JP6228419B2 - 送信装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号を送信する送信装置及びプログラムに関する。

日本では地上デジタル放送方式であるＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial）方式により、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。そのため、データ容量拡大や誤り訂正技術による所要Ｃ／Ｎ低減が課題となっている。

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、水平偏波及び垂直偏波を送受信アンテナに同時に用いる２×２の偏波ＭＩＭＯ伝送が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）伝送は、ＯＦＤＭ変調方式と組み合わせて、マルチパスに対して高耐性の大容量伝送を実現することができる。

村山、外４名、「次世代地上放送に向けた伝送技術−スーパーハイビジョンの地上伝送を目指して−」、社団法人映像情報メディア学会技術報告、平成２２年９月９日、第34巻、第35号、p.37-40

ＭＩＭＯ伝送により大容量伝送を実現することが可能になるが、希望波と同一チャンネルの干渉波が存在する場合には、同一チャンネルであることからフィルタなどで干渉波成分を除去することができない。例えば、現在の地上デジタル放送は全国でＵＨＦ帯を使用しており、次世代の地上デジタル放送方式などの他方式による放送においてもＵＨＦ帯を使用した場合、両放送間で同一チャンネル干渉が問題となる。

ＩＳＤＢ−Ｔ方式のＯＦＤＭフレームと他方式のＯＦＤＭフレームに同じ周波数間隔でパイロット信号が挿入されている場合には、パイロット信号が干渉を受け続けることとなる。パイロット信号が干渉を受けると、干渉波のパイロット信号が希望波のパイロット信号として認識され、偽のマルチパスとして等化されるため、ビット誤り率（ＢＥＲ）などの伝送特性が劣化する。

本発明の目的は、上記問題を解決するため、ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置であって、シンボル長、パイロット信号の配置、及びパイロット信号の符号系列が等しく、データ信号が異なる複数のＯＦＤＭ信号間の同一チャンネル干渉による伝送特性の劣化を抑制することが可能なＯＦＤＭ信号の送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、送信信号をサブキャリアごとに所定の変調方式に応じてＩＱ平面へマッピングしてキャリア変調信号を生成するマッピング部と、前記キャリア変調信号に対してパイロット信号の挿入、逆フーリエ変換、及びガードインターバルの付加を行い、ＯＦＤＭ信号を生成する出力処理部と、前記ＯＦＤＭ信号の送信タイミングを調整する送信タイミング調整部と、を備え、前記送信タイミング調整部は、ＯＦＤＭシンボル長、パイロット信号の配置、及びパイロット信号の符号系列が等しく、且つデータ信号が異なる、希望局以外からのＯＦＤＭ信号と、パイロット信号の送信タイミングが一致しないように時間差を設け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、前記送信タイミング調整部は、前記ＯＦＤＭ信号の有効シンボル長をＴ、前記パイロット信号を時間方向に補間したときの周波数方向の周期をｎ、前記ＯＦＤＭ信号のガードインターバル比をＧＩＲ、１から前記ｎ−１までの整数をｋとしたとき、前記時間差τを、次式

を満たすように設定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ｋの値は１であ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、上記送信装置として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、シンボル長、パイロット信号の配置、及びパイロット信号の符号系列が等しく、データ信号が異なる複数のＯＦＤＭ信号間の同一チャンネル干渉による伝送特性の劣化を抑制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を示すブロック図である。 図１の送信装置１が送信するＯＦＤＭ信号のパイロットパターンの例を示す図である。 図１の送信装置２が送信するＯＦＤＭ信号のパイロットパターンの例を示す図である。 図１の送信装置１に対応する受信装置の構成を示すブロック図である。 受信装置の伝送路応答算出部における処理について説明する図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置における送信タイミング調整部の動作を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置によるシミュレーション結果を示す図である。 図１の送信装置２が異なるモードのＯＦＤＭ信号を時分割多重した信号を送信する場合を示す図である。

本発明は、シンボル長、パイロット信号の配置、及びパイロット信号の符号系列が等しく、データ信号が異なる複数のＯＦＤＭ信号間の同一チャンネル干渉を抑制することを目的とする。

