JP5286091B2 - 空間多重伝送用送信アダプタおよび空間多重伝送用受信アダプタ - Google Patents

Description

本発明は、非空間多重型の無線伝送装置を複数用いて、これらを同一周波数チャンネルに空間多重して伝送する空間多重伝送用アダプタに関する。

ＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）とは、送信側と受信側の双方で複数のアンテナを用い、これら複数のアンテナ間の無線伝搬路で空間的に信号を多重化して伝送する技術である。このＭＩＭＯによる空間多重化通信は、伝送容量を飛躍的に向上させるという利点を持ち、高速伝送及び通信品質の向上などの効果をもつ。このＭＩＭＯ技術では、空間領域で多重された複数の送信ストリームの分離・検出に互いに直交符号となるよう挿入されたパイロット信号が用いられる（例えば特許文献１参照）。

上記のように、ＭＩＭＯ方式では各送信ストリームの伝送タイミングを合わせ、直交符号となるようパイロット信号を挿入する必要があることなどから、既存の技術では空間多重伝送用の伝送装置を開発・製造することになる。

一方、中継現場から放送局などへ番組素材を伝送するシステムとして、ＯＦＤＭ方式（直交周波数分割多重方式）のデジタル無線伝送システムがＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３規格（例えば非特許文献１参照）としてまとめられている。

このＯＦＤＭ方式の放送素材伝送用無線装置（ＯＦＤＭ−ＦＰＵ伝送装置と呼ぶ）にＭＩＭＯ技術を組み合わせることが検討されており（ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭとよばれる）、これが実現することにより周波数利用効率が飛躍的に向上することが期待されている。

特開２００５−１２４１２５号公報

「テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ＯＦＤＭ方式デジタル無線伝送システム」ARIB STD-B33

しかしながら、空間多重伝送を実現するためには、伝搬チャネル特性を推定するために各送信ストリームで直交符号となるパイロット信号を挿入する必要があること、そして直交性を維持できるよう送信タイミングを合わせる必要があることなどから、従来技術では空間多重伝送専用の伝送装置として開発・製造する必要がある。

さらに、ＯＦＤＭ−ＦＰＵ伝送装置など、各放送局で配備された既存設備を、有限な周波数資源を有効に活用できる新たな空間多重伝送装置に更新するには莫大なコストがかかるので現実的ではないという問題がある。

また、空間多重伝送も万能ではなく、マルチパスの少ない伝搬環境は空間多重伝送に向かない。そのため、こうした伝搬環境では周波数分割多重方式など、非空間多重型の従来の無線伝送設備を利用する必要がある。つまり、伝搬環境や目的に応じて、空間多重方式と非空間多重方式とを使い分けることが望ましい。

そこで本発明の目的は、既存の無線伝送設備で活用することができ、選択的に空間多重伝送を実現するための送信アダプタ及び受信アダプタを提供することにある。

本発明の上記課題は、非空間多重型の無線送信装置と組み合わせて用いられ、該無線送信装置を空間多重伝送に対応させるアダプタであり、前記無線送信装置の送信制御部からＯＦＤＭ方式で変調された複数系統のＩＦ信号を入力してＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式で変調された複数系統のＩＦ信号を出力するアダプタであって、入力された空間多重されていないＩＦ信号を復調してＯＦＤＭフレームを復元する復調部と、各系統の前記ＯＦＤＭフレームを同期させる送信系統同期部と、各系統の前記ＯＦＤＭフレームを構成する各シンボルのパイロット信号が互いに直交符号となるように、該パイロット信号を符号反転するＣＰ符号反転部と、前記ＣＰ符号反転部によって符号反転したＯＦＤＭフレームを再変調する再変調部と、を備えることを特徴とする空間多重伝送用送信アダプタによって解決される。

また、上記の空間多重伝送用送信アダプタは、前記送信系統同期部と前記ＣＰ符号反転部との間にキャリア交換部をさらに備えることが望ましい。

ここで、上記の空間多重伝送用送信アダプタは、前記キャリア交換部は、前記ＯＦＤＭフレームを構成する各シンボルの一部のキャリアをすべてのシンボルにわたって送信系統間で交換する方式であることが考えられる。

ここで、上記の空間多重伝送用送信アダプタは、前記キャリア交換部は、あるシンボルタイミングで前記パイロット信号以外のすべてのキャリアを送信系統間で交換する方式であることが考えられる。

さらに、上記の空間多重伝送用送信アダプタは、前記出力された複数系統のＩＦ信号は、共通の局部発振器によってタイミング制御される複数系統のアップコンバータを備える送信ＲＦ部に入力され、前記送信ＲＦ部は、前記出力された複数系統のＩＦ信号をＲＦ信号に変換して同一の周波数チャネル上に送信する。

