JP2018029336A - OFDM transceiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)送受信装置に関し、特に、階層伝送を行うOFDM送信装置及びOFDM受信装置に関する。 The present invention relates to an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) transmitter / receiver, and more particularly to an OFDM transmitter and OFDM receiver that perform hierarchical transmission.
我が国の現行の地上波テレビ放送では、ISDB−T(Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial)方式が用いられている(非特許文献1)。ISDB−Tは、1チャンネルの周波数帯域(約6MHz)を13の帯域(セグメント)に分割しており、この13個のOFDMセグメントで伝送帯域を構成する地上デジタルテレビジョン放送の放送方式である。 In current terrestrial television broadcasting in Japan, ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial) is used (Non-Patent Document 1). ISDB-T is a broadcasting system for terrestrial digital television broadcasting in which a frequency band (about 6 MHz) of one channel is divided into 13 bands (segments), and a transmission band is configured by these 13 OFDM segments.
現行の地上波テレビ放送では階層伝送が利用されており、同一チャンネルの中で、画質と雑音耐性の異なる複数のサービスが提供されている。具体的には、伝送帯域の中央にある1セグメントを移動受信端末(モバイル端末)向けの部分受信部として、強い雑音耐性の映像を送信するサービス(いわゆる、ワンセグ放送)を提供するとともに、他の12個のセグメントが固定受信端末(家庭用テレビ等)向けの高画質な映像を送信するサービス(ハイビジョン放送等)に用いられている。 In the current terrestrial television broadcasting, hierarchical transmission is used, and a plurality of services with different image quality and noise resistance are provided in the same channel. Specifically, while providing a service (so-called one-segment broadcasting) for transmitting a strong noise-resistant video using one segment in the center of the transmission band as a partial receiving unit for a mobile receiving terminal (mobile terminal) Twelve segments are used for services (such as high-definition broadcasting) that transmit high-quality video for fixed receiving terminals (such as home televisions).
また、近年は、スーパーハイビジョン(8K:7680ピクセル×4320ライン)と呼ばれる高精細映像の実用化が進められており、これに対応した次世代地上放送の伝送方式の検討が進められている。 In recent years, high-definition video called Super Hi-Vision (8K: 7680 pixels × 4320 lines) has been put into practical use, and a transmission system for next-generation terrestrial broadcasting corresponding to this has been studied.
次世代地上放送では、現行のISDB−T方式のセグメント構造を有したOFDM信号を保持しつつ、信号帯域幅やFFTポイント数の拡大により伝送容量の増加や柔軟性の向上を図ることが想定されている。また、新しい技術の導入として、誤り訂正符号にLDPC(Low Density Parity Check)符号を利用することや、キャリア変調として不均一コンスタレーションを用いること、時空間符号化を適用したSFN(single-frequency network)など、様々な仕様が検討されている。 In next-generation terrestrial broadcasting, it is assumed that the OFDM signal having the segment structure of the current ISDB-T system will be maintained, and the transmission capacity and flexibility will be improved by expanding the signal bandwidth and the number of FFT points. ing. In addition, as a new technology, LDPC (Low Density Parity Check) code is used as an error correction code, non-uniform constellation is used as carrier modulation, SFN (single-frequency network) to which space-time coding is applied. ) Etc. are being studied.
図7に、ISDB−Tと次世代地上放送の暫定仕様の主な伝送パラメータを示す。例えば、信号帯域幅が5.57MHzから5.85MHzになり、FFTポイント数が2〜4倍に拡大すること等により伝送容量を増加させている。また、セグメント数を13から35に増やすことで各階層のビットレートを細かく調整できるようにし、柔軟性を向上させている。 FIG. 7 shows main transmission parameters of provisional specifications for ISDB-T and next-generation terrestrial broadcasting. For example, the transmission bandwidth is increased by increasing the signal bandwidth from 5.57 MHz to 5.85 MHz and increasing the number of FFT points by 2 to 4 times. Further, by increasing the number of segments from 13 to 35, the bit rate of each layer can be finely adjusted, thereby improving flexibility.
また、次世代地上放送においても階層伝送が採用される予定であり、移動受信端末向けの部分受信部についても、狭帯域受信機で受信可能であるISDB−Tの特徴を継承しつつ、セグメント数の調整やインターリーブによる移動受信特性の向上が検討されている。 Hierarchical transmission is also planned for next-generation terrestrial broadcasting, and the number of segments for the partial reception unit for mobile reception terminals is inherited from the features of ISDB-T that can be received by a narrowband receiver. Improvement of mobile reception characteristics by adjusting the frequency and interleaving is being studied.
