JP6276548B2 - 送信装置及び受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、同一周波数帯域の複数のＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号を用いて複数のＯＦＤＭ信号の伝送を行う伝送システムにおける、送信装置及び受信装置に関するものである。

従来、同一周波数帯域で送信された複数のＯＦＤＭ信号について、ある一つのＯＦＤＭ信号の伝送路応答の推定を行うとき、他のＯＦＤＭ信号のパイロット信号を無信号にして伝送路応答の推定を行う方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。本明細書では、この方式を「ヌルパイロット方式」と称する。また、パイロット信号の符号を反転させてパイロット信号に直交性をもたせることにより、伝送路応答の推定を行う方式が知られている（例えば、特許文献２参照）。本明細書では、この方式を「符号反転型パイロット方式」と称する。

２本の送信アンテナから２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するＯＦＤＭ信号伝送システムを例に、ヌルパイロット方式及び符号反転型パイロット方式のパイロット信号パターンについて図１３から図１６を参照して説明する。図１３から図１６では、ＯＦＤＭシンボルのうちパイロット信号の繰り返しの最小単位のみを示しており、データ信号などの非パイロット信号は省略している。また、パターン１は第１の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号のパイロット信号パターンを示し、パターン２は第２の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号のパイロット信号パターンを示している。なお、図中のＯＦＤＭシンボルは、右方向がキャリア（周波数）方向であり、下方向がシンボル（時間）方向である。

図１３は、２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて、ヌルパイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。図中の四角はある有意の値を有するパイロット信号を示し、丸は無信号のパイロット信号を示している。図１４は、図１３のパイロット信号により直接（すなわち、補間によらず）求まる伝送路応答の位置を斜線付きの丸で示す図である。本明細書では、シンボル番号ｓ，キャリア番号ｃにおけるパイロット信号をＰ（ｓ，ｃ）と表す。ヌルパイロット方式では、図１３のパターン１ではＰ（１，１），Ｐ（２，２）の位置の伝送路応答が求まり、パターン２ではＰ（１，２），Ｐ（２，１）の位置の伝送路応答が求まる。ヌルパイロット方式では、パイロット信号を無信号とする区間において伝送に使用される消費電力をゼロとすることができる。

図１５は、２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて、符号反転型パイロット方式を適用したパイロット信号パターンを示す図である。図中の四角はある有意の値を有するパイロット信号を示し、四角に記された１と−１は、符号が反転したパイロット信号であることを意味する。図１６は、図１５のパイロット信号により直接求まる伝送路応答の位置を斜線付きの丸で示す図である。本明細書では、パイロット信号Ｐ（ｓ，ｃ）の位置における受信信号をＲｘ（ｓ，ｃ）と表す。符号反転型パイロット方式では、例えば図中の点Ｐ１，Ｐ２の位置の伝送路応答は、パイロット信号の振幅値を１としたとき、以下の式で求められる。
Ｐ１：（Ｒｘ（１，１）＋Ｒｘ（２，１））／２
Ｐ２：（Ｒｘ（１，１）−Ｒｘ（２，１））／２

２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で送信する場合、ヌルパイロット方式ではパイロット信号の１／２は無信号となることから、パイロット信号の伝送に使用される消費電力は１／２となり、直接求まる伝送路応答の頻度もまた１／２となる。符号反転型パイロット方式では、無信号となるパイロット信号はないため、パイロット信号の伝送に使用される消費電力は減らないが、ヌルパイロット方式よりも高い頻度で伝送路応答を求めることができる。

一方、送信装置と受信装置の双方又は一方が物理的に移動しながらＯＦＤＭ信号を伝送する環境を考える。移動伝送環境ではドップラーシフトが発生し、ＯＦＤＭ伝送では複数のキャリアによって伝送が行われているため、特定の周波数のキャリアシンボルが隣接するキャリアシンボルに干渉を与えるキャリア間干渉が発生する。一般的に、ＯＦＤＭ伝送におけるキャリアの間隔が狭いほど、キャリア間干渉の影響を受けやすくなる。

