JP2010183524A

JP2010183524A - Ｏｆｄｍ通信装置

Info

Publication number: JP2010183524A
Application number: JP2009027707A
Authority: JP
Inventors: Akira Ejima; 暁江島; Tatsuhiro Nakada; 樹広仲田; Takehiko Kobayashi; 岳彦小林; Kazuto Kuwabara; 和人桑原
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2009-02-09
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】送信側によりＯＦＤＭ変調方式を用いて送信された信号を受信するＯＦＤＭ通信装置に関し、データ伝送効率を改善する。
【解決手段】受信手段１１、１２が複数のモードの中で送信側で使用されたモードに対応したパイロットキャリアの配置パターンを有する信号を送信側から受信し、複数のモードと同数の相関検出手段１７が受信信号について複数のモードのそれぞれに対応したパイロットキャリアの配置パターンに関して相関結果を検出し、高相関結果検出手段１７が検出された相関結果の中で最も高いものを検出し、モード判定手段１８が検出された最も高い相関結果に対応したモードが送信側で使用されたモードであると判定し、受信処理手段２１が判定されたモードに基づいて受信信号を処理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式によりデジタル無線通信を行う通信装置（ＯＦＤＭ通信装置）に関し、特に、データキャリアやパイロットキャリア以外にプリアンブルや制御情報を付加した信号を伝送するシステムに対してデータ伝送効率を改善する技術に関する。

（第１の背景技術）
図７には、背景技術に係るＯＦＤＭ通信装置の送受信機のブロック構成例を示してある。
概略的には、送信側で同期確立用のプリアンブルや変調方式などを示す制御情報を挿入し、受信側ではこれらの信号を用いて適応的にモードを切り替える。ここで、モードとは変調方式や符号化率などの各種の設定を行ったときにおけるある状態を示しており、その数としては設定項目の全ての組み合わせの数だけ存在する。

図８には、背景技術に係る信号のキャリア配置の一例を示してある。
本例のキャリア配置では、フレーム先頭のシンボルにはプリアンブルが配置され、それ以外のシンボルでは、データキャリア、パイロットキャリア、制御情報が決まったサブキャリア位置に配置されている。
なお、図８では、横軸はキャリア方向を示しており、縦軸はシンボル方向を示している。

本例の送信側（送信機）は、データキャリア生成部（変調部）１０１、パイロットキャリア生成部１０２、プリアンブル生成部１０３、制御情報生成部１０４、制御部１０５、選択部１０６、ＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）部１０７、ＧＩ（ＧｕａｒｄＩｎｔｅｒｖａｌ）付加部１０８、送信無線部１０９、送信アンテナ１１０を備えている。
本例の受信側（受信機）は、受信アンテナ１２１、受信無線部１２２、プリアンブル検出部１２３、同期部１２４、ＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）部１２５、制御情報抽出部１２６、モード判別部１２７、伝送路特性推定部１２８、等化部１２９、復調部１３０を備えている。

送信側では、送信ビットをデータキャリア生成部１０１に入力してシンボル変調を行う。また、制御部１０５は、サブキャリア番号に応じてパイロットキャリア生成部１０２とプリアンブル生成部１０３を制御し、サブキャリア番号と送信側のモードに応じて制御情報生成部１０４を制御し、各生成部から適切な信号を出力させる。更に、制御部１０５は、選択部１０６を制御して、サブキャリア番号に応じて取り出すべき信号を選択する。このときにおけるサブキャリア配置の一例としては、図８に示されるようになる。

次に、選択部１０６から出力される信号をＩＦＦＴ部１０７に入力してＩＦＦＴ処理を行い、その信号にＧＩ付加部１０８によりガードインターバル（ＧＩ）を付加する。ガードインターバルを付加した信号は送信無線部１０９を介して送信アンテナ１１０から送信される。
受信側では、受信アンテナ１２１で受信した信号を受信無線部１２２によりベースバンド信号へ変換し、プリアンブル検出部１２３とＦＦＴ部１２５に入力する。プリアンブル検出部１２３では、入力された信号と予め受信側で持っているプリアンブルパターンとで相関演算を行い、その演算結果を同期部１２４に入力する。同期部１２４では、演算結果を基にプリアンブルの位置を認識し、これによりフレーム同期を確立する。

受信側では、フレーム同期が確立すると、そのフラグを後段のＦＦＴ部１２５と制御情報抽出部１２６に入力する。ＦＦＴ部１２５では、同期が確立された後に動作を開始し、入力された信号をＦＦＴ処理し、制御情報抽出部１２６、伝送路特性推定部１２８、等化部１２９に入力する。制御情報抽出部１２６では、同期が確立された後に動作を開始し、受信信号に含まれる制御情報を抽出して、抽出した信号をモード判別部１２７に入力する。モード判別部１２７では、制御情報の解析を行い、変調方式などのモードを判別し、その結果を復調部１３０に通知（入力）する。

伝送路特性推定部１２８では、パイロットキャリア間を補間することで伝送路特性の推定を行い、その結果を等化部１２９に入力する。等化部１２９では、ＦＦＴ部１２５から入力される信号に伝送路特性推定部１２８から入力される伝送路特性の逆特性を乗じることで等化処理を行い、等化された信号を復調部１３０に入力する。復調部１３０では、モード判別部１２７から入力される判別結果に基づいて信号の復調処理を行う。

