JP5973779B2 - 送信装置、受信装置、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置、該送信装置からＯＦＤＭ信号を受信する受信装置、及びそれらのプログラムに関するものである。

日本の地上デジタル放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial）は、固定受信機向けにハイビジョン放送（又は複数標準画質放送）を実現している。次世代の地上デジタル放送方式では、従来のハイビジョンに変わり、３Ｄハイビジョン放送やハイビジョンの１６倍の解像度を持つスーパーハイビジョンなど、さらに情報量の多いサービスを提供することが求められている。

そこで、無線によるデータ伝送容量を拡大するための手法として、複数の送受信アンテナを用いてＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）伝送を行うＭＩＭＯシステムが提案されている。ＭＩＭＯシステムでは、空間分割多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）や、時空間符号（ＳＴＣ：Space Time Codes）が行われる。ＳＤＭの実現例としては、水平偏波及び垂直偏波の両偏波を同時に用いる偏波ＭＩＭＯ方式などが提案されている。

また、デジタル伝送の誤り訂正能力を向上させるための手法として、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号が提案されている。ＬＤＰＣ符号はシャノン限界に迫る高性能の誤り訂正符号として、ＤＶＢ（Digital Video Broadcasting）方式など多くの伝送方式に採用されている。

ブロック符号におけるパリティを含めたビット数とＯＦＤＭシンボルのビット数が一致しない場合、複数のＯＦＤＭシンボルを１フレームとして構成し、フレーム単位でブロック符号のビット数と整合性を持たせている。ＩＳＤＢ−Ｔでは、２０４ ＯＦＤＭシンボルを１フレームとして、誤り訂正（リードソロモン符号）を完結させている。受信装置は、フレーム相関等の技術によって先頭を見つけ出すことにより、復号を開始している（例えば、非特許文献１参照）。

「地上デジタルテレビジョンの伝送方式」、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１、社団法人電波産業会

図１０は、従来の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送におけるＯＦＤＭフレームの一例を示す図である。ここでは説明の便宜上、５ ＯＦＤＭシンボル内にＬＤＰＣブロックがちょうど１４個収まる場合の例を示す。この場合、従来の受信装置は、５ ＯＦＤＭシンボルを１フレームとしてフレーム相関を取ることで、フレームの先頭位置を検出することができる。しかし、受信装置が受信を開始する時、次のＯＦＤＭフレームの先頭を受信するまでＬＤＰＣブロックの先頭位置を把握することができない。

そのため、従来の受信装置は復号を開始する際に、フレーム構成分の大きなバッファを必要とする、復号開始に時間がかかる、移動受信のような雑音の多い環境で一旦ＬＤＰＣブロックの先頭位置を見失うと再度フレーム先頭を見つけるまで復号処理が中断する、といった問題がある。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、送信装置側でＯＦＤＭシンボルに特殊シンボルを挿入することにより、受信装置側ではフレーム構成分の大きなバッファを設けることなく、短時間で復号処理を開始することができ、ブロック符号のブロックの先頭位置を見失った場合でも早期に復号処理を再開することが可能な送信装置、受信装置、及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置であって、送信信号から所定の符号長のブロック符号を生成するブロック符号化部と、前記ブロック符号を多値変調方式により変調してデータシンボルを生成するマッピング部と、データシンボルの信号点と異なる位置に配置された特殊信号点に信号をマッピングすることにより特殊シンボルを生成するとともに、該特殊シンボルの挿入位置を示す特殊シンボル挿入位置情報を生成する特殊シンボル生成部と、前記データシンボルに対して前記特殊シンボル挿入位置情報によって示される位置に前記特殊シンボルを挿入し、ＯＦＤＭシンボルを生成するＯＦＤＭフレーム構成部と、前記ＯＦＤＭシンボルを直交変調処理したＯＦＤＭ信号を送信アンテナを介して送信する送信処理部と、を備え、前記送信アンテナの数は２本であり、前記特殊シンボル生成部は、ＯＦＤＭシンボル内において前記ブロック符号のブロックの境界となるキャリア位置であるブロック符号境界キャリア位置を前記特殊シンボルの挿入位置とし、前記特殊信号点の数を２つとし、信号をＢＰＳＫ変調することにより前記特殊シンボルを生成し、前記特殊シンボルの挿入位置が一方の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭシンボル内となる場合には一方の特殊信号点に信号をマッピングし、前記特殊シンボルの挿入位置が他方の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭシンボル内となる場合には他方の特殊信号点に信号をマッピングすることを特徴とする。