図１７は、キャリア間干渉のイメージを示す図である。図１７（ｂ）に示すようにキャリア間隔が広い場合、あるキャリア番号のキャリアシンボルにドップラーシフトが発生すると、隣接するキャリア番号のキャリアシンボルに対する干渉電力は比較的小さくなる。一方、図１７（ａ）に示すようにキャリア間隔が狭い場合、あるキャリア番号のキャリアシンボルにドップラーシフトが発生すると、隣接するキャリア番号のキャリアシンボルに対して漏れ込む干渉電力は大きくなる。キャリア番号＃１によって伝送路応答を推定するためのパイロット信号を伝送し、キャリア番号＃２ではデータ信号を伝送する場合を考える。キャリア間隔が狭い場合には、キャリア番号＃２からキャリア番号＃１への干渉電力が大きくなるため、キャリア番号＃１で伝送したパイロット信号によって正確な伝送路応答を求めることが困難になる。

そこで、ＳＩＳＯ（Single-input Single-output）伝送において、キャリア間干渉電力を観測しキャリア間干渉成分の伝送路応答を推定するため、あるパイロット信号のキャリア方向に左右に隣接するキャリアシンボルを無信号としてキャリア間干渉成分を観測する方式が検討されている（非特許文献１参照）。本明細書では、パイロット信号のキャリア方向に左右に隣接するキャリアシンボル位置に、更に無信号のパイロット信号を挿入することをパイロット信号の「クラスター化」と称し、クラスター化されたパイロット信号を「クラスターパイロット信号」と称する。

図１８は、クラスターパイロット信号の第１の例を示す図である。ここでは、有意な値を有するパイロット信号の左右に隣接する各１つのパイロット信号を無信号とする例を示しており、キャリア番号２のキャリアで有意な値を有するパイロット信号を伝送し、隣接するキャリア番号１，３のキャリアを無信号としている。キャリア間干渉が発生している場合は、キャリア番号２のキャリアから隣接するキャリア番号１，３のキャリアに漏れこむ成分、すなわちキャリア間干渉成分の伝送路応答を観測することができる。

図１９は、クラスターパイロット信号の第２の例を示す図である。ここでは、有意な値を有するパイロット信号の左右に隣接する各２つのパイロット信号を無信号とする例を示しており、キャリア番号３のキャリアで有意な値を有するパイロット信号を伝送し、隣接するキャリア番号１，２，４，５のキャリアを無信号としている。キャリア間干渉が発生している場合は、キャリア番号３のキャリアから隣接するキャリア番号１，２，４，５のキャリアに漏れこむ成分を観測でき、より広範囲に及ぶキャリア間干渉を観測することができる。ただし、無信号が増加する分、データの伝送に使用できるキャリアシンボルは減少し、データの伝送効率は低下する。

特開２００４−９６１８６号公報 特許第４３３６２８１号公報

"Novel pilot structures for BEM channel estimation and ICI compensation in high-mobility DVB", IEEE International Symposium on Broadband Multimedia Systems and Broadcasting(BMSB), 2011

しかしながら、上述したクラスターパイロット信号を、複数の送信アンテナから複数のＯＦＤＭ信号を送信する場合に使用した例はなかった。上述したヌルパイロット方式、符号反転型パイロット方式、又は両者を組み合わせた方式のパイロット信号をクラスター化することにより、より伝送路応答の推定精度を向上させることが可能となる。

本発明の目的は、上記問題を解決するため、複数のＯＦＤＭ信号を送信する場合に、伝送路応答の推定精度を向上させることが可能な送信装置及び受信装置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、４つのＯＦＤＭ信号を４本のアンテナから送信する送信装置であって、４個の送信信号の同位置にそれぞれ異なるパターンのパイロット信号を挿入して４個のＯＦＤＭシンボルを生成するパイロット信号挿入部と、前記４個のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４個のＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部と、を備え、前記パイロット信号挿入部は、前記異なるパターンのパイロット信号として、第１の送信信号に有意な値を有する信号のみを挿入し、第２から第４の送信信号に有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号を挿入し、更に該挿入した各パイロット信号のキャリア方向にのみ隣接する位置に無信号を挿入することを特徴とする。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、４つのＯＦＤＭ信号を４本のアンテナから送信する送信装置であって、４個の送信信号の同位置にそれぞれ異なるパターンのパイロット信号を挿入して４個のＯＦＤＭシンボルを生成するパイロット信号挿入部と、前記４個のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４個のＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部と、を備え、前記パイロット信号挿入部は、前記異なるパターンのパイロット信号として、第１及び第２の送信信号に有意な値を有する信号と無信号を挿入し、第３及び第４の送信信号に有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号と無信号を挿入し、更に該挿入した各パイロット信号のキャリア方向にのみ隣接する位置に無信号を挿入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４つのＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナで受信する受信装置であって、前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号を生成し、伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部を備えることを特徴とする。