（第２の背景技術）
図１５には、背景技術に係るＯＦＤＭ方式の無線通信システムの構成例を示してある。本例の無線通信システムでは、送信側が受信側を制御する場合において送信側の動作に合わせて受信側が適応的に動作する。
送信側（送信機）は、伝送データ処理器４０１、ＩＦＦＴ器４０２、送信部４０３、送信アンテナ４０４を備えている。
受信側（受信機）は、受信アンテナ４１１、受信部４１２、ＦＦＴ器４１３、伝送路特性推定器４１４、等化器４１５、データ処理器４１６を備えている。

図１６には、伝送データ処理器４０１の構成例を示してある。
伝送データ処理器４０１は、制御部４２１、データビット生成器４２２、パイロット系列生成器４２３、制御ビット生成器４２４、マッピング器４２５を備えている。
図１７には、伝送路特性推定器４１４の構成例を示してある。
伝送路特性推定器４１４は、パイロット取得器４３１、パイロット系列生成器４３２、パイロット伝送路特性推定器４３３、推定器４３４を備えている。

送信側では、伝送データ処理器４０１において、制御部４２１は、データビット生成器４２２に対して符号化やインタリーブ等を行うための制御信号ｃｔｒｌを出力し、制御ビット生成器４２４に対して変調方式や符号化、インタリーブの有無等の制御信号ｃｔｒｌを出力し、マッピング器４２５に対してマッピングの制御信号ｃｔｒｌを出力する。

データビット生成器４２２は、制御部４２１から出力される制御信号ｃｔｒｌを基に、伝送データビットの符号化、インタリーブ等をしてマッピング器４２５にデータビットＸを出力する。パイロット系列生成器４２３は、マッピング器４２５に固定のパイロット系列Ｙを出力する。制御ビット生成器４２４は、制御器４２１から出力される制御信号ｃｔｒｌを基に、制御ビットＺを生成してマッピング器４２５へ出力する。マッピング器４２５は、データビット生成器４２２から出力されるデータビットＸ、パイロット系列生成器４２３から出力されるパイロット系列Ｙ、制御ビット生成器４２４から出力される制御ビットＺを基にシンボルにマッピングしたシンボルＳ（ｆ）をＩＦＦＴ器４０２へ出力する。

ＩＦＦＴ器４０２では、ＯＦＤＭのサブキャリアに割り当てたデータシンボル、パイロットシンボル、制御シンボルをＩＦＦＴして、ＯＦＤＭシンボルｓ（ｔ）に変調する。送信部４０３では、ＩＦＦＴ器４０２から出力したＯＦＤＭシンボルに対してＧＩを付加して、Ｄ／Ａ（ＤｉｇｉｔａｌｔｏＡｎａｌｏｇ）変換して、送信アンテナ４０４から無線により送信する。

受信側では、受信アンテナ４１１により無線信号を受信し、受信部４１２においてＡ／Ｄ（ＡｎａｌｏｇｔｏＤｉｇｉｔａｌ）変換、ＯＦＤＭシンボルの同期の確立、ＯＦＤＭシンボルのＧＩの除去を行う。ＦＦＴ器４１３では、受信部４１２からの受信信号ｒ（ｔ）をＦＦＴ処理して周波数領域に変換して、受信信号Ｒ（ｆ）とする。

伝送路特性推定器４１４において、パイロット取得器４３１では、ＦＦＴ器４１３からの受信信号Ｒ（ｆ）からパイロットを取得して、受信信号Ｒ（ｆ）_ｐとする。パイロット伝送路特性推定器４３３では、予め持っている送信側（パイロット系列生成器４２３）と同じパイロット系列生成器４３２から出力されるパイロット系列Ｙを用いて、パイロット取得器４３１からの受信信号Ｒ（ｆ）_ｐを基に、パイロットの伝送路特性Ｈ’（ｆ）_ｐを推定する。推定器４３４では、パイロット伝送路特性推定器４３３から出力されるパイロット伝送路特性Ｈ’（ｆ）_ｐを基に、データシンボルの伝送路特性Ｈ’（ｆ）を推定して、推定結果を等化器４１５へ出力する。

等化器４１５では、伝送路特性推定器４１４から出力される伝送路特性Ｈ’（ｆ）を基に、ＦＦＴ器４１３からの受信信号Ｒ（ｆ）を等化し、等化後の受信信号Ｓ’（ｆ）をデータ処理器４１６へ出力する。
データ処理器４１６では、送信側の状態に適応動作するために、等化後の受信信号Ｓ’（ｆ）中の制御シンボルを基に、制御信号ｃｔｒｌを取得する。ここで、制御信号ｃｔｒｌを取得する方法としては、例えば、予め制御シンボルと制御信号ｃｔｒｌとが対応するテーブルを持っておき、そのテーブルを用いる方法がある。そして、データ処理器４１６では、得られた制御信号ｃｔｒｌに基づいて、受信したデータシンボルの復調、デインタリーブ、復号化等の処理を行う。