図8に、次世代地上放送で想定される1チャンネルの周波数帯域の構造を示す。伝送帯域の全体は、移動受信端末向けの部分受信部(本明細書ではA階層といい、「α」で示す。)と、固定受信端末向けの非部分受信部(本明細書ではB階層といい、「β」で示す。)とからなる。例えば、全体35セグメント内の中央9セグメントを「部分受信帯域(γ)」とし、A階層αは部分受信帯域γの中に配置する。移動受信向け端末などの狭帯域受信機は部分受信帯域γ内の信号を受信し、A階層αのみを復調する。図8(A)に示すように、A階層αの最大セグメント数は、部分受信帯域γと同じ9セグメントとする。仮にA階層αが3セグメントの場合、B階層βの6セグメントと合わせて部分受信帯域γの9セグメントを構成する。図8(B)に示すように、周波数インターリーブを部分受信帯域γ内でセグメント単位で行うことが可能であり、A階層αが9セグメント未満の場合は階層をまたいで、離散配置されたA階層のセグメントαの処理を行う。 FIG. 8 shows the structure of the frequency band of one channel assumed in next-generation terrestrial broadcasting. The entire transmission band is composed of a partial reception unit for mobile reception terminals (referred to as A layer in this specification, indicated by “α”), and a non-partial reception unit for fixed reception terminals (in this specification, B layer). It is indicated by “β”.) For example, the central 9 segments in the entire 35 segments are defined as “partial reception band (γ)”, and the A layer α is arranged in the partial reception band γ. A narrowband receiver such as a mobile reception terminal receives a signal in the partial reception band γ and demodulates only the A layer α. As shown in FIG. 8A, the maximum number of segments in layer A is 9 segments, which is the same as the partial reception band γ. If the A layer α is 3 segments, 9 segments of the partial reception band γ are configured together with 6 segments of the B layer β. As shown in FIG. 8 (B), frequency interleaving can be performed in segments within the partial reception band γ. When the A layer α is less than 9 segments, the A layers are arranged discretely across the layers. The segment α is processed.
地上波テレビ放送では、非部分受信部(B階層)とともに、部分受信部(A階層)についても受信特性の向上が求められている。受信特性の向上のためには、伝送データ量を増加させることが望ましい。 In terrestrial television broadcasting, it is required to improve reception characteristics of the partial receiver (A layer) as well as the non-partial receiver (B layer). In order to improve reception characteristics, it is desirable to increase the amount of transmission data.
図8のようなチャンネル構成を前提としたとき、A階層αの伝送データ量を増加させる手段としては、A階層αのセグメント数を増加させることが考えられる。しかし、チャンネル内の全体のセグメント数が35に固定されているため、A階層αのセグメント数を増加させるとB階層βのセグメント数が減少し、B階層βの伝送データ量が減少する。したがって、B階層βの伝送データ量の減少を抑制しつつ、A階層αの伝送データ量を増加させ、A階層の受信特性を向上させる手段が求められている。 Assuming the channel configuration as shown in FIG. 8, as a means for increasing the transmission data amount of the A layer α, it is conceivable to increase the number of segments of the A layer α. However, since the total number of segments in the channel is fixed at 35, if the number of segments in layer A is increased, the number of segments in layer B is decreased and the amount of transmission data in layer B is decreased. Accordingly, there is a demand for means for increasing the transmission data amount of the A layer α and improving the reception characteristics of the A layer while suppressing the decrease in the transmission data amount of the B layer β.
したがって、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、B階層βの伝送データ量の減少を抑制しつつ、A階層αの伝送データ量を増加させることができる、OFDM送信装置及びOFDM受信装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention made in view of the above problems is an OFDM transmitter capable of increasing the transmission data amount of the A layer α while suppressing the decrease of the transmission data amount of the B layer β. And providing an OFDM receiver.
上記課題を解決するために本発明に係るOFDM送信装置は、部分受信部のデータをキャリア変調する第1のキャリア変調部と、非部分受信部のデータをキャリア変調する第2のキャリア変調部と、キャリア変調された部分受信部のデータと非部分受信部のデータを合成する階層合成部と、OFDMフレームを生成するフレーム化部と、OFDMフレームをIFFT処理するIFFT部とを備え、階層伝送を行うOFDM送信装置において、さらに、前記第1のキャリア変調部の出力を増幅する増幅部、及び、前記第2のキャリア変調部の出力を減衰する減衰部の少なくとも一方を備え、部分受信部の電力が非部分受信部の電力よりも大きいOFDM変調信号を送信することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an OFDM transmission apparatus according to the present invention includes a first carrier modulation unit that performs carrier modulation on data of a partial reception unit, and a second carrier modulation unit that performs carrier modulation on data of a non-partial reception unit. A layer synthesizing unit that synthesizes carrier-modulated partial reception unit data and non-partial reception unit data, a framing unit that generates an OFDM frame, and an IFFT unit that performs IFFT processing on the OFDM frame, and performs hierarchical transmission. In the OFDM transmitter to perform, further comprising at least one of an amplifying unit for amplifying the output of the first carrier modulation unit and an attenuating unit for attenuating the output of the second carrier modulation unit, the power of the partial receiving unit Is characterized by transmitting an OFDM modulated signal larger than the power of the non-partial receiver.
また、前記OFDM送信装置は、部分受信部と非部分受信部の合計の全電力量を一定とするように、前記増幅部及び前記減衰部を調整することが望ましい。 In addition, it is preferable that the OFDM transmitter adjusts the amplifying unit and the attenuating unit so that the total total power amount of the partial receiving unit and the non-partial receiving unit is constant.
また、前記OFDM送信装置は、部分受信部のパイロット信号の電力を、非部分受信部のパイロット信号の電力よりも増幅する調整部を備えることが望ましい。 The OFDM transmission apparatus preferably includes an adjustment unit that amplifies the power of the pilot signal of the partial reception unit more than the power of the pilot signal of the non-partial reception unit.