複数のＯＦＤＭ信号の組み合わせとしては、（１）ＩＳＤＢ−Ｔ方式で伝送されるＯＦＤＭ信号同士、（２）次世代の地上デジタル放送方式（以下、「次世代方式」という）で伝送されるＯＦＤＭ信号同士、（３）次世代方式で伝送されるＯＦＤＭ信号とＩＳＤＢ−Ｔ方式で伝送されるＯＦＤＭ信号、が想定される。本実施形態では、上記（３）の次世代方式で伝送されるＯＦＤＭ信号とＩＳＤＢ−Ｔ方式で伝送されるＯＦＤＭ信号における同一チャンネル干渉を例に説明する。

［送信装置］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る送信装置の構成を示すブロック図であり、次世代方式でＯＦＤＭ信号を送信する送信装置１と、ＩＳＤＢ−Ｔ方式でＯＦＤＭ信号を送信する送信装置２を示している。送信装置１及び送信装置２が同一の送信局３を使用する例を示しているが、送信装置１及び２が異なる場所から送信する場合には、それぞれ異なる送信局を使用する。また、図１には次世代方式の一態様として想定される偏波ＭＩＭＯ伝送を行う送信装置１を示しているが、次世代方式の伝送方法はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、送信装置１は、誤り訂正符号化部１１と、ビットインターリーブ部１２と、マッピング部１３と、時間インターリーブ部１４と、周波数インターリーブ部１５と、出力処理部１６（１６−１及び１６−２）と、送信タイミング調整部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。本構成例では、インターリーブ処理を行うためにビットインターリーブ部１２、時間インターリーブ部１４、及び周波数インターリーブ部１５を備えているが、これらは必須ではなく、また、これらのうちの１又は２つのみを備える構成であってもよい。送信装置１は、ＯＦＤＭ信号を複数本の送信アンテナ１８を介して送信する。本実施形態では、送信アンテナ数を２本とする。

本実施形態では、送信装置１のみが送信タイミング調整部１７を有する構成としているが、送信装置２のみが送信タイミング調整部を有する構成としてもよいし、送信装置１及び送信装置２がそれぞれ送信タイミング調整部を有する構成としてもよい。

誤り訂正符号化部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所定の誤り訂正方式により符号化して誤り訂正符号を生成し、ビットインターリーブ部１２に出力する。誤り訂正符号は、例えば、ＢＣＨ符号やＬＤＰＣ符号などである。

ビットインターリーブ部１２は、誤り訂正符号化部１１により生成された誤り訂正符号の各ビットを並べ替え、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により並べ替えられたデータを、ｍビット／シンボルとしてＩＱ平面へのマッピングを行い、多値変調方式に応じてキャリア変調を施したキャリア変調信号（キャリアシンボル）を生成し、時間インターリーブ部１４に出力する。

時間インターリーブ部１４は、マッピング部１３により生成されたキャリア変調信号の順序を、時間方向に並べ替え、周波数インターリーブ部１５に出力する。

周波数インターリーブ部１５は、時間インターリーブ部１４により時間方向にインターリーブ処理されたキャリア変調信号の順序を、周波数方向及び送信アンテナ間で並べ替え、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、出力処理部１６に出力する。送信アンテナ１８の数が２本の場合、周波数インターリーブ部１５は、出力処理部１６−１及び１６−２用の２系統の信号を生成する。なお、送信装置１は周波数インターリーブ部１５を２つ備え、一方の周波数インターリーブ部１５が出力処理部１６−１用の信号を生成し、他方の周波数インターリーブ部１５が出力処理部１６−２用の信号を生成するようにしてもよい。

出力処理部１６は、周波数インターリーブ部１５により生成された信号に対してパイロット信号等を挿入して逆フーリエ変換した信号に、ガードインターバルを付加したＯＦＤＭ信号を生成する。図１に示すように、出力処理部１６は、ＯＦＤＭフレーム構成部１６１（１６１−１及び１６１−２）と、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）部１６２（１６２−１及び１６２−２）と、ＧＩ（Guard interval）付加部１６３（１６３−１及び１６３−２）と、を備える。