従来のパイロット信号では、キャリア間干渉が発生する伝送環境においては、伝送路応答を推定するためのパイロット信号に対して隣接するキャリアシンボルが干渉を与え、伝送路応答を正確に推定することが困難であったが、本発明によれば、キャリア間干渉が発生する伝送環境においても、伝送路応答を正確に推定することができようになる。

本発明に係る送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係る送信装置におけるＯＦＤＭ変調部の構成を示すブロック図である。 本発明に係る受信装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係る受信装置におけるＯＦＤＭ復調部の構成を示すブロック図である。 ２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数で伝送する場合において、ヌルパイロット方式のパイロット信号をクラスター化した例を示す図である。 ２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数で伝送する場合において、符号反転型パイロット方式のパイロット信号をクラスター化した例を示す図である。 ４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数で伝送する場合において、ヌルパイロット方式のパイロット信号をクラスター化した例を示す図である。 ４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数で伝送する場合において、符号反転型パイロット方式のパイロット信号をクラスター化した例を示す図である。 ４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数で伝送する場合において、符号反転型ヌルパイロット方式のパイロット信号をクラスター化した例を示す図である。 ＩＳＤＢ−Ｔにおけるスキャッタードパイロット信号の配置を示す図である。 図１０に示したパイロット信号配置に対し、図９に示した符号反転型ヌルパイロット方式のクラスター化を適用した例を示す図である。 シンボル方向に連続するパイロット信号をクラスター化した例を示す図である。 従来のヌルパイロット方式を適用したパイロット信号パターンを示す図である。 図１３のパイロット信号により直接求まる伝送路応答の位置を示す図である。 従来の符号反転型パイロット方式を適用したパイロット信号パターンを示す図である。 図１５のパイロット信号により直接求まる伝送路応答の位置を示す図である。 キャリア間干渉のイメージを示す図である。 クラスターパイロット信号の第１の例を示す図である。 クラスターパイロット信号の第２の例を示す図である。

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。

［送信装置］
図１は、実施例１に係るＯＦＤＭ信号の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、送信装置１は、誤り訂正符号化部１０と、キャリア変調部１１と、分配部１２と、ＯＦＤＭ変調部１３とを備える。送信装置１は４つのＯＦＤＭ信号を出力し、４つのＯＦＤＭ信号は１つの送信所１４に送られる。送信装置１は、１つの送信所にＯＦＤＭ信号を送信し、１つの送信所において４本の送信アンテナから空間分割多重（ＳＤＭ：Space Division Multiplexing）によるＯＦＤＭ信号の送信を行う。なお、図１には送信アンテナが４本の場合を示しているが、本発明に係る送信装置の送信アンテナは複数本であればよく、４本に限定されない。また、送信装置１は、２つ以上の送信所にＯＦＤＭ信号を送信し、それぞれの送信所からＯＦＤＭ信号の一部（または全部）を送信することもできる。

送信所１４は、アンテナＡＴ−ｔｘ１からＡＴ−ｔｘ４から、ＳＤＭによるＯＦＤＭ信号の送信を行う。

誤り訂正符号化部１０は、ＴＳ（Transport Stream）信号などの入力信号を誤り訂正符号化し、キャリア変調部１１へ出力する。誤り訂正は、例えば外符号としてＢＣＨ符号を用い、内符号としてＬＤＰＣ(Low Density Parity Check)符号を用いる。

キャリア変調部１１は、サブキャリアごとに所定の変調方式に応じてＩＱ平面へのマッピングを行い、分配部１２に出力する。

分配部１２は、キャリア変調部１１から入力される信号を４つのストリームに分配し、ＯＦＤＭ変調部１３に出力する。

ＯＦＤＭ変調部１３は、分配部１２から入力される４つの送信信号（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４）から４つのＯＦＤＭ信号を生成し、送信所１４に送信する。

図２は、ＯＦＤＭ変調部１３の構成を示すブロック図である。図２に示すように、ＯＦＤＭ変調部１３は、パイロット信号挿入部１３６と、ＯＦＤＭ信号生成部１３７とを備える。