また、上記の空間多重伝送用送信アダプタは、前記入力される複数系統のＩＦ信号は、異なるＴＳ信号を伝送路復号して得られたＩＦ信号であることが考えられる。

また、上記の空間多重伝送用送信アダプタは、１つのＴＳ信号を分配した後に伝送路復号して得られたＩＦ信号であることが考えられる。

また、非空間多重型の無線受信装置と組み合わせて用いられ、該無線受信装置を空間多重伝送に対応させるアダプタであり、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式で変調された複数系統のＩＦ信号を入力してＯＦＤＭ方式で変調された複数系統のＩＦ信号を前記無線受信装置の受信制御部に出力するアダプタであって、入力された空間多重されているＩＦ信号を復調してＯＦＤＭフレームを復元する復調部と、各系統の前記ＯＦＤＭフレームを同期する受信系統同期部と、前記ＯＦＤＭフレームにおけるパイロット信号の直交性に基づいて信号分離を行う信号分離部と、前記信号分離部によって分離されたＯＦＤＭフレームを構成する各シンボルのパイロット信号を符号反転するＣＰ符号反転部と、前記ＣＰ符号反転部によってパイロット信号の符号が反転したＯＦＤＭフレームを再変調する再変調部と、を備え、前記ＣＰ符号反転部は、送信側で符号反転される前の本来の符号に戻すよう符号反転することを特徴とする空間多重伝送用受信アダプタによっても解決される。

また、上記空間多重伝送用受信アダプタは、前記信号分離部と前記ＣＰ符号反転部との間にキャリア交換部をさらに備えることが考えられる。

ここで、上記空間多重伝送用受信アダプタは、前記キャリア交換部は、前記ＯＦＤＭフレームを構成する各シンボルの一部のキャリアをすべてのシンボルにわたって受信系統間で交換する方式であることが考えられる。

また、上記空間多重伝送用受信アダプタは、前記キャリア交換部は、あるシンボルタイミングで前記パイロット信号以外のすべてのキャリアを受信系統間で交換する方式であることが考えられる。

さらに、上記空間多重伝送用受信アダプタは、前記出力された複数系統のＩＦ信号は、各系統で独立に伝送路復号されて、それぞれ独立なＴＳ信号に変換されることが考えられる。

また、上記空間多重伝送用受信アダプタは、前記出力された複数系統のＩＦ信号は、各系統で独立に伝送路復号されて、その後１つのＴＳ信号に合成されることが考えられる。

本発明による空間多重伝送用アダプタを用いることで、非空間多重型の従来の無線伝送装置を利用して空間多重伝送方式の通信を実現することができる。また、従来の無線伝送装置を改修することなく利用するため、伝搬環境に応じて非空間多重伝送方式と空間多重伝送方式を使い分けることができる。

従来の周波数分割多重伝送方式の伝送システムの説明図である。 空間多重伝送用アダプタを用いた伝送システムの説明図である。（実施例１） 空間多重伝送用送信アダプタの処理を説明するブロック図である。（実施例１） 空間多重伝送用受信アダプタの処理を説明するブロック図である。（実施例１） ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３規格に基づいたパイロット信号の配置図である。 符号反転させるパイロット信号の配置図である。 空間多重伝送用送信アダプタの処理を説明するブロック図である。（実施例２） 空間多重伝送用受信アダプタの処理を説明するブロック図である。（実施例２） キャリア交換による空間インタリーブの説明図である。（例１） キャリア交換による空間インタリーブの説明図である。（例２） 空間多重伝送用アダプタを用いた伝送システムの説明図である。（実施例３）

本発明の実施例との比較のために、まず従来の周波数分割多重伝送方式の伝送システムについての説明を行う。ここでは特に、放送素材伝送用無線装置のためのＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３規格に準拠したＦＰＵ（Field Pickup Unit）の伝送システムを例として説明を行う。

図１に示される周波数分割多重伝送方式の伝送システムは、２つの送信装置（１ａ，１ｂ）から２つの受信装置（２ａ，２ｂ）へと、２つの周波数チャネル（Ｃｈ１，Ｃｈ２）を介して信号（Ｓ１，Ｓ２）を伝送するシステムである。

２つの送信装置（１ａ，１ｂ）は、カメラ（３ａ，３ｂ）とエンコーダ（ＥＮＣ；４ａ，４ｂ）と送信制御部（５ａ，５ｂ）と送信ＲＦ部（６ａ，６ｂ）と送信アンテナ（７ａ，７ｂ）とをそれぞれ備える。