ＯＦＤＭフレーム構成部１６１は、周波数インターリーブ部１５により生成された信号にパイロット信号（ＳＰ信号、ＣＰ信号）、制御情報を示すＴＭＣＣ信号、及び付加情報を示すＡＣ信号を挿入し、全キャリアを１ ＯＦＤＭシンボルとして、所定数のＯＦＤＭシンボルのブロックでＯＦＤＭフレームを構成し、ＩＦＦＴ部１６２に出力する。

ＩＦＦＴ部１６２は、ＯＦＤＭフレーム構成部１６１により生成されたＯＦＤＭシンボルに対して、ＩＦＦＴ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１６３に出力する。

ＧＩ付加部１６３は、ＩＦＦＴ部１６２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ＯＦＤＭ信号を生成する。有効シンボル長に対するガードインターバル長の比率を表すガードインターバル比（ＧＩＲ）は、例えば１／８に設定される。

送信タイミング調整部１７は、ＧＩ付加部１６３により生成されたＯＦＤＭ信号の送信タイミングを調整し、送信局３に送信する。送信タイミング調整部１７の詳細については後述する。

送信局３は、送信アンテナ１８−１及び１８−２を介して空間分割多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）によるＭＩＭＯ伝送を行う。

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。

図２は、送信装置１が送信するＯＦＤＭ信号のパイロットパターンの例を示す図である。図中のＯＦＤＭ信号は、右方向が周波数方向（キャリア方向）であり、下方向が時間方向（シンボル方向）である。×付きの丸印は無信号のヌルパイロット信号であることを意味し、二重丸印はパイロット信号であることを意味する。その他は、データ信号や制御信号などの非パイロット信号を意味する。送信装置１は、一方の送信アンテナ１８を介して図２（ａ）に示すパイロットパターンのＯＦＤＭ信号を送信し、他方の送信アンテナ１８を介して図２（ｂ）に示すパイロットパターンのＯＦＤＭ信号を送信する。

再び図１を参照するに、送信装置２は、誤り訂正符号化部２１と、ビットインターリーブ部２２と、マッピング部２３と、時間インターリーブ部２４と、周波数インターリーブ部２５と、出力処理部２６と、送信アンテナ２７と、を備える。送信装置１と同様に、ビットインターリーブ部２２、時間インターリーブ部２４、及び周波数インターリーブ部２５は必須ではなく、また、これらのうちの１又は２つのみを備える構成であってもよい。

送信装置２は、送信装置１と比較して、出力系統が１系統であるため、出力処理部２６及び送信アンテナ２７を１つのみ備える点、及び送信タイミング調整部を備えない点が相違する。その他の点は送信装置１と同様であるため、説明を省略する。

図３は、送信装置２が送信するＯＦＤＭ信号のパイロットパターンの例を示す図である。二重丸印はパイロット信号であることを意味し、その他はデータ信号や制御信号などの非パイロット信号を意味する。ＩＳＤＢ−Ｔ方式では、図３に示すように、パイロット信号は周波数方向（キャリア方向）に１２キャリアに１回、時間方向（シンボル方向）に４シンボルに１回の割合で挿入される。パイロット信号を時間方向に補間したときの周波数方向の挿入間隔は３キャリアとなる。

［受信装置］
次に、送信装置１に対応する受信装置の実施形態について説明する。

図４は、送信装置１対応する受信装置の構成を示すブロック図である。図４に示すように、受信装置４は、受信アンテナ４１（４１−１及び４１−２）と、入力処理部４２（４２−１及び４２−２）と、伝送路応答算出部４３と、ＭＩＭＯ検出部（送信信号推定部）４４と、第１周波数デインターリーブ部４５と、雑音分散算出部４６と、第２周波数デインターリーブ部４７と、尤度比算出部４８と、時間デインターリーブ部４９と、ビットデインターリーブ部５０と、誤り訂正符号復号部５１と、を備える。なお、受信装置４は、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ビットデインターリーブ部５０を備える必要はなく、送信装置１が時間インターリーブ部１４を備えない場合には時間デインターリーブ部４９を備える必要はなく、送信装置１が周波数インターリーブ部１５を備えない場合は、第１周波数デインターリーブ部４５及び第２周波数デインターリーブ部４７を備える必要はない。