さらに、上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置であって、送信信号から所定の符号長のブロック符号を生成するブロック符号化部と、前記ブロック符号を多値変調方式により変調してデータシンボルを生成するマッピング部と、データシンボルの信号点と異なる位置に配置された特殊信号点に信号をマッピングすることにより特殊シンボルを生成するとともに、該特殊シンボルの挿入位置を示す特殊シンボル挿入位置情報を生成する特殊シンボル生成部と、前記データシンボルに対して前記特殊シンボル挿入位置情報によって示される位置に前記特殊シンボルを挿入し、ＯＦＤＭシンボルを生成するＯＦＤＭフレーム構成部と、前記ＯＦＤＭシンボルを直交変調処理したＯＦＤＭ信号を送信アンテナを介して送信する送信処理部と、を備え、前記特殊シンボル生成部は、ＯＦＤＭシンボル内において前記ブロック符号のブロックの境界となるキャリア位置であるブロック符号境界キャリア位置を前記特殊シンボルの挿入位置とし、送信アンテナ数分のＯＦＤＭシンボル内に前記ブロック符号境界キャリア位置が複数存在する場合には、ＯＦＤＭシンボル内のブロック符号境界キャリア位置のうちの１箇所のみを前記特殊シンボルの挿入位置とすることを特徴とする。

さらに、上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置であって、送信信号から所定の符号長のブロック符号を生成するブロック符号化部と、前記ブロック符号を多値変調方式により変調してデータシンボルを生成するマッピング部と、データシンボルの信号点と異なる位置に配置された特殊信号点に信号をマッピングすることにより特殊シンボルを生成するとともに、該特殊シンボルの挿入位置を示す特殊シンボル挿入位置情報を生成する特殊シンボル生成部と、前記データシンボルに対して前記特殊シンボル挿入位置情報によって示される位置に前記特殊シンボルを挿入し、ＯＦＤＭシンボルを生成するＯＦＤＭフレーム構成部と、前記ＯＦＤＭシンボルを直交変調処理したＯＦＤＭ信号を送信アンテナを介して送信する送信処理部と、を備え、前記特殊シンボル生成部は、ＯＦＤＭシンボル内において前記ブロック符号のブロックの境界となるキャリア位置であるブロック符号境界キャリア位置を前記特殊シンボルの挿入位置とし、送信アンテナ数分のＯＦＤＭシンボル内に前記ブロック符号境界キャリア位置が複数存在する場合には、送信アンテナごとの特殊シンボルの挿入数が等しくなるように、ＯＦＤＭシンボル内のブロック符号境界キャリア位置のうちの特定の位置のみを前記特殊シンボルの挿入位置とすることを特徴とする。

さらに、本発明に係る送信装置において、前記特殊シンボル生成部は、ＩＱ平面のＩ軸上又はＱ軸上に特殊信号点を配置することを特徴とする。

さらに、本発明に係る送信装置において、前記特殊シンボル生成部は、前記データシンボルの振幅よりも大きい振幅を有する特殊シンボルを生成することを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、上記送信装置から送信されるＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、受信したＯＦＤＭ信号を直交復調処理及びフーリエ変換処理して、複素ベースバンド信号を生成する受信処理部と、前記複素ベースバンド信号に含まれる既知のパイロット信号から各キャリアの伝送路応答を算出する伝送路応答算出部と、前記伝送路応答を用いて前記複素ベースバンド信号から送信信号の推定値を生成する送信信号推定部と、ＯＦＤＭシンボルに挿入された前記特殊シンボルを検出し、前記ブロック符号のブロックの境界となるビット位置を示すブロック符号境界ビット位置情報を生成する特殊シンボル検出部と、前記送信信号の推定値を用いて、送信された各ビットの尤度比を算出する尤度比算出部と、前記ブロック符号境界ビット位置情報に基づいて検出されたブロック符号のブロックの先頭ビット以降のビットについて、前記尤度比を用いて、送信されたビットの推定値を復号するブロック符号復号部と、を備えることを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記送信装置、又は受信装置として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、受信装置がフレーム構成分の大きなバッファを設けることなく、短時間で復号処理を開始することができ、さらにブロック符号のブロックの先頭位置を見失った場合でも早期に復号処理を再開することができるようになる。

