JP4738544B2 - 送信信号生成方法及び送信信号生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディジタル無線通信に用いられる送信信号生成方法及び送信信号生成装置に関する。

従来から、ディジタル変調方式として特開平１−１９６９２４号公報に記載されている技術が知られている。これは、送信側でデータシンボルＮシンボル毎に既知のパイロットシンボルを１シンボル挿入するフレーム構成を行うものである。そして、受信側ではそのパイロットシンボルを利用して、周波数オフセットおよび振幅歪み量を推定し、それらを除去して復調する。

ここで、無線通信においては、フェージングによる伝送路の変動が起こり、特に陸上移動通信において伝送路の変動は一様ではない。伝送路の変動が激しい場合、データ復調の誤り率の劣化を防ぐためにパイロットシンボルの挿入間隔を短くとる必要があり、逆に伝送路の変動が緩やかな場合、パイロットシンボルの挿入間隔を長くとってもデータ復調の誤り率はさほど劣化しない。

また、受信側の受信信号レベルが小さいとき情報シンボルは誤り耐性に強い変調方式にする必要があり、逆に受信側の受信信号レベルが大きいとき情報シンボルは伝送効率のよい変調方式を優先することができる。

しかしながら、上記従来のディジタル変調方式は、パイロットシンボルの挿入間隔及び情報シンボルの変調方式は固定である。従って、伝送路の変動が激しい場合あるいは受信機の受信信号レベルが小さい場合、データ復調の誤り耐性が低下してしまい、データの品質が劣化してしまう。一方、伝送路の変動が緩やかな場合あるいは受信側の受信信号レベルが大きい場合、データの品質が過剰であるにもかかわらずデータ伝送効率を上げることができない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、データ伝送効率の向上とデータの品質の向上に対し柔軟に対処することができる送信信号生成方法及び送信信号生成装置を提供することを目的とする。

本発明の送信信号生成方法は、ＰＳＫ変調方式及びＱＡＭ変調方式を含む複数の変調方式の中から選択される変調方式を用いて送信データを変調して、直交ベースバンド信号である第１のシンボルを生成し、前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式が８値以上の多値変調方式である場合は、前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数よりも少ない信号点候補位置を持つＰＳＫ変調方式を用いて、パイロットシンボルである第２のシンボルを生成し、前記第２のシンボルの直前及び直後に配置するための第３のシンボルを生成し、前記第１のシンボルに前記第２のシンボル及び前記第３のシンボルを挿入することにより送信信号を生成し、前記第３のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数は、前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数よりも小さく、前記第２のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数よりも大きいものであり、前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式が８値未満のＰＳＫ変調方式である場合は、ＰＳＫ変調方式を用いて生成されたシンボルのみを連続的に配置することにより送信信号を生成する。

本発明の送信信号生成装置は、ＰＳＫ変調方式及びＱＡＭ変調方式を含む複数の変調方式の中から選択される変調方式を用いて送信データを変調して、直交ベースバンド信号である第１のシンボルを生成する第１シンボル生成部と、前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数よりも少ない信号点候補位置を持つＰＳＫ変調方式を用いて、パイロットシンボルである第２のシンボルを生成する第２シンボル生成部と、前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数よりも小さく、前記第２のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数よりも大きい変調多値数を有する変調方式を用いて、前記第２のシンボルの直前及び直後に配置するための第３のシンボルを生成する第３シンボル生成部と、前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式が８値以上の多値変調方式である場合は、前記第１のシンボルに前記第２のシンボル及び前記第３のシンボルを挿入することにより送信信号を生成し、前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式が８値未満のＰＳＫ変調方式である場合は、ＰＳＫ変調方式を用いて生成されたシンボルのみを連続的に配置することにより送信信号を生成するフレーム構成部と、を具備する。

本発明によれば、複数の変調方式の中から選択される変調方式を用いて第１のシンボルを生成し、かつ、第１のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数により、第１のシンボルと第２のシンボルの配置方法を異なるようにしたことにより、データ伝送効率の向上とデータ品質の向上の両立を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図 同相Ｉ−直交Ｑ平面における１６ＱＡＭおよび既知パイロットシンボルの信号点の配置図 同相Ｉ−直交Ｑ平面における８ＰＳＫ変調および既知パイロットシンボルの信号点の配置図 上記実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２に係る送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図 同相Ｉ−直交Ｑ平面における１６ＱＡＭおよびＢＰＳＫ変調の信号点の配置図 同相Ｉ−直交Ｑ平面における８ＰＳＫ変調およびＢＰＳＫ変調の信号点の配置図 上記実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３に係る送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図 同相Ｉ−直交Ｑ平面における１６ＱＡＭおよびＱＰＳＫ変調の信号点の配置図 同相Ｉ−直交Ｑ平面における８ＰＳＫ変調およびＱＰＳＫ変調の信号点の配置図 上記実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４に係る送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図 同相Ｉ−直交Ｑ平面におけるＢＰＳＫ変調の信号点の配置図 同相Ｉ−直交Ｑ平面におけるＱＰＳＫ変調の信号点の配置図 上記実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態５に係る送信装置の構成を示すブロック図 上記実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図 同相Ｉ−直交Ｑ平面における１６ＱＡＭ、既知パイロットシンボルおよびパイロット前後シンボルの信号点の配置図 同相Ｉ−直交Ｑ平面における８ＰＳＫ変調、既知パイロットシンボルおよびパイロット前後シンボルの信号点の配置図 上記実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図