ここで、本明細書では、Ｈ’は（式１）に示される符号を表すとする。
また、本明細書では、Ｓ’は（式２）に示される符号を表すとする。
また、本明細書では、Ｙ’は（式３）に示される符号を表すとする。

特開２００４−１４０６４８号公報

しかしながら、次のような課題があった。
（第１の背景技術に対応した第１の課題）
背景技術に係る送受信機では、受信側が送信側の動作に応じて適応的にモードを切り替えるもののように、送信側が受信側を制御するシステムが用いられる場合には、データキャリアやパイロットキャリア以外に、受信側でフレームフォーマットの認識を可能とするためのプリアンブルや、送信側のモード情報を通知する制御情報を挿入する必要があるため、これにより、本来送信したいデータキャリア以外の信号が増えてしまい、データ伝送効率が低下してしまうという問題があった。

（第２の背景技術に対応した第２の課題）
背景技術に係る送受信機では、送信側が受信側を制御する場合において、ＯＦＤＭ方式を採用した無線通信システムでは、送信側の制御情報を示す制御シンボルをデータシンボルやパイロットシンボル以外にサブキャリアヘ割り当てることにより、受信側で復調した制御シンボル（制御信号）から受信側を制御すること（適応動作すること）ができるが、制御シンボルをサブキャリアに割り当てるため、データ伝送効率が低下してしまうという問題があった。

本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、例えば、データキャリアやパイロットキャリア以外にプリアンブルや制御情報を付加した信号を伝送するシステムに対してデータ伝送効率を改善することができるＯＦＤＭ通信装置を提供することを目的とする。具体例として、制御信号も伝送しつつ、データ伝送効率を向上させることを実現する。

上記目的を達成するため、本発明では、送信側によりＯＦＤＭ変調方式を用いて送信された信号を受信するＯＦＤＭ通信装置において、次のような構成とした。
すなわち、受信手段が、信号を前記送信側から受信する。この信号は、複数のモードの中で前記送信側で使用されたモードに対応したパイロットキャリアの配置パターンを有する信号である。前記複数のモードと同数の相関検出手段を備えて、それぞれが、前記受信手段により受信された信号について、前記複数のモードのそれぞれに対応したパイロットキャリアの配置パターンに関して相関結果を検出する。高相関結果検出手段が、前記複数の相関検出手段により検出された相関結果の中で最も高いものを検出する。モード判定手段が、前記高相関結果検出手段により検出された最も高い相関結果に対応した（パイロットキャリアの配置パターンに対応した）モードが送信側で使用されたモードであると判定する。受信処理手段が、前記モード判定手段により判定されたモードに基づいて、前記受信手段により受信された信号を処理する。

従って、例えば、データキャリアやパイロットキャリア以外にプリアンブルや制御情報を付加した信号を伝送するシステムに対して、データ伝送効率を改善することができ、具体例として、制御信号も伝送しつつ、データ伝送効率を向上させることを実現することができる。
また、全てのパイロットキャリアの配置パターン（全てのモード）について相関検出手段を備えることで、例えば、迅速に、送信側で使用されたパイロットキャリアの配置パターン（モード）を把握することが可能である。

ここで、複数のモードの数としては、種々な数が用いられてもよい。また、各モードの内容としては、種々なものが用いられてもよい。
また、各々のモードと各々のパイロットキャリアの配置パターンとの対応としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、この対応や各モードの内容が予め送信側や受信側に設定されている。
また、パイロットキャリアの配置パターンとしては、種々なものが用いられてもよく、例えば、キャリア（サブキャリア）方向のいずれの位置（周波数）にパイロットキャリアを配置するかというパターンを用いることができる。

以上説明したように、本発明に係るＯＦＤＭ通信装置によると、例えば、データキャリアやパイロットキャリア以外にプリアンブルや制御情報を付加した信号を伝送するシステムに対して、データ伝送効率を改善することができ、具体例として、制御信号も伝送しつつ、データ伝送効率を向上させることを実現することができる。

第１実施例に係るＯＦＤＭ通信装置の送受信機の構成例を示す図である。第一相関部の構成例を示す図である。第二相関部の構成例を示す図である。信号のキャリア配置の一例を示す図である。信号のキャリア配置の一例を示す図である。信号のキャリア配置の一例を示す図である。第１の背景技術に係るＯＦＤＭ通信装置の送受信機の構成例を示す図である。第１の背景技術に係る信号のキャリア配置の一例を示す図である。第２実施例に係るＯＦＤＭ方式の無線通信システムの構成例を示す図である。伝送データ処理器の構成例を示す図である。パイロット系列生成部の構成例を示す図である。パイロット系列検出器の構成例を示す図である。パイロット系列比較器の構成例を示す図である。受信したパイロットシンボルのビット系列とｍ種類のパイロット系列とを比較演算した結果の一例を示す図である。第２の背景技術に係るＯＦＤＭ方式の無線通信システムの構成例を示す図である。第２の背景技術に係る伝送データ処理器の構成例を示す図である。第２の背景技術に係る伝送路特性推定器の構成例を示す図である。

