JP6719645B2 - 送信装置、受信装置、通信システムおよび送信方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル信号を送信する送信装置、受信装置、通信システムおよび送信方法に関する。

デジタル通信システムにおいて、送信信号が建物などに反射して起こるマルチパスフェージングまたは通信装置の移動によって起こるドップラ変動によって、伝送路の周波数選択性および時間変動が発生する。マルチパスフェージングが発生するマルチパス環境において、通信装置が受信する信号は、送信元の通信装置から直接届く送信シンボルと建物などで反射してから遅れて届くシンボルとが干渉した信号となる。

周波数選択性のある伝送路においては、最良の受信特性を得るため、マルチキャリア（Multiple Carrier：ＭＣ）ブロック伝送であるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）伝送方式（例えば、下記非特許文献１参照）が用いられる場合がある。

Ｗ.Ｙ.Ｚｏｕ ａｎｄ Ｙ.Ｗｕ，"ＣＯＦＤＭ：ＡＮ ＯＶＥＲＶＩＥＷ"，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ. ｏｎ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ, ｖｏｌ.４１, ｎｏ.１, Ｍａｒｃｈ １９９５, ｐｐ.１−８．

ＯＦＤＭ伝送方式においては、ブロック間で位相の不連続性が発生し、送信信号の帯域外電力が増加してしまう問題がある。また、ＯＦＤＭ伝送方式においては伝送路推定およびブロック同期といった処理を行うために必要な参照信号をブロックに挿入するが、参照信号を挿入すると伝送効率が低下するという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、帯域外電力の抑制および伝送効率の向上を実現可能な送信装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、マルチキャリアブロック伝送方式に対応した送信装置であり、固定系列を生成する固定系列生成部と、データシンボルを時間領域の信号に変換してデータ信号を生成するデータ系列生成部と、を備える。また、送信装置は、固定系列を２分割してブロックの先頭および末尾に配置し、データ系列生成部からの出力信号であるデータ系列を２分割した固定系列の間に配置してブロック信号を生成する多重部と、ブロック信号に対して補間処理を行う補間部と、を備える。データ系列生成部は、データシンボルを生成するデータ生成部と、データシンボルをデータ信号に変換する変換部と、データ信号の長さを、ブロック信号の長さと固定系列の長さとの差に等しくなるように調整する調整部と、を備える。

本発明にかかる送信装置は、帯域外電力の抑制および伝送効率の向上を実現できる、という効果を奏する。

実施の形態１にかかる通信システムの構成例を示す図 実施の形態１にかかる基地局の構成例を示す図 実施の形態１にかかる多重部が出力するブロックＸの構成を示す図 実施の形態１にかかる変換部および補間部の構成例を示す図 実施の形態１にかかる基地局がダウンリンク信号を送信する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる基地局を実現する制御回路の一例を示す図 実施の形態１にかかる基地局を実現する専用のハードウェアの一例を示す図 実施の形態２にかかる基地局の構成例を示す図 実施の形態２にかかる固定系列生成部の構成例を示す図 実施の形態２にかかる変換部および補間部の構成例を示す図 実施の形態２にかかる固定系列生成部の構成例を示す図 実施の形態３にかかる基地局の構成例を示す図 実施の形態４にかかる基地局の構成例を示す図 実施の形態５にかかる端末の構成例を示す図 実施の形態５にかかる受信装置の構成例を示す図 実施の形態５にかかる端末がダウンリンク信号を受信する動作の一例を示すフローチャート 実施の形態６にかかる受信装置の構成例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる送信装置、受信装置、通信システムおよび送信方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる通信システムの構成例を示す図である。実施の形態１にかかる通信システム３は、基地局１および複数の端末２₁〜２_nを備える。なお、以下の説明において、複数の端末２₁〜２_nを区別する必要が無い場合、端末２と記載する。

端末２は、ユーザ端末またはＵＥ（User Equipment）とも呼ばれる通信装置である。基地局１から端末２に向けた伝送路はダウンリンクと呼ばれ、端末２から基地局１に向けた伝送路はアップリンクと呼ばれる。ダウンリンクの通信においては、基地局１が送信装置であり、端末２が受信装置である。アップリンクの通信においては、端末２が送信装置であり、基地局１が受信装置である。本実施の形態にかかる通信システム３においては、ダウンリンクの通信でＯＦＤＭ方式を用いる。アップリンクで用いる通信方式についての制約はない。端末２から基地局１に対して必要な情報を伝送できるのであれば、どのような通信方式をアップリンクで用いても構わない。以下では、ダウンリンクの通信について主に説明する。したがって、以下の説明では、基地局１が送信装置であり、端末２が受信装置である。

図２は、実施の形態１にかかる基地局１の構成例を示す図である。基地局１は、データ生成部１１、変換部１２、調整部１３、固定系列生成部１４、多重部１５、補間部１６、送信部１７、受信部２１、復調部２２、情報抽出部２３、制御情報生成部３１、制御部３２および情報管理部３３を備える。データ生成部１１、変換部１２、調整部１３、固定系列生成部１４、多重部１５、補間部１６および送信部１７は、送信装置１０を構成する。また、データ生成部１１、変換部１２および調整部１３はデータ系列生成部１８を構成する。受信部２１、復調部２２および情報抽出部２３は、受信装置２０を構成する。

データ生成部１１は、端末２へ送信する情報系列に基づいてデータシンボルを生成する。データ生成部１１が生成するデータシンボルは、例えば、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）シンボルまたはＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）シンボルといったデータシンボルである。データシンボルの生成に用いる情報系列に誤り訂正処理が実施されてもよい。端末２へ送信する情報系列には制御情報が含まれる場合がある。変換部１２は、データ生成部１１で生成されたデータシンボルを時間領域の信号に変換することにより、マルチキャリア信号であるデータ信号を生成する。変換部１２の出力信号は調整部１３の入力信号となる。

調整部１３は、変換部１２から入力された時間領域の信号（以下、時間領域信号とする）を、制御部３２により指示される信号長となるように調整する。調整部１３による時間領域信号の長さの調整は、時間信領域信号のサンプル数を削減することにより行う。調整部１３が時間領域信号の長さを調整する処理については別途説明する。なお、調整部１３は、制御部３２から指示される信号の長さが入力された時間領域信号の長さと同じ場合、信号のサンプル数を削減する処理は行わない。また、制御部３２は、調整部１３に対して、調整後の時間領域信号の長さではなく、入力された時間領域信号から削減するサンプル数を指示するようにしてもよい。調整部１３の出力信号は多重部１５の入力信号となる。以下、調整部１３から出力された時間領域信号をデータ系列と呼ぶ。

固定系列生成部１４は、送信信号に挿入する複数の固定シンボルからなる固定系列を生成する。固定シンボルは信号値が予め定められたシンボルである。固定系列はどの様な系列でもよい。例えば、ゼロシンボルによって成り立つゼロ系列を固定系列とすることができる。また、文献「D.C.Chu，“Polyphase Codes With Good Periodic Correlation Properties”，IEEE Transactions on Information Theory，vol.18，no.4，Jul. 1972，pp.531-532.」（以下、D.C.Chu文献という）に記載されている系列を固定系列として用いてもよい。

固定系列生成部１４の出力信号は多重部１５の入力信号となる。多重部１５は、固定系列生成部１４の出力と調整部１３の出力とを、規定数の送信シンボルで構成されるブロック内に配置してブロック信号を生成する。以下の説明では、多重部１５から出力されるブロック信号をブロックＸと呼ぶ。また、ブロックＸの長さをＮサンプルとする。よって、固定系列生成部１４から出力される固定系列の長さと調整部１３から出力されるデータ系列の長さとの合計はＮサンプルとなる。また、調整部１３から出力されるデータ系列の長さをＭサンプル、固定系列生成部１４から出力される固定系列の長さをＴ＝Ｎ−Ｍ（サンプル）とする。多重部１５は、入力された固定系列を２分割してブロックＸ内の両端に配置する。２分割後の２つの固定系列の長さは、其々どのような長さでもよい。例えば、２つを同じ長さ、すなわち其々の長さをＴ／２としてもよいし、２つを異なる長さ、すなわち、Ｔ＝Ｔ₁＋Ｔ₂かつＴ₁≠Ｔ₂となるように、其々の長さをＴ₁およびＴ₂としてもよい。多重部１５は、ブロックＸ内の中央に、すなわち２分割した固定系列の間に、調整部１３から入力されたデータ系列を配置する。

