について説明
したが、重み係数の制御には必ずしも全てのキャリアを
用いる必要はなく、一部のキャリアを用いて重み係数を
制御しても同様の効果が得られる。

【００３６】次に、第３実施例に係るアダプティブ通信
装置について説明する。図４はその装置の構成を示して
いる。本実施例では、図１に示す第１実施例の周波数特
性補正装置２と分波器３と制御装置４から成る到来波抽
出装置Ｅ１、Ｅ２とを設けたことが特徴である。マルチ
キャリア伝送方式により複数（ｎ）のキャリアにて送信
されたキャリア群は、本実施例では２本のアンテナ素子
Ａ1 、Ａ2 にて受信される。これにより、所望波と干渉
波の位相関係が異なる複数の広帯域信号ｇ1 、ｇ2 をア
ンテナ素子Ａ1 、Ａ2 で受信することができる。

【００３７】周波数特性補正装置２は、第１実施例と同
様に、各広帯域信号ｇ1 、ｇ2 のそれぞれに独立に重み
付けを行う重み付け装置２１と合成器２２とにより構成
されている。重み付け装置２１は、制御装置４により決
定された重み係数により各広帯域信号ｇ1 、ｇ2 に対し
て重み付けを行う。重み付けされた各広帯域信号は合成
器２２により合成され、周波数特性の補正された１つの
キャリア群Ｇ１として出力される。到来波抽出装置Ｅ2
も同様に、合成器２２により合成され、周波数特性の補
正された１つのキャリア群Ｇ2 を出力する。

【００３８】本実施例で特徴ある部分は、分波器３と各
到来波抽出装置Ｅ1 、Ｅ2 の出力する分波された各キャ
リア毎の信号の位相を一致させる移相器Ｕ1 と位相検出
器Ｗ2 である。位相検出器Ｗ2 で検出された各キャリア
毎の信号Ｓ21〜Ｓ2nのそれぞれの位相に、第１系統の各
キャリア毎の信号Ｓ11〜Ｓ1nのそれぞれの位相が一致す
るように移相器Ｕ1 で位相調整される。

【００３９】分波器３は直並列変換器３５および高速フ
ーリエ変換装置( 以下，FFT 演算装置と呼ぶ。) ３６よ
り構成されている。以下、本実施例の特徴ある位相調整
の方法について説明する。2 つの到来波( 第1 の到来波
と第2 の到来波) が到来しており、これを2 つのアンテ
ナ素子Ａ1 、Ａ2 で受信する場合を例に説明する。

【００４０】アンテナ素子Ａ1 で受信された信号は、分
岐器１１で２分岐され、信号ｇ１として、到来波抽出装
置Ｅ1 及びＥ２に入力する。同様に、アンテナ素子Ａ2
で受信された信号は、分岐器１２で２分岐され、信号ｇ
２として、到来波抽出装置Ｅ１及びＥ2 に入力する。第
１実施例と同様に、到来波抽出装置Ｅ１では、分波器３
から出力される各キャリア毎の信号Ｓ11〜Ｓ1nの振幅が
すべて等しくなるように、周波数特性補正装置２の重み
係数ｗ11〜ｗ21を制御する。同様に、到来波抽出装置Ｅ
２では分波器３から出力される各キャリア毎の信号Ｓ21
〜Ｓ2nの振幅が全て等しくなるように周波数特性補正装
置２の重み係数ｗ12〜ｗ22を制御する。これにより、各
到来波抽出装置Ｅ１、Ｅ２からは2 つの到来波のうち、
どちらか1 つの到来波の成分のみが出力される。このと
き、どちらの到来波の成分が出力されるかは、分波器３
内の直並列変換器３５の変換タイミングにより決定され
る。

【００４１】ここで、到来波抽出装置Ｅ１及びＥ２の動
作特性を大きく左右する分波器３の動作について説明す
る。分波器３は、周波数特性補正装置２から出力される
直列の信号を一定区間毎に切り出し、並列データに変換
する直並列変換器３５と、並列データに対してFFT 演算
処理を行うことによって各キャリア毎の成分に分離する
FFT 演算装置３６とにより構成される。即ち、直並列変
換器３５により切り出されたデータに対してFFT 演算処
理を行うことから、直並列変換器３５は、いわゆるFFT
ウィンドウの働きをしている。このFFT ウィンドウによ
って切り出すタイミングがある到来波のデータのタイミ
ングに一致していれば、それ以外の到来波の到来方向に
ヌルが形成され、到来波抽出装置Ｅ1 及びＥ２からはそ
れぞれタイミングが一致している到来波の成分のみが出
力される。

【００４２】従って、直並列変換器３５の変換タイミン
グを第1 の到来波のデータのタイミングに合わせると到
来波抽出装置Ｅ１からは第1 の到来波成分のみが出力さ
れ、第2 の到来波のデータのタイミングに合わせると第
2 の到来波成分のみが出力される。