カメラ（３ａ，３ｂ）は被写体を撮影して映像情報を取得する。エンコーダ（ＥＮＣ；４ａ，４ｂ）は取得した映像情報を符号化し、ＴＳ（Transport Stream）形式で送信制御部（５ａ，５ｂ）へＴＳ信号を出力する。送信制御部（５ａ，５ｂ）は、入力されたＴＳ信号に伝送路符号化を行って、ＩＦ信号（中間周波信号）を出力する。送信ＲＦ部（６ａ，６ｂ）は、入力されたＩＦ信号をＲＦ信号（高周波信号）に周波数変換し、さらに電力増幅した上で送信アンテナ（７ａ，７ｂ）へ出力する。その後、送信アンテナ７ａと送信アンテナ７ｂから、それぞれの周波数チャネルＣｈ１と周波数チャネルＣｈ２で信号Ｓ１と信号Ｓ２とを送信する。

なお、ここで云う送信制御部（５ａ，５ｂ）における伝送路符号化とは、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３で規格されているように、ＯＦＤＭ変調のみならず誤り訂正符号化やインタリーブなどの信号処理をも含む処理のことをいう。

２つの受信装置（２ａ，２ｂ）は、受信アンテナ（８ａ，８ｂ）と受信ＲＦ部（９ａ，９ｂ）と受信制御部（１０ａ，１０ｂ）とデコーダ（ＤＥＣ；１１ａ，１１ｂ）と、モニター（１２ａ，１２ｂ）とをそれぞれ備える。

受信ＲＦ部（９ａ，９ｂ）は、受信アンテナ（８ａ，８ｂ）を介して入力されたＲＦ信号をＩＦ信号に周波数変換し、受信制御部（１０ａ，１０ｂ）へＩＦ信号を出力する。受信制御部（１０ａ，１０ｂ）は、入力されたＩＦ信号を伝送路復号し、伝送路復号されたＴＳ信号をデコーダ（１１ａ，１１ｂ）に出力する。デコーダ（１１ａ，１１ｂ）は、ＴＳ信号を復号し、得られた映像情報をモニター（１２ａ，１２ｂ）へ出力する。

なお、ここで云う受信制御部における伝送路復号化とは、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３で規格されているように、ＯＦＤＭ復調のみならず誤り訂正やデインタリーブなどの信号処理をも含む処理のことをいう。

上記のように構成された２つの送信装置（１ａ，１ｂ）から２つの受信装置（２ａ，２ｂ）への伝送システムは、２つの異なる周波数チャネル（Ｃｈ１，Ｃｈ２）を介して、信号（Ｓ１，Ｓ２）を伝送しているので、無線周波数での干渉を避けることができる。しかしながら、信号を多く伝送しようとした場合に、無線周波数をより多く消費してしまうというデメリットもある。
［実施例１］

図２は、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３規格に準拠した伝送システムに、本発明による空間多重伝送用送信アダプタ１３及び空間多重伝送用受信アダプタ１４を適用した送信装置１及び受信装置２を説明する図である。

図２に示されるように、本実施例の空間多重伝送システムは、２つ送信アンテナ（７ａ，７ｂ）を有する送信装置１から、２つ受信アンテナ（８ａ，８ｂ）を有する受信装置２へと、同一の周波数チャネルＣｈ１を介して異なる信号（Ｓ１，Ｓ２）を伝送するシステムである。

本発明による空間多重伝送用送信アダプタ１３を用いた送信装置１は、既存の装置と共通の構成要素としてカメラ（３ａ，３ｂ）とエンコーダ（４ａ，４ｂ）と送信制御部（５ａ，５ｂ）と送信アンテナ（７ａ，７ｂ）を備え、さらに、新たに付加する構成要素として空間多重伝送用送信アダプタ１３と送信ＲＦ部６とを備える。

一方、本発明による空間多重伝送用受信アダプタ１４を用いた受信装置２は、既存装置と共通の構成要素として受信アンテナ（８ａ，８ｂ）と受信ＲＦ部（９ａ，９ｂ）と受信制御部（１０ａ，１０ｂ）とデコーダ（１１ａ，１１ｂ）とモニター（１２ａ，１２ｂ）を備え、さらに、新たに付加する構成要素として空間多重伝送用受信アダプタ１４を備える。

既存装置と共通部分であるカメラ（３ａ，３ｂ）、エンコーダ（４ａ，４ｂ）、及び送信制御部（５ａ，５ｂ）は、従来と同様に、取得した映像情報を符号化と伝送路符号化と行って、２系統のＩＦ信号を出力する。

