JP5536935B2 - Ofdm信号生成方法、ofdm信号生成装置、ofdm信号受信方法、及びofdm信号受信装置 - Google Patents

Ofdm信号生成方法、ofdm信号生成装置、ofdm信号受信方法、及びofdm信号受信装置 Download PDF

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Description

本発明は、デジタル放送やデジタル通信に用いられる直交周波数分割多重伝送方式に関するもので、特にデジタル放送において2つ以上の放送信号を多重して伝送する伝送方式および送信装置に関するものである。
従来のデジタル放送に用いられる伝送方式として、非特許文献1に記載された地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式(以下、ISDB−T方式という)や非特許文献2に記載された地上デジタル音声放送の伝送方式(以下、ISDB−TSB方式という)があった。
これらのデジタル放送方式には、OFDM(直交周波数分割多重)伝送方式が用いられている。
ISDB−T方式の送信スペクトルは、図4に示すように、テレビジョン放送チャネル帯域幅を14等分した周波数ブロックをOFDMセグメントとし、13個の連続するOFDMセグメントとそれに連接するコンティニュアルパイロット(以下、CPという)で構成されている。ISDB−TSB方式の送信スペクトルは、図5(a)に示すように1個のOFDMセグメントとそれに連接するCP、あるいは、図5(b)に示すように3個の連続するOFDMセグメントとそれに連接するCPで構成される。また、ISDB−TSB方式では、図5(a)または図5(b)に示すような1個または3個のOFDMセグメントで構成される単位送信波を複数連結して送信する連結送信と呼ばれる伝送方式が規定されている。図6は、ISDB−TSB方式における連結送信時の送信スペクトルを表す。図6に示すように、ISDB−TSB方式における連結送信は、複数の単位送信波を連接させ、さらにCPを連接させている。
ISDB−T方式およびISDB−TSB方式の各OFDMセグメントは、基準信号としてスキャッタードパイロット(以下、SPという)またはCPを含む。OFDMセグメントに含まれるSPおよびCPは、既知の振幅と位相で変調された基準信号であり、受信側で伝送路特性の推定に用いられる。また、OFDMセグメントに連接して伝送されるCPは、OFDMセグメントに含まれるSPを補完するために用いられる。同様に、連接するOFDMセグメントに含まれるSPおよびCPは、受信対象となるOFDMセグメントのSPを補完するために用いられる。
OFDMセグメント内で伝送されるSPおよびCPは、該SPおよびCPが伝送されるOFDMセグメント内のキャリア番号iに対応して、PRBS生成回路により生成されるPRBS(擬似ランダム符号系列)の値Wiに従ってBPSK変調される。図7にPRBS生成回路のブロック構成図を示す。図7において、遅延素子51乃至61は0または1の2進数の値を保持し、1クロックずつ値をシフトするシフトレジスタを構成する。排他的論理和演算素子62は、遅延素子59および61が出力する2進値の排他的論理和を求め、その結果を遅延素子51に入力する。PRBS生成回路を構成する遅延素子51乃至61の初期値、すなわちPRBS生成回路の初期値は、図示しない制御部より設定可能であるものとする。
ISDB−T方式およびISDB−TSB方式において、SPおよびCPを変調するPRBSの値Wiは、OFDMセグメントごとに規定されたPRBS生成回路の初期値で決定付けられる。また、PRBS生成回路の初期値は、連接するOFDMセグメント間で、PRBS生成回路がOFDMセグメントをまたがって連続的に生成する系列と各OFDMセグメントで生成する系列が等しくなるように初期値が規定されている。
