JP2020191537A - データ伝送システム、受信装置及びデータ伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受信装置にてＵＬ受信信号のレプリカを高精度に生成することが可能な技術を提案する。【解決手段】受信装置は、送信装置からの信号を受信する受信アンテナ３１と、受信アンテナ３１による送信装置からの受信信号に対してＮULポイントのＦＦＴ処理を施すＮULポイントＦＦＴ部３４と、ＮULポイントのＦＦＴ処理の結果に基づいてＵＬ受信レプリカを生成するＵＬ受信レプリカ生成部３９と、受信信号からＵＬ受信レプリカを減算してＬＬ信号を抽出するＬＬ抽出部４０（減算部）と、ＬＬ抽出部４０により抽出されたＬＬ信号に対してＮLLポイントのＦＦＴ処理を施すＮLLポイントＦＦＴ部４１とを有する。ＵＬ受信レプリカ生成部３９では、送信装置のＮULポイントＩＦＦＴ部１４から受信装置のＬＬ抽出部４０までの総合的な伝送路特性に基づいてＵＬ受信レプリカの生成を行う。【選択図】図２

Description

本発明は、複数のデータを階層分割多重方式で多重化して伝送するデータ伝送システムに関する。

次世代の地上デジタル放送への移行を進める一環として、現行の２Ｋ放送と異なる方式の放送波を周波数及び時間を共用して伝送する階層分割多重（Layered Division Multiplexing；ＬＤＭ）方式の検討が進んでいる。非特許文献１では、上位階層（Upper Layer；ＵＬ）と下位階層（Lower Layer；ＬＬ）を同一のＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）ポイント数でＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing；直交周波数分割多重）変調し、同一のサブキャリアにＵＬとＬＬを異なるレベルで多重させる方式が提案されている。また、非特許文献２では、ＵＬとＬＬを異なるＦＦＴポイント数でＯＦＤＭ変調し、時間領域で多重させる方式が提案されている。以下では、前者（非特許文献１）の方式を「同期ＬＤＭ」と称し、後者（非特許文献２）の方式を「準同期ＬＤＭ」と称する。

準同期ＬＤＭでは、図３に示すように、例えば、ＵＬについては８１９２のＦＦＴポイントを用いて有効シンボルを生成し、１０２４サンプルのガードインターバルを付加することで、９２１６サンプルのＯＦＤＭシンボルを生成する。一方、ＬＬについては３２７６８のＦＦＴポイントを用いて有効シンボルを生成し、ＵＬと同一の１０２４サンプルのガードインターバルを付加することで、３３７９２サンプルのＯＦＤＭシンボルを生成する。この場合、ＵＬシンボルとＬＬシンボルは１１：３の整数比が最小公倍数となり、それぞれの開始タイミングが所定の周期で一致することになる。

このように、準同期ＬＤＭでは、ＵＬとＬＬのガードインターバル長を同一とし、ＵＬよりもＬＬの方が長い有効シンボル長とすることで、反射波の遅延時間耐性を同一とし、尚且つＵＬよりもＬＬの方がビットレートを向上させることができる。この特徴を活かし、非特許文献２には、次世代の地上デジタル方式に準同期ＬＤＭを適用することが提案されている。なお、非特許文献２では、準同期ＬＤＭの効率性や特徴について述べられてはいるが、準同期ＬＤＭの詳細な復調方式については明らかにされていない。

佐藤明彦、外１１名，"次世代地上放送に向けたＬＤＭの適用に関する一検討"，映像情報メディア学会技術報告，ｖｏｌ．４１，ｎｏ．６，ＢＣＴ２０１７−３４，ｐｐ.４５−４８，２０１７年２月 岡田寛正、外６名，"地上デジタル放送に対するＬＤＭ適用時の諸問題改善に関する一考察 〜新放送方式受信エリア拡大手法と同期方式に関する検討〜"，映像情報メディア学会技術報告，ｖｏｌ．４２，ｎｏ．２８，ＢＣＴ２０１８−７６，ｐｐ.１３−１６，２０１８年９月

同期ＬＤＭでは、受信信号に対してＵＬ、ＬＬ共に同一のＦＦＴ時間窓を設け、ＦＦＴ時間窓内の信号に対してＦＦＴを行うことで、各サブキャリアは直交関係が保たれたままで周波数領域の信号に変換される。しかしながら、準同期ＬＤＭではＵＬとＬＬでＦＦＴポイント数が異なるため、サブキャリア間の直交関係が崩れてしまい、同期ＬＤＭと同じ方式では復調することができない。

準同期ＬＤＭの受信装置でも、同期ＬＤＭの受信装置と同様に、ＵＬ受信信号のレプリカを生成し、受信信号から減算することでＬＬ信号を抽出することになる。このＵＬ受信信号のレプリカを高精度に生成できなければ、受信信号から抽出できるＬＬ信号の品質が低下し、ＬＬ信号の復調に支障をきたすことになる。