本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。

（第１の背景技術及び第１の課題に対応した実施例）
第１実施例を説明する。
図１には、一実施例に係るＯＦＤＭ通信装置の送受信機のブロック構成例を示してある。なお、本例では、送信側と受信側に分けて示してあるが、例えば、送信側と受信側の両方の機能が送受信機に備えられる。本例では、送信側の動作に応じて受信側で適応的にモードを切り替える例を示す。

本例の送信側（送信機）は、データキャリア生成部（変調部）１、パイロットキャリア生成部２、制御部３、選択部４、ＩＦＦＴ部５、ＧＩ付加部６、送信無線部７、送信アンテナ８を備えている。
本例の受信側（受信機）は、受信アンテナ１１、受信無線部１２、シンボル同期部１３、ＦＦＴ部１４、第一相関部１５、フレーム検出部１６、第二相関部１７、モード判別部１８、伝送路特性推定部１９、等化部２０、復調部２１を備えている。

図２には、第一相関部１５のブロック構成例を示してある。
本例の第一相関部１５は、ユニーク位置キャリア抽出部３１、１シンボル遅延部３２、制御部３３、相関部３４、総和部３５を備えている。
図３には、第二相関部１７のブロック構成例を示してある。
本例の第二相関部１７は、複数（本例では、８個）の相関演算部（相関処理ブロック）４１〜４８と、これらに共通な最大相関値検出部５１を備えている。各相関演算部４１〜４８は、サブキャリア抽出部６１、１シンボル遅延部６２、制御部６３、相関部６４、総和部６５を備えている。

図４、図５、図６には、それぞれ、信号のキャリア配置の例を示してある。なお、それぞれ、横軸はキャリア方向を示しており、縦軸はシンボル方向を示している。
具体的には、各キャリア番号ｋ（横軸）及び各シンボル（縦軸）に対して、割り当てられるパイロットキャリア及びデータキャリアの配置の例を示してある。

送信側では、送信ビットをデータキャリア生成部１に入力してシンボル変調を行う。なお、本例では、制御部３によりデータキャリア生成部１を制御することが可能である。
また、制御部３は、サブキャリア番号（ｋ）に応じてパイロットキャリア生成部２を制御し、適切なパイロットキャリアを出力させる。

例えば、図４に示されるように、送信側は、モードが切り替わると、パイロットキャリアの配置位置を、切り替え前のモードに応じたキャリア番号８×ｎ（ｎは、０、１、２、・・・）の位置から、切り替え後のモードに応じたキャリア番号８×ｎ＋１の位置へ変更する。この配置位置を受信側で検出することで、例えば別途制御情報を付加しなくても、情報の伝送が可能となり、モード切替を通知することも可能となる。つまり、各モード毎に、それぞれのモードに応じたキャリア（例えば、データキャリア中のパイロットキャリア）の配置を異ならせて、送信側と受信側とで予め把握（メモリに記憶）しておく。

また、受信側でフレームフォーマットを認識させる必要がある場合には、例えば、図５に示されるように、送信側は、フレーム最後の２シンボルについては他では使用しないようなユニークなパイロットキャリアの配置方法を用いるようにし、受信側でこのユニークな位置に配置されているタイミングを検出することでフレーム先頭のタイミングを把握することが可能となる。

また、図４に示される処理及び図５に示される処理を同時に行うと、図６に示されるようなキャリア配置となる。以降では、図６に示されるキャリア配置となる場合を例として説明する。なお、これらのキャリア配置に対する受信側の処理方法については後述する。
制御部３は、選択部４を制御して、サブキャリア番号に応じて取り出すべき信号（データキャリア、パイロットキャリア）を選択する。次に、選択部４から出力される信号をＩＦＦＴ部５に入力してＩＦＦＴ処理を行い、ＧＩ付加部６によりガードインターバルを付加する。ガードインターバルが付加された信号は、送信無線部７を介して送信アンテナ８から無線により送信される。

受信側では、受信アンテナ１１で無線受信した信号を受信無線部１２によりベースバンド信号へ変換し、シンボル同期部１３とＦＦＴ部１４に入力する。シンボル同期部１３では、受信した信号と有効シンボル長だけ遅延した信号とで相関演算を行い、そのピーク位置を検出することでシンボル同期を確立し、シンボル同期が確立すると、そのフラグを後段のＦＦＴ部１４に入力する。ＦＦＴ部１４では、無線受信部１２から入力された信号をＦＦＴ処理し、その結果を第一相関部１５、第二相関部１７、伝送路特性推定部１９、等化部２０に入力する。

まず、第一相関部１５に入力された信号は、ユニーク位置キャリア（サブキャリア）抽出部３１に入力されて、送信側でフレーム最後の２シンボルで用いられたユニークな位置のサブキャリアを抽出し、その結果を１シンボル遅延部３２、相関部３４に入力する。１シンボル遅延部３２では、１シンボル長だけ入力信号を遅延させ、その遅延した信号を相関部３４に入力する。相関部３４では、ユニーク位置キャリア抽出部３１により抽出された信号と１シンボル遅延部３２からの１シンボル前の信号との相関演算を行い、総和部３５では、当該演算結果の総和をとり、その結果をフレーム検出部１６に入力する。フレーム検出部１６では、入力された相関演算結果からピーク位置を検出し、このピーク位置がフレームの先頭の場所を示すことになる。フレーム検出部１６では、フレーム同期が確立すると、第一相関部１５、第二相関部１７にその結果を通知する。そして、制御部３３では相関部３４を制御し、相関部３４ではフレームの最終２シンボルの位置でのみ相関演算を行って、同期確立しているか否かの監視を行う。