OFDMセグメント外で伝送されるCPは、該CPが連接するOFDMセグメントにおいてPRBS生成回路によって生成されるPRBSを連続的に生成した値に従ってBPSK変調される。
PRBS生成回路の初期値は、ISDB−T方式では連続する13個のOFDMセグメントで規定されており、ISDB−TSB方式では連続する14個のOFDMセグメントで規定されている。
ARIB標準規格 ARIB STD−B31 1.7版 ARIB標準規格 ARIB STD−B29 2.2版
デジタル放送に用いられている前記従来の伝送方式は、ISDB−T方式では13個のOFDMセグメント、ISDB−TSB方式では14個までのOFDMセグメントまでしか規定されていない。そのため、従来の伝送方式は、使用する周波数帯域幅に上限があり、周波数帯域を拡張して運用することができない。そこで、周波数帯域を拡張して運用する方法のひとつとして、従来の伝送方式により生成される一つの伝送フレームとして、複数の伝送フレームを周波数方向に連接して伝送する方法が考えられる。この場合、OFDMセグメントの周期性を考慮すると、各々の伝送信号のOFDMセグメント外に連接するCPを除いて連接させた後に、改めてCPを連接させるのが好ましい。
しかしながら、従来の伝送方式による複数の伝送フレームを周波数方向に連接させた場合、伝送フレーム間でのPRBSの連続性が保証されない。すなわち、PRBSの値に不整合が生じる。そのため、受信側で受信対象とするOFDMセグメントに連接するOFDMセグメントに含まれるSPまたはCPを用いて伝送路特性の推定を行う場合に、SPまたはCPをBPSK変調している振幅あるいは位相の識別を誤り、伝送路特性の推定に誤差を生じてしまうという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、PRBSに不整合が生じた場合においても、受信側で伝送路特性を推定する処理において誤りを発生しない伝送方式および送信装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の伝送方式は、複数の伝送フレームおよびパイロット信号を周波数領域で連結して伝送するOFDM(周波数分割多重)伝送方式であって、前記複数の伝送フレーム信号を生成し、前記複数の伝送フレーム信号に含まれる基準信号の位相を決定するPRBS(擬似ランダム符号系列)の不整合を検出し、前記PRBSの不整合検出結果に従って前記複数の伝送フレーム信号および前記パイロット信号の位相を各々補正し、位相が補正された前記複数の伝送フレーム信号および前記パイロット信号を多重し、前記多重された伝送フレーム信号および前記パイロット信号に基づいてOFDM変調を施してOFDM伝送信号を生成して伝送する。
本構成によって、伝送フレーム間でPRBSに不整合が生じた場合においても、受信側で伝送路特性を推定する処理において誤りを発生しない伝送方式を提供することができる。
また、前記従来の課題を解決するために、本発明の送信装置は、複数の伝送フレームおよびパイロット信号を周波数領域で連結して伝送するOFDM(周波数分割多重)伝送信号を生成して送信する送信装置であって、複数の伝送フレーム信号を各々生成する複数の伝送フレーム生成手段と、パイロット信号(CP)を生成するCP生成手段と、前記複数の伝送フレーム信号に含まれる基準信号の位相を決定するPRBS(擬似ランダム符号系列)の不整合を検出するPRBS不整合検出手段と、前記PRBS不整合検出手段の検出結果に従って前記複数の伝送フレーム信号およびパイロット信号の位相を各々補正する複数の位相補正手段と、位相が補正された前記複数の伝送フレーム信号および前記パイロット信号を多重する多重手段と、前記多重手段で多重された前記複数の伝送フレームおよびパイロット信号に基づいてOFDM変調を施して前記OFDM伝送信号を生成するOFDM変調手段とを有する。
本構成によって、伝送フレーム間でPRBSに不整合が生じた場合においても、受信側で伝送路特性を推定する処理において誤りを発生しない送信信号を生成する送信装置を提供することができる。