パイロット信号挿入部１３６は、分配部１２から入力される４つの送信信号（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４）にそれぞれ異なるパターンのパイロット信号を挿入して４つのＯＦＤＭシンボルを生成する。パイロット信号挿入部１３６は、パイロット信号生成部１３０と、ＯＦＤＭシンボル構成部１３１（１３１−１〜１３１−４）とを備える。

パイロット信号生成部１３０は、予め定められた振幅と位相を有するパイロット信号を、予め定められた位置に挿入するために、パイロット信号を生成し、ＯＦＤＭシンボル構成部１３１に出力する。パイロット信号生成部１３０は、異なるパターンのパイロット信号として、次の（１）から（４）
（１）有意な値を有する信号（無信号以外の信号）のみ、
（２）有意な値を有する信号と無信号、
（３）有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号、
（４）有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号と無信号、のうち少なくとも１つを生成し、更に該生成した信号のキャリア方向に隣接する位置に無信号を生成する。

ここで、「該生成した信号のキャリア方向に隣接する位置」は、該生成した信号の左右に各１つであってもよいし、左右に各２つであってもよいし、左右に異なる数であってもよい。また、「該生成した信号のキャリア方向に隣接する位置」は、ＯＦＤＭセグメントのうちキャリア間干渉に対する耐性を強くしたい部分受信部については該生成した信号の左右に各２つとし、その他のセグメントについては該生成した信号の左右に各１つというように、システムに求められるキャリア間干渉の耐性に応じて異なるようにしてもよい。パイロット信号のパターン及び配置の具体例については後述する。

ＯＦＤＭシンボル構成部１３１は、分配部１２から入力される４つの送信信号（ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４）に対して、パイロット信号生成部１３０から入力されるパイロット信号を挿入し、ＩＦＦＴ部１３２に出力する。

ＯＦＤＭ信号生成部１３７は、パイロット信号挿入部１３６により入力されるＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４つのＯＦＤＭ信号を生成し、送信所１４を介して４本の送信アンテナＡＴ−Ｔｘ１〜ＡＴ−Ｔｘ４に出力する。ＯＦＤＭ信号生成部１３７は、ＩＦＦＴ部１３２（１３２−１〜１３２−４）と、ＧＩ付加部１３３（１３３−１〜１３３−４）と、直交変調部１３４（１３４−１〜１３４−４）と、Ｄ／Ａ変換部１３５（１３５−１〜１３５−４）とを備える。なお、４本のＯＦＤＭ信号の同期を取るために、ＯＦＤＭ信号生成部１３７は、各ブロックに同一周波数のクロックを供給する。

ＩＦＦＴ部１３２は、ＯＦＤＭシンボル構成部１３１から入力される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１３３に出力する。

ＧＩ付加部１３３は、ＩＦＦＴ部１３２から入力される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、直交変調部１３４に出力する。ガードインターバルは、ＯＦＤＭ信号を受信する際にシンボル間干渉を低減させるために挿入されるものであり、マルチパス遅延波の遅延時間がガードインターバル長を超えないように設定される。

直交変調部１３４は、ＧＩ付加部１３３から入力されるベースバンド信号に対して直交変調処理を施してＯＦＤＭ信号を生成し、Ｄ／Ａ変換部１３５に出力する。

Ｄ／Ａ変換部１３５は、直交変調部１３４から入力されるＯＦＤＭ信号をアナログ信号に変換する。

［受信装置］
次に、本発明に係るＯＦＤＭ信号の受信装置について説明する。図３は、実施例１に係るＯＦＤＭ信号の受信装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＯＦＤＭ信号の受信装置２は、ＯＦＤＭ復調部２０と、伝送信号検出部２１と、キャリア復調部２２（２２−１〜２２−４）と、誤り訂正復号部２３（２３−１〜２３−４）とを備える。受信装置２は、送信装置１から送信される４系統のＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナＡＴ−ｒｘ１〜ＡＴ−ｒｘ４で受信する。なお、図３には受信アンテナが４本の場合を示しているが、本発明に係る受信装置の受信アンテナは１本以上であればよく、４本に限定されない。

ＯＦＤＭ復調部２０は、受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して４種類のベースバンド信号（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４）を生成するとともに、送信装置のパイロット信号挿入部１３６により挿入されたパイロット信号を抽出して４種類の伝送路応答（ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４）を推定する。