入力処理部４２（４２−１及び４２−２）は、希望波として、受信装置４に対応する送信装置１から送信されるＯＦＤＭ信号を、受信アンテナ４１（４１−１及び４１−２）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。入力処理部４２は、ＧＩ除去部４２１（４２１−１及び４２１−２）と、フーリエ変換部４２２（４２２−１及び４２２−２）と、パイロット信号抽出部４２３（４２３−１及び４２３−２）と、を備える。

ＧＩ除去部４２１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４２１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する。そして、有効シンボル信号をフーリエ変換部４２２に出力する。

フーリエ変換部４２２は、ＧＩ除去部４２１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ｙ_ｉ１，ｙ_ｉ２生成する。そして、複素ベースバンド信号ｙ_ｉ１，ｙ_ｉ２をパイロット信号抽出部４２３、及びＭＩＭＯ検出部４４に出力する。つまり、フーリエ変換部４２２−１は、受信アンテナ４１−１から受信したＯＦＤＭ信号をＦＦＴ処理して複素ベースバンド信号ｙ_ｉ１を生成し、パイロット信号抽出部４２３−１、及びＭＩＭＯ検出部４４に出力する。フーリエ変換部４２２−２は、受信アンテナ４１−２から受信したＯＦＤＭ信号をＦＦＴ処理して複素ベースバンド信号ｙ_ｉ２を生成し、パイロット信号抽出部４２３−２、及びＭＩＭＯ検出部４４に出力する。

パイロット信号抽出部４２３は、フーリエ変換部４２２により生成された複素ベースバンド信号ｙ_ｉ１，ｙ_ｉ２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４３に出力する。

伝送路応答算出部４３は、パイロット信号抽出部４２３により抽出されたパイロット信号の遅延プロファイルからキャリアごとの伝送路応答Ｈ_ｉを算出し、ＭＩＭＯ検出部４４に出力する。

図５は、受信装置４の伝送路応答算出部４３における処理について説明する図である。図５（ａ）は、８シンボル分のＯＦＤＭ信号を蓄積して、パイロット信号の振幅応答を時間方向に１次補間することにより得られる、３キャリアごとのパイロット信号を示している。伝送路応答算出部４３は、パイロット信号を補間するために、まず、３キャリアごとのパイロット信号を逆フーリエ変換し、時間領域のパイロット信号を算出する。ｎキャリアごとのパイロット信号を逆フーリエ変換すると、パイロット信号間のデータが０補間されているために折り返しが発生し、１ ＯＦＤＭシンボル長内に同じ波形がｎ回繰り返し現れる。本実施形態ではｎ＝３であるため、図５（ｂ）に示すようにパイロット信号の時間領域（遅延プロファイル）では、１ ＯＦＤＭシンボル長内に同じ波形が３回繰り返し現れる。

次に、伝送路応答算出部４３は、図５（ｂ）に示すように補間フィルタＦを配置し、折り返し信号ではない実信号のみを抽出する。補間フィルタＦの時間幅Ｆ_ｗは、ＯＦＤＭ信号の有効シンボル長Ｔとガードインターバル比ＧＩＲの積で表される。遅延波の遅延時間がＦ_ｗよりも小さい場合には、マルチパス成分を等化することができる。そして、伝送路応答算出部４３は、フィルタ処理により抽出したパイロット信号を再度フーリエ変換することで、図５（ｃ）に示すようにキャリアごとの伝送路応答を取得する。白丸は補間された伝送路応答を表している。

２×２ＭＩＭＯ伝送の伝送路応答Ｈ_ｉは

と表すことができる。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４１−１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４１−１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４１−２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４１−２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４４は、フーリエ変換部４２２により生成された複素ベースバンド信号ｙ_ｉ１，ｙ_ｉ２、及び伝送路応答算出部４３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４１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ｘ＾_ｉ１，ｘ＾_ｉ２を生成する。そして、送信信号の推定値ｘ＾_ｉ１，ｘ＾_ｉ２を第１周波数デインターリーブ部４５及び雑音分散算出部４６に出力する。

第１周波数デインターリーブ部４５は、ＭＩＭＯ検出部４４により生成された送信信号の推定値ｘ＾_ｉ１，ｘ＾_ｉ２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ｘ＾_ｉ１，ｘ＾_ｉ２を尤度比算出部４８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１５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。