また、前記OFDM送信装置は、前記OFDM変調信号が、前記部分受信部の電力の増幅量又は前記非部分受信部の電力の減衰量を記述したTMCC信号を備えることが望ましい。 In the OFDM transmission apparatus, it is preferable that the OFDM modulation signal includes a TMCC signal describing an amount of power amplification of the partial reception unit or an amount of power attenuation of the non-partial reception unit.
また、前記OFDM送信装置は、前記増幅部が、前記TMCCに基づき前記部分受信部の電力が全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で8dBまで増幅するようにしたことが望ましい。 In the OFDM transmitter, it is preferable that the amplifying unit amplifies the partial receiver based on the TMCC up to 8 dB at a maximum as compared with a case where the entire frequency band is a uniform power.
また、前記OFDM送信装置は、前記調整部が、前記TMCCに基づき前記部分受信部のパイロット信号の電力が全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で8dBまで増幅するようにしたことが望ましい。 In the OFDM transmission apparatus, it is preferable that the adjustment unit amplifies the pilot signal power of the partial reception unit based on the TMCC up to 8 dB at a maximum compared to when the entire frequency band is a uniform power. .
また、前記OFDM送信装置は、複数のアンテナから、部分受信部の電力が非部分受信部の電力よりも大きいOFDM変調信号を送信することが望ましい。 In addition, it is preferable that the OFDM transmitter transmits an OFDM modulated signal in which the power of the partial receiver is larger than the power of the non-partial receiver from a plurality of antennas.
上記課題を解決するために本発明に係るOFDM受信装置は、部分受信部の電力が非部分受信部の電力よりも大きいOFDM変調信号を受信するOFDM受信装置において、受信信号をFFT処理するFFT部と、FFT処理された信号からデータ信号を抽出するデフレーム部と、抽出されたデータ信号を部分受信部と非部分受信部に分離する階層分離部と、部分受信部のデータをキャリア復調する第1のキャリア復調部、及び、非部分受信部のデータをキャリア復調する第2のキャリア復調部の少なくとも一方を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an OFDM receiving apparatus according to the present invention includes an FFT unit that performs an FFT process on a received signal in an OFDM receiving apparatus that receives an OFDM modulated signal in which the power of a partial receiving unit is greater than the power of a non-partial receiving unit. A deframe unit that extracts a data signal from the FFT-processed signal, a layer separation unit that separates the extracted data signal into a partial reception unit and a non-partial reception unit, and a carrier demodulation of data in the partial reception unit It includes at least one of a first carrier demodulator and a second carrier demodulator that performs carrier demodulation on the data of the non-partial receiver.
また、前記OFDM受信装置は、パイロット信号を抽出する抽出部と、部分受信部のパイロット信号と非部分受信部の増幅されたパイロット信号を利用して伝送路を推定する伝送路推定部と、前記伝送路推定部で推定されたチャネル係数に基づいて信号を補正する等化部と、を更に備えることが望ましい。 The OFDM receiver includes an extraction unit that extracts a pilot signal, a transmission path estimation unit that estimates a transmission path using a pilot signal of a partial reception unit and an amplified pilot signal of a non-partial reception unit, It is desirable to further include an equalization unit that corrects the signal based on the channel coefficient estimated by the transmission path estimation unit.
本発明におけるOFDM送信装置及びOFDM受信装置によれば、B階層βの伝送データ量の減少を抑制しつつ、A階層αの伝送データ量を増加させることができる。 According to the OFDM transmitting apparatus and OFDM receiving apparatus of the present invention, it is possible to increase the transmission data amount of the A layer α while suppressing the decrease of the transmission data amount of the B layer β.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態)
図1は本発明で利用する伝送方式のセグメントと電力の関係を説明する図である。本発明では、部分受信部であるA階層αの受信特性の向上や伝送容量の拡大を図るため、A階層αのセグメントを電力増幅し、部分受信部(A階層α)の電力が非部分受信部(B階層β)の電力よりも大きいOFDM変調信号を利用する。図1(A)は、A階層αの3セグメントを増幅した場合のスペクトル(周波数インターリーブ処理なし)の一例であり、増幅を行わない場合(図1(B))と比較したものである。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram for explaining the relationship between power transmission segments and power used in the present invention. In the present invention, in order to improve the reception characteristics of A layer α, which is a partial receiver, and to increase the transmission capacity, the power of the segment of A layer α is amplified, and the power of the partial receiver (A layer α) is non-partial received. An OFDM modulated signal larger than the power of the part (B layer β) is used. FIG. 1A is an example of a spectrum (no frequency interleaving process) when the three segments of the A layer α are amplified, and is compared with a case where the amplification is not performed (FIG. 1B).
この例では、6MHz帯域内の送信電力を一定に保つことを基準に考えており、全セグメントを均一の電力で送信した場合(図1(B))を基準として、A階層αの3セグメントの電力をP1だけ増幅させ、B階層βの32セグメントの電力をP2だけ減衰させている。したがって、(A階層αのセグメント数)×P1 は、概ね(B階層βのセグメント数)×P2 と等しくなる。 In this example, the transmission power within the 6 MHz band is considered to be kept constant, and the case where all segments are transmitted with uniform power (FIG. 1B) is used as a reference for the three segments of the A layer α. The power is amplified by P 1, and the power of 32 segments in the B layer β is attenuated by P 2 . Therefore, (number of segments in layer A) × P 1 is approximately equal to (number of segments in layer B) × P 2 .