本発明の一実施形態に係る送信装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置における特殊シンボル生成部により生成される特殊シンボルの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置における特殊シンボル生成部により生成される特殊シンボルの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置における特殊シンボル生成部により生成される特殊シンボルの例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置における特殊シンボル生成部により決定される特殊シンボル挿入位置の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置における特殊シンボル生成部により決定される特殊シンボル挿入位置の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置における特殊シンボル生成部により決定される特殊シンボル挿入位置の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る受信装置における特殊シンボル検出部の動作を示すフローチャートである。 従来の偏波ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送におけるＯＦＤＭフレームの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明において、添え字のｉはＯＦＤＭ信号のキャリア番号を意味する。また、本実施形態では、送信アンテナ数２、受信アンテナ数２の２×２ＭＩＭＯシステムを例にとり、以下、送信装置について説明した後に、受信装置について説明する。

［送信装置］
図１は、本発明の一実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、送信装置１は、ブロック符号化部１１と、ビットインターリーブ部１２と、マッピング部１３と、周波数インターリーブ部１４と、特殊シンボル生成部１５と、ＯＦＤＭフレーム構成部１６（１６−１及び１６−２）と、送信処理部１７（１７−１及び１７−２）と、送信アンテナ１８（１８−１及び１８−２）と、を備える。なお、インターリーブ処理を行うビットインターリーブ部１２及び周波数インターリーブ部１４は必須ではない。また、インターリーブの効果を高めるために、時間方向にインターリーブ処理を行う時間インターリーブ部を更に備えてもよい。

ブロック符号化部１１は、受信側で伝送誤りを訂正可能とするために、入力される送信信号をブロック符号化してブロック符号（例えば、ＬＤＰＣ符号）を生成する。そして、ブロック符号をビットインターリーブ部１２に出力する。また、ブロック符号化部１１は、ブロック符号のブロック数を示すブロック数情報を特殊シンボル生成部１５に出力する。

ビットインターリーブ部１２は、ブロック符号の性能を高めるために、ブロック符号化部１１より生成されたブロック符号をビット単位でインターリーブする。そして、インターリーブ処理された信号をマッピング部１３に出力する。

マッピング部１３は、ビットインターリーブ部１２によりインターリーブ処理された信号をＩＱ平面上へマッピングし、多値変調方式に応じてキャリア変調を施したキャリアシンボルを生成する。そして、キャリアシンボルを周波数インターリーブ部１４に出力する。

周波数インターリーブ部１４は、マッピング部１３により生成されたキャリアシンボルの順序を、周波数方向及びアンテナ間で並べ替える。そして、インターリーブ処理されたデータを送信アンテナ１８ごとに生成し、ＯＦＤＭフレーム構成部１６に出力する。

特殊シンボル生成部１５は、データシンボルの信号点と異なる位置に配置された信号点（以下、「特殊信号点」と称する）に信号をマッピングすることにより、データシンボルと識別可能な特殊シンボルを生成する。また、特殊シンボルの挿入位置を示す特殊シンボル挿入位置情報を生成する。そして、特殊シンボル及び特殊シンボル挿入位置情報をＯＦＤＭフレーム構成部１６に出力する。

図２から図４は、特殊シンボル生成部１５により生成される特殊シンボルの例を示す図である。図２から図４の斜線で示す領域はデータシンボルの信号点が配置される領域を示しており、この領域以外のＩＱ平面上に特殊信号点が配置される。Ｉ軸上の白丸は、非データシンボルであるパイロットシンボル（ＳＰシンボル、ＣＰシンボル）、ＴＭＣＣシンボル、及びＡＣシンボルの信号点を示している。なお、ＴＭＣＣシンボルは制御情報を示すシンボルであり、ＡＣシンボルは付加情報を示すシンボルである。

図３（ａ）に示すように、特殊シンボル生成部１５は、ＩＱ平面のＱ軸上に特殊信号点を配置してもよい。なお、非データシンボルの挿入位置は受信装置側でも既知であるため、非データシンボルの信号点と特殊信号点が同位置であっても両者を区別することができる。そのため、図３（ｂ）に示すように、特殊シンボル生成部１５はＩＱ平面のＩ軸上に特殊信号点を配置してもよい。

また、図４に示すように、特殊シンボル生成部１５は、信号をＢＰＳＫ変調することにより特殊シンボルを生成してもよい。この場合には、特殊信号点の数は２つとなる。例えば、本実施形態のように送信アンテナ１８の数が２本である場合には、特殊シンボル生成部１５は、特殊シンボルの挿入位置が一方の送信アンテナ１８−１から送信されるＯＦＤＭシンボル内となる場合には、一方の特殊信号点に信号をマッピングし、特殊シンボルの挿入位置が他方の送信アンテナ１８−２から送信されるＯＦＤＭシンボル内となる場合には、他方の特殊信号点に信号をマッピングするようにしてもよい。