本発明の伝送方式ならびに送信装置によれば、伝送フレーム間でPRBSに不整合が生じた場合においても、受信側で伝送路特性を推定する処理において誤りを発生しないOFDM伝送信号を生成することができる。
本発明の実施の形態1における送信装置のブロック構成図 本発明の送信装置1が生成するOFDM伝送信号の周波数スペクトルを表した模式図 本発明の送信装置1が生成するOFDM伝送信号の周波数スペクトルを拡大して表した模式図 従来のISDB−T方式における送信スペクトルの模式図 従来のISDB−TSB方式における送信スペクトルの模式図 従来のISDB−TSB方式における連結送信の送信スペクトルの模式図 PRBS生成手段のブロック構成図
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。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における送信装置のブロック構成図である。
図1において、送信装置1は、第1の伝送フレーム生成手段11、第2の伝送フレーム生成手段12、CP生成手段13、PRBS不整合検出手段14、第1の位相補正手段15、第2の位相補正手段16、第3の位相補正手段17、多重手段18、および、OFDM変調手段19で構成される。
第1の伝送フレーム生成手段11は、ISDB−T方式あるいはISDB−TSB方式に従って、周波数領域の第1の伝送フレーム信号を生成する。第2の伝送フレーム生成手段12は、ISDB−T方式あるいはISDB−TSB方式に従って、周波数領域の第2の伝送フレーム信号を生成する。CP生成手段13は、OFDMセグメントに連接して伝送される基準信号であるCP(コンティニュアルパイロット)信号を生成する。PRBS不整合検出回路14は、第1の伝送フレーム生成手段11で適用されるPRBS(擬似ランダム符号系列)と、第2の伝送フレーム生成手段12で適用されるPRBSの不整合を検出する。第1の位相補正手段15は、PRBS不整合検出手段14の検出結果に基づいて、第1の伝送フレーム生成手段11が生成する第1の伝送フレーム信号の位相を補正する。第2の位相補正手段16は、PRBS不整合検出手段14の検出結果に基づいて、第2の伝送フレーム生成手段12が生成する第2の伝送フレーム信号の位相を補正する。第3の位相補正手段17は、PRBS不整合検出手段14の検出結果に基づいて、CP生成手段13が生成するCP信号の位相を補正する。多重手段18は、第1の位相補正手段15で位相が補正された第1の伝送フレーム信号、第2の位相補正手段16で位相が補正された第2の伝送フレーム信号、および、第3の位相補正手段17で位相が補正されたCP信号を多重する。OFDM変調手段19は、多重手段18で多重された第1の伝送フレーム信号、第2の伝送フレーム信号、および、CP信号に基づいてOFDM変調を施し、OFDM伝送信号を生成する。
図2は、送信装置1が生成するOFDM伝送信号の周波数スペクトルを模式的に表した図である。図2において、31は第1の伝送フレーム信号の周波数スペクトル、32は第2の伝送フレーム信号の周波数スペクトル、33は第2の伝送フレーム信号に連接して伝送されるCP信号の周波数スペクトルを表す。
図3(a)は、図2で示した周波数スペクトルのうち、第1の伝送フレーム信号の周波数スペクトル31と第2の伝送フレームの周波数スペクトル32の境界付近を拡大した図である。図3(b)は、図3(a)の周波数スペクトルのうち、第1の伝送フレーム信号の周波数スペクトル31、および、第1の伝送フレームで期待するCP信号の周波数スペクトル36を表している。図3(c)は、図3(a)の周波数スペクトルのうち、第2の伝送フレーム信号の周波数スペクトル32を表している。