本発明は、上記のような従来の事情に鑑みて為されたものであり、受信装置にてＵＬ受信信号のレプリカを高精度に生成することが可能な技術を提案することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明では、データ伝送システムを以下のように構成した。
すなわち、複数のデータを階層分割多重方式で多重化して伝送するデータ伝送システムにおいて、第１データに対して第１ポイント数のＩＦＦＴ処理を施す第１のＩＦＦＴ部と、第２データに対して第２ポイント数のＩＦＦＴ処理を施す第２のＩＦＦＴ部と、前記第１ポイント数のＩＦＦＴ処理を用いて生成された前記第１データの変調信号と前記第２ポイント数のＩＦＦＴ処理を用いて生成された前記第２データの変調信号とを各々の開始タイミングが所定の周期で一致するようにタイミング調整して合成する合成部と、前記合成部による合成結果の信号を送出する送出部とを有する送信装置と、前記送信装置からの信号を受信する受信部と、前記受信部による受信信号に対して前記第１ポイント数のＦＦＴ処理を施す第１のＦＦＴ部と、前記第１ポイント数のＦＦＴ処理の結果に基づいて前記第１データの変調信号の受信レプリカを生成する受信レプリカ生成部と、前記受信信号から前記受信レプリカを減算する減算部と、前記減算部による減算結果の信号に対して前記第２ポイント数のＦＦＴ処理を施す第２のＦＦＴ部とを有する受信装置とを備え、前記受信レプリカ生成部は、前記送信装置の前記第１のＩＦＦＴ部から前記受信装置の前記減算部までの総合的な伝送路特性に基づいて前記受信レプリカの生成を行うことを特徴とする。

ここで、前記総合的な伝送路特性は、前記送信装置の前記第１のＩＦＦＴ部と前記送出部との間に介装される送信フィルタの特性と、前記送信装置と前記受信装置との間の区間の伝送路特性と、前記受信装置の前記受信部と前記減算部との間に介装される受信フィルタの特性とを含むものであってもよい。

また、前記受信装置は、前記第１ポイント数のＦＦＴ処理の結果に基づいて前記区間の伝送路特性を推定する伝送路推定部と、前記第１ポイント数のＦＦＴ処理の結果に対して前記第１ポイント数のＩＦＦＴ処理を施す第３のＩＦＦＴ部とを更に有し、前記受信レプリカ生成部は、前記第３のＩＦＦＴ部を用いて再生成された前記第１データの変調信号に対して前記送信フィルタに対応するフィルタ処理を施す第２の送信フィルタと、前記伝送路推定部により推定された前記区間の伝送路特性に基づいてそのインパルス応答である遅延プロファイルを生成する遅延プロファイル生成部と、前記第２の送信フィルタの出力に対して前記遅延プロファイルの畳み込み演算を施す畳み込み部と、前記畳み込み部の出力に対して前記受信フィルタに対応するフィルタ処理を施す第２の受信フィルタとを含み、前記第２の受信フィルタの出力を前記受信プリカとして出力する構成としてもよい。

また、前記遅延プロファイル生成部は、前記区間の伝送路特性を周波数領域の信号から時間領域の信号に変換して前記遅延プロファイルを生成する構成としてもよい。

また、前記遅延プロファイル生成部は、前記変換後の前記区間の伝送路特性から雑音成分を除去して前記遅延プロファイルを生成する構成としてもよい。

本発明によれば、受信装置にてＵＬ受信信号のレプリカを高精度に生成することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るデータ伝送システムにおける送信装置の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るデータ伝送システムにおける受信装置の構成例を示す図である。 準同期ＬＤＭの変調信号の一例を示す図である。 パイロットシンボルの分散配置の例を示す図である。 図１の送信装置における送信フィルタ部のタップ係数の例を示す図である。 図２の受信装置におけるＵＬ受信レプリカ生成部の構成例を示す図である。 図６のＵＬ受信レプリカ生成部における遅延プロファイル生成部の構成例を示す図である。

本発明の一実施形態に係るデータ伝送システムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るデータ伝送システムにおける送信装置の構成例を示す図であり、図２は、同システムにおける受信装置の構成例を示す図である。本例のデータ伝送システムは、ＵＬとＬＬを異なるＦＦＴポイント数でＯＦＤＭ変調し、時間領域で多重化して伝送する準同期ＬＤＭ伝送システムである。
なお、ここでは、本発明の一実施形態に係るデータ伝送システムについて、送信装置と受信装置の間の伝送路に無線を用いた場合で説明するが、送信装置と受信装置の間の伝送路に有線を用いてもよい。

送信装置は、誤り訂正符号化部１１と、インターリーブ部１２と、マッピング部１３と、Ｎ_ULポイントＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform；逆高速フーリエ変換）部１４と、誤り訂正符号化部１５と、インターリーブ部１６と、マッピング部１７と、Ｎ_LLポイントＩＦＦＴ部１８と、合成部１９と、送信フィルタ部２０と、Ｄ／Ａ（Digital to Analog）変換部２１と、送信アンテナ２２とを備える。

受信装置は、受信アンテナ３１と、受信フィルタ部３２と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換部３３と、Ｎ_ULポイントＦＦＴ部３４と、伝送路推定部３５と、等化部３６と、判定部３７と、Ｎ_ULポイントＩＦＦＴ部３８と、ＵＬ受信レプリカ生成部３９と、ＬＬ抽出部４０と、Ｎ_LLポイントＦＦＴ部４１と、伝送路推定部４２と、等化部４３と、尤度算出部４４と、デインターリーブ部４５と、誤り訂正部４６と、尤度算出部４７と、デインターリーブ部４８と、誤り訂正部４９とを備える。