【００４３】ところで、本実施例装置における受信が有
効に機能するには、マルチキャリア伝送方式における遅
延波対策として、送信側でガードインターバルが挿入さ
れている場合に特に有用である。以下、ガードインター
バルの概要およびガードインターバルが挿入されている
場合の動作について説明する。ガードインターバルと
は、図５に示すように送信側で送信データの直前に送信
データの一部を付加して送信する工夫である。受信側で
はガードインターバルの期間Tg( 以下、「ガードタイ
ム」という) を無視してデータの期間Tdの部分のみを切
り出して復調する。

【００４４】第１の到来波に対して第２の到来波が遅れ
て到来し、その遅延時間τがガードタイムTgより長い場
合は、第１の到来波と第２の到来波のデータのタイミン
グは図６のようになる。この場合、FFT ウィンドウのタ
イミングを第１の到来波に合わせておくと、FFT ウィン
ドウ内に第２の到来波の先行するデータ( データi-1)が
混入してしまう。従って、2 つの到来波を同時に受信す
ると第２の到来波の先行するデータの影響により波形が
歪むことになる。

【００４５】一方、第２の到来波の遅延時間τがガード
タイムTgよりも短い場合の到来波のタイミングは図７の
様になる。この場合は、FFT ウィンドウのタイミングを
第１の到来波のタイミングに合わせると、FFT ウィンド
ウ内には第１の到来波のデータの成分と第２の到来波の
データの一部および第２の到来波のガードインターバル
の一部が含まれる。但し、第２の到来波のガードインタ
ーバルの波形は第２の到来波のデータ( データi)の一部
と同じであり、さらには、第１の到来波のデータ( デー
タi)の一部と同じである。従って、FFT ウィンドウ内の
第１の到来波と第２の到来波の波形は全く同じであり、
両者で異なる点は位相のみである。即ち、遅延波の遅延
時間τがガードタイムTg以下であれば、第１の到来波と
第２の到来波を同時に受信しても波形歪みは生じない。
そこで、一般には、波形歪みが生じないように、予想さ
れる第２の到来波の遅延時間τよりもガードタイムTgを
長く設定しておく。但し、第１の到来波と第２の到来波
の位相差はキャリア毎に異なるため、両者の位相が逆位
相となる周波数では互いに打ち消され、信号強度が非常
に小さくなり通信品質が劣化する。

【００４６】そこで、図４に示したように2 つの到来波
抽出装置Ｅ１、Ｅ２を設け、第1 および第2 の到来波を
別々に抽出する。さらに、それぞれの到来波抽出装置Ｅ
１、Ｅ２により抽出された2 つの到来波の各キャリアの
位相を一致させた後、合成器Ｂ1 〜Ｂn で合成し、復調
器５で復調する。但し、ガードインターバルが挿入され
到来波間の遅延時間τが位相差に置き換えられた時の第
１の到来波と第２の到来波の位相差は、各キャリア毎に
異なる。従って、位相の調整は各キャリア毎に行う。
尚、直並列変換器３５の変換タイミングは必ずしも到来
波のタイミングに正確に合わせる必要はなく、ガードタ
イムTg以内で2 つの到来波抽出装置Ｅ1 、Ｅ2 の直並列
変換器３５の変換タイミングが等しくならないように、
2 つのFFTウィンドウ、すなわち直並列変換器３５のタ
イミングを適当にずらして設定しておけば良い。これに
より2 つの到来波抽出装置Ｅ１、Ｅ２からはそれぞれ別
々の到来波成分が出力される。

【００４７】以上述べたように、本第３実施例では2 つ
の到来波は2 つの到来波抽出装置Ｅ１、Ｅ２からそれぞ
れ別々に取り出され、位相が調整された後合成される。
従って、2 つの到来波はいずれも有効に利用されるた
め、1 つの到来波のみを利用する場合よりもさらに通信
品質は改善される。

【００４８】尚、以上の説明では、簡単のため、2 つの
到来波が到来しており、これを2 つのアンテナ素子Ａ1
、Ａ2 で受信し、2 つの到来波抽出装置Ｅ1 、Ｅ2 を
用いて別々に取り出す場合を例に説明した。しかし、ア
ンテナ素子および到来波抽出装置の数は２以上の複数で
よく、又、両者の数を同一とする必要はない。より多く
のアンテナ素子を用いるほどアレーアンテナの指向性を
柔軟に制御することが可能である。より多くの到来波抽
出装置を用いるほど多くの到来波を有効に利用すること
が可能である。

【００４９】次に、第４実施例のアダプティブ通信装置
について説明する。図８にその構成を示す。本実施例
は、第３実施例のアダプティブ通信装置に、さらに遅延
・位相検出装置５０および遅延装置５１を付加し、到来
波抽出装置内Ｅ１、Ｅ２の並直列変換器７で並直列変換
を行った後、遅延および位相を調整している。その他の
部分については第３実施例と同様である。