ISDB−T方式あるいはISDB−TSB方式に基づいて構成された第1および第2の伝送フレームの1個のOFDMセグメントに含まれるキャリアの総数をKとし、OFDMセグメント内のキャリア番号iを0からK−1とする。第1の伝送フレーム信号31が期待するCP信号36のキャリアは、第1の伝送フレーム信号31のうち第2の伝送フレーム信号32に隣接するOFDMセグメント34におけるキャリア番号Kのキャリアに相当する。また、第1の伝送フレーム信号31が期待するCP信号36は、第2の伝送フレーム信号32のうち第1の伝送フレーム信号31に隣接するOFDMセグメント35のキャリア番号0の信号に対応する。第1の伝送フレーム信号31のうち第2の伝送フレーム信号32に隣接するOFDMセグメント34に適用されるPRBSの値をWi'、第2の伝送フレーム信号32のうち第1の伝送フレーム信号31に隣接するOFDMセグメント35に適用されるPRBSの値をWi"とする。
第1の伝送フレーム信号31が期待するCP信号36は実際には伝送されないため、受信側では、第2の伝送フレーム信号32のうち第1の伝送フレーム信号31に隣接するOFDMセグメント35のキャリア番号0のキャリアで伝送されるSPあるいはCPを基準信号として代用する。このとき、第1の伝送フレーム信号31が期待するCP信号36に適用されるべきPRBSの値WK'と第2の伝送フレーム信号32のうち第1の伝送フレーム信号31に隣接するOFDMセグメント35のキャリア番号0に適用されるPRBSの値W0"とが異なる場合に、受信側で第1の伝送フレーム信号31を受信する際に第2の伝送フレーム信号32のうち第1の伝送フレーム信号31に隣接するOFDMセグメント35のキャリア番号0で伝送されるSPあるいはCPを基準信号としてそのまま代用すると基準信号の位相に不整合を生じる。
PRBS不整合検出手段14は、上記の伝送フレーム信号間でPRBSの不整合が発生するか否かを検出する。本実施の形態の送信装置1は、PRBS不整合検出手段14が伝送フレーム信号間でPRBSの不整合が発生することを検出した場合に、位相補正手段15乃至17で不整合によって生じる位相の不整合を補正する。以上によって、受信側で第1の伝送フレーム信号31を受信する際に、第2の伝送フレーム信号32のうち第1の伝送フレーム信号31に隣接するOFDMセグメント35のキャリア番号0で伝送されるSPあるいはCPを基準信号としてそのまま代用することが可能になる。
なお、本実施の形態では、2つの伝送フレームを多重する例を示したが、多重する伝送フレームの数は3以上であっても同様の手法によって実施可能である。
なお、本実施の形態では、2つの伝送フレーム及びCPのそれぞれに対応する位相補正部を備えた例を示したが、全ての伝送フレーム及びCPに対応する位相補正部を備える必
要はない。例えば、第1の伝送フレームについては位相の補正を行わず固定の位相とし、第2の伝送フレームまたはCPでPRBSの不整合が発生する場合に、第2の伝送フレームまたはCPの位相を補正する構成としてもよい。なお、位相補正手段15乃至17において位相を0ラジアンまたはπラジアン補正する処理は、信号極性をそのまままたは反転する処理と同じであるため、位相補正手段15乃至17は極性を反転する手段に置き換えてもよい。
本発明にかかる伝送方式および送信装置は、PRBS不整合検出手段および位相補正手段を有し、既存の伝送方式を連結して周波数領域を拡張して運用する方法として有用である。
1 送信装置
11 第1の伝送フレーム生成手段
12 第2の伝送フレーム生成手段
13 CP生成手段
14 PRBS不整合検出手段
15 第1の位相補正手段
16 第2の位相補正手段
17 第3の位相補正手段
18 多重手段
19 OFDM変調手段
31 第1の伝送フレーム信号
32 第2の伝送フレーム信号
33 CP信号
34 第1の伝送フレーム信号に含まれ第2の伝送フレーム信号に隣接するOFDMセグメント
35 第2の伝送フレーム信号に含まれ第1の伝送フレーム信号に隣接するOFDMセグメント
36 第1の伝送フレーム信号が期待するCP信号
51〜61 遅延素子