まず、図１に示す送信装置の動作について説明する。
送信装置では、受信装置に送信するＵＬの情報符号が誤り訂正符号化部１１に入力され、誤り訂正符号化部１１にて誤り訂正符号化処理が施される。現行の地上デジタル方式（ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１）では、誤り訂正符号として畳み込み符号を採用しているが、これに限定されず、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check；低密度パリティ検査）符号やターボ符号などの他の誤り訂正方式を採用することも可能である。

誤り訂正符号化部１１から出力される符号化信号は、インターリーブ部１２にて、周波数、時間、及びサブキャリアを構成するビットの領域において順序をランダムに並べ替えるインターリーブが施される。このインターリーブは、バースト誤りを軽減するために用いられる。インターリーブは、並べ替えを行う範囲が長くなると改善効果は増大するが、その反面、並べ替えられた情報を元の順序に戻すために遅延が発生してしまう。特に、時間インターリーブによる遅延時間が支配的となっている。

インターリーブ部１２からの出力はマッピング部１３に入力される。マッピング部１３は、インターリーブ部１２からのデータサブキャリアについて、ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation；直角位相振幅変調）やＰＳＫ（Phase Shift Keying；位相変位変調）などを用いてＩＱ複素平面にマッピングする。ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１では、１６ＱＡＭや６４ＱＡＭが採用されている。

また、マッピング部１３は、受信装置において伝送路特性を推定できるように、振幅及び位相が既知であるパイロット信号についてもＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying；二位相偏移変調）などのマッピングを行う。ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１では、パイロットサブキャリアやデータサブキャリアの配置は規格化されており、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１に準拠するためにはこのサブキャリア配置に則る必要がある。

Ｎ_ULポイントＩＦＦＴ部１４は、マッピング部１３によってマッピング及びサブキャリア配置がなされた結果に対してＮ_ULポイントのＩＦＦＴ処理を施し、生成された時間信号の後半部分をシンボル先頭に巡回コピーすることでガードインターバルを付加する。このようにして、ＵＬの情報符号に対して、いわゆるＯＦＤＭ変調が施されることになる。ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１では、Ｎ_UL＝８１９２、ガードインターバル長＝１０２４となっている。

以上の処理は、受信装置に送信するデータのうち、第１データ（例えば、２Ｋ放送のデータ）であるＵＬの情報符号に対するＯＦＤＭ変調処理であるが、第１データとは異なる第２データ（例えば、４Ｋ放送のデータ）であるＬＬの情報符号に対しても、同様のＯＦＤＭ変調処理が行われる。ＬＬの情報符号に対する誤り訂正符号化部１５、インターリーブ部１６、マッピング部１７、Ｎ_LLポイントＩＦＦＴ部１８では、ＵＬの情報符号に対する機能部１１〜１４と同様な処理を行うため、その詳細な説明は割愛する。なお、ＬＬの情報符号に対しては、非特許文献２の提案に従い、誤り訂正方式としてＬＤＰＣ、Ｎ_LL＝３２７６８を適用することとする。

上述した処理により、ＵＬとＬＬの変調信号が生成される。
合成部１９は、図３を参照して説明したように、ＵＬとＬＬのシンボル数の比率を１１：３とした上で、それぞれの開始タイミングが上記比率に対応する周期で一致するようにタイミング調整し且つ所定の電力比率で合成することで、準同期ＬＤＭ信号を生成する。ここで、ＵＬとＬＬの合成比率は、下記（式１）で算出されるＩＬ（Injection Level）で規定される。

合成部１９からの準同期ＬＤＭ信号は、送信フィルタ部２０に入力される。送信フィルタ部２０は、ＯＦＤＭ信号の周波数広がりを抑制するために、入力された信号に対して帯域制限フィルタ処理を施す。帯域制限フィルタ処理は、一般的にはデジタル信号処理により実現され、用いられるフィルタとしてはＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタがよく用いられる。ＦＩＲフィルタは入力信号をシフトレジスタに入力し、各レジスタの内容に図５に例示するようなタップ係数を乗じ、それらを加算する構成となっている。図５では、各レジスタのタップ位置に応じてタップ係数をｓｉｎｃ関数状に変化させている。このフィルタ構成は直接型構成と呼ばれているが、このフィルタと等価な構成として転置型構成もよく用いられている。また、ＦＩＲフィルタに代えてＩＩＦ（Infinite Impulse Response）フィルタを用いても問題ない。

送信フィルタ部２０の出力はＤ／Ａ変換部２１にてアナログ信号に変換され、伝送周波数に周波数変換されたのち、送信アンテナ２２から送出される。

次に、図２に示す受信装置の動作について説明する。
受信装置では、送信装置から送信された信号を受信アンテナ３１にて受信し、受信フィルタ部３２にてフィルタ処理を施す。受信フィルタ部３２では、信号処理のダイナミックレンジの確保や、レート変換時の折り返し成分による劣化などを軽減するため、自チャンネルの帯域外の不要成分を除去する。受信フィルタ部３２の構成として、Ａ／Ｄ変換部３３の前に構成するアナログフィルタや、Ａ／Ｄ変換部３３の後に構成するデジタルフィルタがあり、一般的にはアナログ、デジタル両方のフィルタを用いることが多い。