本発明の骨子は、伝送路の変動や受信信号レベルといった通信状況に合わせて、既知パイロットシンボル、２値位相（ＢＰＳＫ：Binary Phase Shift Keying）変調シンボルまたは直交位相（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）変調シンボルの挿入間隔および情報シンボルの変調方式を変化させることである。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

（実施の形態１）
実施の形態１では、既知パイロットシンボルを挿入する間隔及び情報シンボルの変調方式を通信状況に合わせて変化させるディジタル無線通信方法について説明する。

図１は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施の形態に係る送信装置は、フレーム構成決定部１０１と、直交ベースバンド変調部１０２と、パイロットシンボル生成部１０３と、フレーム構成部１０４と、ＬＰＦ（Low Pass Filter）１０５、１０６と、送信無線部１０７と、送信系アンテナ１０８とから主に構成される。

フレーム構成決定部１０１は、フェージングによる伝送路の変動の激しさを示す伝送路情報と、受信信号レベルに基づく送信データの伝送速度を示すデータ伝送速度情報とに基づいて通信状況を判断し、既知パイロットシンボルの挿入間隔及び送信ディジタル信号の変調方式を決定する。そして、フレーム構成決定部１０１は、決定した変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部１０２に出力し、決定した既知パイロットシンボルの挿入間隔を示す信号をフレーム構成部１０４に出力する。なお、フレーム構成決定部１０１におけるフレーム構成の決定方法の詳細は後述する。

ここで、フェージングによる伝送路の変動状況は、上り回線と下り回線とで同一の周波数帯域を用いる場合、図１に示した送信装置が搭載される通信装置の図示しない受信側において、通信相手から送信された変調信号の受信レベルを測定し、その測定結果の推移から推定することができる。また、図１に示した送信装置の通信相手となる受信装置において、通信相手から送信された変調信号の受信レベルを測定し、その測定結果の推移に基づいてフェージングによる伝送路の変動状況を推定することにより、図１に示した送信装置が、フェージングによる伝送路の変動状況を認識することができる。

そして、送信データの伝送速度は、上り回線と下り回線とで同一の周波数帯域を用いる場合、図１に示した送信装置が搭載される通信装置の図示しない受信側において、通信相手から送信された変調信号の受信レベルを測定し、その測定結果から決定することができる。また、図１に示した送信装置の通信相手となる受信装置において、通信相手から送信された変調信号の受信レベルを測定し、その測定結果に基づいて送信データの伝送速度を決定することにより、図１に示した送信装置が、送信データの伝送速度を認識することができる。

直交ベースバンド変調部１０２は、フレーム構成決定部１０１から指示された変調方式で送信ディジタル信号を直交ベースバンド信号に変調し、直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分をフレーム構成部１０４に出力する。

パイロットシンボル生成部１０３は、送受間で既知であるパイロットシンボルを生成し、既知パイロットシンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部１０４に出力する。

フレーム構成部１０４は、直交ベースバンド変調部１０２の出力信号に、フレーム構成決定部１０１から指示された挿入間隔で、パイロットシンボル生成部１０３から出力された既知パイロットシンボルを挿入して、フレームを構成する。

ＬＰＦ１０５は、フレーム構成部１０４から出力された同相成分の所定の周波数帯域部分のみを通過させる。ＬＰＦ１０６は、フレーム構成部１０４から出力された直交成分の所定の周波数帯域部分のみを通過させる。

送信無線部１０７は、ＬＰＦ１０５及びＬＰＦ１０６の出力信号に対して無線処理を施した後、無線周波数信号を送信系アンテナ１０８から電波として送信する。

次に、上記図１に示した送信装置のフレーム構成決定部１０１におけるフレーム構成決定方法の一例を説明する。

図２は、本実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図であり、時間−シンボルの関係を示す。（２０１）は情報シンボルの変調方式を１６値直交振幅変調（１６ＱＡＭ：16 Quadrature Amplitude Modulation）とし、既知パイロットシンボルの間隔をＮシンボルとしたときのフレーム構成である。（２０２）は情報シンボルの変調方式を１６ＱＡＭとし、既知パイロットシンボルの間隔をＭシンボルとしたときのフレーム構成である。（２０３）は情報シンボルの変調方式を８相位相（８ＰＳＫ：8 Phase Shift Keying）変調とし、既知パイロットシンボルの間隔をＮシンボルとしたときのフレーム構成である。（２０４）は情報シンボルの変調方式を８ＰＳＫ変調とし、既知パイロットシンボルの間隔をＭシンボルとしたときのフレーム構成である。このときＮ＜Ｍとする。

フレーム構成決定部１０１は、伝送路情報および要求データ伝送速度情報に基づいて、最適のフレーム構成を図２の（２０１）（２０２）（２０３）（２０４）のいずれか１つを選択する。

例えば、フレーム構成決定部１０１は、高速フェージングの場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にし、データ復調の誤り率の劣化を防いでデータの品質を維持するために既知パイロットシンボルの挿入間隔を狭くするように図２の（２０１）または（２０３）のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部１０１は、低速フェージングの場合、データ伝送効率の向上を図るために既知パイロットシンボルの挿入間隔を広くするように図２の（２０２）または（２０４）のどちらかのフレーム構成を選択する。

また、フレーム構成決定部１０１は、受信信号レベルが大きい場合、受信側でのデータ伝送効率を優先し、情報シンボルの変調方式として１６ＱＡＭとした図２の（２０１）または（２０２）のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部１０１は、受信信号レベルが小さい場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にして誤り耐性を強くすることを優先し、情報シンボルの変調方式として８ＰＳＫとした図２の（２０３）または（２０４）のどちらかのフレーム構成を選択する。