ここで、調整部１３が時間領域信号の長さを調整する処理について説明する。調整部１３は、デジタルフィルタなどによって時間領域信号の長さを調整する。例えば、長さがＮサンプルの信号ｙ＝[ｙ₀，ｙ₁，ｙ₂，…，ｙ_N-1]^Tの長さを調整するフィルタリング処理の一例として、両端の一定数のサンプルをゼロにしてしまう処理などが考えられる。この場合、フィルタリング処理後の信号ｙ’であるデータ系列は式（１）で示したものとなる。調整部１３は、両端の一定数のサンプル、すなわちゼロにしたサンプル以外の残りのサンプルを多重部１５へ出力する。

例えば、Ｎ＝８，Ｍ＝４，Ｔ_１＝Ｔ_２＝２とした場合、フィルタリング処理後のデータ系列は、ｙ’＝[０，０，ｙ₂，ｙ₃，ｙ₄，ｙ₅，０，０]^Tとなる。なお、調整部１３は信号の長さを変えなくてもよい。その場合、調整部１３への入力信号の長さと調整部１３の出力信号の長さは同じであり、多重部１５への出力信号は両端にゼロが付加された状態となる。多重部１５は、入力信号の両端のゼロを削除した後、２分割した固定系列を両端に付加する。

固定系列が分割される長さ、すなわち分割された後の２つの固定系列の長さと、分割される前の固定系列の長さＴとは、マルチパス伝送路における最大遅延時間および帯域外の電力の希望抑圧量に基づいて決定してもよい。マルチパス伝送路における最大遅延時間とは、送信装置１０が端末２に向けて送信した信号に対して伝送路で付加される遅延時間の最大値である。例えば、分割される前の固定系列の長さＴを最大遅延時間に基づいて決定する場合、受信装置である端末２が最大遅延時間を測定し、基地局１にフィードバックする。基地局１は、フィードバックされた最大遅延時間よりも長くなるよう固定系列長Ｔを決定する。また、帯域外電力の抑圧量は、分割後の２つの固定系列の長さの比、すなわちＴ₁とＴ₂の比によって決まる。そのため、基地局１は、希望の抑圧量が達成できる比となるよう、長さＴ₁およびＴ₂を決定する。基地局１においては、制御部３２、制御情報生成部３１または上位レイヤが、固定系列が分割される長さおよび固定系列長Ｔを決定する。制御部３２は、決定結果に基づいて、固定系列生成部１４、調整部１３および多重部１５に対する動作指示を行う。制御部３２は、固定系列生成部１４に対して、生成する固定系列の長さＴを指示し、調整部１３に対して、出力するデータ系列の長さを指示し、多重部１５に対して、２分割後の２つの固定系列の長さＴ₁およびＴ₂を指示する。制御部３２から多重部１５に対する指示は、分割後の２つの固定系列の一方の長さ、または、２つの固定系列の長さの比であってもよい。なお、固定系列として用いる系列の種類、値、Ｔ₁とＴ₂との比、およびＴの値は、制御チャネルなどを用いて基地局１から端末２に通知される。制御チャネルは、基地局１が、データ信号の復調に必要な制御情報およびその他の制御情報を端末２へ送信する際に使用するチャネルである。制御情報は専用のシンボル又はサブキャリアを用いて端末２に伝達される。例えば、３ＧＰＰ（3^rd Generation Partnership Project） ＬＴＥ（Long Term Evolution）規格においては、ＰＤＣＣＨ（Physical Downlink Control Channel）などが、基地局１から端末２への制御情報の伝送で使用する制御チャネルに該当する。

多重部１５が出力するブロックＸの具体例を以下に示す。なお、固定系列生成部１４の出力をｐ₀，ｐ₁，…，ｐ_T-1、調整部１３の出力をｓ₀，ｓ₁，…，ｓ_M-1とする。また、多重部１５では、入力された固定系列を同じ長さに２分割するものとする。この場合、ブロックＸは、式（２）で示したものとなる。

また、多重部１５が出力するブロックＸの構成は図３に示したものとなる。図３において、固定系列Ａおよび固定系列Ｂは、多重部１５において２分割された後の固定系列であり、調整部出力は、調整部１３から出力されたデータ系列である。図３に示したように、調整部出力は、２分割された後の固定系列Ａおよび固定系列Ｂに挟まれるように配置される。

多重部１５が出力するブロックＸは補間部１６の入力信号となる。補間部１６は、時間領域の信号であるブロックＸに対して補間処理を行い、送信信号を生成する。補間部１６は、補間処理において、ブロックＸの長さを、入力時の整数倍又は分数倍にする。すなわち、補間部１６は、送信信号である出力信号の長さをＮ１＝Ｎ×Ｆとする。Ｆは、整数又は１以上の分数、例えば３／２、４／３等の値となる。ただし、Ｎ１は整数とし、Ｎ１≧Ｎとする。

補間部１６から出力されるブロックをブロックＹとし、ブロックＹのサンプル数をＮ１とする。補間部１６は、ブロックＹ内の各信号の位相に、折り返し巡回性が発生するような処理を与える。例えば、文献「B．Porat，“A Course in Digital Signal Processing”，John Wiley and Sons Inc．，1997」（以下、Porat文献という）に記載されている信号補間式等を用いて補間処理を行えば、ブロックＹ内の各信号の位相に折り返し巡回性が発生する。折り返し巡回性とは、具体的には、ブロックＹの信号をｙ₀，ｙ₁，…，ｙ_N1-1とすると、ｙ₀とｙ_N1-1の位相に連続性がある状態、すなわち、ｙ_N1-1の位相とｙ₀の位相とが連続した状態を指す。すなわち、本実施の形態のように固定系列をブロックの両端に挿入すると、時間軸上で隣り合った１つ目のブロックの末尾のｙ_N1-1の位相と２つ目のブロックの先頭のｙ₀の位相とが連続し、２つのブロック間で位相が連続することになる。補間処理は、一般的にオーバサンプリング処理とも呼ばれる。よって、ブロックＸのＮサンプルの間に補間サンプルが挿入されてＮ１サンプルとされた信号がブロックＹとなる。

なお、本実施の形態にかかる送信装置１０は、上述した変換部１２〜補間部１６において行う各処理を、毎ブロックに対して実施する。すなわち、各ブロックの同じ箇所に同じ固定系列が挿入される。例えば、Ｋ番目のブロックに対する処理で調整部１３が出力する系列をｓ_k,0，ｓ_k,1，…，ｓ_k,M-10とすると、多重部１５が出力するブロックＸは式（３）で表される。式（３）において、ｍはブロック番号となる。ブロック番号の範囲は一般的にフレーム長またはバースト長によって決まる。１フレームは１つ以上のブロック信号で構成され、１バーストは１つ以上のフレームで構成される。

補間部１６が出力するブロックＹは送信部１７の入力信号となる。送信部１７は、入力されたブロックＹに対してデジタルアナログ変換処理、周波数変換処理などを実行した後、端末２に向けて送信する。なお、送信部１７は、従来のＯＦＤＭ方式の送信装置で必要とされているＣＰ（Cyclic Prefixing）を付加する処理を行う必要はない。ＣＰを付加する処理が必要ない理由は、多重部１５において各ブロックのＯＦＤＭ信号の先頭および末尾に固定系列が挿入されるためである。すなわち、連続する２つのブロックの前のブロックの末尾と後のブロックの先頭に配置された固定系列によって、ＣＰが挿入されているように見えるからである。

ここで、変換部１２および補間部１６の具体例について説明する。図４は、実施の形態１にかかる変換部１２および補間部１６の構成例を示す図である。図４では、基地局１を構成しているその他の構成要素についても記載している。