受信フィルタ部３２の出力は、Ａ／Ｄ変換部３３にて伝送周波数の受信信号からベースバンドの周波数に変換されると共にアナログ信号からデジタル信号に変換される。

Ｎ_ULポイントＦＦＴ部３４は、Ａ／Ｄ変換部３３からの受信デジタル信号が入力され、受信デジタル信号に対してＮ_ULの長さのＦＦＴ時間窓を設け、時間領域信号からサブキャリア単位の周波数領域信号に変換するＦＦＴ処理を施す。ＦＦＴ時間窓は、反射波によるシンボル間干渉が発生しないタイミングに設ける必要がある。Ｎ_ULポイントＦＦＴ部３４から出力される信号は、伝送路推定部３５、等化部３６に入力される。

伝送路推定部３５は、図４に示すようにシンボル（時間）、周波数に分散配置されたパイロット（ＳＰ：Scattered Pilot）に対して、時間、周波数の二次元方向に内挿補間処理を行うことで、送信装置と受信装置の間の区間（本例では無線区間）の伝送路特性を推定する。一般的には、この内挿補間処理には二次元フィルタを用いることが多い。二次元フィルタの周波数方向の通過域幅は推定可能となる反射波の遅延時間長に対応し、時間方向の通過域幅は移動伝送などにより生じる時変動の周波数に対応する。

伝送路特性の推定精度を向上させるためには、伝送路の時間、周波数変動成分を二次元フィルタの通過域内に収まるような通過域幅とする必要があるが、通過域幅が広すぎると推定結果に混入する雑音成分の増大を招いてしまう。したがって、二次元フィルタの通過域幅は、伝送路特性を推定可能とする通過域幅としつつも、可能な限り狭い帯域幅である方が望ましい。

準同期ＬＤＭでＬＬ信号を受信する状況では、受信信号に混入している雑音は少ない。一般的には、ＵＬに対してＬＬのレベルを低くして運用することが多く、例えば、ＩＬ＝２３ｄＢに設定される。この場合、ＬＬの所要ＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）を２０ｄＢとすると、ＬＬを正しく受信するためには、ＵＬのレベルを基準としてみた場合の総合的なＣＮＲは２３＋２０＝４３ｄＢ以上が必要となる。

このように、ＵＬに対して雑音電力は非常に低いため、ＵＬの受信に対して支配的な劣化要因は、雑音ではなくＬＬ信号である。ＬＬ信号はＵＬに対して雑音のように振る舞うため、ＩＬ＝２３ｄＢの例では、ＵＬのＣＩＮＲ（Carrier to Interference and Noise Ratio）は約２３ｄＢである。ここで、ＣＩＮＲのＩ（Interference）成分はＬＬ信号である。

等化部３６では、下記（式２）に示すように、受信サブキャリア信号Ｙ（ω）を伝送路推定結果Ｈ＾（ω）で複素除算して、ＬＬの送信信号の推定値Ｅ_UL（ω）を算出する。ここで、 ωはサブキャリア番号を示している。

判定部３７では、等化部３６による等化結果Ｅ_UL（ω）がどの領域に位置しているかを判定して、送信マッピング点を推定する。この処理は、一般的には硬判定処理と称されている。前述したように、ＬＬを受信する環境では総合的なＣＮＲは大きいため、ＵＬの硬判定に誤りが生じる可能性は低い。

判定部３７にて推定された送信マッピング点は、Ｎ_ULポイントＩＦＦＴ部３８にて、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換するＩＦＦＴ処理が施される。ＵＬ硬判定結果に誤りがなければ、Ｎ_ULポイントＩＦＦＴ部３８は、図１に示した送信装置のＮ_ULポイントＩＦＦＴ部１４と同一の信号を生成する。
以上の処理により、受信装置は、ＵＬ再変調信号を生成することができる。

次に、本発明の主眼であるＵＬ受信レプリカ生成部３９によるＵＬ受信信号のレプリカ（以下「ＵＬ受信レプリカ」と称する）の生成方法について、図６を用いて説明する。
ＵＬ受信レプリカ生成部３９では、送信装置のＮ_ULポイントＩＦＦＴ部１４から受信装置のＬＬ抽出部４０までの総合的な伝送路特性を加味してＵＬ受信レプリカを生成する必要がある。ＵＬ受信レプリカ生成部３９は、図６に示すように、送信フィルタ部５１と、遅延プロファイル生成部５２と、畳み込み部５３と、受信フィルタ部５４とを有する。

Ｎ_ULポイントＩＦＦＴ部３８からのＵＬ再変調信号は、送信フィルタ部５１に入力される。送信フィルタ部５１は、送信装置の送信フィルタ部２０と同一のフィルタ特性を有する。送信装置に設けられるフィルタにおいて、デジタルフィルタやアナログフィルタなどのフィルタ構成に関わらず、ＵＬ受信レプリカの再生において最も影響の大きいフィルタは、最も狭帯域のフィルタである。したがって、送信フィルタ部２０をデジタルフィルタで構成し、送信装置の中で最も狭帯域のフィルタに設定することで、受信装置における受信プリカの再生精度を向上させることが可能となる。