また、特殊シンボル生成部１５は、データシンボルに対する送信電力比（ブースト比）が１よりも大きい特殊シンボル、即ちデータシンボルよりも大きい振幅を有する特殊シンボルを生成するのが好適である。これにより、特殊シンボルとデータシンボルとの区別がより容易となり、特殊シンボルを確実に検出することができる。例えば、ブースト比はパイロット信号等と同じく４／３程度とする。

図５から図７は、特殊シンボル生成部１５により決定される特殊シンボルの挿入位置を示す図である。ここでは、送信装置１が一方の送信アンテナ１８−１から水平偏波のＯＦＤＭ信号を送信し、他方の送信アンテナ１８−２から垂直偏波のＯＦＤＭ信号を送信するものとしている。図中の太線は、特殊シンボルの挿入位置を示している。図５に示す例では、ブロック符号のブロックの境界となるキャリア位置（以下、「ブロック符号境界キャリア位置」と称する）の全てに特殊シンボルを挿入している。

ブロック符号境界キャリア位置を示すキャリア番号ｎ_ｃは、ブロック符号のブロック数（ブロック符号化回数）ｍ、ブロック符号のブロック長（ブロック符号の１ブロックあたりのビット数）Ｌ、データシンボルのビット数（例えば、１０２４ＱＡＭの場合は１０ビット）μ、既に挿入された特殊シンボル数ｎ_ｓ、各送信アンテナから送信されるＯＦＤＭシンボルのキャリア数Ｎ、送信アンテナ数ｎ_ｔｘを用いて、次式（１）により決定される。なお、ブロック長Ｌ、データシンボルのビット数μ、ＯＦＤＭシンボルのキャリア数Ｎは、送信装置及び受信装置で共通のパラメータとして予め決められている。ただし％は剰余を表す。

ブロック符号のブロック長ＬはＴＭＣＣシンボル等により伝送され、受信側でも既知であるため、送信アンテナ数分のＯＦＤＭシンボル（ｎ_ｔｘ×Ｎキャリア）に特殊シンボルが１箇所でも挿入されていると、当該ＯＦＤＭシンボル内におけるその他のブロック符号境界キャリア位置を検出することができる。よって、特殊シンボル生成部１５は、送信アンテナ数分のＯＦＤＭシンボル内にブロック符号境界キャリア位置が複数存在する場合には、そのうちの特定の位置のみを特殊シンボルの挿入位置としてもよい。例えば、図６に示すように、特殊シンボル生成部１５は、ＯＦＤＭシンボル内のブロック符号境界キャリア位置のうちの１箇所のみを特殊シンボルの挿入位置としてもよい。

また、送信アンテナ数分のＯＦＤＭシンボル内にブロック符号境界キャリア位置が複数存在する場合には、図７に示すように、特殊シンボル生成部１５は、送信アンテナ１８ごとの特殊シンボルの挿入数が等しくなるように、ＯＦＤＭシンボル内のブロック符号境界キャリア位置のうちの特定の位置のみを特殊シンボルの挿入位置としてもよい。送信アンテナ１８ごとの特殊シンボルの挿入数が等しくなるようにすることで、特殊シンボルのブースト比を１より大きくする場合でも、各送信アンテナ１８の送信電力の整合性を図ることができる。

ＯＦＤＭフレーム構成部１６は、周波数インターリーブ部１４によりインターリーブ処理されたデータシンボルに、非データシンボル（パイロットシンボル、ＴＭＣＣシンボル、及びＡＣシンボル）を挿入するとともに、特殊シンボル生成部１５により生成された特殊シンボル挿入位置情報に基づいて特殊シンボルを挿入する。そして、所定数のＯＦＤＭシンボルのブロックでＯＦＤＭフレームを構成し、送信処理部１７に出力する。

送信処理部１７は、逆フーリエ変換部１７１（１７１−１及び１７１−２）と、ＧＩ付加部１７２（１７２−１及び１７２−２）とを備え、ＯＦＤＭフレーム構成部１６により生成されたＯＦＤＭシンボルを直交変調処理したＯＦＤＭ信号を生成し、送信アンテナ１８を介して送信する。

逆フーリエ変換部１７１は、ＯＦＤＭフレーム構成部１６により生成されたＯＦＤＭシンボルに対して、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）処理を施して時間領域の有効シンボル信号を生成し、ＧＩ付加部１７２に出力する。