雑音分散算出部４６は、ＭＩＭＯ検出部４４により生成された送信信号の推定値ｘ＾_ｉ１，ｘ＾_ｉ２を用いて、受信したＯＦＤＭ信号の雑音分散σ_ｉ１ ^２，σ_ｉ２ ^２を算出する。そして、雑音分散σ_ｉ１ ^２，σ_ｉ２ ^２を第２周波数デインターリーブ部４７に出力する。

第２周波数デインターリーブ部４７は、雑音分散算出部４６により算出された雑音分散σ_ｉ１ ^２，σ_ｉ２ ^２に対し、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雑音分散σ_ｉ１ ^２，σ_ｉ２ ^２を尤度比算出部４８に出力する。

尤度比算出部４８は、第１周波数デインターリーブ部４５によりデインターリーブ処理された送信信号の推定値ｘ＾_ｉ１，ｘ＾_ｉ２と、第２周波数デインターリーブ部４７から入力される雑音分散σ_ｉ１ ^２，σ_ｉ２ ^２とを用いて、受信信号の尤度比λを算出する。そして、尤度比λを時間デインターリーブ部４９に出力する。尤度比λは誤り訂正符号の各ビットについて算出されるものであり、受信信号の確率的な信頼度情報を表す。

時間デインターリーブ部４９は、尤度比算出部４８により算出された尤度比λに対し、時間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λを、ビットデインターリーブ部５０に出力する。時間方向のデインターリーブ処理とは、送信装置１の時間インターリーブ部１４により時間方向に並べ替えられたデータを、元の順序に戻す処理である。

ビットデインターリーブ部５０は、時間デインターリーブ部４９により算出された尤度比λ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λを、誤り訂正符号復号部５１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。

誤り訂正符号復号部５１は、ビットデインターリーブ部５０によりデインターリーブ処理された尤度比λを用いて、誤り訂正符号の復号を行い、送信装置１から送信されたビットの推定値を出力する。

［送信タイミング調整部］
次に、送信装置１の送信タイミング調整部１７の動作を詳細に説明する。

干渉波として、希望波とシンボル長、パイロット信号の配置、及びパイロット信号の符号系列（例えば、ＰＮ符号系列）が等しいＯＦＤＭ信号が存在する場合には、希望波と干渉波のパイロット信号は完全に等しい信号となる。この場合、受信装置４の伝送路応答算出部４３は、データ信号が異なる場合であっても、干渉波を希望波と同一信号の遅延波とみなして等化処理を施すこととなる。そのため、伝送路応答算出部４３において伝送路応答を精度良く求めることができず、伝送特性が劣化してしまう。そこで、送信タイミング調整部１７は、干渉波が補間フィルタ外に位置するように、希望局から送信される希望波と、希望局以外から送信される干渉波との遅延差を設定することで、干渉波による影響を抑えて伝送特性を改善する。

図６は、送信装置１の送信タイミング調整部１７の動作を説明する図である。図６（ａ）に示すように、送信装置１は送信タイミング調整部１７により、送信装置１から送信されるＯＦＤＭ信号が送信装置２から送信されるＯＦＤＭ信号とパイロット信号のタイミングが一致しないように、送信タイミングを調整する。送信装置１から送信されるＯＦＤＭ信号（希望波）と送信装置２から送信されるＯＦＤＭ信号（干渉波）との時間差（遅延差）を調整することで、パイロット信号における遅延プロファイルにて、干渉波の配置を調整することができる。これにより、受信装置４が受信する干渉波は、希望波とパイロット信号のタイミングが一致しないように時間差が設けられた電波となる。

図６（ｂ）は、送信装置１から送信されるＯＦＤＭ信号（希望波）と送信装置２から送信されるＯＦＤＭ信号（干渉波）との時間差がτであるときの、パイロット信号における遅延プロファイルを示している。このように、干渉波が補間フィルタＦ外に配置されると、受信装置４は伝送路応答算出部４３にて伝送路応答を精度良く算出することができる。