ただし、上記構成における送信制御部（５ａ，５ｂ）おける変調方式及び誤り訂正方式などの伝送に関する各パラメータは同じであり、ＴＭＣＣ制御情報も同じであるとする。

上記の構成で得られた２系統のＩＦ信号は、空間多重伝送用送信アダプタ１３に入力され、空間多重化のための信号処理を行い、２系統のＩＦ信号が出力される。なお、空間多重伝送用送信アダプタ１３の内部処理は、図３を用いて後述する。

空間多重伝送用送信アダプタ１３から出力された２系統のＩＦ信号は、送信ＲＦ部６に入力される。このとき、２系統のＩＦ信号に対して１つの送信ＲＦ部６を共有されて構成することに留意したい。ここでは送信ＲＦ部６の内部構成図を省略するが、２系統のＩＦ信号は２系統のアップコンバータによって周波数変換される。しかし、この２系統のアップコンバータは、共通の局部発振器によってタイミング制御する。このことによって、周波数変換されたＲＦ信号は周波数偏差がない同一の周波数チャネルで送信することができる。

さらに、送信ＲＦ部６では、周波数変換されたＲＦ信号を電力増幅した上でそれぞれの送信アンテナ（７ａ，７ｂ）によって、信号（Ｓ１，Ｓ２）を送信する。

同一の周波数チャネルで送信された信号（Ｓ１，Ｓ２）は、異なる２つの受信アンテナ（８ａ，８ｂ）によって受信される。このとき、信号（Ｓ１，Ｓ２）は同一の周波数チャネルによって伝送されているので、受信アンテナ（８ａ，８ｂ）には２つの信号（Ｓ１，Ｓ２）が多重したＲＦ信号が受信される。

受信アンテナ（８ａ，８ｂ）によって受信されたＲＦ信号は、受信ＲＦ部（９ａ，９ｂ）によってＩＦ信号に周波数変換される。なお、送信ＲＦ部６とは違い、受信ＲＦ部（９ａ，９ｂ）では共通の局部発振器によってタイミング制御されたダウンコンバータを備える必要はない。受信側においては、空間多重伝送用受信アダプタ１４内の各受信系統間で生じる周波数偏差を補正して同期をとることができるからである。

周波数変換して得られたＩＦ信号は、空間多重伝送用受信アダプタ１４に入力される。空間多重伝送用受信アダプタ１４は、空間領域で多重された信号を分離し、２系統のＩＦ信号を出力する。なお、空間多重伝送用受信アダプタ１４の内部処理は、図４を用いて後述する。

空間多重伝送用受信アダプタ１４から出力された２系統のＩＦ信号は、それぞれ既存のＦＰＵと共通である受信制御部（１０ａ，１０ｂ）へ入力される。さらに、デコーダ（１１ａ，１１ｂ）、及びモニター（１２ａ，１２ｂ）へと順次受け渡される。

ここで、図３のブロック図を用いて、空間多重伝送用送信アダプタ１３の内部処理を説明する。なお、同図では説明を省略しているが、各送信系統でシンボル同期及び周波数同期が確立している。

送信制御部（５ａ，５ｂ）から入力された２系統のＩＦ信号に、それぞれ、同時サンプリングによるアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ；１５ａ，１５ｂ）、直交復調（１６ａ，１６ｂ）、低域通過フィルタリング（ＬＰＦ；１７ａ，１７ｂ）、ガードインターバル（ＧＩ）の除去（１８ａ，１８ｂ）、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；１９ａ，１９ｂ）を順次行う。これらの信号処理により、アナログのＩＦ信号からＯＦＤＭフレームが復元される。換言すると、これら一連の信号処理が伝搬路符号化の部分的な復調部３６として機能している。

次に、フレーム先頭検出部（２０ａ，２０ｂ）では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；１９ａ，１９ｂ）の出力から、ＴＭＣＣ制御信号を検出し、ＯＦＤＭフレームの同期ワードを読み出す。この同期ワードを用いて、ＯＦＤＭフレームのフレーム先頭を検出する。

その後、シンボルバッファ部（２１ａ，２１ｂ）では、検出したフレームの先頭が各送信系統で一致するようにＯＦＤＭのシンボル単位で信号を遅延させる。これにより、各送信系統でシンボルを同期させて、空間多重伝送を行うことができる。

次に、ＣＰ符号反転部２２では各系統のパイロット信号（CP：Continual Pilot）が直交符号となるように符号反転を行う。ＯＦＤＭ方式で変調された各送信系統のパイロット信号は互いに同じ値で直交符号とはなっていないため、受信側で複数ある送受アンテナ間の伝搬チャネル特性の推定ができず、その結果空間多重された信号の分離・検出もできない。そのため、本発明による空間多重伝送用送信アダプタは、ＣＰ符号反転部を備えることによって、パイロット信号が互いに直交符号となるよう入れ替える操作を行う。