送信フィルタ部５１からの出力信号は、送信装置の送信フィルタ部２０の出力信号に相当する。送信フィルタ部５１からの出力信号は畳み込み部５３に入力され、畳み込み部５３にて遅延プロファイルとの畳み込み演算が施される。遅延プロファイルとは伝送路のインパルス応答であり、後述する遅延プロファイル生成部５２によって生成される。遅延プロファイル生成部５２により伝送路の正確なインパルス応答を得ることができれば、畳み込み演算により伝送路特性を高精度に反映させることができる。

また、使用する遅延プロファイルは複素数であり、畳み込み演算も複素数で計算する必要がある。畳み込み部５３の構成は複素ＦＩＲフィルタにより実現することができ、フィルタのタップ数は遅延プロファイルにおいて最も長遅延のパスを反映できるだけのタップ数にすればよい。一般的に、最長遅延の遅延波がガードインターバル長に収まるように回線設計されているため、タップ数としてはガードインターバル長が必要となる。このような構成の畳み込み部５３により、伝送路特性を時間領域で再現することができる。

畳み込み部５３の出力は、受信フィルタ部５４に入力される。受信フィルタ部５４に関しても、送信フィルタ部５１と同様に、受信装置の中で最も狭帯域のフィルタと同一な特性であることが望ましい。図２では、受信装置の受信フィルタ部３２は、アナログフィルタで構成してアナログ領域に設けているが、必ずしもアナログフィルタである必要はなく、Ａ／Ｄ変換部３３の後段にデジタルフィルタで構成してもよい。受信フィルタ部５４の出力は、ＵＬ受信レプリカとしてＵＬ受信レプリカ生成部３９から出力される。

次に、遅延プロファイル生成部５２について、図７を用いて説明する。遅延プロファイル生成部５２は、図７に示すように、ＩＦＦＴ部６１と、平均部６２と、絶対値部６３と、比較部６４と、ゼロ置換部６５とを有する。

伝送路推定部３５による伝送路推定結果Ｈ＾（ω）は、ＩＦＦＴ部６１に入力される。伝送路推定結果Ｈ＾（ω）は周波数領域の伝送路特性であるため、ＩＦＦＴ部６１により周波数領域の信号Ｈ＾（ω）から時間領域の信号ｈ＾（ｔ）に変換することで、複素遅延プロファイル信号を得ることができる。ＩＦＦＴ部６１の動作は、下記（式３）で表すことができる。下記（式３）において、ＩＦＦＴ［ ］は、逆フーリエ変換関数を示している。

ＩＦＦＴ部６１の出力ｈ＾（ｔ）は平均部６２に入力され、平均部６２にてシンボル（時間）方向に平均化される。この平均処理は遅延プロファイルに混入している雑音を軽減することを目的としており、伝送路の時変動に従ってフィルタのカットオフ周波数を適切に設定する必要がある。固定の受信環境であればカットオフ周波数を低い周波数に設定し、移動の受信環境であればカットオフ周波数を高い周波数に設定する。このように、伝送路の再現性と雑音の低減を両立できるような最適フィルタを実現することが望ましい。

平均部６２の出力は、絶対値部６３とゼロ置換部６５に入力される。絶対値部６３では、複素遅延プロファイルの振幅（複素遅延プロファイル信号ｈ＾（ｔ）のシンボル方向平均の絶対値）を算出する。比較部６４では、絶対値部６３の出力と所定の閾値（ｔｈｒ）を比較し、閾値以下の信号は雑音とみなす。ゼロ置換部６５では、平均部６２からの出力に対して、比較部６４により閾値以下（すなわち、雑音）と判定された信号を０に置き換える。ゼロ置換部６５の動作は、下記（式４）で表すことができる。ゼロ置換部６５の出力ｄｐｆ（ｔ）は、遅延プロファイルとして遅延プロファイル生成部５２から出力される。

ここで、比較部６４で用いる閾値ｔｈｒは、例えば、下記（式５）に示すように、絶対値部６３における最大値に対して所定係数（α）を乗じた値に設定すればよい。

あるいは、下記（式６）に示すように、上記（式５）に対して受信ＣＮＲの逆数を乗じた値を閾値ｔｈｒに設定すればよい。

閾値ｔｈｒの設定は種々の手法が考えられるが、基本的な考え方は、雑音成分をゼロ置換部６５により除去することである。
以上のような処理を行うことで、ＵＬ受信レプリカ生成部３９によりＵＬ受信レプリカを生成することが可能となる。

ＬＬ抽出部４０では、ＵＬとＬＬが混入した受信信号からＵＬ受信レプリカを減算することにより、ＬＬ信号を抽出する。

次に、ＬＬ信号の復調に関する説明を行う。
Ｎ_LLポイントＦＦＴ部４１では、ＬＬ抽出部４０により抽出されたＬＬ信号に対してＮ_LLポイントのＦＦＴ処理を行い、時間領域の信号からサブキャリア単位の周波数領域の信号に変換する。
伝送路推定部４２では、例えばＬＬ信号にパイロットを挿入している場合には、ＬＬ信号の受信パイロット信号に基づいて伝送路推定を行う。この処理は、伝送路推定部３５と同様の処理になる。