図４に示したように、変換部１２は、ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）部１２１で構成される。ＩＤＦＴ部１２１は、入力信号に対してＮ点のＩＤＦＴ処理を実行して時間領域の信号に変換する。ＩＤＦＴ部１２１の出力はＮ点となる。補間部１６は、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）部１６１、ゼロ挿入部１６２およびＩＤＦＴ部１６３で構成される。ＤＦＴ部１６１は、入力信号に対してＮ点のＤＦＴ処理を実行して周波数領域の信号に変換する周波数領域変換部である。ＤＦＴ部１６１の出力はＮ点となる。ゼロ挿入部１６２は、入力信号に対してゼロを挿入する。周波数領域におけるゼロ挿入処理は時間領域における補間処理と同等の処理である。ゼロの挿入箇所についての制限は無い。ゼロ挿入部１６２は、例えば、Porat文献に記載されている手法を用いて、入力信号にゼロを挿入する。ゼロ挿入部１６２が挿入するゼロの数をＫ−Ｎ点とする。すなわち、ゼロ挿入部１６２は、Ｎ点の入力信号に対してゼロを挿入してＫ点の信号を生成し、この信号を出力する。ＩＤＦＴ部１６３は、入力信号に対してＫ点のＩＤＦＴ処理を実行して時間領域の信号に変換する時間領域変換部である。上記のPorat文献において説明されているように、ＤＦＴ処理、ゼロ挿入処理およびＩＤＦＴ処理を実行して信号点の調整を行うことにより、補間部１６から出力されるブロックＹ内の先頭と末尾の信号であるｙ₀とｙ_N1-1の位相に連続性がある現象が起きる。すなわち、ブロックＹ内の各信号の位相に折り返し巡回性が発生する。

図２の説明に戻り、受信部２１は、端末２から送信されるアップリンク信号を受信し、受信したアップリンク信号に対して周波数変換処理、アナログデジタル変換処理などを実行する。受信部２１の出力信号は、復調部２２の入力信号となる。復調部２２は、受信部２１からの入力信号を復調する。端末２が送信系列に対して符号化を行っている場合、復調部２２は復調後の信号に対して復号処理を実行して端末２から送信された情報を復元する。復調部２２で復元された情報は情報抽出部２３の入力信号となる。情報抽出部２３は、入力された情報から後段の制御情報生成部３１が必要とする情報を抽出する。具体的には、情報抽出部２３は、復調部２２で復元された情報から伝送路情報を抽出して制御情報生成部３１へ出力する。伝送路情報は、基地局１と端末２との間の伝送路の状態、すなわちダウンリンクの伝送路の状態を示す情報である。伝送路情報は、伝送路の状態を複素数で示した情報、受信信号電力対雑音電力の比、マルチパス伝送路のパス数などが該当するがこれらに限定されない。情報抽出部２３が抽出した伝送路情報は制御情報生成部３１の入力信号となる。制御情報生成部３１は、入力された伝送路情報が示す伝送路の状況に基づいて送信信号のパラメタを決定する。ここでの送信信号のパラメタとは、固定系列生成部１４が生成する固定系列の長さ、多重部１５が固定系列を２分割する際の分割後の固定系列の長さ、などである。制御情報生成部３１は、決定したパラメタを示す制御情報を生成して制御部３２へ出力する。なお、ここでは制御情報生成部３１が送信信号のパラメタを決定することとしたが、制御部３２が決定してもよい。その場合、制御情報生成部３１は、伝送路情報を制御部３２へ出力する。また、変換部１２、調整部１３、固定系列生成部１４および多重部１５の其々に対して出力する制御信号を制御情報生成部３１が生成し、生成した制御信号を制御情報生成部３１から各部へ出力するようにしてもよい。

なお、固定系列の長さおよび固定系列の値が一定区間同じである場合、メモリなどの記憶部から固定系列を読み出してもよい。その場合、図２に示した固定系列生成部１４は記憶部となり、制御部３２から記憶部への制御信号は、固定系列の出力を指示する制御信号となる。

また、本実施の形態においては、固定系列をブロックの両端すなわちブロックの先頭および末尾に配置することとしたが、必要であれば、先頭および末尾に固定系列を配置すると共に、先頭および末尾以外の決められた位置に別の固定系列を配置してもよい。この場合、制御部３２から多重部１５へ、先頭および末尾以外の位置を指定し、多重部１５は固定系列生成部１４で生成される固定系列を指定された位置に配置する。先頭および末尾以外の位置とは多重部１５に入力されるＮシンボルの中央などに相当する位置である。例えば、上記の式（２）の例を用い、Ｍを偶数とした場合、多重部１５は、ｓ₀，ｓ₁，…，ｓ_M-1において、ｓ_M/2-1の位置を中心としてｑ₀，ｑ₁，…，ｑ_T'-1を配置する。ｑ_iはｐ_iとは別の系列であり、固定系列生成部１４より出力される。Ｔ’は固定系列ｑ_iの長さであり、制御部３２によって決められる。ブロックの両端以外に配置される理由は、位相雑音補正およびドップラシフト補正用に、固定系列を両端以外にブロックの中央などに配置すれば、端末２は固定系列を用いて位相雑音補正、ドップラシフト補正などの周波数補正が可能となるからである。なお、両端以外の場所に配置される固定シンボルはすべてのブロックに対して挿入される必要はない。このような構成とする場合、制御部３２は、ｑ_iが配置されるブロックの番号、すなわち式（３）におけるブロック番号ｍをデータ生成部１１および固定系列生成部１４に通知すればよい。ｑ_iが配置される場合、調整部１３の出力信号のシンボル長はＮ−Ｔ−Ｔ’となる。データ生成部１１の出力シンボル長をＮとし、調整部１３において、両端の合計Ｔシンボルと、制御部３２から指定された位置を中心としたＴ’シンボルとを合わせた、合計Ｔ＋Ｔ’シンボルだけゼロにしてよい。また、データ生成部１１の出力シンボル長をＮ−Ｔ’とし、調整部１３において、両端の合計Ｔシンボルだけゼロにしてもよい。

制御情報生成部３１には情報管理部３３からの信号が入力される場合もある。情報管理部３３は、上位レイヤから受け取る制御情報を管理する。ここでの上位レイヤとは、送信装置１０を備えている基地局１を管理している上位の装置または他の基地局が考えられるが上位レイヤをこれに限定するものではない。上位レイヤから受け取る制御情報は、例えば、ＯＦＤＭブロックのサンプル数Ｎと、固定系列生成部１４が生成する固定系列の長さＴとを含む。この場合、これらの情報すなわちサンプル数Ｎおよび長さＴは上位レイヤで決定される。また、調整部１３が入力信号を短縮する際の長さ、すなわち、調整後の信号のサンプル数または調整処理で削減するサンプル数も上位レイヤが決定し、決定した長さの情報が上位レイヤから情報管理部３３に入力されるようにしてもよい。また、固定系列の値および配置位置の情報が上位レイヤから情報管理部３３に入力され、この情報を情報管理部３３が制御情報生成部３１に出力するようにしてもよい。また、パラメタの固定値および固定位置を常に用いるよう指示する制御情報、または、パラメタの固定値および固定位置を指定された複数のブロック、およびブロック区間に対して用いるよう指示する制御情報が上位レイヤから情報管理部３３に入力されてもよい。上位レイヤにおいては、制御情報をネットワークの混雑状況などに基づいて生成する。例えば、ネットワークが混雑している場合は、大容量データの送信が困難であるため、ブロック長を短くして送信フレームを構成するよう指示する制御情報を生成することが考えられる。

制御部３２は、制御情報生成部３１から入力される制御情報に基づいて、データ生成部１１、変換部１２、調整部１３、固定系列生成部１４および多重部１５の其々に出力する制御信号を生成する。既に説明したように、制御部３２は、固定系列生成部１４に対して、生成する固定系列の長さＴを指示し、調整部１３に対して、出力するデータ系列の長さを指示し、多重部１５に対して、２分割後の２つの固定系列の長さＴ₁およびＴ₂を指示する。なお、制御部３２は、調整部１３に対しては、削除される信号の長さおよび削除方法も指定する。削除方法の具体例はデジタルフィルタを用いた削除である。制御部３２は、調整部１３に対する指示において、入力された信号の長さを調整するか否かを指示するようにしてもよい。調整部１３が出力するデータ系列の長さ、すなわち調整部１３が入力信号から削除するポイント数を可変としてもよい。