図３は、同相Ｉ−直交Ｑ平面における１６ＱＡＭ変調方式の信号点配置および既知パイロットシンボルの信号点配置を示しており、信号点３０１は既知パイロットシンボルの信号点であり、信号点３０２は１６ＱＡＭ変調シンボルの信号点である。図４は、同相Ｉ−直交Ｑ平面における８ＰＳＫ変調方式の信号点配置および既知パイロットシンボルの信号点配置を示しており、信号点４０１は既知パイロットシンボルの信号点であり、信号点４０２は８ＰＳＫ変調シンボルの信号点である。

図５は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。図５に示すように、本実施の形態に係る受信装置は、受信系アンテナ５０１と、受信無線部５０２と、伝送路歪み推定部５０３と、検波部５０４とから主に構成される。

受信無線部５０２は、受信系アンテナ５０１に受信された無線信号を入力とし、所定の無線処理を行って受信直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分を出力する。

伝送路歪み推定部５０３は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図３および図４で示した既知パイロットシンボルの信号を抽出し、既知パイロットシンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部５０４に出力する。

検波部５０４は、直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分を入力とし、伝送路歪み量に基づいて情報シンボルの検波を行い受信ディジタル信号を出力する。

このように、伝送路の変動や受信信号レベルといった通信状況に合わせて、既知パイロットシンボルの挿入間隔および情報シンボルの変調方式を変化させることにより、データ伝送効率の向上とデータ品質の向上の両立を図ることができる。

なお、本実施の形態では、既知パイロットシンボルの挿入間隔を２種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。また、本実施の形態では、情報シンボルの変調方式として１６ＱＡＭと８ＰＳＫ変調の２種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。

また、本実施の形態では、図２に示した情報シンボルと既知パイロットシンボルのみのフレーム構成で説明したが、送受信機間の時間のタイミングをあわせるための同期用シンボルや受信機側で誤りを訂正するためのシンボルなどの信号を挿入するフレーム構成も考えられるので、本発明は情報シンボルと既知パイロットシンボルのみで構成されるフレーム構成に限るものではない。

（実施の形態２）
実施の形態２では、ＢＰＳＫ変調シンボルを挿入する間隔及び前記ＢＰＳＫ変調シンボル以外の情報シンボルの変調方式を通信状況に合わせて変化させるディジタル無線通信方法について説明する。

図６は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。なお、図６に示す送信装置において、図１に示した送信装置と共通する構成部分には図１と同一符号を付して説明を省略する。

図６の送信装置は、フレーム構成決定部６０１の作用が図１のフレーム構成決定部１０１と異なる。また、図６の送信装置は、図１と比較して、パイロットシンボル生成部１０３の代りに、ＢＰＳＫシンボル変調部６０２を追加した構成を採る。

フレーム構成決定部６０１は、通信状況を判断し、ＢＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔及び送信ディジタル信号の変調方式を決定し、決定した変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部１０２に出力し、決定したＢＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔を示す信号を直交ベースバンド変調部１０２、ＢＰＳＫシンボル変調部６０２及びフレーム構成部１０４に出力する。

ＢＰＳＫシンボル変調部６０２は、フレーム構成決定部６０１から指示されたタイミングで送信ディジタル信号をＢＰＳＫ変調し、ＢＰＳＫ変調シンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部１０４に出力する。

図７は、本実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図であり、時間−シンボルの関係を示す。（７０１）は情報シンボルの変調方式を１６ＱＡＭとし、ＢＰＳＫ変調シンボルの間隔をＮシンボルとしたときのフレーム構成である。（７０２）は情報シンボルの変調方式を１６ＱＡＭとし、ＢＰＳＫ変調シンボルの間隔をＭシンボルとしたときのフレーム構成である。（７０３）は情報シンボルの変調方式を８ＰＳＫ変調とし、ＢＰＳＫ変調シンボルの間隔をＮシンボルとしたときのフレーム構成である。（７０４）は情報シンボルの変調方式を８ＰＳＫ変調とし、ＢＰＳＫ変調シンボルの間隔をＭシンボルとしたときのフレーム構成である。このときＮ＜Ｍとする。

フレーム構成決定部６０１は、伝送路情報および要求データ伝送速度情報に基づいて、最適のフレーム構成を図７の（７０１）（７０２）（７０３）（７０４）のいずれか１つを選択する。

例えば、フレーム構成決定部６０１は、高速フェージングの場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にし、データ復調の誤り率の劣化を防いでデータの品質を維持するためにＢＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔を狭くするように図７の（７０１）または（７０３）のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部６０１は、低速フェージングの場合、データ伝送効率の向上を図るためにＢＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔を広くするように図７の（７０２）または（７０４）のどちらかのフレーム構成を選択する。

また、フレーム構成決定部６０１は、受信信号レベルが大きい場合、受信側でのデータ伝送効率を優先し、情報シンボルの変調方式として１６ＱＡＭとした図７の（７０１）または（７０２）のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部６０１は、受信信号レベルが小さい場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にして誤り耐性を強くすることを優先し、情報シンボルの変調方式として８ＰＳＫとした図７の（７０３）または（７０４）のどちらかのフレーム構成を選択する。