１ ＯＦＤＭシンボル長内で補間フィルタＦが配置される時間領域ｔは、次式（１）で表される。ここで、ｎはパイロット信号を時間方向に補間したときの周波数方向の周期であり、ｋは１からｎ−１までの整数である。また、補間フィルタＦの時間幅Ｆ_ｗは、次式（２）に示すように、ＯＦＤＭ信号の有効シンボル長ＴとＯＦＤＭ信号のガードインターバル比ＧＩＲの積で表される。

よって、補間フィルタＦ外に干渉波を配置するには、時間差τを、次式（３）に示す範囲内に設定する必要がある。

なお、パイロット信号の符号系列の初期値が異なったり符号系列の生成多項式が異なったりするなど、パイロット信号間の相関が十分低い場合は、時間τによらず希望波のデータキャリアは干渉波のパイロット信号の影響を受ける。また、パイロット信号は時間方向に周期性を持つため、時間差τも時間方向に周期性を持つ。

ＢＥＲ特性を最も良くするために、特に時間差τを式（３）においてｋ＝１としたときの範囲内に設定するのが好適である。このときの時間差τは次式（４）で表される。

ｋ＝１とするのが好適である理由を以下に示す。時間差τを０から少しずつ大きくしていくと、ｋ＝１のときに最初に干渉波が補間フィルタ外に位置することになる。このとき、干渉波のパイロット信号のエネルギー成分のほとんどが希望波のパイロット信号にぶつかる。時間差τを更に大きくしていくと、ｋ＝２のときに再び干渉波が補間フィルタ外に位置することになるが、干渉波のパイロット信号のエネルギー成分はｋ＝１のときほどは希望波のパイロット信号にあたらない。一般にＯＦＤＭにおいてパイロット信号はデータ信号に比べて電力が大きい（例えば、ＩＳＤＢ−Ｔ方式では４／３倍にブーストされている）ため、干渉波のパイロット信号のエネルギーがどれだけ希望波のパイロット信号にぶつかるかにより、ＢＥＲ特性が変化する。なるべく多くの干渉波のパイロット信号のエネルギーが希望波のパイロット信号にぶつかった方が、希望波のデータ信号に与える影響が少なくなる。そのため、ｋ＝１のときに、最もＢＥＲ特性が良くなる。

図７は、送信装置１により送信タイミングを調整した場合のシミュレーションによるＢＥＲ特性を示す図である。横軸は送信装置１から送信されるＯＦＤＭ信号（希望波）と送信装置２から送信されるＯＦＤＭ信号（干渉波、ＩＳＤＢ−Ｔモード３）との時間差τであり、縦軸はＢＥＲである。ここでは時間差τをＦＦＴのサンプル数で示している。このシミュレーション例では、ＦＦＴサイズを８Ｋ（８１９２サンプル）、すなわちＯＦＤＭ信号の有効シンボル長Ｔを８１９２サンプルとしている。また、ＧＩ比を１／８、希望波のキャリア変調方式を１０２４ＱＡＭ、干渉波のキャリア変調方式を６４ＱＡＭとし、Ｄ／Ｕ比を２６．０ｄＢ、Ｃ／Ｎ比を２９．０ｄＢとしている。

希望波のパイロットパターンは図２に示したパターンを用い、干渉波のパイロットパターンは図３に示したパターンを用いた。図２，３のパイロットパターンでは、パイロット信号を時間方向に補間したときの周波数方向の挿入間隔ｎは３キャリアである。この条件下では、式（３）を満たす遅延時間τの範囲は、次式（５）で表される。

ＯＦＤＭ信号の有効シンボル長Ｔが８１９２のときに式（５）を満たす時間差τの範囲は、５０４＜τ＜２２２７（ｋ＝１）、３２３５＜τ＜４９５７（ｋ＝２）、５９６５＜τ＜７６８８（ｋ＝３）となる。シミュレーション結果からも、遅延時間τがこの範囲であり、特にｋ＝１のときにＢＥＲ低くなり、伝送特性が良くなっていることが分かる。

図８は、送信装置２から送信されるＯＦＤＭ信号（干渉波）が、ＩＳＤＢ−Ｔ方式における異なるモード（モード２及びモード３）のＯＦＤＭ信号が時分割多重された信号である場合を示している。図８（ａ）に示すように時間差τ＝０の場合には、モード３のときにＯＦＤＭシンボル長が同一となるので同一チャンネル干渉が発生する。よって、このように、ＯＦＤＭ信号の一部のみシンボル長が一致する場合においても、図８（ｂ）に示すように時間差τを適切に設定することで、同一チャンネル干渉による伝送特性の劣化を抑制することができる。