ＧＩ付加部１７２は、逆フーリエ変換部１７１により生成された有効シンボル信号の先頭に、有効シンボル信号の後半部分をコピーしたガードインターバルを挿入し、直交変調処理及びＤ／Ａ変換を施したアナログ信号を、送信アンテナ１８を介して外部に送信する。

送信アンテナ１８は、例えば偏波間の直交性を利用した偏波ＭＩＭＯの場合には、水平偏波用アンテナ及び垂直偏波用アンテナ、又は右旋円偏波用アンテナ及び左旋円偏波用アンテナである。

なお、上述した送信装置１として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、送信装置１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。

上述のように、本発明に係る送信装置１は、特殊シンボル生成部１５により、データシンボルの信号点と異なる位置に配置された特殊信号点に信号をマッピングした特殊シンボルを生成するとともに、該特殊シンボルの挿入位置を示す特殊シンボル挿入位置情報を生成し、ＯＦＤＭフレーム構成部１６により、データシンボルに対して特殊シンボル挿入位置情報によって示される位置に特殊シンボルを挿入し、ＯＦＤＭシンボルを生成する。よって、本発明に係る送信装置１によれば、受信装置側では特殊シンボルを検出することにより、ブロック符号のブロックの境界位置を把握することができるため、受信装置側にフレーム構成分の大きなバッファを設ける必要がなくなる。また、受信装置がＯＦＤＭフレームの途中で受信を開始したとしても、次のＯＦＤＭフレームを受信するまで待つことなく、短時間で復号処理を開始することができるようになり、さらにブロック符号の境界位置を見失った場合でも早期に復号処理を再開することができるようになる。

［受信装置］
次に、本発明に係る受信装置について説明する。本発明に係る受信装置は、上述した送信装置１からＯＦＤＭ信号を受信する。

図８は、本発明の一実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。図８に示すように、受信装置２は、受信アンテナ２１（２１−１及び２１−２）と、受信処理部２２（２２−１及び２２−２）と、パイロット信号抽出部２３（２３−１及び２３−２）と、伝送路応答算出部２４と、ＭＩＭＯ検出部（送信信号推定部）２５と、周波数デインターリーブ部２６と、特殊シンボル検出部２７と、尤度比算出部２８と、ビットデインターリーブ部２９と、ブロック符号復号部３０と、を備える。なお、送信装置１が周波数インターリーブ部１４を備えない場合には、受信装置２は周波数デインターリーブ部２６を備える必要はなく、また、送信装置１がビットインターリーブ部１２を備えない場合には、受信装置２はビットデインターリーブ部２９を備える必要はない。

受信処理部２２は、送信装置１から送信されるＯＦＤＭ信号を、受信アンテナ２１を介して受信し、受信したＯＦＤＭ信号を直交復調処理及びフーリエ変換処理して、複素ベースバンド信号を生成する。図１に示すように、受信処理部２２は、ＧＩ除去部２２１（２２１−１及び２２１−２）と、フーリエ変換部２２２（２２２−１及び２２２−２）と、を備える。

ＧＩ除去部２２１は、受信したＯＦＤＭ信号を直交復調処理してベースバンド信号を生成し、Ａ／Ｄ変換によりデジタル信号を生成する。続いて、ＧＩ除去部２２１は、ガードインターバルを除去して有効シンボル信号を抽出し、フーリエ変換部２２２に出力する。

フーリエ変換部２２２は、ＧＩ除去部２２１により抽出された有効シンボル信号に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を施して周波数領域の複素ベースバンド信号を生成する。そして、複素ベースバンド信号をパイロット信号抽出部２３、及びＭＩＭＯ検出部２５に出力する。

パイロット信号抽出部２３は、フーリエ変換部２２２により生成された複素ベースバンド信号に含まれる既知のパイロット信号を抽出する。そして、パイロット信号を伝送路応答算出部２４に出力する。

伝送路応答算出部２４は、パイロット信号抽出部２３により抽出されたパイロット信号を用いてキャリアごとの伝送路応答Ｈ_ｉを算出する。そして、伝送路応答Ｈ_ｉをＭＩＭＯ検出部２５に出力する。