ここで、ＵＬとＬＬの伝送路特性は同一であるため、ＵＬの伝送路推定結果をＬＬの伝送路推定結果として用いてもよい。この場合には、ＬＬ信号にパイロットを挿入する必要がないため、ビットレートを向上できるという利点がある。なお、ＵＬの伝送路推定結果としては、伝送路推定部３５の出力を用いることができる。この場合、ＵＬとＬＬではＦＦＴポイント数が異なるため、Ｎ_ULポイントからＮ_LLポイントにレート変換する必要がある。レート変換の手法としては、レートを上げるインターポレーションやレートを下げるデシメーションなどがある。また、インターポレーションとデシメーションを組合せて用いることもある。レート変換には公知の種々の手法を用いることが可能であり、詳細な説明は省略する。

等化部４３は、等化部３６と同様に、Ｎ_LLポイントＦＦＴ部４１からのＬＬ受信サブキャリア信号と伝送路推定部４２からの伝送路推定結果に基づいて、ＬＬの送信信号を推定する。

最後に、ＵＬ、ＬＬのそれぞれに対する尤度算出部４４，４７、デインターリーブ部４５，４８、誤り訂正部４６，４９について説明する。ＵＬに対する機能部４４〜４６と、ＬＬに対する機能部４７〜４９は、互いに同一の処理を行う。

尤度算出部４４，４７は、等化結果に基づいて、等化結果と理想受信点との距離から各ビットに対応する対数尤度比（ＬＬＲ：Log Likelihood Ratio）を算出する。ここで、ＬＬＲはサブキャリア毎のＣＮＲに比例した大きさとすることが望ましく、そのためにサブキャリア毎の伝送路推定結果の電力を用いている。更に、シンボル内誤り訂正にて訂正可能となったビットに関しては、ＬＬＲの大きさを最大値としてもよい。ＬＬＲの算出には公知の種々の手法を用いることが可能であり、詳細な説明は省略する。

尤度算出部４４，４７の結果はデインターリーブ部４５，４８に入力され、送信装置のインターリーブ部１２，１６とは逆の並べ替えが施された後に、誤り訂正部４６，４９にて誤り訂正復号が行われる。これにより、受信装置においてＵＬ，ＬＬが再生される。

以上の処理により、ＣＮＲが良好な場合には、ＵＬとＬＬの情報符号を同時に伝送することが可能となる。また、ＣＮＲがそれ程良好でない場合には、ＵＬのみの情報符号を伝送することが可能である。したがって、非特許文献２で提案されたような準同期ＬＤＭ方式のデータ伝送を実現することができ、例えば、次世代地上放送として２Ｋ放送から４Ｋ放送にスムーズに移行することが可能となる。

以上のように、本例の送信装置は、ＵＬのデータに対してＮ_ULポイントのＩＦＦＴ処理を施すＮ_ULポイントＩＦＦＴ部１４と、ＬＬのデータに対してＮ_LLポイントのＩＦＦＴ処理を施すＮ_LLポイントＩＦＦＴ部１８と、Ｎ_ULポイントのＩＦＦＴ処理を用いて生成されたＵＬの変調信号とＮ_ULポイントのＩＦＦＴ処理を用いて生成されたＬＬの変調信号とを各々の開始タイミングが所定の周期で一致するようにタイミング調整して合成する合成部１９と、合成部１９による合成結果のＬＤＭ信号を空間に送出する送信アンテナ２２とを備える。また、本例の受信装置は、送信装置からの信号を受信する受信アンテナ３１と、受信アンテナ３１による送信装置からの受信信号に対してＮ_ULポイントのＦＦＴ処理を施すＮ_ULポイントＦＦＴ部３４と、Ｎ_ULポイントのＦＦＴ処理の結果に基づいてＵＬ受信レプリカを生成するＵＬ受信レプリカ生成部３９と、受信信号からＵＬ受信レプリカを減算してＬＬ信号を抽出するＬＬ抽出部４０（減算部）と、ＬＬ抽出部４０により抽出されたＬＬ信号に対してＮ_LLポイントのＦＦＴ処理を施すＮ_LLポイントＦＦＴ部４１とを有する。そして、ＵＬ受信レプリカ生成部３９では、送信装置のＮ_ULポイントＩＦＦＴ部１４から受信装置のＬＬ抽出部４０までの総合的な伝送路特性に基づいてＵＬ受信レプリカの生成を行う構成となっている。

このように、送信装置のＮ_ULポイントＩＦＦＴ部１４から受信装置のＬＬ抽出部４０までの総合的な伝送路特性に基づいてＵＬ受信レプリカを生成することで、送信装置と受信装置の間の無線区間の伝送路特性に基づいてＵＬ受信レプリカを生成する場合に比べ、ＵＬ受信レプリカの再生精度を向上させることができる。

ここで、総合的な伝送路特性は、送信装置のＮ_ULポイントＩＦＦＴ部１４と送信アンテナ２２との間に介装される送信フィルタ部２０の特性と、送信装置と受信装置との間の無線区間の伝送路特性と、受信装置の受信アンテナ３１とＬＬ抽出部４０との間に介装される受信フィルタ部３２の特性とを含むものであってもよい。