また、第二相関部１７では、ＦＦＴ部１４からの信号について、フレーム同期確立後に相関演算部４１〜４８に信号を入力する。
各相関演算部４１〜４８において、サブキャリア抽出部６１では、各パターンに応じてサブキャリアを抽出し、その信号を１シンボル遅延部６２と相関部６４に入力する。１シンボル遅延部６２では、１シンボル長だけ入力信号を遅延させ、その結果を相関部６４に入力する。相関部６４では、サブキャリア抽出部６１により抽出された信号と１シンボル遅延部６２からの１シンボル前の信号との相関演算を行い、総和部６５では、当該演算結果の総和をとり、その結果を最大相関値検出部５１へ出力する。なお、制御部６３は、相関部６４を制御する。

ここで、第１の相関演算部４１では、図４に示されるキャリア番号ｋが８×ｎ（ｎは、０、１、２、・・・）の位置のサブキャリアを抽出して、相関演算を行う。また、第２の相関演算部４２〜第８の相関演算部４８では、それぞれ、キャリア番号ｋが、８×ｎ＋１の位置、８×ｎ＋２の位置、・・・、８×ｎ＋７の位置（ｎは、０、１、２、・・・）というように、抽出するサブキャリア位置を変えて同様の処理を行う。このとき、パイロットキャリア位置以外で抽出したサブキャリアはランダムな値を示すデータキャリアとなるため、その相関演算もランダム値となり、それらの総和をとるとゼロに収束することになる。

そこで、各相関演算部４１〜４８からの演算結果を最大相関値検出部５１に入力し、最大相関値検出部５１では、最も相関値が高くなる抽出位置を検出し、その位置をパイロットキャリアが配置されている位置であると認識（判定）して、その結果をモード判別部１８に入力する。
モード判別部１８では、例えば、事前に決めてあるテーブルを基に、第二相関部１７（最大相関値検出部５１）から入力された情報から、モードを決定し、その結果を復調部２１に通知する。

伝送路特性推定部１９では、ＦＦＴ部１４からの信号について、パイロットキャリア間を補間することで伝送路特性の推定を行い、その結果を等化部２０に入力する。等化部２０では、ＦＦＴ部１４から入力される信号に対して伝送路特性推定部１９から入力される伝送路特性の逆特性を乗じることで等化処理を行い、等化された信号を復調部２１に入力する。復調部２１では、等化部２０から入力される信号について、モード判別部１８から入力される判別結果に基づいて、復調処理を行う。

以上のように、本例のＯＦＤＭ通信装置の送受信機では、受信側が送信側の動作に応じて適応的にモードを切り替えるような、送信側が受信側を制御するシステムにおいて、送信側の状態に応じてパイロットキャリアの配置を変えるパイロットキャリア生成部２と、受信側でパイロットキャリアに対して相関演算を行う第二相関部１７と、受信側で第二相関部１７の演算結果を基にモード判別を行うモード判別部１８を備え、これにより、例えば、送信側で制御情報を挿入することなく、受信側でパイロットキャリアが配置されている位置を検出することで、送信側が受信側を制御することができる。本例の受信側では、複数のモードの全てのパターン分の検出器（本例では、８個の相関演算部４１〜４８）を備えて、最大値（送信側で設定されたモード）を選択する。

また、本例のＯＦＤＭ通信装置の送受信機では、受信側がフレームフォーマットを認識する必要があるシステムにおいて、送信側でフレームの先頭を示すためにパイロットキャリアをユニークな位置に配置するパイロットキャリア生成部２と、受信側でユニークな位置に配置されているパイロットキャリアに対して相関演算を行う第一相関部１５と、その第一相関部１５の演算結果を基にフレーム同期を行うフレーム検出部１６を備え、これにより、例えば、送信側でプリアンブルを挿入することなく、受信側でパイロットキャリアがユニークな位置に配置されているタイミングを検出することで、フレームフォーマットを認識することができる。

本例では、送信側はデータキャリアとパイロットキャリアのみを送信する構成とすることができ、このとき、フレームフォーマットや送信側のモードを考慮した上でパイロットキャリアの配置方法を変えることが行われる。
従って、例えば、送信側ではパイロットキャリアの配置自体にフレームフォーマット認識が可能となる情報やモードを示す情報を乗せ、受信側ではパイロットキャリアがいずれの位置に配置されているかを認識することでその情報を受信することができるため、プリアンブルや制御情報の挿入が不要となる。これにより、データ伝送効率を向上させることができる。