２×２ＭＩＭＯ伝送の伝送路応答Ｈ_ｉは次式（２）で表すことができる。伝送路応答Ｈの各要素ｈ_ｉ１１，ｈ_ｉ１２，ｈ_ｉ２１，ｈ_ｉ２２は複素数である。ｈ_ｉ１１は送信アンテナ１８−１から受信アンテナ２１−１への伝送路の状態を表し、ｈ_ｉ１２は送信アンテナ１８−２から受信アンテナ２１−１への伝送路の状態を表し、ｈ_ｉ２１は送信アンテナ１８−１から受信アンテナ２１−２への伝送路の状態を表し、ｈ_ｉ２２は送信アンテナ１８−２から受信アンテナ２１−２への伝送路の状態を表す。ここで、ｈ_ｉ１１，ｈ_ｉ２２が並列伝送路成分であり、ｈ_ｉ１２，ｈ_ｉ２１が干渉成分となる。

ＭＩＭＯ検出部（送信信号推定部）２５は、フーリエ変換部２２２により生成された複素ベースバンド信号、及び伝送路応答算出部２４により算出された伝送路応答Ｈ_ｉを用いて、ＺＦ（Zero Forcing）、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）などの既知の手法により、複数の受信アンテナ２１により受信したデータストリームを分離して送信信号の推定値を生成する。そして、送信信号の推定値を周波数デインターリーブ部２６に出力する。

周波数デインターリーブ部２６は、ＭＩＭＯ検出部２５により生成された送信信号の推定値に対し、周波数方向にデインターリーブ処理を行う。そして、デインターリーブ処理された送信信号の推定値を特殊シンボル検出部２７に出力する。周波数方向のデインターリーブ処理とは、送信装置１の周波数インターリーブ部１４により周波数方向に並べ替えられたデータを、元の順序に戻す処理である。

特殊シンボル検出部２７は、周波数デインターリーブ部２６によりデインターリーブ処理された送信信号の推定値から特殊シンボルを検出する。そして、特殊シンボル位置から求まるブロック符号のブロックの境界となるビット位置（以下、「ブロック符号境界ビット位置」と称する）を示すブロック符号境界ビット位置情報をブロック符号復号部３０に出力する。また、特殊シンボル検出部２７は、特殊シンボルを除去した送信信号の推定値を尤度比算出部２８に出力する。

図９は、特殊シンボル検出部２７の動作を示すフローチャートである。特殊シンボル検出部２７は、まずキャリア番号ｉに初期値である１を設定する（ステップＳ１０１）。そして、ｉ番目のキャリアに特殊シンボルが挿入されているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。ｉ番目のキャリアに特殊シンボルが挿入されていないと判定した場合には（ステップＳ１０２−Ｎｏ）、ｉを１だけインクリメントし（ステップＳ１０３）、ステップＳ１０２の処理に戻す。ｉ番目のキャリアに特殊シンボルが挿入されていると判定した場合には（ステップＳ１０２−Ｙｅｓ）、ブロック符号境界ビット位置を示すビット番号ｎ_ｂを算出する（ステップＳ１０４）。ビット番号ｎ_ｂは、データシンボルのビット数（例えば、１０２４ＱＡＭの場合は１０ビット）μを用いて次式（３）により算出される。そして、特殊シンボル検出部２７は、ブロック符号境界ビット位置情報をブロック符号復号部３０に出力する（ステップＳ１０５）。

尤度比算出部２８は、特殊シンボル検出部２７から入力される送信信号の推定値の雑音分散を算出する。そして、算出した雑音分散を用いて受信信号の尤度比を算出し、ビットデインターリーブ部２９に出力する。尤度比はブロック符号の各ビットについて算出されるものであり、送信信号の推定値の確率的な信頼度情報を表す。

雑音分散は、キャリアシンボルが本来あるべきＩＱ平面上の理想信号点と実際に観測したキャリアシンボルの信号点とのずれを意味し、変調誤差比（ＭＥＲ：Modulation Error Ratio）を求めて逆数を取ることで得られる。

尤度比λとしては、一般的に対数尤度比（ＬＬＲ）が用いられる。対数尤度比λは、ｂ＝０となる尤度関数とｂ＝１となる尤度関数の比の対数で表される。つまり、対数尤度比λは、送信信号の推定値ｘ＾_ｉ、及び雑音分散σ_ｉ ^２を用いて、次式（４）により求められる。ｄ_１ ^２，ｄ_０ ^２は理想信号点と送信信号の推定値ｘ_ｉ＾の信号点との間の２乗ユークリッド距離である。

ビットデインターリーブ部２９は、尤度比算出部２８により算出された尤度比に対し、ビット方向にデインターリーブ処理を行う。そして、デインターリーブ処理された尤度比を、ブロック符号復号部３０に出力する。ビット方向のデインターリーブ処理とは、送信装置１のビットインターリーブ部１２によりビット方向に並べ替えられたデータを、元の順序に戻す処理である。