また、制御部３２は、データ生成部１１に対して、生成するデータシンボルの多値数および生成するデータシンボル数を指示する。制御部３２は、変換部１２に対して、入力されるデータシンボルを変換する手法を指示する。

基地局１が送信した信号を端末２が受信して元のデータを復元するためには、基地局１が行う送信処理の内容を知る必要がある。基地局１が行う送信処理の内容はパラメタ化され、基地局１から端末２へ制御情報として送信される。端末２は、基地局１から制御情報として受信したパラメタを使用して受信処理を行う。基地局１は、例えば、３ＧＰＰ ＬＴＥ規格で定義されているＲＲＣ（Radio Resource Control）プロトコルに従い、制御情報を端末２へ伝送する。制御情報の中にデータ長、固定系列の種類などを指定するパラメタが含まれていてもよい。基地局１は、一般的に長期間にわたって変わらないパラメタは上位レイヤで伝送される制御情報に含めて端末２へ伝送する。また、基地局１は、適応的に変わるパラメタは定期的に送信される制御情報に含めて端末２へ伝送する。例えば、３ＧＰＰ ＬＴＥ規格で定義されているＰＤＣＣＨは、定期的に端末に向けて送信される制御情報の伝送で用いることができるため、基地局１は、ＰＤＣＣＨを使用して制御情報を伝送する。

次に、基地局１がダウンリンク信号を送信する動作について、図５を参照しながら説明する。図５は、基地局１がダウンリンク信号を送信する動作の一例を示すフローチャートである。

基地局１は、まず、端末２へ送信する制御情報を生成する（ステップＳ１１）。端末２へ送信する制御情報は、例えば、端末２がデータ信号を復調するために必要なパラメタである。このパラメタは、データ信号に適用されている変調方式、符号化方式、１ブロックに含まれる固定系列の長さ、固定系列の種類、などを示すパラメタが該当する。制御情報は、制御部３２が生成する。この場合、制御情報は制御部３２からデータ生成部１１に入力され、データシンボルとして送信されることになる。端末２へ送信する制御情報を制御情報生成部３１が生成してもよい。この場合、制御情報生成部３１は、生成した制御情報を制御部３２へ出力し、データ生成部１１経由で端末２へ送信してもよいし、生成した制御情報を多重部１５経由で端末２へ送信してもよい。多重部１５経由で制御情報を送信する場合、制御情報生成部３１は、制御情報を含んだデータシンボルを生成して多重部１５へ出力する。

基地局１は、次に、固定系列を生成し（ステップＳ１２）、さらに、データシンボルを生成する（ステップＳ１３）。上述したように、固定系列の生成は固定系列生成部１４が行い、データシンボルの生成はデータ生成部１１が行う。なお、ステップＳ１２およびステップＳ１３を実行する順番は逆であってもよい。また、これら２つのステップを並列に実行しても構わない。データ生成部１１は制御部３２から指示された数のデータシンボルを生成し、固定系列生成部１４は制御部３２から指示された数の固定シンボルを生成する。

基地局１は、次に、ステップＳ１３で生成したデータシンボルを時間領域の信号に変換して時間領域のデータ信号を生成する（ステップＳ１４）。このステップＳ１４の処理は変換部１２が行う。

基地局１は、次に、時間領域の信号に変換後のデータシンボルであるデータ信号の長さを調整する（ステップＳ１５）。このステップＳ１５の処理は調整部１３が行う。調整部１３は、入力されたデータ信号の長さを制御部３２から指示された長さに調整して出力する。

基地局１は、次に、ステップＳ１２で生成した固定系列とステップＳ１５で長さを調整した後のデータ信号であるデータ系列とを多重する（ステップＳ１６）。このステップＳ１６の処理は多重部１５が行う。多重部１５は、固定系列を制御部３２から指示された長さの２つの固定系列に分割してブロック先頭側および末尾側に配置し、２つの固定系列の間にデータ系列を配置してブロックＸを生成する。

基地局１は、次に、固定系列とデータ系列とを多重して生成されたブロックＸに対して補間処理を行う（ステップＳ１７）。このステップＳ１７の処理は補間部１６が行う。補間部１６は、ブロックＸを周波数領域の信号に変換した後、ゼロを挿入し、時間領域の信号に再度変換することにより、予め決められた長さの信号を生成する。

基地局１は、次に、ステップＳ１７で生成した信号を端末２へ送信する（ステップＳ１８）。このステップＳ１８の処理は送信部１７が行う。

以上のように、本実施の形態にかかる基地局１を構成する送信装置１０は、固定系列を２分割して得られた２つの固定系列をブロックの先頭および末尾に配置し、ブロックの中央部分すなわち２つの固定系列の間にデータシンボルを配置した構成のブロック信号を生成する。また、送信装置１０は、ブロック信号に対して周波数領域でゼロを挿入して補間処理を行い、送信信号を生成する。これにより、連続する２つのブロック信号の間で位相が連続した状態となり、送信信号の帯域外電力を抑制できる。また、ブロック信号の先頭および末尾に固定系列を配置したことによりＣＰを付加する必要が無くなるため伝送効率を向上させることができる。また、固定系列が非ゼロ、すなわちゼロ系列ではない場合、受信側では固定系列を利用して伝送路を推定することが可能となり、ブロックに参照信号を送信する必要が無くなる。そのため、伝送効率をさらに向上させることができる。

次に、実施の形態１にかかる基地局１のハードウェア構成について説明する。基地局１の各構成要素は、処理回路により実現される。処理回路は、プロセッサがソフトウェアを実行する回路であってもよいし、専用の回路であってもよい。また、一部の構成要素をプロセッサがソフトウェアを実行する回路で実現し、残りの構成要素を専用の回路で実現してもよい。

処理回路がソフトウェアにより実現される場合、処理回路は、例えば、図６に示す制御回路である。図６は、基地局１を実現する制御回路の一例を示す図である。制御回路は、入力部１０１、プロセッサ１０２、メモリ１０３および出力部１０４を備える。入力部１０１は、外部から入力されたデータを受信する回路である。出力部１０４は、データを外部へ送信する回路である。

プロセッサ１０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）ともいう）である。メモリ１０３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等が該当する。基地局１の構成要素を実現する処理回路が図６に示す制御回路である場合、プロセッサ１０２がメモリ１０３に記憶された、基地局１の各々の構成要素に対応するプログラムを読み出して実行することにより各構成要素が実現される。また、メモリ１０３は、プロセッサ１０２が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。

基地局１の構成要素のうち、専用のハードウェアで実現されるものは、図７に示す回路により実現される。図７は、基地局１を実現する専用のハードウェアの一例を示す図である。図７に示した専用の回路は、入力部１０１、処理回路１１０および出力部１０４を備える。入力部１０１および出力部１０４は、図６に示した入力部１０１および出力部１０４と同じ回路である。処理回路１１０は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはこれらを組み合わせたものである。

実施の形態２．
次に、実施の形態２にかかる送信装置について説明する。本実施の形態にかかる送信装置は、実施の形態１で説明した送信装置１０と同様に、図１に示した通信システムの基地局１を構成する。なお、実施の形態１で説明した基地局１と区別するために、以下の説明では実施の形態２にかかる基地局を基地局１ａと記載する。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。

図８は、実施の形態２にかかる基地局１ａの構成例を示す図である。基地局１ａは、実施の形態１にかかる基地局１の送信装置１０および制御部３２を、送信装置１０ａおよび制御部３２ａに置き換えたものである。送信装置１０ａは、データ生成部１１、変換部１２、調整部１３、多重部１５、補間部１６、送信部１７、ゼロ系列生成部４１、固定系列生成部４２および合成部４３を備える。送信装置１０ａのデータ生成部１１、変換部１２、調整部１３、多重部１５、補間部１６および送信部１７は、実施の形態１にかかる送信装置１０の同じ符号が付された各構成要素と同様の処理を実行する。そのため、これらの構成要素については説明を省略する。