なお、本例のＯＦＤＭ通信装置の送受信機の受信側では、送信側からの無線信号を受信アンテナ１１、受信無線部１２により受信する機能により受信手段が構成されており、第二相関部１７における複数の相関演算部４１〜４８が受信信号についてそれぞれのモード（それぞれのパイロットキャリアの配置のパターン）に関する相関結果を検出する機能により相関検出手段が構成されており、最大相関値検出部５１が最大の相関結果を検出する機能により高相関結果検出手段が構成されており、モード判別部１８が最大相関値検出部５１による検出結果からモードを判別（判定）する機能によりモード判定手段が構成されており、復調部２１が判定されたモードに応じて受信信号を復調処理する機能により受信処理手段が構成されている。

（第２の背景技術及び第２の課題に対応した実施例）
第２実施例を説明する。
図９には、一実施例に係るＯＦＤＭ方式の無線通信システムの構成例を示してある。なお、本例では、送信側と受信側に分けて示してあるが、例えば、送信側と受信側の両方の機能が送受信機に備えられる。本例の無線通信システムでは、送信側が受信側を制御する場合において、送信側の動作に合わせて受信側が適応的に動作する例を示してある。
送信側（送信機）は、伝送データ処理器３０１、ＩＦＦＴ器３０２、送信部３０３、送信アンテナ３０４を備えている。
受信側（受信機）は、受信アンテナ３１１、受信部３１２、ＦＦＴ器３１３、パイロット系列検出器３１４、等化器３１５、データ処理器３１６を備えている。

図１０には、伝送データ処理器３０１の構成例を示してある。
伝送データ処理器３０１は、制御部３２１、データビット生成器３２２、パイロット系列生成部３２３、マッピング器３２４を備えている。
図１１には、パイロット系列生成部３２３の構成例を示す図である。
パイロット系列生成部３２３は、複数であるｍ個のパイロット系列生成器３３１−１〜３３１−ｍ、セレクタ３３２を備えている。
図１２には、パイロット系列検出器３１４の構成例を示してある。
パイロット系列検出器３１４は、複数であるｍ個のパイロット系列比較器３４１−１〜３４１−ｍ、比較器３４２、制御信号変換器３４３、セレクタ３４４、推定器３４５を備えている。

図１３には、パイロット系列比較器３４１−１の構成例を示してある。なお、本例では、他のパイロット系列比較器３４１−２〜３４１−ｍについても、同様な構成を有しており同様な動作を行う。
パイロット系列比較器３４１−１は、パイロット取得器３５１、パイロット系列制御部３５２、パイロット系列生成部３５３、パイロット伝送路特性推定器３５４、等化器３５５、ビット変換器３５６、ビット比較器３５７を備えている。

本例の無線通信システムにおいて行われる動作の一例を示す。
送信側では、伝送データ処理器３０１において、制御部３２１は、データビット生成器３２２に対して符号化やインタリーブ等の制御信号ｃｔｒｌを出力し、パイロット系列生成部３２３に対して送信側の動作等を示す制御信号ｃｔｒｌを出力し、マッピング器３２４に対してマッピングの制御信号ｃｔｒｌを出力する。データビット生成器３２２は、制御部３２１から出力される制御信号ｃｔｒｌを基に、伝送データビットの符号化、インタリーブ等を行って、これにより得られるデータビットＸをマッピング器３２４へ出力する。パイロット系列生成部３２３は、制御部３２１から出力される制御信号ｃｔｒｌを基に、ｍ種類あるパイロット系列生成器３３１−１〜３３１−ｍの一つによりパイロット系列を生成し、生成したパイロット系列Ｙをマッピング器３２４へ出力する。

パイロット系列生成部３２３において、パイロット系列生成器３３１−１はパイロット系列Ｙ_１を生成してセレクタ３３２へ出力し、パイロット系列生成器３３１−２はパイロット系列Ｙ_２を生成してセレクタ３３２へ出力し、以降も同様に、パイロット系列生成器３３１−ｍはパイロット系列Ｙ_ｍを生成してセレクタ３３２へ出力する。セレクタ３３２では、制御部３２１から出力される制御信号ｃｔｒｌを基に、入力されるｍ個のパイロット系列Ｙ_１〜Ｙ_ｍの中から１つのパイロット系列Ｙを選択してマッピング器３２４へ出力する。なお、このパイロット系列を用いた受信側の処理については後述する。

マッピング器３２４は、制御部３２１から出力される制御信号ｃｔｒｌ、データビット生成器３２２から出力されるデータビットＸ、パイロット系列生成器３２３から出力されるパイロット系列Ｙを基にシンボルにマッピングしたシンボルＳ（ｆ）をＩＦＦＴ器３０２へ出力する。
ＩＦＦＴ器３０２では、ＯＦＤＭのサブキャリアに割り当てたデータシンボル、パイロットシンボルをＩＦＦＴし、ＯＦＤＭシンボルｓ（ｔ）に変調する。送信部３０３では、ＩＦＦＴ器３０２から出力されたＯＦＤＭシンボルｓ（ｔ）に対して、ＧＩを付加し、Ｄ／Ａ変換して、アンテナ３０４から無線により送信する。