なお、6MHz帯域内の送信電力を一定に保つとの条件がない場合は、B階層βの電力減衰を行うことなく、A階層αの3セグメントの電力を必要なだけ増幅させることができる。 When there is no condition for keeping the transmission power in the 6 MHz band constant, the power of the three segments of the A layer α can be amplified as much as necessary without performing the power attenuation of the B layer β.
後述のとおり、A階層αのセグメントの電力を増幅することにより、A階層αの所要C/N(Carrier to Noise ratio)が改善し、伝送レートを高くすることができる。また、送信電力が大きくなることにより、A階層αの信号の伝送可能なエリアが拡大する。 As will be described later, by amplifying the power of the segment of the A layer α, the required C / N (Carrier to Noise ratio) of the A layer α is improved and the transmission rate can be increased. Further, as the transmission power increases, the area in which the signal of the layer A can be transmitted is expanded.
図1(C)は、A階層αのセグメントをB階層βよりも増幅した場合のパイロット信号の例を示す図である。このとき、A階層αのパイロット信号SP1は、B階層βのパイロット信号SP2よりも、大きな電力とする。A階層αのデータ信号の電力をB階層βのデータ信号の電力よりも大きくしたのと同じ比率(例えば、[1+k]倍)で、A階層αのパイロット信号SP1の電力を、B階層βのパイロット信号SP2の電力よりも増幅することが望ましい。なお、部分受信部(A階層αの信号、及びパイロット信号SP1)の電力は、全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で8dBまで増幅することが望ましい。これは、部分受信部を最大で8dBまでのブーストとすることにより、逆に非部分受信部(B階層βの信号、及びパイロット信号SP2)の電力の減衰量を最大でも3dBに押さえるためである。このとき、部分受信部の電力の非部分受信部の電力に対する増幅度[k]は、最大で11dBまでとなる。後述のとおり、電力ブーストによりA階層の所要C/Nを改善する場合と、A階層で使用するセグメント数の増加によりA階層の変調多値数や符号化率を高耐性にし、所要C/Nを改善する場合とを比較すると、A階層の電力ブーストが8dBまでの範囲では、電力ブーストによりA階層の所要C/Nを改善した方が、B階層のC/N劣化量が少なくなり、電力ブーストを行うメリットが大きい。 FIG. 1C is a diagram illustrating an example of a pilot signal when a segment of layer A is amplified more than layer B β. At this time, the pilot signal SP 1 of the A layer α has a higher power than the pilot signal SP 2 of the B layer β. The power of the pilot signal SP 1 of the A layer α is changed to the power of the B layer β at the same ratio (for example, [1 + k] times) that the power of the data signal of the A layer α is larger than the power of the data signal of the B layer β. it is desirable to amplification than the power of the pilot signal SP 2. Note that it is desirable that the power of the partial receiver (A layer α signal and pilot signal SP 1 ) is amplified to 8 dB at the maximum as compared with the case where the entire frequency band is uniform power. This is because the amount of power attenuation of the non-partial reception unit (B layer β signal and pilot signal SP 2 ) is suppressed to 3 dB at the maximum by boosting the partial reception unit up to 8 dB. is there. At this time, the amplification degree [k] of the power of the partial receiver with respect to the power of the non-partial receiver is 11 dB at the maximum. As will be described later, when the required C / N of the A layer is improved by the power boost, and the number of segments used in the A layer is increased, the modulation multi-level number and the coding rate of the A layer are made highly resistant, and the required C / N When the power boost of the A layer is up to 8 dB, the improvement of the required C / N of the A layer by the power boost reduces the amount of C / N degradation of the B layer and the power boost. The benefits of boosting are great.
このパイロット信号の増幅は、SP(Scattered Pilot)信号にも、CP(Continual Pilot)信号にも適用できる。また、図示されていないが、TMCC(Transmission and Multiplexing Configuration and Control)信号についても同様に、A階層αのTMCC信号の電力を、B階層βのTMCC信号の電力よりも増幅することが望ましい。なお、図では、各セグメントに1つのパイロット信号が例示されているが、通常のOFDM信号と同様に、フレーム中に所定の配置で必要な数のパイロット信号及びTMCC信号を挿入して良い。 This pilot signal amplification can be applied to both an SP (Scattered Pilot) signal and a CP (Continual Pilot) signal. Although not shown in the figure, it is desirable that the power of the TMCC signal of the A layer α is amplified more than the power of the TMCC signal of the B layer β similarly for a TMCC (Transmission and Multiplexing Configuration and Control) signal. In the figure, one pilot signal is illustrated for each segment. However, a necessary number of pilot signals and TMCC signals may be inserted in a predetermined arrangement in a frame as in the case of a normal OFDM signal.
なお、ここでは、次世代地上放送の暫定仕様である35セグメントのスペクトルに基づいて説明したが、部分受信部のセグメントの電力を非部分受信部のセグメントの電力よりも大きくすることは、現行の13セグメントの伝送方式でも適用できる。すなわち、伝送帯域の中央の1セグメント(部分受信部)を、他の12セグメントよりも電力を増幅し、1セグサービスの受信特性を向上させることができる。 In addition, although it demonstrated based on the spectrum of 35 segments which is the provisional specification of next-generation terrestrial broadcasting here, increasing the electric power of the segment of a partial receiver part more than the electric power of the segment of a non-partial receiver part is the present. A 13-segment transmission method is also applicable. That is, it is possible to amplify the power of one segment (partial reception unit) in the center of the transmission band more than the other 12 segments and improve the reception characteristics of the one-segment service.