ゼロ系列生成部４１は、制御部３２ａから指示された数のゼロシンボルを生成してゼロ系列として多重部１５へ出力する。なお、多重部１５は、ゼロ系列生成部４１から入力されたゼロ系列を２分割してブロックの先頭および末尾に配置する。ゼロ系列生成部４１は、送信装置１０ａにおける第１の固定系列生成部である。

送信装置１０ａにおける第２の固定系列生成部である固定系列生成部４２は、複数の固定シンボルからなる固定系列を生成する。ただし、固定系列生成部４２が生成する固定系列は、補間部１６が多重部１５から入力されたブロックＸに対して行う補間処理と同様の処理が行われた後の固定系列とする。固定系列生成部４２は、非ゼロの固定系列を生成し、生成した固定系列に対して、例えば、上述したD.C.Chu文献に記載されている補間処理を行い、補間処理後の固定系列として出力する。図９は、固定系列生成部４２の構成例を示す図である。固定系列生成部４２は、固定シンボル生成部４２１、ゼロシンボル生成部４２２、多重部４２３および補間部４２４を備える。固定シンボル生成部４２１は、複数の固定シンボルを生成して多重部４２３へ出力する。ゼロシンボル生成部４２２は、複数のゼロシンボルを生成して多重部４２３へ出力する。なお、固定シンボル生成部４２１は、ゼロ系列生成部４１が生成する複数のゼロシンボルと同じ数の固定シンボルを生成する。ゼロシンボル生成部４２２は、調整部１３から多重部１５へ出力されるデータシンボルと同じ数のゼロシンボルを生成する。多重部４２３は、多重部１５と同様の処理を行う。具体的には、多重部４２３は、複数の固定シンボルを２分割してブロックの先頭および末尾に配置し、複数のゼロシンボルをブロックの中央に配置する。なお、多重部４２３は、多重部１５がゼロ系列を２分割する比率と同じ比率で複数の固定シンボルを２分割する。補間部４２４は、補間部１６と同様の補間処理を、多重部４２３からの入力信号、すなわち、ブロックの先頭および末尾に複数の固定シンボルが配置され、中央に複数のゼロシンボルが配置された信号、に対して実行する。すなわち、補間部４２４の出力シンボル数と補間部１６の出力シンボル数は等しくなる。

なお、固定系列生成部４２は、補間処理後の固定系列をメモリで保持し、これを読み出して出力する構成であってもよい。この場合、固定系列生成部４２は、複数種類の固定系列をメモリで保持しておき、いずれか一つの固定系列を制御部３２ａからの指示に従って出力するようにしてもよい。

合成部４３は、補間部１６からの入力信号と固定系列生成部４２からの入力信号とを合成する。具体的には、合成部４３は、補間部１６からの入力信号に含まれている、補間処理後のゼロ系列を、固定系列生成部４２からの入力信号に含まれている、補間処理後の固定系列に置き換える。この結果、実施の形態１にかかる送信装置１０の補間部１６が出力する信号と同様の信号が生成される。合成部４３の出力信号は送信部１７の入力信号となる。

制御部３２ａは、データ生成部１１、変換部１２、調整部１３、多重部１５、ゼロ系列生成部４１および固定系列生成部４２に対して、其々が実行する動作を指示する制御信号を出力する。

また、送信装置１０ａの変換部１２および補間部１６の構成は、図１０に示したように、送信装置１０の変換部１２および補間部１６と同様の構成である。

また、図９に示した固定系列生成部４２の補間部４２４は、図１１に示したように、ＤＦＴ部２４１、ゼロ挿入部２４２およびＩＤＦＴ部２４３で構成される。ＤＦＴ部２４１は、補間部１６のＤＦＴ部１６１と同様に、入力信号に対してＮ点のＤＦＴ処理を実行する。ゼロ挿入部２４２は、入力信号に対してゼロを挿入する。ゼロ挿入部２４２は、補間部１６のゼロ挿入部１６２と同様の手法で入力信号にゼロを挿入する。ゼロ挿入部２４２が挿入するゼロの数は、補間部１６のゼロ挿入部１６２と同様にＫ−Ｎ点とする。ＩＤＦＴ部２４３は、補間部１６のＩＤＦＴ部１６３と同様に、入力信号に対してＫ点のＩＤＦＴ処理を実行する。

以上のように、本実施の形態にかかる送信装置１０ａにおいて、多重部１５は、ゼロ系列が先頭および末尾に配置され、中央にデータ系列が配置されたブロック信号を生成し、補間部１６は、ブロック信号に対して補間処理を行う。固定系列生成部４２は、補間処理後の固定系列を生成し、合成部４３は、補間処理後のブロック信号と補間処理後の固定系列を合成して送信信号を生成する。本実施の形態にかかる送信装置１０ａは、実施の形態１にかかる送信装置１０と同様に、送信信号の帯域外電力を抑制できるとともに、伝送効率の向上を実現できる。

なお、本実施の形態にかかる送信装置１０ａは、実施の形態１にかかる送信装置１０と同様に、図６または図７に示した構成のハードウェアで実現することができる。

また、本実施の形態においては、固定系列をブロックの両端すなわちブロックの先頭および末尾に配置することとしたが、必要であれば、先頭および末尾に固定系列を配置すると共に、両端以外の決められた位置に別の固定系列を配置してもよい。この場合、制御部３２ａは、固定系列生成部４２に両端以外の位置を指定し、固定系列生成部４２は、ブロックの両端および指定された位置に固定系列が配置された信号を生成した後、補間処理を行って補間処理後の固定系列を生成する。固定系列生成部４２で生成される系列は、合成部４３において、補間部１６から出力される信号と合成される。両端以外の位置とは多重部１５に入力されるＮシンボルの中央などに相当する位置である。データ系列生成部１８および多重部１５は、前述の通り、ブロックの先頭および末尾のサンプルをゼロとし、制御部３２ａから指定された場所周辺もゼロとしたブロック信号を生成する。そして固定系列生成部４２において、固定シンボル生成部４２１はｑ_iとｐ_iとを生成し、多重部４２３が、ｑ_iとｐ_iとを指定された場所に配置する。ｑ_iとｐ_iは別の系列である。Ｔ’は固定系列ｑ_iの長さであり、制御部３２ａによって決められる。例えば、ｐ_iは分割され、ブロックの先頭および末尾に多重部４２３にて配置される。そして、ｑ_iはブロックの両端以外の場所に多重部４２３にて配置される。ブロックの両端以外に配置される理由は、位相雑音補正およびドップラシフト補正用に、固定系列を両端以外にブロックの中央などに配置すれば、端末２は固定系列を用いて位相雑音補正、ドップラシフト補正などの周波数補正が可能となるからである。なお、両端以外の場所に配置される固定シンボルはすべてのブロックに対して挿入される必要はない。このような構成とする場合、制御部３２ａは、ｑ_iが配置されるブロックの番号、すなわち式（３）におけるブロック番号ｍをデータ生成部１１、ゼロ系列生成部４１および固定系列生成部４２に通知すればよい。

実施の形態３．
次に、実施の形態３にかかる送信装置について説明する。本実施の形態にかかる送信装置は、実施の形態１で説明した送信装置１０と同様に、図１に示した通信システムの基地局１を構成する。また、本実施の形態にかかる送信装置は、実施の形態１で説明した送信装置１０の変形例である。なお、実施の形態１で説明した基地局１および実施の形態２で説明した基地局１ａと区別するために、以下の説明では実施の形態３にかかる基地局を基地局１ｂと記載する。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。

図１２は、実施の形態３にかかる基地局１ｂの構成例を示す図である。基地局１ｂは、実施の形態１にかかる基地局１の送信装置１０および制御部３２を、送信装置１０ｂおよび制御部３２ｂに置き換えたものである。送信装置１０ｂは、送信装置１０から調整部１３を削除し、変換部１２を変換部１２ｂに置き換えたものである。送信装置１０ｂの変換部１２ｂ以外の構成要素は送信装置１０の同じ符号が付された構成要素と同様であるため、説明を省略する。なお、データ生成部１１および変換部１２ｂは、データ系列生成部１８ｂを構成する。