ここで、図５及び６を用いて、本実施例におけるパイロット信号の符号反転の具体例を説明する。本実施例が準拠しているＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３３規格では、キャリア方向には８本ごとに１本のＣＰキャリアが挿入され、このキャリアには常に同じ値でＢＰＳＫ変調されたパイロット信号が挿入されている（図５を参照）。

本実施例は２系統送信の空間多重方式であるので、第２の送信系統において、ＯＦＤＭフレーム内先頭シンボルから数えて偶数番目のシンボルのパイロット信号を符号反転させることによって、第１と第２の送信系統のパイロット信号を直交符号とすることができる（図６を参照）。

なお、送信系統数が３以上の場合でも、同様な符号反転によって互いのパイロット信号を直交符号化できる。この具体例として、例えば特許文献１を参照することができる。

パイロット信号の直交符号化後は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ；２３ａ，２３ｂ）、ガードインターバル（ＧＩ）の付加（２４ａ，２４ｂ）、直交変調（２５ａ，２５ｂ）、バンドパスフィルタリング（ＢＰＦ；２６ａ，２６ｂ）などのデジタル信号処理を行い、最後に同時サンプリングによるデジタル−アナログ変換（Ｄ／Ａ；２７ａ，２７ｂ）によって系統毎に空間多重可能なアナログのＩＦ信号が出力される。換言すると、これらの一連の信号処理は、符号変換を施したＯＦＤＭフレームを再び変調する再変調部３７として機能している。

その後、空間多重伝送用送信アダプタ１３から出力されたＩＦ信号は、受信ＲＦ部６に入力される。

次に、図４のブロック図を用いて、空間多重伝送用受信アダプタ１４の内部処理を説明する。なお、同図では説明を省略しているが、各受信系統でシンボル同期及び周波数同期が確立している。

まず、受信ＲＦ部（９ａ，９ｂ）から入力された２系統のＩＦ信号に、それぞれ、同時サンプリングによるアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ；１５ａ，１５ｂ）、直交復調（１６ａ，１６ｂ）、低域通過フィルタリング（ＬＰＦ；１７ａ，１７ｂ）、ガードインターバル（ＧＩ）の除去（１８ａ，１８ｂ）、高速フーリエ変換（ＦＴＴ；１９ａ，１９ｂ）を順次行う。これらの信号処理により、アナログのＩＦ信号からＯＦＤＭフレームが復元される。すなわち、空間多重伝送用受信アダプタ１４も、ＩＦ信号からＯＦＤＭフレームを復元する復調部３８といえる構成を有する。

次に、伝搬チャネル推定部２８では、高速フーリエ変換（ＦＦＴ；１９ａ，１９ｂ）の出力からパイロット信号を抽出し、送信ストリーム毎の伝搬チャネルを推定する。このとき、伝搬チャネルの推定には、空間多重伝送用送信アダプタ１３で直交符号化されたパイロット信号を利用する。

ＭＩＭＯ信号分離・検出部２９では、伝搬チャネル推定部２８での結果を基に、伝搬チャネル行列を推定しZero Forcing、あるいはＭＭＳＥ（Minimum Mean Square Error）などの通常の信号分離アルゴリズムを用いて、空間領域で多重された信号を分離する。

次に、ＣＰ符号反転部３０では、ＭＩＭＯ信号分離・検出部２９で分離された信号中のパイロット信号を再度符号反転する。すなわち、送信側で直交符号となるように符号反転されているパイロット信号の符号を再度反転させて元に戻す。

その後、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ；２３ａ，２３ｂ）、ガードインターバル（ＧＩ）の付加（２４ａ，２４ｂ）、直交変調（２５ａ，２５ｂ）、バンドパスフィルタリング（ＢＰＦ；２６ａ，２６ｂ）などのデジタル信号処理を行い、最後に同時サンプリングによるデジタル−アナログ変換（Ｄ／Ａ；２７ａ，２７ｂ）によって系統毎に空間分離されたアナログのＩＦ信号が出力される。すなわち、空間多重伝送用受信アダプタ１４も、ＯＦＤＭフレームを再変調する再変調部３９とよべる構成を有する。

そして、空間多重伝送用受信アダプタ１４から出力されたＩＦ信号は、受信制御部（１０ａ，１０ｂ）に入力される。

上記構成によれば、既存の装置に追加するだけで空間多重伝送が実現される送信アダプタ及び受信アダプタが提供される。また、上記説明からも解るように、本実施例の送信アダプタ及び受信アダプタは既存の装置を改修することなく用いることができるので、空間多重伝送方式と非空間多重伝送方式とを選択的に実施することができる。