図４は、ＯＦＤＭ復調部２０の構成を示すブロック図である。図４に示すように、ＯＦＤＭ復調部２０は、Ａ／Ｄ変換部２００（２００−１〜２００−４）と、直交復調部２０１（２０１−１〜２０１−４）と、ＧＩ除去部２０２（２０２−１〜２０２−４）と、ＦＦＴ部２０３（２０３−１〜２０３−４）と、パイロット信号生成部２０４と、パイロット信号抽出部２０５（２０５−１〜２０５−４）と、伝送路応答推定部２０６（２０６−１〜２０６−４）と、伝送路応答補間部２０７（２０７−１〜２０７−４）とを備える。

Ａ／Ｄ変換部２００は、アンテナＡＴ−ｒｘから入力されるアナログの受信信号をデジタル信号に変換し、直交復調部２０１に出力する。

直交復調部２０１は、Ａ／Ｄ変換部２００から入力される信号に対してベースバンド信号を生成し、ＧＩ除去部２０２に出力する。

ＧＩ除去部２０２は、直交復調部２０１から入力される信号に対して、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、ＦＦＴ部２０３に出力する。

ＦＦＴ部２０３は、ＧＩ除去部２０２から入力される有効シンボル信号に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を施して複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４を生成し、パイロット信号抽出部２０５に出力する。

パイロット信号生成部２０４は、送信装置１のパイロット信号生成部１３０により挿入されるパイロット信号と同じ振幅及び位相をもつパイロット信号を生成し、送信装置１により挿入されるパイロット信号の位置情報をパイロット信号抽出部２０５に出力し、パイロット信号の振幅値及び位相値を伝送路応答推定部２０６に出力する。つまり、パイロット信号生成部２０４はパイロット信号として、次の（１）から（４）
（１）有意な値を有する信号（無信号以外の信号）のみ、
（２）有意な値を有する信号と無信号、
（３）有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号、
（４）有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号と無信号、のうち少なくとも１つを生成し、更に該生成した信号のキャリア方向に隣接する位置に無信号を生成する。

パイロット信号抽出部２０５は、ＦＦＴ部２０３から入力される複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４から、パイロット信号生成部２０４から入力される位置情報に基づいてパイロット信号を抽出し、伝送路応答推定部２０６に出力する。

伝送路応答推定部２０６は、パイロット信号生成部２０４により生成されたパイロット信号と、パイロット信号抽出部２０５において抽出したパイロット信号を使って、伝送路応答を算出する。

伝送路応答補間部２０７は、伝送路応答推定部２０６により算出された伝送路応答の一部又は全部を基にして、伝送路応答の補間処理を行い、全サブキャリアについて伝送路応答を算出する。

伝送信号検出部２１は、ＯＦＤＭ復調部２０から入力されるベースバンド信号ｃ及び伝送路応答ｈを用いてＭＩＳＯ信号又はＭＩＭＯ信号を検出する。この検出には、ＺＦ（Zero Forcing）、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）、ＢＬＡＳＴ（Bell Laboratories Layered Space-Time）、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）などの既知の手法を適用できる。

キャリア復調部２２は、伝送信号検出部２１から入力される信号に対して、サブキャリアごとに復調を行い、ビットのＬＬＲ（Log Likelihood Ratio）などの信号を誤り訂正復号部２３に出力する。

誤り訂正復号部２３は、キャリア復調部２２から入力される信号に対して、誤り訂正を行い、送信装置１から送信された信号を復号する。

［パイロット信号のパターン及び配置］
次に、パイロット信号生成部１３０が挿入するパイロット信号のパターン及び配置について説明する。図５から図９では、データ信号などの非パイロット信号を省略し、パイロット信号の繰り返しの最小単位のみを示している。図中において、四角で示したパイロット信号はある有意の値を有する信号であることを意味し、丸で示したパイロット信号は無信号であることを意味する。また、１と示したパイロット信号と−１と示したパイロット信号とは、符号が反転した信号であることを意味する。パイロット信号により求められる伝送路応答の位置を斜線付きの丸で示すとともに、観測できるキャリア間干渉成分の伝送路応答の位置を矢印で示す。図５では、有意の値を有する信号に隣接する無信号に矢印が付されており、この信号の位置でキャリア間干渉成分の伝送路応答を観測できる。なお、図中のＯＦＤＭシンボルは、右方向がキャリア（周波数）方向であり、下方向がシンボル（時間）方向である。