62 排他的論理和演算素子

Claims (7)

  1. 少なくとも第1の伝送フレーム信号と第2の伝送フレーム信号とを含む複数の伝送フレーム信号を周波数領域で連結した連結フレーム信号をOFDM(直交周波数分割多重)変調してOFDM信号を生成するOFDM信号生成方法であって、
    複数のキャリアで構成され、第1のPRBS(擬似ランダム符号系列)の値に応じて前記キャリア毎に決定された位相でBPSK変調されたパイロット信号を含む前記第1の伝送フレーム信号を生成し、
    複数のキャリアで構成され、第2のPRBSの値に応じて前記キャリア毎に決定された位相でBPSK変調されたパイロット信号を含み、前記第1の伝送フレーム信号に隣接して配置される前記第2の伝送フレーム信号を生成し、
    前記第2の伝送フレーム信号を構成するキャリアのうち前記第1の伝送フレーム信号に隣接する隣接キャリアに対応する第2のPRBSの第2の値と、前記隣接キャリアの位置に対応する第1のPRBSの第1の値とを比較し、
    前記第1の値と前記第2の値とが一致しない場合に、前記第1の伝送フレーム信号を基準として前記第2の伝送フレーム信号の位相をπラジアン補正して、前記パイロット信号の位相の不整合を補正し、
    位相補正後の前記複数の伝送フレーム信号を連結して前記連結フレーム信号を生成し、
    前記連結フレーム信号にOFDM変調を施してOFDM信号を生成する、OFDM信号生成方法。
  2. 前記連結フレーム信号に隣接するキャリアに、前記比較の結果に応じて位相の補正が行われたパイロット信号をさらに配置する、請求項1記載のOFDM信号生成方法。
  3. 前記複数の伝送フレーム信号のそれぞれは、連結されない場合は、それぞれに隣接するキャリアにパイロット信号を配置して構成される信号である、請求項1記載のOFDM信号生成方法。
  4. 前記第1の伝送フレーム信号と隣接する前記第2の伝送フレーム信号のOFDMセグメントのキャリア番号0のキャリアには、前記パイロット信号としてコンティニュアルパイロット(CP)またはスキャッタードパイロット(SP)が配置されている請求項1記載のOFDM信号生成方法。
  5. 少なくとも第1の伝送フレーム信号と第2の伝送フレーム信号とを含む複数の伝送フレーム信号を周波数領域で連結した連結フレーム信号をOFDM(直交周波数分割多重)変調してOFDM信号を生成するOFDM信号生成装置であって、
    複数のキャリアで構成され、第1のPRBS(擬似ランダム符号系列)の値に応じて前記キャリア毎に決定された位相でBPSK変調されたパイロット信号を含む前記第1の伝送フレーム信号を生成する第1のフレーム生成部と、
    複数のキャリアで構成され、第2のPRBSの値に応じて前記キャリア毎に決定された位相でBPSK変調されたパイロット信号を含み、前記第1の伝送フレーム信号に隣接して配置される前記第2の伝送フレーム信号を生成する第2のフレーム生成部と、
    前記第2の伝送フレーム信号を構成するキャリアのうち前記第1の伝送フレーム信号に隣接する隣接キャリアに対応する第2のPRBSの第2の値と、前記隣接キャリアの位置に対応する第1のPRBSの第1の値とを比較する不整合検出部と、
    前記不整合検出部の比較結果に従って、前記第1の値と前記第2の値とが一致しない場合に、前記第1の伝送フレーム信号を基準として前記第2の伝送フレーム信号の位相をπラジアン補正して、前記パイロット信号の位相の不整合を補正する位相補正部と、
    位相補正後の前記複数の伝送フレーム信号を連結して前記連結フレーム信号を生成する多重部と、
    前記連結フレーム信号にOFDM変調を施してOFDM信号を生成するOFDM変調部とを備える、OFDM信号生成装置。
  6. OFDM信号受信方法であって、
    複数の伝送フレーム信号を周波数領域で連結した連結フレーム信号をOFDM(直交周波数分割多重)変調して生成されたOFDM信号を受信し、