なお、上記実施例は、送信２系統・受信２系統の構成を用いて説明したが、受信系統数が送信系統数以上であれば系統数に制約なく、本発明を実施可能である。
［実施例２］

本発明の異なる実施例として、空間インタリーブを行うための空間多重伝送用送信アダプタ及び空間多重伝送用受信アダプタの説明を行う。なお、以下では送信アダプタ及び受信アダプタのみの説明を行うが、本実施例の送信アダプタ及び受信アダプタは、実施例１と同様に、既存の無線伝送装置と組み合わせて用いる。

図７は、本実施例の空間多重伝送用送信アダプタの内部処理を説明するブロック図を表す。

図７から読み取れるように、本実施例と実施例１との空間多重伝送用送信アダプタ１３では、シンボルバッファ部（２１ａ，２１ｂ）とＣＰ符号反転部２２との間にキャリア交換部（３１ａ，３１ｂ）が挿入されている点でのみ相違する。よって、本実施例の説明では、キャリア交換部（３１ａ，３１ｂ）における信号処理について説明し、その他の部分での信号処理に関しては省略する。

キャリア交換部（３１ａ，３１ｂ）は、シンボルバッファ部（２１ａ，２１ｂ）から出力されたＯＦＤＭフレームに対して、時間軸上で同じシンボル内のキャリアを送信系統間で入れ替える。このとき、入れ替えるキャリアは予めそれぞれ選択しておき、入れ替えるキャリアの情報をＴＭＣＣ信号などによって、受信機側に伝達する方式も可能であり、送信側と受信側で予め固定して伝送する方式も可能である。

キャリアの交換方式としては、図９に示されるように、一部のキャリアをすべてのシンボルにわたって交換することが考えられる。すなわち、あるキャリアを時間方向に関して常に系統間で交換するという方式である。

または、キャリアの交換方式としては、図１０に示されるように、シンボル単位でＣＰキャリアを除くすべてのキャリアを交換することも考えられる。すなわち、ある時間タイミングで、すべてのデータキャリアを系統間で交換するという方式である。

図８は、本実施例の空間多重伝送用受信アダプタの内部処理を説明するブロック図を表す。

図８から読み取れるように、本実施例と実施例１との空間多重伝送用受信アダプタ１４では、ＭＩＭＯ信号分離・検出部２９とＣＰ符号反転部３０との間にキャリア交換部（３２ａ，３２ｂ）が挿入されている点でのみ相違する。よって、ここではキャリア交換部（３２ａ，３２ｂ）についてのみ説明をする。

キャリア交換部（３２ａ，３２ｂ）は、ＭＩＭＯ信号分離・検出部２９によって分離されたＯＦＤＭフレームに対して、送信側のキャリア交換部（３１ａ，３１ｂ）で入れ替えたキャリアを元の送信ストリーム系統に戻す入れ替えを行う。このとき、入れ替えるキャリアの情報をＴＭＣＣ信号から取得する方式も、送信側と受信側で予め固定しておく方式も可能である。

上記構成によれば、既存の装置に追加するだけで空間多重伝送が実現される送信アダプタ及び受信アダプタが提供される。また、上記説明からも解るように、既存の装置を改修することなく用いることができるので、空間多重伝送方式と非空間多重伝送方式とを選択的に実現することができる。

さらに、上記構成によれば、既存設備である送信制御部及び受信制御部の機能である時間インタリーブや周波数インタリーブの効果に加え、空間インタリーブの効果を得ることができる。すなわち、既存設備に含まれる誤り訂正の機能が向上され、従来よりも安定した通信が実現される。
［実施例３］

図１１は、本発明の空間多重伝送用送信アダプタと空間多重伝送用受信アダプタとを、既存の無線伝送装置に組み合わせた実施例を説明する図である。

本実施例で用いられる空間多重伝送用送信アダプタと空間多重伝送用受信アダプタは、実施例１で説明された態様でも、実施例２で説明された態様でもよい。ここでは、既存の無線伝送装置との組み合わせ方を中心に説明する。

図１１に示されるように、本実施例の空間多重伝送システムは、４つ送信アンテナ（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）を有する送信装置１から、４つ受信アンテナ（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）を有する受信装置２へと、同一の周波数チャネルＣｈ１を介して異なる信号（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）を伝送するシステムである。

本実施例の送信装置１は、カメラ３とエンコーダ４とＴＳ分配器３３と送信制御部（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）と空間多重伝送用送信アダプタ１３と送信ＲＦ部６と送信アンテナ（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）とを備える。