なお、送信装置１が時間インターリーブ部により時間方向にもインターリーブ処理を行う場合には、受信装置２は、更に時間デインターリーブ部（図示せず）を備える。この時間デインターリーブ部は、尤度比λを時間方向にデインターリーブ処理し、送信装置１の時間インターリーブ部により時間方向に並べ替えられたデータを元の順序に戻す。

ブロック符号復号部３０は、特殊シンボル検出部２７から入力されるブロック符号境界ビット位置情報に基づいてブロック符号境界ビット位置を検出する。そして、ブロック符号境界ビットを含む特殊シンボル（１０２４ＱＡＭであれば１０ビット）以降のビット（ブロック符号のブロックの先頭ビット以降のビット）について、ビットデインターリーブ部２９によりデインターリーブ処理された尤度比を用いてブロック符号の復号を行い、送信装置１から送信されたビットの推定値を出力する。

なお、上述した受信装置２として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、受信装置２の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。

上述のように、本発明に係る受信装置２は、送信装置１から送信されるＯＦＤＭ信号を受信し、特殊シンボル検出部２７により、ＯＦＤＭシンボルに挿入された特殊シンボルを検出し、ブロック符号の境界となるビット位置を示すブロック符号境界ビット位置情報を生成し、ブロック符号復号部３０により、ブロック符号境界ビット位置情報に基づいて検出されたブロック符号のブロックの先頭ビット以降のビットについて、送信されたビットの推定値を復号する。よって、本発明に係る受信装置２によれば、フレーム構成分の大きなバッファを設ける必要がなくなる。また、ＯＦＤＭフレームの途中で受信を開始したとしても、次のＯＦＤＭフレームを受信するまで待つことなく、短時間で復号処理を開始することができるようになり、さらにブロック符号の境界位置を見失った場合でも早期に復号処理を再開することができるようになる。

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、上述の実施形態では、２×２ＭＩＭＯシステムにおける受信装置を例に説明したが、アンテナ数はこれに限定されるものではなく、４×２ＭＩＭＯシステムなど、あらゆるアンテナ数のＭＩＭＯシステムにおける受信装置において本発明を適用することができる。また、ＳＩＳＯ（Single Input Single Output）伝送を行うＳＩＳＯシステムにおける受信装置においても本発明を適用することがでる。

このように、本発明は、ＯＦＤＭ信号の復号を短時間で開始することができるので、ＯＦＤＭ信号を伝送する任意の用途に有用である。

１ 送信装置
１１ ブロック符号化部
１２ ビットインターリーブ部
１３ マッピング部
１４ 周波数インターリーブ部
１５ 特殊シンボル生成部
１６ ＯＦＤＭフレーム構成部
１７ 送信処理部
１７１ 逆フーリエ変換部
１７２ ＧＩ付加部
１８ 送信アンテナ
２ 受信装置
２１ 受信アンテナ
２２ 受信処理部
２２１ ＧＩ除去部
２２２ フーリエ変換部
２３ パイロット信号抽出部
２４ 伝送路応答算出部
２５ ＭＩＭＯ検出部（送信信号推定部）
２６ 周波数デインターリーブ部
２７ 特殊シンボル検出部
２８ 尤度比算出部
２９ ビットデインターリーブ部
３０ ブロック符号復号部

Claims (8)

1. ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置であって、
   送信信号から所定の符号長のブロック符号を生成するブロック符号化部と、
   前記ブロック符号を多値変調方式により変調してデータシンボルを生成するマッピング部と、
   データシンボルの信号点と異なる位置に配置された特殊信号点に信号をマッピングすることにより特殊シンボルを生成するとともに、該特殊シンボルの挿入位置を示す特殊シンボル挿入位置情報を生成する特殊シンボル生成部と、
   前記データシンボルに対して前記特殊シンボル挿入位置情報によって示される位置に前記特殊シンボルを挿入し、ＯＦＤＭシンボルを生成するＯＦＤＭフレーム構成部と、
   前記ＯＦＤＭシンボルを直交変調処理したＯＦＤＭ信号を送信アンテナを介して送信する送信処理部と、を備え、
   前記送信アンテナの数は２本であり、
   前記特殊シンボル生成部は、ＯＦＤＭシンボル内において前記ブロック符号のブロックの境界となるキャリア位置であるブロック符号境界キャリア位置を前記特殊シンボルの挿入位置とし、前記特殊信号点の数を２つとし、信号をＢＰＳＫ変調することにより前記特殊シンボルを生成し、前記特殊シンボルの挿入位置が一方の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭシンボル内となる場合には一方の特殊信号点に信号をマッピングし、前記特殊シンボルの挿入位置が他方の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭシンボル内となる場合には他方の特殊信号点に信号をマッピングすることを特徴とする送信装置。
2. ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置であって、
   送信信号から所定の符号長のブロック符号を生成するブロック符号化部と、
   前記ブロック符号を多値変調方式により変調してデータシンボルを生成するマッピング部と、
   データシンボルの信号点と異なる位置に配置された特殊信号点に信号をマッピングすることにより特殊シンボルを生成するとともに、該特殊シンボルの挿入位置を示す特殊シンボル挿入位置情報を生成する特殊シンボル生成部と、
   前記データシンボルに対して前記特殊シンボル挿入位置情報によって示される位置に前記特殊シンボルを挿入し、ＯＦＤＭシンボルを生成するＯＦＤＭフレーム構成部と、
   前記ＯＦＤＭシンボルを直交変調処理したＯＦＤＭ信号を送信アンテナを介して送信する送信処理部と、を備え、
   前記特殊シンボル生成部は、ＯＦＤＭシンボル内において前記ブロック符号のブロックの境界となるキャリア位置であるブロック符号境界キャリア位置を前記特殊シンボルの挿入位置とし、送信アンテナ数分のＯＦＤＭシンボル内に前記ブロック符号境界キャリア位置が複数存在する場合には、ＯＦＤＭシンボル内のブロック符号境界キャリア位置のうちの１箇所のみを前記特殊シンボルの挿入位置とすることを特徴とする送信装置。
3. ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置であって、
   送信信号から所定の符号長のブロック符号を生成するブロック符号化部と、
   前記ブロック符号を多値変調方式により変調してデータシンボルを生成するマッピング部と、
   データシンボルの信号点と異なる位置に配置された特殊信号点に信号をマッピングすることにより特殊シンボルを生成するとともに、該特殊シンボルの挿入位置を示す特殊シンボル挿入位置情報を生成する特殊シンボル生成部と、
   前記データシンボルに対して前記特殊シンボル挿入位置情報によって示される位置に前記特殊シンボルを挿入し、ＯＦＤＭシンボルを生成するＯＦＤＭフレーム構成部と、
   前記ＯＦＤＭシンボルを直交変調処理したＯＦＤＭ信号を送信アンテナを介して送信する送信処理部と、を備え、
   前記特殊シンボル生成部は、ＯＦＤＭシンボル内において前記ブロック符号のブロックの境界となるキャリア位置であるブロック符号境界キャリア位置を前記特殊シンボルの挿入位置とし、送信アンテナ数分のＯＦＤＭシンボル内に前記ブロック符号境界キャリア位置が複数存在する場合には、送信アンテナごとの特殊シンボルの挿入数が等しくなるように、ＯＦＤＭシンボル内のブロック符号境界キャリア位置のうちの特定の位置のみを前記特殊シンボルの挿入位置とすることを特徴とする送信装置。
4. 前記特殊シンボル生成部は、ＩＱ平面のＩ軸上又はＱ軸上に特殊信号点を配置することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の送信装置。
5. 前記特殊シンボル生成部は、前記データシンボルの振幅よりも大きい振幅を有する特殊シンボルを生成することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の送信装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の送信装置から送信されるＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、
   受信したＯＦＤＭ信号を直交復調処理及びフーリエ変換処理して、複素ベースバンド信号を生成する受信処理部と、
   前記複素ベースバンド信号に含まれる既知のパイロット信号から各キャリアの伝送路応答を算出する伝送路応答算出部と、
   前記伝送路応答を用いて前記複素ベースバンド信号から送信信号の推定値を生成する送信信号推定部と、
   ＯＦＤＭシンボルに挿入された前記特殊シンボルを検出し、前記ブロック符号のブロックの境界となるビット位置を示すブロック符号境界ビット位置情報を生成する特殊シンボル検出部と、
   前記送信信号の推定値を用いて、送信された各ビットの尤度比を算出する尤度比算出部と、
   前記ブロック符号境界ビット位置情報に基づいて検出されたブロック符号のブロックの先頭ビット以降のビットについて、前記尤度比を用いて、送信されたビットの推定値を復号するブロック符号復号部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
7. コンピュータを、請求項１から５のいずれか一項に記載の送信装置として機能させるためのプログラム。
8. コンピュータを、請求項６に記載の受信装置として機能させるためのプログラム。

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