ここで、送信装置について説明する。図2は、A階層データの電力増幅を行うOFDM送信装置のブロック図の例である。 Here, the transmission apparatus will be described. FIG. 2 is an example of a block diagram of an OFDM transmitter that performs power amplification of layer A data.
本発明の実施の形態に係るOFDM送信装置10は、キャリア変調部11、増幅部12、減衰部13、階層合成部14、フレーム化部15、調整部16、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部17、送信部18、及びアンテナ19を備える。OFDM送信装置10は、A階層のデータaとB階層のデータbとを、それぞれのセグメントの電力量を異ならせて送信することができる。
An
キャリア変調部11は、予め設定されたパラメータ及び変調方式に応じて、入力されたデータのマッピング処理等を行ってキャリアシンボルを出力する。なお、ここでは通常のOFDM変調で行われるエネルギー拡散やインターリーブ、誤り訂正符号化等の処理については記載を省略しているが、必要に応じて行うことができる。なお、キャリア変調部(第1のキャリア変調部)11aは、A階層のデータを変調するキャリア変調部であり、変調した信号を増幅部12に出力する。また、キャリア変調部(第2のキャリア変調部)11bは、B階層のデータを変調するキャリア変調部であり、変調した信号を減衰部13に出力する。一般に、固定受信に用いられるB階層のデータの変調方式は、A階層よりも変調多値数が大きく、データ伝送量の多い変調方式を行う。
The carrier modulation unit 11 outputs a carrier symbol by performing mapping processing of input data according to a preset parameter and modulation scheme. Here, the description of processing such as energy spreading, interleaving, and error correction coding performed in normal OFDM modulation is omitted, but can be performed as necessary. The carrier modulation unit (first carrier modulation unit) 11 a is a carrier modulation unit that modulates data of the A layer, and outputs the modulated signal to the
増幅部12は、キャリア変調部11aからの変調信号が入力され、予め設定された増幅量に基づいて、変調されたA階層データaの信号の電力を増幅する。そして、増幅部12は、増幅したA階層の変調信号を階層合成部14に出力する。
The
減衰部13は、キャリア変調部11bからの変調信号が入力され、予め設定された減衰量に基づいて、変調されたB階層データbの信号の電力を減衰させる。そして、減衰部13は、減衰したB階層の変調信号を階層合成部14に出力する。
The
なお、前述のとおり、6MHz帯域内の送信電力を一定に保つとの条件がない場合は、減衰部13を設ける必要はない。また、キャリア変調部11a,11bの出力電力を、予め一方の出力電力(通常よりも減衰又は増幅した電力)に設定しておけば、増幅部12と減衰部13のどちらか一方のみを設ければよい。増幅部12は、A階層データa(部分受信部)の電力を、全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で8dBまで増幅することができるように構成することが望ましい。また、減衰部13は、B階層データb(非部分受信部)の電力の減衰量を全周波数帯域で均一電力としたときよりも最大で3dBまでに抑えることができるように構成することが望ましい。
As described above, when there is no condition for keeping the transmission power in the 6 MHz band constant, it is not necessary to provide the
階層合成部14は、増幅部12からの増幅後のA階層変調済みデータ(キャリアシンボル)と、減衰部12からの減衰後のB階層変調済みデータ(キャリアシンボル)が入力され、A階層変調済みデータとB階層変調済みデータとを階層合成する。そして、階層合成後のA階層とB階層のデータ信号をフレーム化部15に出力する。
The
フレーム化部15は、階層合成部14からの階層合成後のA階層とB階層のデータ信号が入力され、入力されたA階層とB階層のデータ信号と、調整部16から入力されるパイロット信号及び図示しないTMCC信号等を、所定のキャリア及びシンボル位置に配置することで、OFDMフレームを生成する。フレーム化部15は、OFDMフレーム化した変調信号をIFFT部17に出力する。
The framing
調整部16は、パイロット信号の電力を調整する。すなわち、図1(C)に示されるように、A階層αのセグメントに配置されるパイロット信号(SP信号、CP信号)を増幅し、B階層βのセグメントに配置されるパイロット信号の電力をB階層βのデータシンボルに合わせて調整する。電力を調整したパイロット信号(A階層αのパイロット信号SP1、B階層βのパイロット信号SP2)をフレーム化部15に出力する。また、図示されていないが、この調整部16が、TMCC信号の電力をパイロット信号と同様に調整するようにしても良い。なお、TMCC信号には、一般に、変調方式、セグメント数、符号化率等の伝送パラメータを記述するが、本発明では、これらのパラメータに加えて、増幅部12の増幅量(部分受信部の電力の増幅量)や減衰部13の減衰量(非部分受信部の電力の減衰量)を、TMCC信号に記述することが望ましい。調整部16は、TMCC信号に基づいて、A階層αのセグメントに配置されるパイロット信号(部分受信部)の電力を、全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で8dBまで増幅することができるように、また、B階層βのセグメントに配置されるパイロット信号(非部分受信部)の電力の減衰量を、全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大でも3dBに抑えるように構成することが望ましい。
The
IFFT部17は、フレーム化部15からのOFDMフレーム化した変調信号が入力され、この変調信号をIFFT処理して、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。そして、IFFT部17は、時間領域の信号に変換した変調信号を送信部18に出力する。
The
送信部18は、IFFT部17からの時間領域の信号に変換した変調信号が入力され、この変調信号を送信するために必要な処理を行う。例えば、OFDM信号に対してガードインターバルを付加し、直交変調を行った後、無線周波数信号に周波数変換し、電力増幅を行って、送信信号をアンテナ19から出力する。
The
これにより、送信装置10は、図1(A)、(C)に示すA階層のセグメントの電力が増幅されたOFDM変調信号を、アンテナ19から送信する。
Thereby, the
次に、受信装置について説明する。図3は、A階層データが電力増幅された信号を受信するOFDM送信装置のブロック図の例である。 Next, the receiving apparatus will be described. FIG. 3 is an example of a block diagram of an OFDM transmission apparatus that receives a signal obtained by power-amplifying layer A data.