変換部１２ｂは、入力信号に対してＭ点のＩＤＦＴ処理を実行するＩＤＦＴ部１２１ｂを備える。ＩＤＦＴ部１２１ｂの出力はＭ点となる。よって、変換部１２ｂは、実施の形態１にかかる送信装置１０の調整部１３が出力する信号と同じ長さの時間領域信号を生成して出力する。

すなわち、本実施の形態にかかる送信装置１０ｂにおいて、データ生成部１１は、Ｍサンプルのデータシンボルを生成して出力し、変換部１２ｂは、データ生成部１１から入力されたＭサンプルのデータシンボルに対してＭ点のＩＤＦＴ処理を実行してＭサンプルの時間領域信号を生成する。

制御部３２ｂは、データ生成部１１、変換部１２ｂ、固定系列生成部１４および多重部１５の其々に出力する制御信号を生成する。制御部３２ｂが生成する制御信号は、実施の形態１の制御部３２がデータ生成部１１、変換部１２、固定系列生成部１４および多重部１５の其々に出力する制御信号と同様である。ただし、制御部３２ｂは、データ生成部１１に対して、系列数がＭのデータ系列を生成するよう指示する制御信号を出力する。

本実施の形態にかかる送信装置１０ｂの構成を適用した場合にも実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態にかかる送信装置１０ｂは、実施の形態１にかかる送信装置１０と同様に、図６または図７に示した構成のハードウェアで実現することができる。

また、本実施の形態においては、固定系列をブロックの両端すなわちブロックの先頭および末尾に配置することとしたが、必要であれば、先頭および末尾に固定系列を配置すると共に、先頭および末尾以外の決められた位置に別の固定系列を配置してもよい。この場合、制御部３２ｂから多重部１５へ、先頭および末尾以外の位置を指定し、多重部１５は固定系列生成部１４で生成される固定系列を指定された位置に配置する。先頭および末尾以外の位置とは多重部１５に入力されるＭシンボルの中央などに相当する位置である。例えば、上記の式（２）の例を用い、Ｍを偶数とした場合、多重部１５は、ｓ₀，ｓ₁，…，ｓ_M-1において、ｓ_M/2-1の位置を中心としてｑ₀，ｑ₁，…，ｑ_T’-1を配置する。ｑ_iはｐ_iとは別の系列であり、固定系列生成部１４より出力される。Ｔ’は固定系列ｑ_iの長さであり、制御部３２ｂによって決められる。ブロックの両端以外に配置される理由は、位相雑音補正およびドップラシフト補正用に、固定系列を両端以外にブロックの中央などに配置すれば、端末２は固定系列を用いて位相雑音補正、ドップラシフト補正などの周波数補正が可能となるからである。なお、ブロックの両端以外の場所に配置される固定シンボルはすべてのブロックに対して挿入される必要はない。このような構成とする場合、制御部３２ｂは、ｑ_iが配置されるブロックの番号、すなわち式（３）におけるブロック番号ｍをデータ生成部１１および固定系列生成部１４に通知すればよい。ｑ_iが配置される場合、データ系列生成部１８ｂの出力信号のシンボル長はＭ−Ｔ−Ｔ’となる。

実施の形態４．
次に、実施の形態４にかかる送信装置について説明する。本実施の形態にかかる送信装置は、実施の形態１で説明した送信装置１０と同様に、図１に示した通信システム３の基地局１を構成する。また、本実施の形態にかかる送信装置は、実施の形態２で説明した送信装置１０ａの変形例である。なお、実施の形態１〜３で説明した基地局と区別するために、以下の説明では実施の形態４にかかる基地局を基地局１ｃと記載する。以下、実施の形態２と異なる点を説明する。

図１３は、実施の形態４にかかる基地局１ｃの構成例を示す図である。基地局１ｃは、実施の形態２にかかる基地局１ａの送信装置１０ａおよび制御部３２ａを、送信装置１０ｃおよび制御部３２ｃに置き換えたものである。送信装置１０ｃは、送信装置１０ａから調整部１３を削除し、変換部１２を変換部１２ｃに置き換えたものである。送信装置１０ｃの変換部１２ｃ以外の構成要素は送信装置１０ａの同じ符号が付された構成要素と同様であるため、説明を省略する。

変換部１２ｃは、入力信号に対してＭ点のＩＤＦＴ処理を実行するＩＤＦＴ部１２１ｃを備える。ＩＤＦＴ部１２１ｃの出力はＭ点となる。よって、変換部１２ｃは、実施の形態２にかかる送信装置１０ａの調整部１３が出力する信号と同じ長さの時間領域信号を生成して出力する。

すなわち、本実施の形態にかかる送信装置１０ｃにおいて、データ生成部１１は、系列数がＭのデータ系列を生成して出力し、変換部１２ｃは、データ生成部１１から入力されたデータ系列に対してＭ点のＩＤＦＴ処理を実行してＭサンプルの時間領域信号を生成する。

制御部３２ｃは、データ生成部１１、変換部１２ｃ、固定系列生成部１４および多重部１５の其々に出力する制御信号を生成する。制御部３２ｃが生成する制御信号は、実施の形態２の制御部３２ａがデータ生成部１１、変換部１２ａ、固定系列生成部４２および多重部１５の其々に出力する制御信号と同様である。ただし、制御部３２ｃは、データ生成部１１に対して、系列数がＭのデータ系列を生成するよう指示する制御信号を出力する。

本実施の形態にかかる送信装置１０ｃの構成を適用した場合にも実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施の形態にかかる送信装置１０ｃは、実施の形態１にかかる送信装置１０と同様に、図６または図７に示した構成のハードウェアで実現することができる。

また、本実施の形態においては、固定系列をブロックの両端すなわちブロックの先頭および末尾に配置することとしたが、必要であれば、先頭および末尾に固定系列を配置すると共に、両端以外の決められた位置に別の固定系列を配置してもよい。この場合、制御部３２ｃは、固定系列生成部４２に両端以外の位置を指定し、固定系列生成部４２は、ブロックの両端および指定された位置に固定系列が配置された信号を生成した後、補間処理を行って補間処理後の固定系列を生成する。固定系列生成部４２で生成される系列は、合成部４３において、補間部１６から出力される信号と合成される。両端以外の位置とは多重部１５に入力されるＮシンボルの中央などに相当する位置である。データ系列生成部１８ｂおよび多重部１５は、前述の通り、ブロックの先頭および末尾のサンプルをゼロとし、制御部３２ｃから指定された場所周辺もゼロとしたブロック信号を生成する。そして固定系列生成部１４において、固定シンボル生成部４２１はｑ_iとｐ_iとを生成し、多重部４２３が、ｑ_iとｐ_iとを指定された場所に配置する。ｑ_iとｐ_iは別の系列である。Ｔ’は固定系列ｑ_iの長さであり、制御部３２ｃによって決められる。例えば、ｐ_iは分割され、ブロックの先頭および末尾に多重部４２３にて配置される。そして、ｑ_iはブロックの両端以外の場所に多重部４２３にて配置される。ブロックの両端以外に配置される理由は、位相雑音補正およびドップラシフト補正用に、固定系列を両端以外にブロックの中央などに配置すれば、端末２は固定系列を用いて位相雑音補正、ドップラシフト補正など周波数補正が可能となるからである。なお、両端以外の場所に配置される固定シンボルはすべてのブロックに対して挿入される必要はない。このような構成とする場合、制御部３２ｃは、ｑ_iが配置されるブロックの番号、すなわち式（３）におけるブロック番号ｍをデータ生成部１１および固定系列生成部４２に通知すればよい。

実施の形態５．
実施の形態５では、実施の形態１，２で説明した基地局１，１ａが送信した信号を受信する端末２について説明する。

図１４は、実施の形態５にかかる端末２の構成例を示す図である。端末２は、受信部６１、制御情報抽出部６２、制御部６３、信号波形復元部６４、信号抽出部６５、変換解除部６６、復調部６７、伝送路推定部６８、伝送路情報生成部７１および送信部７２を備える。受信部６１、制御情報抽出部６２、制御部６３、信号波形復元部６４、信号抽出部６５、変換解除部６６、復調部６７および伝送路推定部６８は、受信装置６０を構成する。伝送路情報生成部７１および送信部７２は、送信装置７０を構成する。