【００５０】第４実施例装置は、送信時にガードインタ
ーバルが挿入されていない場合であっても複数の到来波
を別々に受信し適切に合成できるようにしたものであ
る。以下にその動作を説明する。送信時にガードインタ
ーバルが挿入されていない場合の到来波のタイミングは
図９のようになる。即ち、第１の到来波に対して第２の
到来波が少しでも遅れて到来するとFFT ウィンドウ内に
第２の到来波の先行するデータ( データi-1)の成分が混
入する。従って、各到来波抽出装置Ｅ1 、Ｅ2 からそれ
ぞれ第1 の到来波、第2 の到来波の成分が別々に出力さ
れるようにするためには、到来波抽出装置Ｅ1 のFFT ウ
ィンドウのタイミングは第1 の到来波のタイミングに、
到来波抽出装置Ｅ2 のFFT ウィンドウのタイミングは第
2 の到来波のタイミングに正確に合わせる必要がある。
そこで、本実施例では、アンテナＡ1 、Ａ2 で受信した
信号g1、g2を遅延・位相検出装置５０に入力して、その
装置５０によりその信号から第１の到来波と第２の到来
波の遅延時間（即ち、位相差）を検出する。そして、そ
の位相差に基づいて、第１の到来波抽出装置Ｅ1 の直並
列変換器３５と、第２の到来波抽出装置Ｅ2 の直並列変
換器３５による変換タイミング、即ち、FFT ウィンドウ
のタイミングを決定している。尚、到来波抽出装置Ｅ1
、Ｅ2 から出力される各キャリアの位相は到来波の位
相により決定され、1 つの到来波抽出装置から出力され
る各キャリアの位相は全て同じである。

【００５１】そこで、本実施例では遅延・移相の処理を
容易とするために、次の処理をしている。各到来波抽出
装置Ｅ1 、Ｅ2 内の並直列変換器７で並列信号を直列信
号に変換する。その後、到来波抽出装置Ｅ1 の出力する
直列信号を遅延装置５１、移相器５２で、他の到来波抽
出装置Ｅ2 の出力する直列信号と位相を一致させた後、
合成器５３で両系統の直列信号を合成して、復調器５に
出力するようにしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るアダプティブ通信
装置の構成図。

【図２】本発明の第１実施例に係るアダプティブ通信装
置の構成図。

【図３】本発明の第２実施例に係るアダプティブ通信装
置の構成図。

【図４】本発明の第３実施例に係るアダプティブ通信装
置の構成図。

【図５】第３実施例のアダプティブ通信装置の動作原理
を説明するための説明図。

【図６】第３実施例のアダプティブ通信装置の動作原理
を説明するための説明図。

【図７】第３実施例のアダプティブ通信装置の動作原理
を説明するための説明図。

【図８】第４実施例のアダプティブ通信装置の構成を示
した構成図。

【図９】第４実施例のアダプティブ通信装置の動作原理
を説明するための説明図。

【図１０】マルチキャリア伝送方式の説明図。

【図１１】従来のキャリアの周波数特性を補償する方式
の構成図。

【符号の説明】

１、Ａ、Ａ1 〜Ａk 、２０１…アンテナ素子ｇ、ｈ…キャリア群ｇ1 〜ｇk 、ｈ0 〜ｈk …広帯域信号（アンテナで受信
したキャリア群）Ｌ1 〜Ｌn …低速データ列Ｄ…送信データ列２…周波数特性補正装置３…分波器４…制御装置５…復調器６…並直列変換器２１…重み付け装置２２、２０３…合成器３１…タップ付き遅延装置３２…分岐装置３３…遅延素子３５、３６…直並列変換器３５３６…FFT 変換器１０１…振幅偏差検出器１０２…制御回路１０３…移相器１０４…キャリア判定回路２０５…変調器２０６…直並列変換器Ｅ1 、Ｅ2 …到来波抽出装置Ｕ1 …移相器Ｗ2 …位相検出器Ｂ1 〜Ｂn …合成器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木徳祥愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者遠藤千里愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信データ系列を複数のデータ列に分割
し、これらのデータ列をそれぞれ周波数の異なる複数の
キャリアの高周波信号に変換し、並列に無線伝送するマ
ルチキャリア伝送システムにて使用されるアダプティブ
通信装置において、受信された前記高周波信号を各キャリア毎の信号に分波
する分波器と、前記高周波信号の周波数特性を補正する周波数特性補正
装置と、前記周波数特性補正装置及び前記分波器により信号処理
された前記高周波信号を用いて前記周波数特性補正装置
を制御する制御装置と、前記周波数特性補正装置及び前記分波器により信号処理
された前記高周波信号を復調する復調器と、前記復調器により復調された各キャリア毎のデータ列を
１つのデータ系列に戻す並直列変換器により構成される
ことを特徴とするアダプティブ通信装置。
【請求項２】前記制御装置は送信データに定期的に挿入
される参照信号と予め受信側で用意している参照信号と
比較してその差を最小にするように前記周波数特性補正
装置を制御することを特徴とする請求項１に記載のアダ
プティブ通信装置。
【請求項３】前記制御装置は前記周波数特性補正装置及
び前記分波器により信号処理された前記高周波信号の各
キャリアの振幅または電力が所定の値となるように前記
周波数特性補正装置を制御することを特徴とする請求項
１に記載のアダプティブ通信装置。