受信側では、アンテナ３１１により無線受信された信号について、受信部３１２において、Ａ／Ｄ変換、ＯＦＤＭシンボルの同期の確立、ＯＦＤＭシンボルのＧＩの除去を行い、これにより得られる信号ｒ（ｔ）をＦＦＴ器３１３へ出力する。ＦＦＴ器３１３では、受信信号ｒ（ｔ）をＦＦＴし、周波数領域に変換した受信信号Ｒ（ｆ）としてパイロット系列検出器３１４と等化器３１５へ出力する。

パイロット系列検出器３１４では、送信側が持つｍ種類のパイロット系列との比較演算をして、パイロット系列を検出する。
例えば、パイロット系列比較器３４１−１において、パイロット取得器３５１では、ＦＦＴ器３１３から入力される受信信号Ｒ（ｆ）からパイロットを取得して、受信信号Ｒ（ｆ）_ｐとする。パイロット系列生成部３５３では、パイロット系列制御部３５２から出力される制御信号ｃｔｒｌ_ｐ１を基に、送信側が持つパイロット系列の一つであるパイロット系列Ｙ_１をパイロット伝送路特性推定部３５４とビット比較器３５７へ出力する。なお、パイロット系列生成部３５３としては、例えば、図１０及び図１１に示されるパイロット系列生成部３２３と同様な構成のものを用いることができる。

パイロット伝送路特性推定器３５４では、パイロット取得器３５１により取得された受信信号Ｒ（ｆ）_ｐについて、パイロット系列Ｙ_１を基に、パイロットの伝送路特性Ｈ’（ｆ）_ｐ１を推定し、その推定結果を等化器３５５、セレクタ３４４へ出力する。等化器３５５では、パイロット取得器３５１により取得された受信信号のパイロットシンボルＲ（ｆ）_ｐをパイロットの伝送路特性Ｈ’（ｆ）_ｐ１により等化し、これにより得られるパイロットシンボルＳ’（ｆ）_ｐ１をビット変換器３５６へ出力する。

ビット変換器３５６では、パイロットシンボルＳ’（ｆ）_ｐ１をビットへ変換し、これにより得られるＹ’_１をビット比較器３５７へ出力する。ビット比較器３５７では、受信信号から復調したパイロット系列Ｙ’_１とパイロット系列生成部３５３からのパイロット系列Ｙ_１とについて比較演算（本例では、ＸＯＲ演算の和を取る処理）を行い、当該比較演算結果ｃｏｍｐ_１を比較器３４２へ出力する。

ここで、他のパイロット系列比較器３４１−２〜パイロット系列比較器３４１−ｍにおいても、上記したパイロット系列比較器３４１−１と同様な処理が行われるが、異なる点は、各パイロット系列比較器３４１−１〜３４１−ｍが、それぞれ、送信側が持つｍ種類のパイロット系列のうちの互いに異なる一つを用いている点である。
各パイロット系列比較器３４１−ｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）は、各パイロットの伝送路特性Ｈ’（ｆ）_ｐｉをセレクタ３４４へ出力し、各比較演算結果ｃｏｍｐ_ｉを比較器３４２へ出力する。

比較器３４２では、ｍ個の比較演算結果ｃｏｍｐ_１〜ｃｏｍｐ_ｍを比較して最小となるパイロット系列比較器からの信号を検出（選択）し、セレクタ３４４や制御信号変換器３４３にこの正しいパイロット系列を選択するための信号ｓｅｌを出力する。
ここで、比較器３４２において比較演算結果が最小値となるパイロット系列を選択する理由は、比較演算をするパイロット系列が一致している場合には、ビットのＸＯＲ結果は０となり、その和は０になると考えられるからであり、逆に、比較演算をするビットの系列が一致していない場合には、ランダムなビット同士のＸＯＲ結果では０と１がほぼ同じ確率で現れるため、ＸＯＲ結果の和は（ビット系列長／２）付近になると考えられるからである。

図１４には、受信したパイロットシンボルのビット系列とｍ種類のパイロット系列とを比較演算した結果の具体的な一例として、送信側が、１０（ｍ＝１０）種類あるパイロット系列の一つを生成し、６０本のパイロットシンボルをサブキャリアに割り当てて送信し、受信側が、送信側と同じ１０種類のパイロット系列と受信信号を復調したパイロット系列との比較演算を行った場合の結果の例を示してある。
図１４の例では、パイロット系列番号０〜９の中で、パイロット系列番号が３である比較演算結果が他のパイロット系列番号の比較演算結果より小さいことから、送信側で用いたビット系列番号は３であると検出することができる。

制御信号変換器３４３では、比較器３４２から出力される信号ｓｅｌに基づいて、制御信号ｃｔｒｌに変換し、これをデータ処理器３１６へ出力する。ここで、制御信号ｃｔｒｌを取得する方法としては、例えば、信号ｓｅｌと制御信号ｃｔｒｌとが対応するテーブルを予め持っておいて、そのテーブルを参照する方法を用いることができる。
セレクタ３４４では、比較器３４２から出力される信号ｓｅｌを基に、パイロット系列比較器３４１−１〜３４１−ｍから入力されるＨ’（ｆ）_ｐ１〜Ｈ’（ｆ）_ｐｍの中から、正しい系列で処理を行った信号Ｈ’（ｆ）_ｐを選択して、推定器３４５へ出力する。推定器３４５では、パイロット伝送路特性Ｈ’（ｆ）_ｐを基に、データシンボルの伝送路特性Ｈ’（ｆ）を推定して、その結果を等化器３１５へ出力する。