図８は、同相Ｉ−直交Ｑ平面における１６ＱＡＭ変調方式の信号点配置およびＢＰＳＫ変調シンボルの信号点配置を示しており、信号点８０１はＢＰＳＫ変調シンボル、信号点８０２は１６ＱＡＭ変調シンボルの信号点の信号点である。図９は、同相Ｉ−直交Ｑ平面における８ＰＳＫ変調方式の信号点配置およびＢＰＳＫ変調シンボルの信号点配置を示しており、信号点９０１はＢＰＳＫ変調シンボルの信号点、信号点９０２は８ＰＳＫ変調シンボルの信号点である。

図１０は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図１０に示す受信装置において、図５に示した受信装置と共通する構成部分には図５と同一符号を付して説明を省略する。

図１０の受信装置は、伝送路歪み推定部１００１の作用が図５の伝送路歪み推定部５０３と異なり、検波部１００２の作用が図５の検波部５０４と異なる。

伝送路歪み推定部１００１は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図８および図９で示したＢＰＳＫ変調シンボルの信号を抽出し、ＢＰＳＫ変調シンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部１００２に出力する。

検波部１００２は、直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分を入力とし、伝送路歪み量に基づいて情報シンボル及びＢＰＳＫ変調シンボルの検波を行い受信ディジタル信号を出力する。

このように、本実施の形態では、既知パイロットシンボルの代りにＢＰＳＫ変調シンボルを挿入して情報を送ることにより、実施の形態１と比較して伝送速度を向上することができる。

なお、本実施の形態では、ＢＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔を２種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。また、本実施の形態では、情報シンボルの変調方式として１６ＱＡＭと８ＰＳＫ変調の２種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。

また、本実施の形態では、図７に示した情報シンボルとＢＰＳＫ変調シンボルのみのフレーム構成で説明したが、本発明はこのフレーム構成に限るものではない。

（実施の形態３）
実施の形態３では、ＱＰＳＫ変調シンボルを挿入する間隔及び前記ＱＰＳＫ変調シンボル以外の情報シンボルの変調方式を通信状況に合わせて変化させるディジタル無線通信方法について説明する。

図１１は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。なお、図１１に示す送信装置において、図１に示した送信装置と共通する構成部分には図１と同一符号を付して説明を省略する。

図１１の送信装置は、フレーム構成決定部１１０１の作用が図１のフレーム構成決定部１０１と異なる。また、図１１の送信装置は、図１と比較して、パイロットシンボル生成部１０３の代りに、ＱＰＳＫシンボル変調部１１０２を追加した構成を採る。

フレーム構成決定部１１０１は、通信状況を判断し、ＱＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔及び送信ディジタル信号の変調方式を決定し、決定した変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部１０２に出力し、決定したＱＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔を示す信号を直交ベースバンド変調部１０２、ＱＰＳＫシンボル変調部１１０２及びフレーム構成部１０４に出力する。

ＱＰＳＫシンボル変調部１１０２は、フレーム構成決定部１１０１から指示されたタイミングで送信ディジタル信号をＱＰＳＫ変調し、ＱＰＳＫ変調シンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部１０４に出力する。

図１２は、本実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図であり、時間−シンボルの関係を示す。（１２０１）は情報シンボルの変調方式を１６ＱＡＭとし、ＱＰＳＫ変調シンボルの間隔をＮシンボルとしたときのフレーム構成である。（１２０２）は情報シンボルの変調方式を１６ＱＡＭとし、ＱＰＳＫ変調シンボルの間隔をＭシンボルとしたときのフレーム構成である。（１２０３）は情報シンボルの変調方式を８ＰＳＫ変調とし、ＱＰＳＫ変調シンボルの間隔をＮシンボルとしたときのフレーム構成である。（１２０４）は情報シンボルの変調方式を８ＰＳＫ変調とし、ＱＰＳＫ変調シンボルの間隔をＭシンボルとしたときのフレーム構成である。このときＮ＜Ｍとする。

フレーム構成決定部１１０１は、伝送路情報および要求データ伝送速度情報に基づいて、最適のフレーム構成を図１２の（１２０１）（１２０２）（１２０３）（１２０４）のいずれか１つを選択する。

例えば、フレーム構成決定部１１０１は、高速フェージングの場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にし、データ復調の誤り率の劣化を防いでデータの品質を維持するためにＱＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔を狭くするように図１２の（１２０１）または（１２０３）のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部１１０１は、低速フェージングの場合、データ伝送効率の向上を図るためにＱＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔を広くするように図１２の（１２０２）または（１２０４）のどちらかのフレーム構成を選択する。

また、フレーム構成決定部１１０１は、受信信号レベルが大きい場合、受信側でのデータ伝送効率を優先し、情報シンボルの変調方式として１６ＱＡＭとした図１２の（１２０１）または（１２０２）のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部１１０１は、受信信号レベルが小さい場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にして誤り耐性を強くすることを優先し、情報シンボルの変調方式として８ＰＳＫとした図１２の（１２０３）または（１２０４）のどちらかのフレーム構成を選択する。

図１３は、同相Ｉ−直交Ｑ平面における１６ＱＡＭ変調方式の信号点配置およびＱＰＳＫ変調シンボルの信号点配置を示しており、信号点１３０１はＱＰＳＫ変調シンボル、信号点１３０２は１６ＱＡＭ変調シンボルの信号点の信号点である。図１４は、同相Ｉ−直交Ｑ平面における８ＰＳＫ変調方式の信号点配置およびＱＰＳＫ変調シンボルの信号点配置を示しており、信号点１４０１はＱＰＳＫ変調シンボルの信号点、信号点１４０２は８ＰＳＫ変調シンボルの信号点である。