本発明の実施の形態に係るOFDM受信装置20は、アンテナ21、受信部22、FFT(Fast Fourier Transform)部23、SP抽出部24、伝送路推定部25、等化部26、デフレーム化部27、階層分割部28、及びキャリア復調部29を備える。
An
アンテナ21で受信された、A階層データが電力増幅されたOFDM信号は、受信部22に入力される。受信部21は、無線周波数の受信信号を中間周波数信号に周波数変換し、直交復調を行った後、ガードインターバルの除去等、その後のFFT処理のために必要な信号処理を行い、FFT部23に出力する。
The OFDM signal received by the
FFT部23は、受信部22で処理された信号をFFT処理し、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。そして、FFT部23は、周波数領域に変換された信号を、SP抽出部24と等化部26に出力する。
The
SP抽出部24は、FFT部23からの周波数領域に変換された信号から、パイロット信号(特に、SP信号)を抽出し、抽出されたパイロット信号を伝送路推定部25に出力する。このSP抽出部24は、A階層のデータを取得する受信装置であっても、部分受信部(A階層α)のパイロット信号(SP1)とともに、部分受信部の近傍の非部分受信部(B階層β)のパイロット信号(SP2)も一部抽出する。後述するように、非部分受信部のパイロット信号を利用することにより、伝送路推定の精度を高めることができる。なお、FFT部23でFFT処理された信号からTMCC信号を抽出し、復調のために必要な情報を得ることは自明であるので、ここでは図示していない。
The
伝送路推定部25は、SP抽出部24からのパイロット信号を元に、伝送路の推定を行う。伝送路推定の際には、部分受信部(A階層α)のパイロット信号(SP1)と非部分受信部(B階層β)のパイロット信号(SP2)の両方を利用する。ここで、図1(C)に示されるように、部分受信部αと非部分受信部βのパイロット信号は送信時の電力が異なっているから、送信時の電力比に対応する比率で、抽出された非部分受信部(B階層β)のパイロット信号を増幅(例えば、[1+k]倍に、SP2信号を補正)してから、計算処理を行い、各伝送路のチャネル係数Hを算出する。A階層のデータを取得する受信装置であっても、部分受信部(A階層α)のパイロット信号(SP1)とともに、非部分受信部(B階層β)のパイロット信号(SP2)の一部(部分受信部の近傍の非部分受信部のパイロット信号)を増幅して利用することにより、より精度の高い伝送路推定が可能となる。その後、伝送路推定部25は、各伝送路のチャネル係数Hを等化部26に出力する。なお、B階層のデータを取得する受信装置は、部分受信部(A階層α)のパイロット信号(SP1)と非部分受信部(B階層β)のパイロット信号(SP2)の全てを利用することができる。
The transmission path estimation unit 25 estimates a transmission path based on the pilot signal from the
等化部26は、FFT部23から入力された信号yと伝送路推定部25から入力されたチャネル係数Hに基づいて、等化処理を行う。すなわち、各信号yをそれぞれのチャンネル係数Hで補正(y/H)して、補正されたOFDMフレームを算出し、デフレーム化部27に出力する。
The
デフレーム化部27は、等化部26からのOFDMフレームの信号から、必要なデータ信号(データシンボル)を抽出する。デフレーム化部27は、抽出したデータ信号を階層分割部28に出力する。
The
階層分割部28は、デフレーム化部27からのデータ信号(データシンボル)が入力され、これを各階層のデータ(ここでは、A階層のデータとB階層のデータ)に分割して、キャリア復調部29に出力する。
The
キャリア復調部(第1のキャリア復調部)29aは、A階層のデータを復調するキャリア復調部であり、キャリア復調部(第2のキャリア復調部)29bは、B階層のデータを復調するキャリア復調部である。ここでは、キャリア復調部29aと29bの両者が記載されているが、受信装置で処理するデータがA階層とB階層のいずれか一方である場合は、復調部は処理するデータに応じて一方を備えていればよい。キャリア復調部29は、データシンボルをデマッピングし、さらにデインターリーブ処理や誤り訂正復号(図示せず)を行って、各階層のデータa又はbを出力する。
The carrier demodulator (first carrier demodulator) 29a is a carrier demodulator that demodulates A layer data, and the carrier demodulator (second carrier demodulator) 29b is a carrier demodulator that demodulates B layer data. Part. Here, both
これにより、受信装置20は、図1(A)に示すA階層のセグメントの電力が増幅されたOFDM変調信号を受信し、階層別のデータa又はbを出力する。
Thereby, the receiving
これまで、送信装置も受信装置も1アンテナのSISO(single input and single output)の伝送方式について説明してきたが、本発明の部分受信部が増幅されたOFDM変調信号は、送信装置と受信装置の双方が複数のアンテナを用いるMIMO(multiple-input and multiple-output)や、送信装置が複数のアンテナを用い、受信装置が1つのアンテナを用いるMISO(multiple-input and single-output)の伝送方式でも利用できる。 So far, both the transmission apparatus and the reception apparatus have been described with respect to a single antenna SISO (single input and single output) transmission method. However, the OFDM modulated signal amplified by the partial reception unit of the present invention is transmitted between the transmission apparatus and the reception apparatus. Both MIMO (multiple-input and multiple-output) using a plurality of antennas, and MISO (multiple-input and single-output) transmission method using a plurality of antennas for the transmitting device and one antenna for the receiving device. Available.