受信部６１は、基地局から送信されるダウンリンク信号を受信し、受信したダウンリンク信号に対して周波数変換処理、アナログデジタル変換処理などを実行する。受信部６１の出力信号は、制御情報抽出部６２、信号波形復元部６４および伝送路推定部６８への入力信号となる。

制御情報抽出部６２は、受信部６１から出力される受信信号に含まれる制御信号情報を抽出して制御部６３へ出力する。例えば、３ＧＰＰ ＬＴＥ規格において、ＰＤＣＣＨが制御情報を含む信号に相当する。受信信号にＰＤＣＣＨが含まれる場合、制御情報抽出部６２は、ＰＤＣＣＨを抽出し、さらに、ＰＤＣＣＨから制御情報を抽出して制御部６３へ出力する。制御部６３へ出力する制御情報は、データ信号を復調するために必要なパラメタであり、実施の形態１で説明したように、制御情報は、変調方式、符号化方式、１ブロックに含まれる固定系列の長さ、固定系列の種類、などを示す。

制御部６３は、制御情報抽出部６２から入力される制御情報に基づいて、信号波形復元部６４、信号抽出部６５および復調部６７の其々に出力する制御信号を生成する。制御部６３は、信号波形復元部６４に出力する制御信号として、送信装置側、すなわち送信装置１０または１０ａで実行された補間処理と逆の処理の実行を指示する制御信号を生成する。制御部６３は、信号波形復元部６４に出力する制御信号として、送信装置側で実行された補間処理の内容を示す制御信号を生成する。例えば、制御部６３は、補間処理で挿入されたゼロの数、挿入位置などを示す制御情報を生成して信号波形復元部６４に出力する。制御部６３は、信号抽出部６５に出力する制御信号として、送信装置側で実行された多重処理の内容を示す制御信号を生成する。例えば、制御部６３は、抽出すべきデータ信号のポイント数、データ信号の位置などを示す制御情報を生成して信号抽出部６５に出力する。制御部６３は、復調部６７に出力する制御信号として、データ信号に適用されている変調方式を示す制御信号を生成する。

信号波形復元部６４は、送信装置側で実施された補間処理を解除する。すなわち、信号波形復元部６４は、補間処理で挿入されたゼロを受信信号から除去する。具体的には、信号波形復元部６４は、まず、受信信号を周波数領域の信号に変換し、次に、変換後の信号からゼロを除去する。また、信号波形復元部６４は、ゼロを除去した後の受信信号に対して周波数領域で等化処理を行い、マルチパス伝送路において付加された干渉成分を受信信号から除去する。信号波形復元部６４は、周波数領域での等化処理が完了すると等化後の信号を時間領域の信号に変換して出力する。信号波形復元部６４の出力信号は信号抽出部６５の入力信号となる。

信号抽出部６５は、入力信号から復調対象の信号であるデータ信号を抽出して変換解除部６６へ出力する。実施の形態１，２で説明したように、送信装置１０，１０ａは、データ系列と、固定系列またはゼロ系列とを多重化し、補間処理の対象とする信号すなわち補間処理が行われる前の信号を生成している。そのため、信号抽出部６５は、データ系列であるデータ信号を入力信号から抽出する。

変換解除部６６は、信号抽出部６５からの入力信号に対して、送信装置側で実施された変換を解除する処理、すなわち周波数領域の信号に変換する処理を実行する。変換解除部６６の出力信号は復調部６７の入力信号となる。

復調部６７は、変換解除部６６からの入力信号を復調して復調後のデータ信号を得る。なお、実施の形態１，２で説明した送信装置１０，１０ａが信号の送信元である場合、送信装置１０，１０ａの調整部１３において、信号の一部が削除されるため、復調部６７は、繰り返し処理を用いた復調を行う。復調部６７は、例えば、文献「D.N.Liu，M.P.Fitz，“Iterative MAP equalization and decoding in wireless mobile coded OFDM”，IEEE Trans. On Commun., vol.57，no.7，July 2009，pp.2042-2051.」に記載されている繰り返し処理を行うことにより受信信号を復調する。

伝送路推定部６８は、受信部６１から出力される受信信号に含まれる固定系列に基づいて伝送路推定を行い、推定結果を伝送路情報生成部７１へ出力する。

信号波形復元部６４および変換解除部６６の具体例について説明する。図１５は、実施の形態５にかかる受信装置６０の構成例を示す図である。

図１５に示したように、受信装置６０の信号波形復元部６４は、ＤＦＴ部６４１、信号抽出部６４２、ＦＤＥ（Frequency Domain Equalizer）部６４３およびＩＤＦＴ部６４４を備える。また、受信装置６０の変換解除部６６はＤＦＴ部６６１を備える。

ＤＦＴ部６４１は、入力信号に対してＫ点のＤＦＴ処理を実行して周波数領域の信号に変換する。信号抽出部６４２は、入力信号から、送信装置１０または１０ａでの補間処理でゼロが挿入される前の信号、すなわちデータ信号を抽出する。信号抽出部６４２が抽出する信号が挿入された位置は、制御部６３から出力される制御信号により信号抽出部６４２に通知される。ＦＤＥ部６４３は、信号抽出部６４２で抽出されたデータ信号に対してＦＤＥ、すなわち周波数領域等化を行う。ＦＤＥ部６４３は、例えば、上記の非特許文献１に記載されている手法を用いてＦＤＥを行う。ＩＤＦＴ部６４４は、入力信号に対してＮ点のＩＤＦＴ処理を実行して時間領域の信号に変換する。

ＤＦＴ部６６１は、入力信号に対してＮ点のＤＦＴ処理を実行して周波数領域の信号に変換する。

伝送路情報生成部７１は、伝送路推定部６８による推定結果を示す伝送路情報を生成する。伝送路情報は制御情報として送信部７２から基地局１，１ａへ送信されることになる。伝送路情報は複数種類存在する。例えば、マルチパス伝送路におけるパス数、最大遅延時間、伝送路行列の固有値および固有ベクトル、送信側でプリコーディングを行う場合に用いるプリコーダー行列の候補を示す候補番号などが伝送路情報に該当する。伝送路情報生成部７１は、基地局１，１ａが必要としている伝送路情報を含んだ制御信号を生成する。

送信部７２は、入力された制御信号に対してデジタルアナログ変換処理、周波数変換処理などを実行した後、基地局１，１ａに向けて送信する。

次に、端末２がダウンリンク信号を受信する動作について、図１６を参照しながら説明する。図１６は、端末２がダウンリンク信号を受信する動作の一例を示すフローチャートである。

端末２は、まず、受信信号から制御情報を抽出する（ステップＳ２１）。このステップＳ２１の処理は制御情報抽出部６２が行う。

端末２は、次に、送信装置側で実施された補間処理と逆の処理を受信信号に実行して補間を解除、すなわち補間処理で挿入されたゼロを除去する（ステップＳ２２）。端末２は、さらに、補間を解除した後の受信信号に対して等化処理を実行してマルチパス伝送路で受けた干渉成分を除去する（ステップＳ２３）。これらのステップＳ２２およびＳ２３の処理は信号波形復元部６４が行う。なお、信号波形復元部６４は、周波数領域で補間の解除および干渉成分の除去を行う。

端末２は、次に、受信信号からデータ信号を抽出し（ステップＳ２４）、送信装置がデータ信号に対して実施した変換を解除する処理、具体的には周波数領域の信号に変換する処理を実行する（ステップＳ２５）。ステップＳ２４の処理は信号抽出部６５が行い、ステップＳ２５の処理は変換解除部６６が行う。

端末２は、次に、変換解除後のデータ信号を復調する（ステップＳ２６）。このステップＳ２６の処理は復調部６７が行う。

以上のように、本実施の形態にかかる端末２を構成する受信装置６０は、基地局１，１ａを構成する送信装置１０，１０ａで実行された信号変換処理、多重化処理、補間処理などの各処理と逆の処理を受信信号に実行し、ダウンリンク信号で伝送された情報系列を復調することができる。