    前記複数の伝送フレーム信号は、少なくとも第1の伝送フレーム信号と、第2の伝送フレーム信号とを含み、前記第1の伝送フレーム信号及び前記第2の伝送フレーム信号のそれぞれは、14以下の1セグメント形式の信号を連接した形式のフレーム信号、または13セグメント形式のフレーム信号であり、
    前記第1の伝送フレーム信号は、複数のキャリアで構成され、第1のPRBS(擬似ランダム符号系列)の値に応じて前記キャリア毎に決定された位相でBPSK変調されたパイロット信号を含み、
    前記第2の伝送フレーム信号は、複数のキャリアで構成され、第2のPRBS(擬似ランダム符号系列)の値に応じて前記キャリア毎に決定された位相でBPSK変調されたパイロット信号を含み、
    前記第2の伝送フレーム信号を構成するキャリアのうち前記第1の伝送フレーム信号に隣接する隣接キャリアに対応する第2のPRBSの第2の値と、前記隣接キャリアの位置に対応する第1のPRBSの第1の値とが一致しない場合に、前記第2の伝送フレーム信号は、前記パイロット信号の位相の不整合を補正するために前記第1の伝送フレーム信号を基準として位相をπラジアン補正されており、
    前記14以下の1セグメント形式の信号を連接した形式のフレーム信号、または前記13セグメント形式のフレーム信号である前記第1の伝送フレーム信号を受信する場合に、連結された前記14以下の1セグメント形式の信号を連接した形式のフレーム信号、または前記13セグメント形式のフレーム信号である前記第2の伝送フレーム信号に含まれる前記隣接キャリアを用いた復調を行い、
    前記第2の伝送フレーム信号に含まれる前記隣接キャリアを用いた復調には、前記第1のPRBSの値に応じて決定された位相を用いる、
    OFDM信号受信方法。
  7. OFDM信号受信装置であって、
    複数の伝送フレーム信号を周波数領域で連結した連結フレーム信号をOFDM(直交周波数分割多重)変調して生成されたOFDM信号を受信し、
    前記複数の伝送フレーム信号は、少なくとも第1の伝送フレーム信号と第2の伝送フレーム信号とを含み、前記第1の伝送フレーム信号及び前記第2の伝送フレーム信号のそれぞれは、14以下の1セグメント形式の信号を連接した形式のフレーム信号、または13セグメント形式のフレーム信号であり、
    前記第1の伝送フレーム信号は、複数のキャリアで構成され、第1のPRBS(擬似ランダム符号系列)の値に応じて前記キャリア毎に決定された位相でBPSK変調されたパイロット信号を含み、
    前記第2の伝送フレーム信号は、複数のキャリアで構成され、第2のPRBS(擬似ランダム符号系列)の値に応じて前記キャリア毎に決定された位相でBPSK変調されたパイロット信号を含み、
    前記第2の伝送フレーム信号を構成するキャリアのうち前記第1の伝送フレーム信号に隣接する隣接キャリアに対応する第2のPRBSの第2の値と、前記隣接キャリアの位置に対応する第1のPRBSの第1の値とが一致しない場合に、前記第2の伝送フレーム信号は、前記パイロット信号の位相の不整合を補正するために前記第1の伝送フレーム信号を基準として位相をπラジアン補正されている、受信部と、
    前記14以下の1セグメント形式の信号を連接した形式のフレーム信号、または前記13セグメント形式のフレーム信号である前記第1の伝送フレーム信号を受信する場合に、連結された前記14以下の1セグメント形式の信号を連接した形式のフレーム信号、または前記13セグメント形式のフレーム信号である前記第2の伝送フレーム信号に含まれる前記隣接キャリアを用いた復調を行い、
    前記第2の伝送フレーム信号に含まれる前記隣接キャリアを用いた復調には、前記第1のPRBSの値に応じて決定された位相を用いる復調部とを備える、
    OFDM信号受信装置。
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