以上のように、本実施形態の送信装置１は、送信タイミング調整部１７により、シンボル長、パイロット信号の配置、及びパイロット信号の符号系列が等しく、且つデータ信号が異なる、希望局以外からのＯＦＤＭ信号と、パイロット信号の送信タイミングが一致しないように調整し、受信装置４は希望局と希望局以外からのＯＦＤＭ信号間で送信タイミングが調整されたＯＦＤＭ信号を受信するので、同一チャンネル干渉による伝送特性の劣化を抑制することができる。

上述した実施形態では、送信装置１が送信する次世代方式のＯＦＤＭ信号と送信装置２が送信するＩＳＤＢ−Ｔ方式のＯＦＤＭ信号との同一チャンネル干渉について説明したが、送信装置１が送信する次世代方式のＯＦＤＭ信号同士の同一チャンネル干渉についても同様に、送信装置１が備える送信タイミング調整部によりＯＦＤＭ信号同士の時間差を調整することで、同一チャンネル干渉による伝送特性の劣化を抑制することができる。また、送信装置２が送信するＩＳＤＢ−Ｔ方式のＯＦＤＭ信号同士の同一チャンネル干渉についても同様に、送信装置２が備える送信タイミング調整部によりＯＦＤＭ信号同士の時間差を調整することで、同一チャンネル干渉による伝送特性の劣化を抑制することができる。

なお、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。また、受信装置４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４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。

このように、本発明によれば、同一チャンネル干渉による伝送特性の劣化を抑制することができるので、ＯＦＤＭ信号を送信する任意の用途に有用である。

１，２ 送信装置
３ 送信局
４ 受信装置
１１，２１ 誤り訂正符号化部
１２，２２ ビットインターリーブ部
１３，２３ マッピング部
１４，２４ 時間インターリーブ部
１５，２５ 周波数インターリーブ部
１６，２６ 出力処理部
１７ 送信タイミング調整部
１８，２７ 送信アンテナ
４１ 受信アンテナ
４２ 入力処理部
４３ 伝送路応答算出部
４４ ＭＩＭＯ検出部
４５ 第１周波数デインターリーブ部
４６ 雑音分散算出部
４７ 第２周波数デインターリーブ部
４８ 尤度比算出部
４９ 時間デインターリーブ部
５０ ビットデインターリーブ部
５１ 誤り訂正符号復号部
１６１，２６１ ＯＦＤＭフレーム構成部
１６２，２６２ ＩＦＦＴ部
１６３，２６３ ＧＩ付加部
４２１ ＧＩ除去部
４２２ フーリエ変換部
４２３ パイロット信号抽出部

Claims (4)

1. ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置であって、
   送信信号をサブキャリアごとに所定の変調方式に応じてＩＱ平面へマッピングしてキャリア変調信号を生成するマッピング部と、
   前記キャリア変調信号に対してパイロット信号の挿入、逆フーリエ変換、及びガードインターバルの付加を行い、ＯＦＤＭ信号を生成する出力処理部と、
   前記ＯＦＤＭ信号の送信タイミングを調整する送信タイミング調整部と、を備え、
   前記送信タイミング調整部は、ＯＦＤＭシンボル長、パイロット信号の配置、及びパイロット信号の符号系列が等しく、且つデータ信号が異なる、希望局以外からのＯＦＤＭ信号と、パイロット信号の送信タイミングが一致しないように時間差を設けることを特徴とする送信装置。
2. 前記送信タイミング調整部は、前記ＯＦＤＭ信号の有効シンボル長をＴ、前記パイロット信号を時間方向に補間したときの周波数方向の周期をｎ、前記ＯＦＤＭ信号のガードインターバル比をＧＩＲ、１から前記ｎ−１までの整数をｋとしたとき、前記時間差τを、次式
   

   

   を満たすように設定することを特徴とする、請求項１に記載の送信装置。
3. 前記ｋの値は１であることを特徴とする、請求項２に記載の送信装置。
4. コンピュータを、請求項１から３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。

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