図１５は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図１５に示す受信装置において、図５に示した受信装置と共通する構成部分には図５と同一符号を付して説明を省略する。

図１５の受信装置は、伝送路歪み推定部１５０１の作用が図５の伝送路歪み推定部５０３と異なり、検波部１５０２の作用が図５の検波部５０４と異なる。

伝送路歪み推定部１５０１は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図１３および図１４で示したＱＰＳＫ変調シンボルの信号を抽出し、ＱＰＳＫ変調シンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部１５０２に出力する。

検波部１５０２は、直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分を入力とし、伝送路歪み量に基づいて情報シンボル及びＱＰＳＫ変調シンボルの検波を行い受信ディジタル信号を出力する。

このように、本実施の形態では、既知パイロットシンボルの代りにＱＰＳＫ変調シンボルを挿入して情報を送ることにより、実施の形態１及び実施の形態２と比較して伝送速度を向上することができる。

なお、本実施の形態では、ＱＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔を２種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。また、本実施の形態では、情報シンボルの変調方式として１６ＱＡＭと８ＰＳＫ変調の２種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。

また、本実施の形態では、図１２に示した情報シンボルとＱＰＳＫ変調シンボルのみのフレーム構成で説明したが、本発明はこのフレーム構成に限るものではない。

（実施の形態４）
実施の形態４では、情報シンボルの変調方式を通信状況に合わせて変化させ、情報シンボルの変調方式が８値以上である場合に通信状況に合わせた挿入間隔を切替えて既知パイロットシンボルを挿入するディジタル無線通信方法について説明する。

図１６は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。なお、図１６に示す送信装置において、図１に示した送信装置と共通する構成部分には図１と同一符号を付して説明を省略する。

図１６の送信装置は、フレーム構成決定部１６０１の作用が図１のフレーム構成決定部１０１と異なる。

フレーム構成決定部１６０１は、通信状況に基づいて送信ディジタル信号の変調方式を決定し、決定した変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部１０２に出力する。また、フレーム構成決定部１６０１は、決定した変調方式が８値以上である場合、通信状況に基づいてパイロットシンボルの挿入間隔を決定し、決定したパイロットシンボルの挿入間隔を示す信号をフレーム構成部１０４に出力する。また、フレーム構成決定部１６０１は、決定した変調方式が８値未満である場合、パイロットシンボルの生成の停止を指示する信号をパイロットシンボル生成部１０３に出力する。

パイロットシンボル生成部１０３は、送受間で既知であるパイロットシンボルを生成し、既知パイロットシンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部１０４に出力する。ただし、フレーム構成決定部１６０１からパイロットシンボルの生成の停止を指示された場合、動作を停止する。

図１７は、本実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図であり、時間−シンボルの関係を示す。（１７０１）は情報シンボルの変調方式をＢＰＳＫとしたときのフレーム構成である。（１７０２）は情報シンボルの変調方式をＱＰＳＫとしたときのフレーム構成である。

図２及び図１７に示したフレーム構成において、耐フェージング速度に対して強いものは、順に（１７０１）、（１７０２）、（２０３）、（２０１）、（２０４）、（２０２）となる。また、誤り率耐性に強いものは、順に（１７０１）、（１７０２）、（２０３）、（２０４）、（２０１）、（２０２）となる。一方、受信側でのデータ伝送効率が高いものは、順に、（２０２）、（２０１）、（２０４）、（２０３）、（１７０２）、（１７０１）となる。

フレーム構成決定部１６０１は、伝送路情報および要求データ伝送速度情報に基づいて、最適のフレーム構成を上記図２の（２０１）（２０２）（２０３）（２０４）あるいは図１７（１７０１）（１７０２）のいずれか１つを選択する。

図１８は、同相Ｉ−直交Ｑ平面におけるＢＰＳＫ変調方式の信号点配置を示しており、信号点１８０１はＢＰＳＫシンボルの信号点である。図１９は、同相Ｉ−直交Ｑ平面におけるＱＰＳＫ変調方式の信号点配置を示しており、信号点１９０１はＱＰＳＫシンボルの信号点である。

図２０は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図２０に示す受信装置において、図５に示した受信装置と共通する構成部分には図５と同一符号を付して説明を省略する。

図２０の受信装置は、伝送路歪み推定部２００１の作用が図５の伝送路歪み推定部５０３と異なり、検波部２００２の作用が図５の検波部５０４と異なる。

伝送路歪み推定部２００１は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図３および図４で示したパイロットシンボル、図１８で示したＢＰＳＫ変調シンボル、あるいは、図１９で示したＱＰＳＫ変調シンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部２００２に出力する。

検波部２００２は、直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分を入力とし、伝送路歪み量に基づいて情報シンボルの検波を行い受信ディジタル信号を出力する。

このように、伝送路の変動や受信信号レベルといった通信状況に合わせて情報シンボルの変調方式を変化させ、情報シンボルの変調方式が８値以上の多値変調方式の場合、既知パイロットシンボルを挿入し、通信状況に合わせて前記既知パイロットシンボルを挿入する間隔を変化させることにより、データ伝送効率の向上とデータ品質の向上の両立を図ることができる。

ここで、本実施の形態では、図１６の送信装置においてパイロットシンボル生成部１０３の代りに、図６に示したＢＰＳＫシンボル変調部６０２を備える構成としてもよい。

この場合、フレーム構成決定部１６０１は、通信状況に基づいて送信ディジタル信号の変調方式を決定する。例えば、フレーム構成決定部１６０１は、最適のフレーム構成を上記図７の（７０１）（７０２）（７０３）（７０４）あるいは図１７（１７０１）（１７０２）のいずれか１つを選択する。