このとき、送信装置は複数のアンテナから、図1(A)、(C)に示す部分受信部の電力が非部分受信部の電力よりも大きいOFDM変調信号を送信する。また、受信装置は、複数アンテナから送信された部分受信部が増幅されたOFDM変調信号を、複数の又は1つのアンテナで受信する。これにより、部分受信部(A階層)の受信特性がより向上する。 At this time, the transmission apparatus transmits an OFDM modulated signal in which the power of the partial receiver shown in FIGS. 1A and 1C is larger than the power of the non-partial receiver from the plurality of antennas. In addition, the reception apparatus receives the OFDM modulated signal amplified by the partial reception unit transmitted from the plurality of antennas, using a plurality of antennas or one antenna. As a result, the reception characteristics of the partial reception unit (A layer) are further improved.
(効果の検証)
以下に、本発明の効果について検証する。ここでは、A階層のデータを送信するセグメントの電力を増幅した場合と、A階層のデータを送信するセグメントの数を増加させた場合との比較を行った。
(Verification of effect)
The effects of the present invention will be verified below. Here, a comparison was made between the case where the power of the segment transmitting the data of the A layer is amplified and the case where the number of segments transmitting the data of the A layer is increased.
図4に、全セグメント数を35とし、全体の伝送電力が一定との条件で、A階層を電力増幅した場合のB階層の電力減衰量を示す。図4において、グラフ番号41〜45のあとの括弧内は、A階層のセグメント数とB階層のセグメント数を、比の形式で記載したものである。例えば、グラフ41は、A階層が1セグメントでB階層が34セグメントの場合のA階層の電力増幅量とB階層の電力減衰量の関係を示しており、グラフ45は、A階層が9セグメントでB階層が26セグメントの場合のA階層の電力増幅量とB階層の電力減衰量の関係を示している。
FIG. 4 shows the power attenuation amount of the B layer when the power of the A layer is amplified under the condition that the total number of segments is 35 and the total transmission power is constant. In FIG. 4, the numbers in the parentheses after the
ここで、A階層が3セグメントで、B階層が32セグメントの場合、グラフ42が対応し、A階層を5dB増幅すると、B階層は1dB減衰することが分かる。A階層の増幅量を10dBにすることも理論的には可能であるが、A階層のセグメント数(例えば、3セグメント)を確保するとともにB階層の減衰量を最大でも3dBに抑えるためには、A階層の電力は、全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で8dBまで増幅する程度とすることが望ましい。
Here, when the A layer is 3 segments and the B layer is 32 segments, the
次に、A階層を5dB増幅する場合について検討する。図5は、A階層においてキャリア変調(QPSK,16QAM,64QAM)と誤り訂正符号化率(5/15〜13/15)を組み合わせ、A階層の所要C/Nと3セグメントの伝送レートの関係を示したものである。通常のキャリア変調及び符号化率として、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)・符号化率12/15を想定した場合、所要C/Nは5.2dB、伝送レートは0.67Mbpsである。A階層の電力を5dB増幅すると、同じ受信点では所要C/Nが10.2dBとなるキャリア変調と符号化率の組合せで受信可能になるため、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation)・符号化率11/15の伝送方式が利用可能である。このとき伝送レートは1.24Mbpsであり、1.9倍に増加する。これは、キャリア変調QPSK、符号化率12/15で電力増幅しない場合のA階層のセグメント数を3セグメントから5.7(=3×1.9)セグメント(約6セグメント)に増やした伝送レートと同じである。
Next, consider the case where the A layer is amplified by 5 dB. FIG. 5 shows the relationship between the required C / N of layer A and the transmission rate of 3 segments by combining carrier modulation (QPSK, 16QAM, 64QAM) and error correction coding rate (5/15 to 13/15) in layer A. It is shown. Assuming a QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) / coding rate of 12/15 as a normal carrier modulation and coding rate, the required C / N is 5.2 dB, and the transmission rate is 0.67 Mbps. When the power of the A layer is amplified by 5 dB, reception at the same reception point is possible with a combination of carrier modulation and coding rate with a required C / N of 10.2 dB. Therefore, 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) / coding rate 11 / Fifteen transmission schemes are available. At this time, the transmission rate is 1.24 Mbps, which increases 1.9 times. This is a transmission rate obtained by increasing the number of segments of layer A from 3 segments to 5.7 (= 3 × 1.9) segments (about 6 segments) when carrier modulation QPSK and
ここで、A階層の伝送レートを増加するために、A階層3セグメントを5dB増幅する場合(B階層は32セグメント)と、A階層を電力増幅せずに3セグメントから6セグメントに増やす場合(B階層は29セグメント)の、B階層への影響を検討する。図6に、B階層における所要C/Nと32セグメントおよび29セグメントの伝送レートの関係を示す。256QAM・符号化率12/15に着目すると、B階層32セグメント(A階層3セグメント)のグラフでは、所要C/Nは22dB、伝送レートは28.7Mbpsである。A階層を5dB増幅すると図4(グラフ42)よりB階層は1dB減衰し、同じ受信点のC/Nは21dBとなるため、B階層の伝送レートは27.2Mbpsとなり減衰前の約95%に減少する。一方、A階層を3セグメントから6セグメントに増やすと、B階層は電力減衰はないが32セグメントから29セグメントに減るため、B階層29セグメントのグラフに示されるように、所要C/Nは22dBで伝送レートは26.0Mbpsとなり約91%に減少する。したがって、A階層の伝送容量を拡大するには、A階層のセグメント数を増やすよりA階層の電力を増幅した方がB階層への影響は少ない。