図５は、２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数で伝送する場合において、ヌルパイロット方式のパイロット信号をクラスター化した例を示す図であり、パターン１は第１の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンを示し、パターン２は第２の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンを示している。この例では、送信アンテナ数は２であり、パイロット信号挿入部１３６は、パイロット信号として有意な値を有する信号と無信号を挿入し、更に該挿入した信号のキャリア方向に隣接する位置に無信号を挿入する。

図５において、パターン１ではＰ（１，２），Ｐ（２，５）に有意な値を有するパイロット信号を挿入し、左右に隣接するキャリアシンボルを無信号としているため、キャリア間干渉が発生する伝送環境においても、Ｐ（１，２），Ｐ（２，５）のパイロット信号が受けるキャリア間干渉成分は小さくなり、伝送路応答を正確に推定することが可能となる。さらに、Ｐ（１，１），Ｐ（１，３）の位置において、Ｐ（１，２）が与えるキャリア間干渉成分を観測することができ、Ｐ（２，４），Ｐ（２，６）の位置において、Ｐ（２，５）が与えるキャリア間干渉成分を観測することができる。パターン２についても同様である。

図６は、２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数で伝送する場合において、符号反転型パイロット方式のパイロット信号をクラスター化した例を示す図であり、パターン１は第１の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンを示し、パターン２は第２の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンを示している。この例では、送信アンテナ数は２であり、パイロット信号挿入部１３６は、パイロット信号として、第１の送信信号に有意な値を有する信号のみを挿入し、第２の送信信号に有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号を挿入し、更に該挿入した信号のキャリア方向に隣接する位置に無信号を挿入する。

図６において、パターン１ではＰ（１，２），Ｐ（１，５），Ｐ（２，２），Ｐ（２，５）に有意な値を有するパイロット信号を挿入し、左右に隣接するキャリアシンボルを無信号としているため、キャリア間干渉が発生する伝送環境においても、Ｐ（１，２），Ｐ（１，５），Ｐ（２，２），Ｐ（２，５）のパイロット信号が受けるキャリア間干渉成分は小さくなり、伝送路応答を正確に推定することが可能となる。さらに、矢印の位置において、キャリア間干渉成分を観測することができる。パターン２についても同様である。

次に、４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数で伝送する場合を考える。図７は、４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数で伝送する場合において、ヌルパイロット方式のパイロット信号をクラスター化した例を示す図であり、パターン１からパターン４はそれぞれ第１から第４の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンを示している。この例では、有意な値を有するパイロット信号をシンボル方向に直線状に配置しており、送信アンテナ数は４であり、パイロット信号挿入部１３６は、パイロット信号として、第１から第４の送信信号に、有意な値を有する信号と無信号を挿入し、更に該挿入した信号のキャリア方向に隣接する位置に無信号を挿入する。

図７では、４つのＯＦＤＭ信号の異なるキャリアにパイロット信号を挿入しており、あるひとつのＯＦＤＭ信号がパイロット信号を送信している区間では、他のＯＦＤＭ信号は無信号となっているため、特別な演算を行うことなく伝送路応答が求まる。有意な値を有するパイロット信号は、キャリア方向に直線状に配置したり、斜め方向に配置したりすることもできる。有意な値を有するパイロット信号の両側に隣接するキャリアシンボルを無信号としているため、キャリア間干渉が発生する伝送環境においても、伝送路応答を正確に推定することができる。

図８は、４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数で伝送する場合において、符号反転型パイロット方式のパイロット信号をクラスター化した例を示す図であり、第１から第４の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンをそれぞれパターン１からパターン４として示している。この例では、送信アンテナ数は４であり、パイロット信号挿入部１３６は、パイロット信号として、第１の送信信号に有意な値を有する信号のみを挿入し、第２から第４の送信信号に有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号を挿入し、更に該挿入した信号のキャリア方向に隣接する位置に無信号を挿入する。