そして、フレーム構成決定部１６０１は、決定した変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部１０２に出力する。また、フレーム構成決定部１６０１は、決定した変調方式が８値以上である場合、通信状況に基づいてＢＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔を決定し、決定したＢＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔を示す信号をＢＰＳＫシンボル変調部６０２及びフレーム構成部１０４に出力する。また、フレーム構成決定部１６０１は、決定した変調方式が８値未満である場合、ＢＰＳＫ変調シンボルの生成の停止を指示する信号をＢＰＳＫシンボル変調部６０２に出力する。

ＢＰＳＫシンボル変調部６０２は、フレーム構成決定部１６０１から指示されたタイミングで送信ディジタル信号をＢＰＳＫ変調し、ＢＰＳＫ変調シンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部１０４に出力する。ただし、フレーム構成決定部１６０１からＢＰＳＫ変調シンボルの生成の停止を指示された場合、動作を停止する。

伝送路歪み推定部２００１は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図８および図９で示したＢＰＳＫ変調シンボル、図１８で示したＢＰＳＫ変調シンボル、あるいは、図１９で示したＱＰＳＫ変調シンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部２００２に出力する。

また、本実施の形態では、図１６の送信装置においてパイロットシンボル生成部１０３の代りに、図１１に示したＱＰＳＫシンボル変調部１１０２を備える構成としてもよい。

この場合、フレーム構成決定部１６０１は、通信状況に基づいて送信ディジタル信号の変調方式を決定する。例えば、フレーム構成決定部１６０１は、最適のフレーム構成を上記図１２の（１２０１）（１２０２）（１２０３）（１２０４）あるいは図１７（１７０１）（１７０２）のいずれか１つを選択する。

そして、フレーム構成決定部１６０１は、決定した変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部１０２に出力する。また、フレーム構成決定部１６０１は、決定した変調方式が８値以上である場合、通信状況に基づいてＱＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔を決定し、決定したＱＰＳＫ変調シンボルの挿入間隔を示す信号をＱＰＳＫシンボル変調部１１０２及びフレーム構成部１０４に出力する。また、フレーム構成決定部１６０１は、決定した変調方式が８値未満である場合、ＱＰＳＫ変調シンボルの生成の停止を指示する信号をＱＰＳＫシンボル変調部１１０２に出力する。

ＱＰＳＫシンボル変調部１１０２は、フレーム構成決定部１６０１から指示されたタイミングで送信ディジタル信号をＱＰＳＫ変調し、ＱＰＳＫ変調シンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部１０４に出力する。ただし、フレーム構成決定部１６０１からＱＰＳＫ変調シンボルの生成の停止を指示された場合、動作を停止する。

伝送路歪み推定部２００１は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図１３および図１４で示したＱＰＳＫ変調シンボル、図１８で示したＢＰＳＫ変調シンボル、あるいは、図１９で示したＱＰＳＫ変調シンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部２００２に出力する。

なお、本実施の形態では、既知パイロットシンボルの挿入間隔を２種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。また、本実施の形態では、情報シンボルの８値以上の多値変調方式として１６ＱＡＭと８ＰＳＫ変調の２種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。

また、本実施の形態では、図２、図７、図１２及び図１７のフレーム構成で説明したが、本発明はこれらのフレーム構成に限るものではない。

また、本発明における情報シンボルの変調方式のＢＰＳＫ変調方式およびＱＰＳＫ変調方式は、図１８、図１９に示した信号点配置に限らず、π／２シフトＢＰＳＫ変調、π／４シフトＱＰＳＫ変調でもかまわない。

（実施の形態５）
実施の形態５では、既知パイロットシンボルを挿入する間隔、既知パイロットシンボルの直前直後の各１シンボル（以下、「パイロット前後シンボル」という）の信号点の数並びに信号点配置、及び、それらのシンボル以外の情報シンボルの変調方式を切り替えるディジタル無線通信方法について説明する。

図２１は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。なお、図２１に示す送信装置において、図１に示した送信装置と共通する構成部分には図１と同一符号を付して説明を省略する。

図２１の送信装置は、フレーム構成決定部２１０１の作用が図１のフレーム構成決定部１０１と異なる。また、図２１の送信装置は、図１と比較して、パイロット前後シンボル変調部２１０２を追加した構成を採る。

フレーム構成決定部２１０１は、通信状況に基づいて既知パイロットシンボルの挿入間隔及び送信ディジタル信号の変調方式を決定する。この場合、フレーム構成決定部２１０１は、パイロット前後シンボルとその他の情報シンボルとで変調方式を異ならせる。

そして、フレーム構成決定部２１０１は、パイロット前後シンボルの変調方式を示す信号をパイロット前後シンボル変調部２１０２に出力し、その他の情報シンボルの変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部１０２に出力し、決定した既知パイロットシンボルの挿入間隔を示す信号をパイロット前後シンボル変調部２１０２及びフレーム構成部１０４に出力する。

パイロット前後シンボル変調部２１０２は、フレーム構成決定部２１０１から指示されたタイミングで送信ディジタル信号を所定の変調方式で変調し、パイロット前後シンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部１０４に出力する。