等化器３１５では、パイロット系列検出器３１４からの伝送路特性Ｈ’（ｆ）を基に、ＦＦＴ器３１３からの受信信号Ｒ（ｆ）を等化し、等化後の受信信号Ｓ’（ｆ）をデータ処理器３１６へ出力する。
データ処理器３１６では、パイロット系列検出器３１４の制御信号変換器３４３から出力される制御信号ｃｔｒｌを基に、等化器３１５から入力される受信したデータシンボルの復調、デインタリーブ、復号化等の処理を行い、受信データを取得する。

以上のように、本例では、マルチキャリア変調方式であるＯＦＤＭ変調方式を採用するデジタル無線通信システムにおいて、送信側の通信装置（無線送信機）では、制御信号の内容に応じて複数のパイロット系列生成器３３１−１〜３３１−ｍの中から一つを選択する選択器（セレクタ３３２）を有する。また、受信側の通信装置（無線受信機）では、受信信号から、送信側で用いたパイロット系列を検出する検出器（パイロット系列検出器３１４）を有する。このように、送信機では制御情報を付加し、受信機では制御情報を検出する。

具体的には、本例では、制御信号を付加するために、送信側では、制御部３２１から出力される制御信号ｃｔｒｌを基に複数あるパイロット系列のうちの一つを出力させるパイロット系列生成部３２３を有する。受信側では、制御信号を示すパイロット系列を検出するために、送信側と同じ（同じ機能を有する）複数のパイロット系列生成器を有しており、受信信号のパイロットシンボルを全てのパイロット系列を用いて等化・復調したパイロット系列に対して当該全てのパイロット系列と比較演算をする。そして、その比較演算結果に基づいてパイロット系列を選択し、パイロット系列を制御信号に変換する。
従って、本例では、例えば、パイロットビット系列が制御信号となり、制御シンボルをサブキャリアに割り当てる必要がなくなるため、データ伝送効率を向上させることができるという利点がある。

ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。

１、１０１・・データキャリア生成部、２、１０２・・パイロットキャリア生成部、３、３３、６３、１０５・・制御部、４、１０６・・選択部、５、１０７・・ＩＦＦＴ部、６、１０８・・ＧＩ付加部、７、１０９・・送信無線部、８、１１０・・送信アンテナ、１１、１２１・・受信アンテナ、１２、１２２・・受信無線部、１３・・シンボル同期部、１４、１２５・・ＦＦＴ部、１５・・第一相関部、１６・・フレーム検出部、１７・・第二相関部、１８、１２７・・モード判別部、１９、１２８・・伝送路特性推定部、２０、１２９・・等化部、２１、１３０・・復調部、３１・・ユニーク位置キャリア抽出部、３２、６２・・１シンボル遅延部、３４、６４・・相関部、３５、６５・・総和部、４１〜４８・・相関演算部、５１・・最大相関値検出部、６１・・サブキャリア抽出部、１０３・・プリアンブル生成部、１０４・・制御情報生成部、１２３・・プリアンブル検出部、１２４・・同期部、１２６・・制御情報抽出部、
３０１、４０１・・伝送データ処理器、３０２、４０２・・ＩＦＦＴ器、３０３、４０３・・送信部、３０４、３１１、４０４、４１１・・アンテナ、３１２、４１２・・受信部、３１３、４１３・・ＦＦＴ器、３１４・・パイロット系列検出器、３１５、３５５、４１５・・等化器、３１６、４１６・・データ処理器、３２１、４２１・・制御部、３２２、４２２・・データビット生成器、３２３、３５３・・パイロット系列生成部、３２４、４２５・・マッピング器、３３１−ａ〜３３１−ｍ、４２３、４３２・・パイロット系列生成器、３３２、３４４・・セレクタ、３４１−ａ〜３４１−ｍ・・パイロット系列比較器、３４２・・比較器、３４３・・制御信号変換器、３４５、４３４・・推定器、３５１、４３１・・パイロット取得器、３５２・・パイロット系列制御部、３５４、４３３・・パイロット伝送路特性推定器、３５６・・ビット変換器、３５７・・ビット比較器、４１４・・伝送路特性推定器、４２４・・制御ビット生成器、

Claims

送信側によりＯＦＤＭ変調方式を用いて送信された信号を受信するＯＦＤＭ通信装置において、
複数のモードの中で前記送信側で使用されたモードに対応したパイロットキャリアの配置パターンを有する信号を前記送信側から受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された信号について、前記複数のモードのそれぞれに対応したパイロットキャリアの配置パターンに関して相関結果を検出する前記複数のモードと同数の相関検出手段と、
前記複数の相関検出手段により検出された相関結果の中で最も高いものを検出する高相関結果検出手段と、
前記高相関結果検出手段により検出された最も高い相関結果に対応したモードが送信側で使用されたモードであると判定するモード判定手段と、
前記モード判定手段により判定されたモードに基づいて、前記受信手段により受信された信号を処理する受信処理手段と、
を備えたことを特徴とするＯＦＤＭ通信装置。