次に、実施の形態５にかかる端末２のハードウェア構成について説明する。端末２の各構成要素は、実施の形態１から４で説明した基地局１，１ａ，１ｂ，１ｃと同様に、図６または図７に示したハードウェアにより実現することが可能である。端末２の一部の構成要素をプロセッサがソフトウェアを実行する回路で実現し、残りの構成要素を専用の回路で実現してもよい。

実施の形態６．
実施の形態５では、実施の形態３，４で説明した基地局１ｂ，１ｃが送信した信号を受信する端末２について説明する。なお、実施の形態５の端末２と実施の形態６の端末２との違いは、受信装置の構成であり、送信装置の構成は同じである。そのため、本実施の形態では受信装置の構成および実行する処理について説明する。

図１７は、実施の形態６にかかる受信装置６０ｂの構成例を示す図である。受信装置６０ｂは、実施の形態５で説明した受信装置６０の変換解除部６６を変換解除部６６ｂに置き換えたものである。受信装置６０ｂの変換解除部６６ｂは、入力信号に対してＭ点のＤＦＴ処理を実行して周波数領域の信号に変換するＤＦＴ部６６２を備える。

以上のように、本実施の形態にかかる端末２を構成する受信装置６０ｂは、基地局１ｂ，１ｃを構成する送信装置１０ｂ，１０ｃで実行された信号変換処理、多重化処理、補間処理などの各処理と逆の処理を受信信号に実行し、ダウンリンク信号で伝送された情報系列を復調することができる。

なお、本実施の形態にかかる受信装置６０ｂは、実施の形態５にかかる受信装置６０と同様に、図６または図７に示した構成のハードウェアで実現することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 基地局、２₁〜２_n 端末、３ 通信システム、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，７０ 送信装置、１１ データ生成部、１２ 変換部、１３ 調整部、１４，４２ 固定系列生成部、１５，４２３ 多重部、１６，４２４ 補間部、１７，７２ 送信部、１８，１８ｂ データ系列生成部、２０，６０，６０ｂ 受信装置、２１，６１ 受信部、２２，６７ 復調部、２３ 情報抽出部、３１ 制御情報生成部、３２，３２ａ，６３ 制御部、３３ 情報管理部、４１ ゼロ系列生成部、４３ 合成部、６２ 制御情報抽出部、６５，６４２ 信号抽出部、６６ 変換解除部、６８ 伝送路推定部、７１ 伝送路情報生成部、１２１，１２１ｂ，１６３，２４３，６４４ ＩＤＦＴ部、１６１，２４１，６４１ ＤＦＴ部、１６２，２４２ ゼロ挿入部、４２１ 固定シンボル生成部、４２２ ゼロシンボル生成部、６４３ ＦＤＥ部。

Claims (12)

1. マルチキャリアブロック伝送方式に対応した送信装置であって、
   固定系列を生成する固定系列生成部と、
   データシンボルを時間領域の信号に変換してデータ信号を生成するデータ系列生成部と、
   前記固定系列を２分割してブロックの先頭および末尾に配置し、前記データ系列生成部からの出力信号であるデータ系列を前記２分割した固定系列の間に配置してブロック信号を生成する多重部と、
   前記ブロック信号に対して補間処理を行う補間部と、
   を備え、
   前記データ系列生成部は、
   前記データシンボルを生成するデータ生成部と、
   前記データシンボルを前記データ信号に変換する変換部と、
   前記データ信号の長さを、前記ブロック信号の長さと前記固定系列の長さとの差に等しくなるように調整する調整部と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
2. マルチキャリアブロック伝送方式に対応した送信装置であって、
   固定系列を生成する固定系列生成部と、
   データシンボルを時間領域の信号に変換してデータ信号を生成するデータ系列生成部と、
   前記固定系列を２分割してブロックの先頭および末尾に配置し、前記データ系列生成部からの出力信号であるデータ系列を前記２分割した固定系列の間に配置してブロック信号を生成する多重部と、
   前記ブロック信号に対して補間処理を行う補間部と、
   を備え、
   前記データ系列生成部は、
   前記データシンボルを生成するデータ生成部と、
   前記データシンボルを、前記ブロック信号の長さと前記固定系列の長さとの差と同じ長さの前記データ信号に変換して前記データ系列を生成する変換部と、
   を備えることを特徴とする送信装置。
3. 前記固定系列生成部は、非ゼロの固定系列を生成する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の送信装置。
4. 前記固定系列生成部を、ゼロ系列を生成する第１の固定系列生成部とし、
   非ゼロの固定系列を生成するとともに、生成した非ゼロの固定系列に対して補間処理を行って補間処理後の固定系列を生成する第２の固定系列生成部と、
   前記補間部で補間処理が行われた後の前記ブロック信号と、前記補間処理後の固定系列とを合成する合成部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の送信装置。
5. 前記補間部は、前記ブロック信号を周波数領域の信号に変換する周波数領域変換部と、
   前記周波数領域の信号にゼロを挿入するゼロ挿入部と、
   前記ゼロ挿入部でゼロが挿入された後の前記周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する時間領域変換部と、
   を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の送信装置。
6. 前記固定系列生成部が生成する固定系列の長さを、前記ブロック信号を受信する受信装置との間の伝送路の状態に基づいて決定された長さとする、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の送信装置。
7. 前記伝送路の状態を、前記送信装置が送信する信号に対して前記伝送路で付加される遅延時間の最大値とする、
   ことを特徴とする請求項６に記載の送信装置。
8. 前記多重部が前記固定系列を２分割して得られる分割後の２つの固定系列の長さを、前記送信装置が送信する信号の帯域外電力の抑圧量に基づいて決定された長さとする、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の送信装置。
9. 請求項１から８のいずれか一つに記載の送信装置から送信された信号を受信する受信装置であって、
   前記補間部が行う補間処理と逆の処理を受信信号に実行し、得られた信号に対して周波数領域等化を実行する信号波形復元部と、
   前記周波数領域等化を実行して得られた信号から前記データ系列を抽出する信号抽出部と、
   前記信号抽出部が抽出した前記データ系列を復調する復調部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
10. 請求項１から８のいずれか一つに記載の送信装置を備えた基地局と、
    請求項９に記載の受信装置を備えた端末と、
    を備えることを特徴とする通信システム。
11. マルチキャリアブロック伝送方式に対応した送信装置が実行する送信方法であって、
    固定系列を生成する固定系列生成ステップと、
    データシンボルを時間領域の信号に変換してデータ信号を生成するデータ信号生成ステップと、
    前記データ信号に基づいてデータ系列を生成するデータ系列生成ステップと、
    前記固定系列を２分割してブロックの先頭および末尾に配置し、前記データ系列を前記２分割した固定系列の間に配置してブロック信号を生成する多重ステップと、
    前記ブロック信号に対して補間処理を行う補間ステップと、
    を含み、
    前記データ系列生成ステップは、
    前記データシンボルを生成するデータ生成ステップと、
    前記データシンボルを前記データ信号に変換する変換ステップと、
    前記データ信号の長さを、前記ブロック信号の長さと前記固定系列の長さとの差に等しくなるように調整する調整ステップと、
    を含むことを特徴とする送信方法。
12. マルチキャリアブロック伝送方式に対応した送信装置が実行する送信方法であって、
    固定系列を生成する固定系列生成ステップと、
    データシンボルを時間領域の信号に変換してデータ信号を生成するデータ信号生成ステップと、
    前記データ信号に基づいてデータ系列を生成するデータ系列生成ステップと、
    前記固定系列を２分割してブロックの先頭および末尾に配置し、前記データ系列を前記２分割した固定系列の間に配置してブロック信号を生成する多重ステップと、
    前記ブロック信号に対して補間処理を行う補間ステップと、
    を含み、
    前記データ系列生成ステップは、
    前記データシンボルを生成するデータ生成ステップと、
    前記データシンボルを、前記ブロック信号の長さと前記固定系列の長さとの差と同じ長さの前記データ信号に変換して前記データ系列を生成する変換ステップと、
    を含むことを特徴とする送信方法。

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