図２２は、本実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図であり、時間−シンボルの関係を示す。（２２０１）は情報シンボルの変調方式を１６ＱＡＭとし、既知パイロットシンボルの間隔をＮシンボルとしたときのフレーム構成である。（２２０２）は情報シンボルの変調方式を１６ＱＡＭとし、既知パイロットシンボルの間隔をＭシンボルとしたときのフレーム構成である。（２２０３）は情報シンボルの変調方式を８ＰＳＫ変調とし、既知パイロットシンボルの間隔をＮシンボルとしたときのフレーム構成である。（２２０４）は情報シンボルの変調方式を８ＰＳＫ変調とし、既知パイロットシンボルの間隔をＭシンボルとしたときのフレーム構成である。このときＮ＜Ｍとする。

信号点２２１１は情報シンボルの変調方式が１６ＱＡＭの場合における既知パイロットシンボルの直前の１シンボルであり、信号点２２１２は情報シンボルの変調方式が１６ＱＡＭの場合における既知パイロットシンボルの直後の１シンボルである。信号点２２１３は情報シンボルの変調方式が８ＰＳＫ変調の場合における既知パイロットシンボルの直前の１シンボルであり、信号点２２１４は情報シンボルの変調方式が８ＰＳＫ変調の場合における既知パイロットシンボルの直後の１シンボルである。

フレーム構成決定部２１０１は、伝送路情報および要求データ伝送速度情報に基づいて、最適のフレーム構成を図２２の（２２０１）（２２０２）（２２０３）（２２０４）のいずれか１つを選択する。

例えば、フレーム構成決定部２１０１は、高速フェージングの場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にし、データ復調の誤り率の劣化を防いでデータの品質を維持するために既知パイロットシンボルの挿入間隔を狭くするように図２２の（２２０１）または（２２０３）のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部２１０１は、低速フェージングの場合、データ伝送効率の向上を図るために既知パイロットシンボルの挿入間隔を広くするように図２２の（２２０２）または（２２０４）のどちらかのフレーム構成を選択する。

また、フレーム構成決定部２１０１は、受信信号レベルが大きい場合、受信側でのデータ伝送効率を優先し、情報シンボルの変調方式として１６ＱＡＭとした図２２の（２２０１）または（２２０２）のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部２１０１は、受信信号レベルが小さい場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にして誤り耐性を強くすることを優先し、情報シンボルの変調方式として８ＰＳＫとした図２２の（２２０３）または（２２０４）のどちらかのフレーム構成を選択する。

図２３は、同相Ｉ−直交Ｑ平面における１６ＱＡＭ変調方式の信号点配置、既知パイロットシンボルの信号点配置およびパイロット前後シンボルの信号点配置を示す。信号点２３０１は既知パイロットシンボルの信号点であり、信号点２３０２は１６ＱＡＭ変調シンボルの信号点であり、信号点２３０３はパイロット前後シンボルの信号点である。

図２４は、同相Ｉ−直交Ｑ平面における８ＰＳＫ変調方式の信号点配置、既知パイロットシンボルの信号点配置およびパイロット前後シンボルの信号点配置を示す。信号点２４０１、２４０１−Ａおよび２４０１−Ｂは８ＰＳＫ変調シンボルの信号点であり、２４０１−Ａは既知パイロットシンボルの信号点であり、２４０１−Ａおよび２４０１−Ｂはパイロット前後シンボルの信号点であり、直線２４０２は同相Ｉ−直交Ｑ平面において既知パイロットシンボルの信号点と原点を結んでできる直線である。

図２５は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図２５に示す受信装置において、図５に示した受信装置と共通する構成部分には図５と同一符号を付して説明を省略する。

図２５の受信装置は、伝送路歪み推定部２５０１の作用が図５の伝送路歪み推定部５０３と異なり、検波部２５０２の作用が図５の検波部５０４と異なる。

伝送路歪み推定部２５０１は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図２３および図２４で示した既知パイロットシンボルの信号を抽出し、既知パイロットシンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部２５０２に出力する。

検波部２５０２は、直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分を入力とし、伝送路歪み量に基づいてパイロット前後シンボルを含む情報シンボルの検波を行い受信ディジタル信号を出力する。

このように、伝送路の変動や受信信号レベルといった通信状況に合わせて、既知パイロットシンボルの挿入間隔及び情報シンボルの変調方式を変化させることで、データ伝送効率の向上とデータ品質の向上の両立を図ることができる。

さらに、図２３、図２４に示すように、パイロット前後シンボルの信号点を同相−直交平面において原点と既知パイロットシンボルの信号点を結んでできる直線上に２個以上配置することにより、図２５の受信装置において、パイロット信号から基準位相および周波数オフセット量を推定するときに完全にシンボル同期がとれていない場合も、パイロットシンボルによる基準位相、周波数オフセット量の推定精度の劣化を抑えることができる。これにより、検波部１１６で検波を行った場合、搬送波電力対雑音電力比に基づくビット誤り率特性を向上させることができる。

ここで、本実施の形態は、上記実施の形態４と組み合わせることができる。すなわち、図２１において、フレーム構成決定部２１０１は、決定した変調方式が８値以上である場合、通信状況に基づいてパイロットシンボルの挿入間隔を決定し、決定したパイロットシンボルの挿入間隔を示す信号をパイロット前後シンボル変調部２１０２及びフレーム構成部１０４に出力する。また、フレーム構成決定部２１０１は、決定した変調方式が８値未満である場合、パイロットシンボルの生成の停止を指示する信号をパイロット前後シンボル変調部２１０２及びパイロットシンボル生成部１０３に出力する。