Here, in order to increase the transmission rate of the A layer, the case where the
以上のとおり、A階層の電力を増幅した場合と、A階層を電力増幅せずにセグメント数を増やした場合の、B階層の伝送レートを比較した結果より、本発明によりA階層の電力を増幅した場合の方が、B階層の伝送レートの減少を軽減できることを一例で確認できた。なお、本発明のA階層の電力を増幅することにより、A階層を電力増幅せずにセグメント数を増やした場合よりも、B階層の伝送レートの減少を軽減できる効果は、A階層の電力ブースト(増幅)が全周波数帯域を均一電力としたときよりも8dBまでの範囲で、より高い効果が生じる。 As described above, from the result of comparing the transmission rates of the B layer when the power of the A layer is amplified and the number of segments is increased without power amplification of the A layer, the power of the A layer is amplified according to the present invention. It has been confirmed by an example that the reduction in the transmission rate of the B layer can be reduced in the case of the above. Note that, by amplifying the power of the A layer of the present invention, the effect of reducing the decrease in the transmission rate of the B layer can be reduced as compared with the case where the number of segments is increased without amplifying the power of the A layer. A higher effect is produced in the range up to 8 dB than when (amplification) is set to uniform power in the entire frequency band.
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。 Although the above embodiment has been described as a representative example, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, a plurality of constituent blocks described in the embodiments can be combined into one, or one constituent block can be divided.
10 OFDM送信装置
11 キャリア変調部
12 増幅部
13 減衰部
14 階層合成部
15 フレーム化部
16 調整部
17 IFFT部
18 送信部
19 アンテナ
20 OFDM受信装置
21 アンテナ
22 受信部
23 FFT部
24 SP抽出部
25 伝送路推定部
26 等化部
27 デフレーム化部
28 階層分離部
29 キャリア復調部
41〜45 グラフ
DESCRIPTION OF
Claims (9)
非部分受信部のデータをキャリア変調する第2のキャリア変調部と、
キャリア変調された部分受信部のデータと非部分受信部のデータを合成する階層合成部と、
OFDMフレームを生成するフレーム化部と、
OFDMフレームをIFFT処理するIFFT部とを備え、階層伝送を行うOFDM送信装置において、
さらに、前記第1のキャリア変調部の出力を増幅する増幅部、及び、前記第2のキャリア変調部の出力を減衰する減衰部の少なくとも一方を備え、部分受信部の電力が非部分受信部の電力よりも大きいOFDM変調信号を送信するOFDM送信装置。 A first carrier modulation unit for carrier modulating the data of the partial reception unit;
A second carrier modulation unit for carrier modulating the data of the non-partial reception unit;
A layer synthesizing unit that synthesizes the data of the carrier-modulated partial receiving unit and the data of the non-partial receiving unit;
A framing unit for generating an OFDM frame;
In an OFDM transmission apparatus that includes an IFFT unit that performs an IFFT process on an OFDM frame and performs hierarchical transmission,
Furthermore, it comprises at least one of an amplifying unit for amplifying the output of the first carrier modulating unit and an attenuating unit for attenuating the output of the second carrier modulating unit, and the power of the partial receiving unit is that of the non-partial receiving unit. An OFDM transmitter that transmits an OFDM-modulated signal larger than power.
受信信号をFFT処理するFFT部と、
FFT処理された信号からデータ信号を抽出するデフレーム部と、
抽出されたデータ信号を部分受信部と非部分受信部に分離する階層分離部と、
部分受信部のデータをキャリア復調する第1のキャリア復調部、及び、非部分受信部のデータをキャリア復調する第2のキャリア復調部の少なくとも一方を備えたOFDM受信装置。 In an OFDM receiver that receives an OFDM modulated signal in which the power of the partial receiver is larger than the power of the non-partial receiver,
An FFT unit for FFT processing the received signal;
A deframe unit for extracting a data signal from the FFT-processed signal;
A layer separation unit that separates the extracted data signal into a partial reception unit and a non-partial reception unit;
An OFDM receiving apparatus comprising at least one of a first carrier demodulating unit for carrier demodulating data of a partial receiving unit and a second carrier demodulating unit for carrier demodulating data of a non-partial receiving unit.
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