カメラ３は被写体を撮影して映像情報を取得し、エンコーダ（ＥＮＣ）４は取得した映像情報を符号化してＴＳ形式のＴＳ信号を出力する。ＴＳ分配器は、入力されたＴＳ信号を所定の映像レートに下げて、ＴＳ信号を分岐させる。分岐されたＴＳ信号は、それぞれ送信制御部（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）に入力され、送信制御部（５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ）は入力されたＴＳ信号を伝送路符号化し、ＩＦ信号を出力する。すなわち、本実施例の構成では、既存の装置を用いて４系統のＩＦ信号を出力する構成となっている。

空間多重伝送用送信アダプタ１３は、入力された４系統のＩＦ信号を復調してＯＦＤＭシンボルを取得し、この中のパイロット信号が各系統で直交符号となるように符号反転を行い、符号反転して得られたＯＦＤＭフレームを再変調し、４系統のＩＦ信号を出力する。この処理の詳細は、実施例１及び２と同様である。

送信ＲＦ部６は、空間多重伝送用送信アダプタ１３から入力されたＩＦ信号を、共通の局部発振器によってタイミング制御されたアップコンバータによって周波数変換し、必要な電力増幅をした後に、送信アンテナ（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）へ出力する。

また、図１１に示されるように、本実施例の受信装置２は、受信アンテナ（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）と受信ＲＦ部（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）と空間多重伝送用受信アダプタ１４と受信制御部（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）とＴＳ合成器３４とレート変換器３５とデコーダ（ＤＥＣ）１１とモニター１２とを備える。

受信アンテナ（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）は、空間多重化されて送信されたＲＦ信号（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４）を受信し、受信ＲＦ部（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）は、ＲＦ信号を周波数変換してＩＦ信号を出力する。

空間多重伝送用受信アダプタ１４は、受信ＲＦ部（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）から入力された４系統のＩＦ信号を復調してＯＦＤＭフレームを取得し、この中のパイロット信号を再度符号反転し、再度符号反転して本来のパイロット信号に戻されたＯＦＤＭフレームを再変調し、４系統のＩＦ信号を出力する。この処理の詳細は、実施例１及び２と同様である。

受信制御部（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）は、入力されたＩＦ信号を伝送路復号し、ＴＳ信号を出力する。

ＴＳ合成器３４は、４系統のＴＳ信号を合成して１つのＴＳ信号を出力し、レート変換器３５は、合成されたＴＳ信号の映像レートを変換し、送信側でのＴＳ信号を復元する。

デコーダ（ＤＥＣ）１１は、復元されたＴＳ信号を復号し映像情報を取り出し、これをモニター１２へ出力する。

上記構成によれば、既存の装置に追加するだけで空間多重伝送が実現される送信アダプタ及び受信アダプタが提供される。また、上記説明からも解るように、既存の装置を改修することなく用いることができるので、空間多重伝送方式と非空間多重伝送方式とを選択的に実施することができる。

さらに、上記構成の送信装置１と受信装置２とによる伝送システムでは、空間多重化によるダイバーシティによってより安定的で高品質な通信が実現される。

本発明は、非空間多重型の無線伝送装置を複数用いて、これらを同一周波数チャンネルに空間多重して伝送する用途に有用である。

１，１ａ，１ｂ 送信装置
２，２ａ，２ｂ 受信装置
３，３ａ，３ｂ カメラ
４，４ａ，４ｂ エンコーダ（ＥＮＣ）
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 送信制御部
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 送信ＲＦ部
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 送信アンテナ
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 受信アンテナ
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 受信ＲＦ部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 受信制御部
１１ａ，１１ｂ デコーダ（ＤＥＣ）
１２ａ，１２ｂ モニター
１３ 空間多重伝送用送信アダプタ
１４ 空間多重伝送用受信アダプタ
１５ａ，１５ｂ アナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ）
１６ａ，１６ｂ 直交復調
１７ａ，１７ｂ 低域通過フィルタリング（ＬＰＦ）
１８ａ，１８ｂ ガードインターバルの除去
１９ａ，１９ｂ 高速フーリエ変換（ＦＦＴ）
２０ａ，２０ｂ フレーム先頭検出部
２１ａ，２１ｂ シンボルバッファ部
２２ ＣＰ符号反転部
２３ａ，２３ｂ 逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）
２４ａ，２４ｂ ガードインターバルの付加
２５ａ，２５ｂ 直交変調
２６ａ，２６ｂ バンドパスフィルタリング（ＢＰＦ）
２７ａ，２７ｂ デジタル−アナログ変換（Ｄ／Ａ）
２８ 伝搬チャネル推定部
２９ ＭＩＭＯ信号分離・検出部
３０ ＣＰ符号反転部
３１ａ，３１ｂ キャリア交換部
３２ａ，３２ｂ キャリア交換部
３３ ＴＳ分配器
３４ ＴＳ合成器
３５ レート変換器
３６ 復調部
３７ 再変調部
３８ 復調部
３９ 再変調部