パイロットシンボル生成部１０３は、送受間で既知であるパイロットシンボルを生成し、既知パイロットシンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部１０４に出力する。ただし、フレーム構成決定部２１０１からパイロットシンボルの生成の停止を指示された場合、動作を停止する。

パイロット前後シンボル変調部２１０２は、フレーム構成決定部２１０１から指示されたタイミングで送信ディジタル信号をＢＰＳＫ変調あるいはＱＰＳＫ変調し、パイロット前後シンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部１０４に出力する。ただし、フレーム構成決定部２１０１からパイロットシンボルの生成の停止を指示された場合、動作を停止する。

これにより、上記本実施の形態の効果に加えて、実施の形態４の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態では、情報シンボルの変調方式として、１６ＱＡＭと８ＰＳＫ変調の２種類で説明したが、本発明はこれに限ったものではない。

また、本実施の形態では、図２２において、情報シンボル、既知パイロットシンボル、パイロット前後シンボルのみの構成で説明したが、本発明のフレーム構成は情報シンボル、既知パイロットシンボル、パイロット前後シンボルのみで構成されるフレーム構成と限ったものではない。

本発明は、ディジタル無線通信に用いられる送信信号生成方法及び送信信号生成装置に用いるに好適である。

１０１、６０１、１１０１、１６０１、２１０１ フレーム構成決定部
１０２ 直交ベースバンド変調部
１０３ パイロットシンボル生成部
１０４ フレーム構成部
５０２ 受信無線部
５０３、１００１、１５０１、２００１ 伝送路歪み推定部
５０４、１００２、１５０２、２００２ 検波部
６０２ ＢＰＳＫシンボル変調部
１１０２ ＱＰＳＫシンボル変調部
２１０２ パイロット前後シンボル変調部

Claims (12)

1. ＰＳＫ変調方式及びＱＡＭ変調方式を含む複数の変調方式の中から選択される変調方式を用いて送信データを変調して、直交ベースバンド信号である第１のシンボルを生成し、
   前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式が８値以上の多値変調方式である場合は、前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数よりも少ない信号点候補位置を持つＰＳＫ変調方式を用いて、パイロットシンボルである第２のシンボルを生成し、前記第２のシンボルの直前及び直後に配置するための第３のシンボルを生成し、前記第１のシンボルに前記第２のシンボル及び前記第３のシンボルを挿入することにより送信信号を生成し、前記第３のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数は、前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数よりも小さく、前記第２のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数よりも大きいものであり、
   前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式が８値未満のＰＳＫ変調方式である場合は、ＰＳＫ変調方式を用いて生成されたシンボルのみを連続的に配置することにより送信信号を生成する、
   送信信号生成方法。
2. 前記第３のシンボルの信号点振幅は、前記第２のシンボルの信号点振幅よりも小さい、
   請求項１記載の送信信号生成方法。
3. 前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式を、他の通信装置から受信した変調信号の受信品質に基づいて変更する、
   請求項１又は２記載の送信信号生成方法。
4. 前記他の通信装置が前記変調信号を送信する場合と同一の周波数帯域を用いて、前記送信信号を送信する
   請求項３記載の送信信号生成方法。
5. 前記第２のシンボルは、同相−直交平面において同相軸上に配置される、
   請求項１乃至４いずれか一項に記載の送信信号生成方法。
6. 前記第２のシンボルを生成するために用いられる前記ＰＳＫ変調方式は、ＢＰＳＫ変調またはＱＰＳＫ変調である、
   請求項１乃至５いずれか一項に記載の送信信号生成方法。
7. ＰＳＫ変調方式及びＱＡＭ変調方式を含む複数の変調方式の中から選択される変調方式を用いて送信データを変調して、直交ベースバンド信号である第１のシンボルを生成する第１シンボル生成部と、
   前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数よりも少ない信号点候補位置を持つＰＳＫ変調方式を用いて、パイロットシンボルである第２のシンボルを生成する第２シンボル生成部と、
   前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数よりも小さく、前記第２のシンボルの生成に用いられる変調方式の変調多値数よりも大きい変調多値数を有する変調方式を用いて、前記第２のシンボルの直前及び直後に配置するための第３のシンボルを生成する第３シンボル生成部と、
   前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式が８値以上の多値変調方式である場合は、前記第１のシンボルに前記第２のシンボル及び前記第３のシンボルを挿入することにより送信信号を生成し、前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式が８値未満のＰＳＫ変調方式である場合は、ＰＳＫ変調方式を用いて生成されたシンボルのみを連続的に配置することにより送信信号を生成するフレーム構成部と、
   を具備する送信信号生成装置。
8. 前記第３のシンボルの信号点振幅は、前記第２のシンボルの信号点振幅よりも小さい、
   請求項７記載の送信信号生成装置。
9. 前記第１シンボル生成部は、前記第１のシンボルの生成に用いられる変調方式を、他の通信装置から受信した変調信号の受信品質に基づいて変更する、
   請求項７又は８記載の送信信号生成装置。
10. 前記他の通信装置が前記変調信号を送信する場合と同一の周波数帯域を用いて、前記送信信号を送信する
    請求項９記載の送信信号生成装置。
11. 前記フレーム構成部は、前記第２のシンボルを、同相−直交平面において同相軸上に配置する、
    請求項７乃至１０いずれか一項に記載の送信信号生成装置。
12. 前記第２シンボル生成部において用いられる前記ＰＳＫ変調方式は、ＢＰＳＫ変調またはＱＰＳＫ変調である、
    請求項７乃至１１いずれか一項に記載の送信信号生成装置。

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