パイロット信号の振幅値を１としたとき、伝送路応答推定部２０６は、図８の点Ｐ１からＰ４の位置の伝送路応答を以下の式で求めることができる。
Ｐ１：（Ｒｘ（１，２）＋Ｒｘ（２，２）＋Ｒｘ（３，２）＋Ｒｘ（４，２））／４
Ｐ２：（Ｒｘ（１，２）＋Ｒｘ（２，２）−Ｒｘ（３，２）−Ｒｘ（４，２））／４
Ｐ３：（Ｒｘ（１，２）−Ｒｘ（２，２）−Ｒｘ（３，２）＋Ｒｘ（４，２））／４
Ｐ４：（Ｒｘ（１，２）−Ｒｘ（２，２）＋Ｒｘ（３，２）−Ｒｘ（４，２））／４
この場合も、有意な値を有するパイロット信号の左右に隣接するキャリアシンボルを無信号としているため、キャリア間干渉が発生する伝送環境においても、伝送路応答を正確に推定することができる。

図９は、４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数で伝送する場合において、ヌルパイロット方式と符号反転型パイロット方式とを組み合わせた方式（以下、「符号反転型ヌルパイロット方式」称する）のパイロット信号をクラスター化した例を示す図である。この例では、パイロット信号挿入部１３６は、パイロット信号として、第１及び第２の送信信号に有意な値を有する信号と無信号を挿入し、第３及び第４の送信信号に有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号と無信号を挿入し、更に該挿入した信号のキャリア方向に隣接する位置に無信号を挿入する。また、無信号のパイロット信号は、パターン１及びパターン３と、パターン２及びパターン４とで異なる位置に挿入される。

符号反転型ヌルパイロット方式では、パイロット信号挿入部１３６は、４つの送信信号に対して、挿入するパイロット信号のうちの半数を無信号とし、第３の送信信号及び第４の送信信号に対して、有意な値を有する信号、及び有意な値を有する信号の符号を反転させた信号の数を同数とするようにパイロット信号を挿入すると、伝送路応答が直接求まる位置が均等となり好適である。

パイロット信号の振幅値を１としたとき、伝送路応答推定部２０６は、図９の点Ｐ１からＰ４の位置の伝送路応答を以下の式で求めることができる。
Ｐ１：（Ｒｘ（１，２）＋Ｒｘ（３，２））／２
Ｐ２：（Ｒｘ（２，２）＋Ｒｘ（４，２））／２
Ｐ３：（Ｒｘ（１，２）−Ｒｘ（３，２））／２
Ｐ４：（Ｒｘ（２，２）−Ｒｘ（４，２））／２
この場合も、有意な値を有するパイロット信号の左右に隣接するキャリアシンボルを無信号としているため、キャリア間干渉が発生する伝送環境においても、伝送路応答を正確に推定することができる。また、パイロット信号が与えるキャリア間干渉成分を観測することもできる。

図１０は、日本の地上デジタル放送の伝送方式ＩＳＤＢ−Ｔにおけるスキャッタードパイロット（ＳＰ：Scattered Pilot）信号の配置を示す図である。パイロット信号は、１２キャリアに１回、４シンボルに１回の割合で挿入される。なお、パイロット信号の配置位置はこの位置に限られるものではなく、パイロット信号を格子状や千鳥状に配置してもよい。パイロット信号のシンボル方向・キャリア方向の配置間隔が広くなるほど、信号全体に対するパイロット信号の比率を下げる（データ信号の伝送効率を上げる）ことができるが、伝送路応答の直接求まる位置が少なくなる。一方、パイロット信号のシンボル方向・キャリア方向の配置間隔が狭くなるほど、信号全体に対するパイロット信号の比率は高くなる（データ信号の伝送効率が下がる）が、伝送路応答の直接求まる位置を多くすることができる。

図１１は、図１０に示したパイロット信号配置に対し、図９に示した符号反転型ヌルパイロット方式のクラスター化を適用した例を示す図である。ここでは、パイロット信号に隣接する左右に各１つのパイロット信号を挿入してクラスター化しているが、パイロット信号に隣接する左右に各２つ以上のパイロット信号を挿入してクラスター化してもよい。また、図１０に示したパイロット信号配置に対し、ヌルパイロット方式のパイロット信号のクラスター化（図７）、符号反転型パイロット方式のパイロット信号のクラスター化（図８）も、同様に適用することができる。

ＩＳＤＢ−Ｔでは、差動変調部においてセグメントの左端のキャリアでコンティニュアルパイロット（ＣＰ：Continual Pilot）が使用されている。ＣＰでは、シンボル（時間）方向に連続してパイロット信号を挿入する。このようなパイロット信号をクラスター化してもよい。