Claims (13)

1. 非空間多重型の無線送信装置と組み合わせて用いられ、該無線送信装置を空間多重伝送に対応させるアダプタであり、前記無線送信装置の送信制御部からＯＦＤＭ方式で変調された複数系統のＩＦ信号を入力してＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式で変調された複数系統のＩＦ信号を出力するアダプタであって、
   入力された空間多重されていないＩＦ信号を復調してＯＦＤＭフレームを復元する復調部と、
   各系統の前記ＯＦＤＭフレームを同期させる送信系統同期部と、
   各系統の前記ＯＦＤＭフレームを構成する各シンボルのパイロット信号が互いに直交符号となるように、該パイロット信号を符号反転するＣＰ符号反転部と、
   前記ＣＰ符号反転部によって符号反転したＯＦＤＭフレームを再変調する再変調部と、
   を備えることを特徴とする空間多重伝送用送信アダプタ。
2. 前記送信系統同期部と前記ＣＰ符号反転部との間にキャリア交換部をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の空間多重伝送用送信アダプタ。
3. 前記キャリア交換部は、前記ＯＦＤＭフレームを構成する各シンボルの一部のキャリアをすべてのシンボルにわたって送信系統間で交換する方式であることを特徴とする、請求項２に記載の空間多重伝送用送信アダプタ。
4. 前記キャリア交換部は、あるシンボルタイミングで前記パイロット信号以外のすべてのキャリアを送信系統間で交換する方式であることを特徴とする、請求項２に記載の空間多重伝送用送信アダプタ。
5. 前記出力された複数系統のＩＦ信号は、共通の局部発振器によってタイミング制御される複数系統のアップコンバータを備える送信ＲＦ部に入力され、
   前記送信ＲＦ部は、前記出力された複数系統のＩＦ信号をＲＦ信号に変換して同一の周波数チャネル上に送信することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の空間多重伝送用送信アダプタ。
6. 前記入力される複数系統のＩＦ信号は、異なるＴＳ信号を伝送路復号して得られたＩＦ信号であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の空間多重伝送用送信アダプタ。
7. 前記入力される複数系統のＩＦ信号は、１つのＴＳ信号を分配した後に伝送路復号して得られたＩＦ信号であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の空間多重伝送用送信アダプタ。
8. 非空間多重型の無線受信装置と組み合わせて用いられ、該無線受信装置を空間多重伝送に対応させるアダプタであり、ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ方式で変調された複数系統のＩＦ信号を入力してＯＦＤＭ方式で変調された複数系統のＩＦ信号を前記無線受信装置の受信制御部に出力するアダプタであって、
   入力された空間多重されているＩＦ信号を復調してＯＦＤＭフレームを復元する復調部と、
   各系統の前記ＯＦＤＭフレームを同期する受信系統同期部と、
   前記ＯＦＤＭフレームにおけるパイロット信号の直交性に基づいて信号分離を行う信号分離部と、
   前記信号分離部によって分離されたＯＦＤＭフレームを構成する各シンボルのパイロット信号を符号反転するＣＰ符号反転部と、
   前記ＣＰ符号反転部によってパイロット信号の符号が反転したＯＦＤＭフレームを再変調する再変調部と、を備え、
   前記ＣＰ符号反転部は、送信側で符号反転される前の本来の符号に戻すよう符号反転することを特徴とする空間多重伝送用受信アダプタ。
9. 前記信号分離部と前記ＣＰ符号反転部との間にキャリア交換部をさらに備えることを特徴とする、請求項８に記載の空間多重伝送用受信アダプタ。
10. 前記キャリア交換部は、前記ＯＦＤＭフレームを構成する各シンボルの一部のキャリアをすべてのシンボルにわたって受信系統間で交換する方式であることを特徴とする、請求項９に記載の空間多重伝送用受信アダプタ。
11. 前記キャリア交換部は、あるシンボルタイミングで前記パイロット信号以外のすべてのキャリアを受信系統間で交換する方式であることを特徴とする、請求項９に記載の空間多重伝送用受信アダプタ。
12. 前記出力された複数系統のＩＦ信号は、各系統で独立に伝送路復号されて、それぞれ独立なＴＳ信号に変換されることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の空間多重伝送用受信アダプタ。
13. 前記出力された複数系統のＩＦ信号は、各系統で独立に伝送路復号されて、その後１つのＴＳ信号に合成されることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の空間多重伝送用受信アダプタ。

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