また、本例の受信装置は、Ｎ_ULポイントのＦＦＴ処理の結果に基づいて無線区間の伝送路特性を推定する伝送路推定部３５と、Ｎ_ULポイントのＦＦＴ処理の結果に対してＮ_ULポイントのＩＦＦＴ処理を施すＮ_ULポイントＩＦＦＴ部３８とを更に有する。そして、ＵＬ受信レプリカ生成部３９は、Ｎ_ULポイントＩＦＦＴ部３８を用いて再生成されたＵＬの変調信号に対して送信フィルタ部２０に対応するフィルタ処理を施す送信フィルタ部５１と、伝送路推定部３５により推定された無線区間の伝送路特性に基づいてそのインパルス応答である遅延プロファイルを生成する遅延プロファイル生成部５２と、送信フィルタ部５１の出力に対して遅延プロファイルの畳み込み演算を施す畳み込み部５３と、畳み込み部５３の出力に対して受信フィルタ部３２に対応するフィルタ処理を施す受信フィルタ部５４とを含み、受信フィルタ部５４の出力をＵＬ受信プリカとして出力する構成となっている。このような構成により、ＵＬ受信レプリカを高精度に生成することができる。

また、本例の受信装置では、遅延プロファイル生成部５２が、無線区間の伝送路特性を周波数領域の信号から時間領域の信号に変換して遅延プロファイルを生成する構成となっている。遅延プロファイル生成部５２が、時間領域の信号への変換後の前記区間の伝送路特性から雑音成分を除去して遅延プロファイルを生成する構成となっている。このような構成により、正確な遅延プロファイルを得ることができ、ＵＬ受信レプリカの再生精度を更に高めることができる。

ここで、上記の説明では、上位階層（ＵＬ）と下位階層（ＬＬ）の２階層を用いて２種類のデータを送信しているが、３階層以上に分けて３種類以上のデータを送信する準同期ＬＤＭ方式のデータ伝送システムとしてもよい。例えば、それぞれに電力差を設けた３階層を用いて３種類のデータを伝送する場合において、第１〜第２層の関係または第２〜第３層の関係の少なくとも一方について本発明を適用することが可能である。

また、上記の説明では、送信装置と受信装置の間の通信を無線により行う構成となっているが、送信装置と受信装置の間をケーブル接続して有線で通信する構成にも本発明を適用することが可能である。この場合には、上記の説明における「無線区間」を「有線区間」に置き換えればよい。

また、上記の説明では、ＵＬのＦＦＴポイント数（Ｎ_ULポイント）とＬＬのＦＦＴポイント数（Ｎ_LLポイント）とを異ならせた準同期ＬＤＭによりデータ伝送する構成となっているが、これらのポイント数を一致させる構成（すなわち、同期ＬＤＭへの本発明の適用）を排除するものではない。

以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、上記以外にも広く適用することができることは言うまでもない。
また、本発明は、例えば、上記のような処理を実行する方法や方式、そのような方法や方式を実現するためのプログラム、そのプログラムを記憶する記憶媒体などとして提供することも可能である。

本発明は、複数のデータを階層分割多重方式で多重化して伝送するデータ伝送システムに利用することができる。

１１：誤り訂正符号化部、 １２：インターリーブ部、 １３：マッピング部、 １４：Ｎ_ULポイントＩＦＦＴ部、 １５：誤り訂正符号化部、 １６：インターリーブ部、 １７：マッピング部、 １８：Ｎ_LLポイントＩＦＦＴ部、 １９：合成部、 ２０：送信フィルタ部、 ２１：Ｄ／Ａ変換部２１ 、２２：送信アンテナ、 ３１：受信アンテナ、 ３２：受信フィルタ部、 ３３：Ａ／Ｄ変換部、 ３４：Ｎ_ULポイントＦＦＴ部、 ３５：伝送路推定部、 ３６：等化部、 ３７：判定部、 ３８：Ｎ_ULポイントＩＦＦＴ部、 ３９：ＵＬ受信レプリカ生成部、 ４０：ＬＬ抽出部、 ４１：Ｎ_LLポイントＦＦＴ部、 ４２：伝送路推定部、 ４３：等化部、 ４４：尤度算出部、 ４５：デインターリーブ部、 ４６：誤り訂正部、 ４７：尤度算出部、 ４８：デインターリーブ部、 ４９：誤り訂正部、 ５１：送信フィルタ部、 ５２：遅延プロファイル生成部、 ５３：畳み込み部、 ５４：受信フィルタ部、 ６１：ＩＦＦＴ部、 ６２：平均部、 ６３：絶対値部、 ６４：比較部、 ６５：ゼロ置換部

Claims (7)