図１２は、２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数で伝送する場合において、シンボル方向に連続するパイロット信号をクラスター化した例を示す図である。ここでは、２×２ＭＩＭＯ伝送におけるヌルパイロット方式のＣＰ信号のクラスター化の例を示し、１２キャリア間隔でパイロット信号を配置してクラスター化している。なお、ヌルパイロット方式のＣＰ信号に隣接する無信号のパイロット信号の数は左右に各２つに限られるものではない。また、符号反転型パイロット方式や符号反転型ヌルパイロット方式のＣＰ信号についても、同様の方法でクラスター化することができる。

このように、パイロット信号挿入部１３６は、パイロット信号として、（１）有意な値を有する信号のみ、（２）有意な値を有する信号と無信号、（３）有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号、及び、（４）有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号と無信号、のうち少なくとも１つを挿入し、更に該挿入した信号のキャリア方向に隣接する位置に無信号を挿入する。また、受信装置２は、送信装置１と同じパイロット信号を生成する。このため、本発明によれば、キャリア間干渉が発生する伝送環境においても、伝送路応答を正確に推定することができようになる。

上述の実施例は、個々に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、パイロット信号は伝送路応答を算出できるように挿入すればよく、上述したパターン及び配置に限定されるものではない。また、送信装置１で時空間符号化した後にＯＦＤＭ変調し、受信装置２でＯＦＤＭ復調した後に時空間復号するようにしてもよい。また、受信アンテナ数を送信アンテナ数よりも多くし、受信装置２ではダイバーシティ受信を行うようにしてもよい。

このように、本発明によれば、伝送路応答の推定精度を向上させることができるので、複数のＯＦＤＭ信号の伝送を行う任意の用途に有用である。

１ 送信装置
２ 受信装置
１０ 誤り訂正符号化部
１１ キャリア変調部
１２ 分配部
１３ ＯＦＤＭ変調部
１４ 送信所
２０ ＯＦＤＭ復調部
２１ 伝送信号検出部
２２ キャリア復調部
２３ 誤り訂正復号部
１３０ パイロット信号生成部
１３１ ＯＦＤＭシンボル構成部
１３２ ＩＦＦＴ部
１３３ ＧＩ付加部
１３４ 直交変調部
１３５ Ｄ／Ａ変換部
１３６ パイロット信号挿入部
１３７ ＯＦＤＭ信号生成部
２００ Ａ／Ｄ変換部
２０１ 直交復調部
２０２ ＧＩ除去部
２０３ ＦＦＴ部
２０４ パイロット信号生成部
２０５ パイロット信号抽出部
２０６ 伝送路応答推定部
２０７ 伝送路応答補間部

Claims (3)

1. ４つのＯＦＤＭ信号を４本のアンテナから送信する送信装置であって、
   ４個の送信信号の同位置にそれぞれ異なるパターンのパイロット信号を挿入して４個のＯＦＤＭシンボルを生成するパイロット信号挿入部と、
   前記４個のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４個のＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部と、を備え、
   前記パイロット信号挿入部は、前記異なるパターンのパイロット信号として、
   第１の送信信号に有意な値を有する信号のみを挿入し、第２から第４の送信信号に有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号を挿入し、
   更に該挿入した各パイロット信号のキャリア方向にのみ隣接する位置に無信号を挿入する
   ことを特徴とする送信装置。
2. ４つのＯＦＤＭ信号を４本のアンテナから送信する送信装置であって、
   ４個の送信信号の同位置にそれぞれ異なるパターンのパイロット信号を挿入して４個のＯＦＤＭシンボルを生成するパイロット信号挿入部と、
   前記４個のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４個のＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部と、を備え、
   前記パイロット信号挿入部は、前記異なるパターンのパイロット信号として、
   第１及び第２の送信信号に有意な値を有する信号と無信号を挿入し、第３及び第４の送信信号に有意な値を有する信号と該有意な値を有する信号の符号を反転させた信号と無信号を挿入し、
   更に該挿入した各パイロット信号のキャリア方向にのみ隣接する位置に無信号を挿入する
   ことを特徴とする送信装置。
3. 請求項１又は２に記載の送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナで受信する受信装置であって、
   前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号を生成し、伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部を備える
   ことを特徴とする受信装置。

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