1. 複数のデータを階層分割多重方式で多重化して伝送するデータ伝送システムにおいて、
   第１データに対して第１ポイント数のＩＦＦＴ処理を施す第１のＩＦＦＴ部と、第２データに対して第２ポイント数のＩＦＦＴ処理を施す第２のＩＦＦＴ部と、前記第１ポイント数のＩＦＦＴ処理を用いて生成された前記第１データの変調信号と前記第２ポイント数のＩＦＦＴ処理を用いて生成された前記第２データの変調信号とを各々の開始タイミングが所定の周期で一致するようにタイミング調整して合成する合成部と、前記合成部による合成結果の信号を送出する送出部とを有する送信装置と、
   前記送信装置からの信号を受信する受信部と、前記受信部による受信信号に対して前記第１ポイント数のＦＦＴ処理を施す第１のＦＦＴ部と、前記第１ポイント数のＦＦＴ処理の結果に基づいて前記第１データの変調信号の受信レプリカを生成する受信レプリカ生成部と、前記受信信号から前記受信レプリカを減算する減算部と、前記減算部による減算結果の信号に対して前記第２ポイント数のＦＦＴ処理を施す第２のＦＦＴ部とを有する受信装置とを備え、
   前記受信レプリカ生成部は、前記送信装置の前記第１のＩＦＦＴ部から前記受信装置の前記減算部までの総合的な伝送路特性に基づいて前記受信レプリカの生成を行うことを特徴とするデータ伝送システム。
2. 請求項１に記載のデータ伝送システムにおいて、
   前記総合的な伝送路特性は、前記送信装置の前記第１のＩＦＦＴ部と前記送出部との間に介装される送信フィルタの特性と、前記送信装置と前記受信装置との間の区間の伝送路特性と、前記受信装置の前記受信部と前記減算部との間に介装される受信フィルタの特性とを含むことを特徴とするデータ伝送システム。
3. 請求項２に記載のデータ伝送システムにおいて、
   前記受信装置は、前記第１ポイント数のＦＦＴ処理の結果に基づいて前記区間の伝送路特性を推定する伝送路推定部と、前記第１ポイント数のＦＦＴ処理の結果に対して前記第１ポイント数のＩＦＦＴ処理を施す第３のＩＦＦＴ部とを更に有し、
   前記受信レプリカ生成部は、前記第３のＩＦＦＴ部を用いて再生成された前記第１データの変調信号に対して前記送信フィルタに対応するフィルタ処理を施す第２の送信フィルタと、前記伝送路推定部により推定された前記区間の伝送路特性に基づいてそのインパルス応答である遅延プロファイルを生成する遅延プロファイル生成部と、前記第２の送信フィルタの出力に対して前記遅延プロファイルの畳み込み演算を施す畳み込み部と、前記畳み込み部の出力に対して前記受信フィルタに対応するフィルタ処理を施す第２の受信フィルタとを含み、前記第２の受信フィルタの出力を前記受信プリカとして出力することを特徴とするデータ伝送システム。
4. 請求項３に記載のデータ伝送システムにおいて、
   前記遅延プロファイル生成部は、前記区間の伝送路特性を周波数領域の信号から時間領域の信号に変換して前記遅延プロファイルを生成することを特徴とするデータ伝送システム。
5. 請求項４に記載のデータ伝送システムにおいて、
   前記遅延プロファイル生成部は、前記変換後の前記区間の伝送路特性から雑音成分を除去して前記遅延プロファイルを生成することを特徴とするデータ伝送システム。
6. 複数のデータを階層分割多重方式で多重化して伝送するデータ伝送システムに使用される受信装置において、
   第１ポイント数のＩＦＦＴ処理を用いて生成された第１データの変調信号と、第２ポイント数のＩＦＦＴ処理を用いて生成された第２データの変調信号とを、各々の開始タイミングが所定の周期で一致するようにタイミング調整して合成したものを送信装置から受信し、受信信号に対して前記第１ポイント数のＦＦＴ処理を行い、その結果に基づいて前記第１データを再生すると共に前記第１データの変調信号の受信レプリカを生成し、前記受信信号から前記受信レプリカを減算した信号に対して前記第２ポイント数のＦＦＴ処理を行い、その結果に基づいて前記第２データを再生するものであり、
   前記受信レプリカの生成を、前記送信装置において前記第１ポイント数のＩＦＦＴ処理を施すＩＦＦＴ部から前記受信装置において前記減算を施す減算部までの総合的な伝送路特性に基づいて行うことを特徴とする受信装置。
7. 複数のデータを階層分割多重方式で多重化して伝送するデータ伝送方法において、
   送信装置が、第１ポイント数のＩＦＦＴ処理を用いて生成された第１データの変調信号と、第２ポイント数のＩＦＦＴ処理を用いて生成された第２データの変調信号とを、各々の開始タイミングが所定の周期で一致するようにタイミング調整して合成したものを送信し、
   受信装置が、前記送信装置からの受信信号に対して前記第１ポイント数のＦＦＴ処理を行い、その結果に基づいて前記第１データを再生すると共に前記第１データの変調信号の受信レプリカを生成し、前記受信信号から前記受信レプリカを減算した信号に対して前記第２ポイント数のＦＦＴ処理を行い、その結果に基づいて前記第２データを再生するものであり、
   前記受信装置が、前記受信レプリカの生成を、前記送信装置において前記第１ポイント数のＩＦＦＴ処理を施すＩＦＦＴ部から前記受信装置において前記減算を施す減算部までの総合的な伝送路特性に基づいて行うことを特徴とするデータ伝送方法。