JP6875896B2 - Ｏｆｄｍ送信装置およびｏｆｄｍ受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＯＦＤＭ送信装置およびＯＦＤＭ受信装置に関する。

地上波デジタル放送やテレビジョン放送番組素材伝送の伝送方式として、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式が採用されている。

ＯＦＤＭ伝送方式は、周波数方向に互いに直交する多数の搬送波（サブキャリア）を用いてデータを変調する伝送方式である。ＯＦＤＭ伝送方式の伝送シンボルは、マルチパスによる影響を軽減するために、ガードインターバル（ＧＩ：Ｇｕａｒｄ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）が有効シンボルに付加されて構成される。また、受信装置において伝搬路応答を推定して、受信信号を等化するために、サブキャリアにパイロットキャリアが挿入される。

ところで、遅延波による伝搬路応答の変化と遅延波の遅延時間とには、一定の関係があり、遅延時間がτである場合、伝搬路応答の変化の周期は１／τとなる。考慮すべき遅延波の最大遅延時間はＧＩ長Ｔｇであり、有効シンボル長Ｔｅの逆数がサブキャリア間隔となるため、有効シンボル長とＧＩ長との比（ＧＩ比）Ｔｇ／Ｔｅの逆数Ｔｅ／Ｔｇの間隔でパイロットキャリアを挿入すればよい。Ｔｅ／Ｔｇの間隔よりも密にパイロットキャリアを挿入して、伝搬路応答の推定精度を上げてもよいが、伝送効率の観点からは好ましくない。

非特許文献１，２には、ＧＩ比として１／４，１／８，１／１６，１／３２が定義されているが、パイロットキャリアの配置については、キャリア方向（周波数方向）では１２本に１本の割合、シンボル方向（時間方向）では４回に１回の割合という１つのみが定義されている。

また、パイロットキャリアは、データキャリアの平均電力よりも大きな電力に増幅（ブースト）されて送信される。非特許文献１〜３では、データキャリアの平均電力に対してパイロットキャリアをブーストするブースト値として、１６／９倍という値が用いられている。

一方で、パイロットキャリアのキャリア方向（周波数方向）の挿入間隔とシンボル方向（時間方向）の挿入間隔との積Ｎｆｔの値に応じて、所要Ｃ／Ｎを低減するブースト値は異なることが知られている（非特許文献４参照）。

ETSI 300 744 "Digital video broadcasting (DVB); Frame structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television (DVB-T)",Mar.1997. 「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 「１．２ＧＨｚ／２．３ＧＨｚ帯テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ＯＦＤＭ方式デジタル無線伝送システム」、ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ５７、社団法人電波産業会 地上デジタル放送におけるOFDMシンボル長とスキャッタードパイロットによる伝送特性映像情報メディア学会誌,Vol.52,No.11,pp.1656〜1666(1998) 木村他、「シンボル毎伝送路推定を用いたダイバシチ合成による高速移動受信の検討」、ITE Annual Convention 2005 6-2

上述したように、従来、ＧＩ比によらず、パイロットキャリアの挿入間隔は一定であった。また、パイロットキャリアの挿入間隔によらず、一定のブースト値が用いられていた。そのため、伝送効率の向上および所要Ｃ／Ｎの低減が十分に図られていなかった。

本発明の目的は、上述した課題を解決し、伝送効率の向上を図るとともに、所要Ｃ／Ｎの低減を図ることができるＯＦＤＭ送信装置およびＯＦＤＭ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ＯＦＤＭ送信装置は、ＯＦＤＭ信号を送信するＯＦＤＭ送信装置であって、前記ＯＦＤＭ信号を伝送する伝送モードに応じて、パイロット信号で変調されるパイロットキャリアの配置パターンを所定の配置パターンの中から選択し、該選択した配置パターンに応じて、データキャリアの平均電力に対するパイロットキャリアの電力のブースト値を所定の値に切替える制御部と、前記制御部により切替えられた前記ブースト値に応じて、所定の電力にブーストされたパイロットキャリアが、前記選択された配置パターンに応じて伝送フレームに配置されるとともに、前記選択された配置パターンおよび前記ブースト値を示すＴＭＣＣ信号で変調されたＴＭＣＣキャリアを含む前記伝送フレームを生成するフレーム構成部と、を備え、前記制御部は、前記伝送モードに応じて、シンボル方向（時間方向）およびキャリア方向（周波数方向）に分散してパイロットキャリアが配置される配置パターン、または、シンボル方向（時間方向）に連続してパイロットキャリアが配置されるパターンを選択する。

また、本発明に係るＯＦＤＭ送信装置において、前記制御部は、ＦＦＴポイント数が２０４８であり、ＧＩ比が１／８である第１の伝送モードでは、前記パイロットキャリアを、キャリア方向（周波数方向）に８キャリアに１回挿入し、シンボル方向（時間方向）に連続する配置パターンを選択することが好ましい。

また、本発明に係るＯＦＤＭ送信装置において、前記制御部は、ＦＦＴポイント数が２０４８であり、ＧＩ比が１／８であり、前記パイロットキャリアの間引きを行う第２の伝送モードでは、前記パイロットキャリアを、シンボル方向（時間方向）にｔ（ｔは２以上の整数）回に１回挿入し、キャリア方向（周波数方向）にｋ（８≦ｋ≦８×ｔ、かつ、ｋは整数）キャリアに１回挿入する配置パターンを選択することが好ましい。

また、本発明に係るＯＦＤＭ送信装置において、前記制御部は、ＦＦＴポイント数が８１９２であり、ＧＩ比が１／３２である第３の伝送モードでは、前記パイロットキャリアを、キャリア方向（周波数方向）に３２キャリアに１回挿入し、シンボル方向（時間方向）に連続する配置パターンを選択することが好ましい。

また、本発明に係るＯＦＤＭ送信装置において、前記制御部は、ＦＦＴポイント数が８１９２であり、ＧＩ比が１／３２であり、前記パイロットキャリアの間引きを行う第４の伝送モードでは、前記パイロットキャリアを、シンボル方向（時間方向）にｔ（ｔは２以上の整数）回に１回挿入し、キャリア方向（周波数方向）にｊ（３２≦ｊ≦３２×ｔ、かつ、ｊは整数）キャリアに１回挿入する配置パターンを選択することが好ましい。

また、本発明に係るＯＦＤＭ送信装置は、単一のアンテナで信号を伝送するＳＩＳＯ伝送方式により前記ＯＦＤＭ信号を送信する。

また、本発明に係るＯＦＤＭ送信装置は、複数のアンテナで信号を伝送するＭＩＭＯ伝送方式により前記ＯＦＤＭ信号を送信し、前記フレーム構成部は、前記複数のアンテナそれぞれに対応して設けられている。

また、上記課題を解決するため、本発明に係るＯＦＤＭ受信装置は、上述したいずれかのＯＦＤＭ送信装置から送信されたＯＦＤＭ信号を受信するＯＦＤＭ受信装置であって、前記伝送フレームに含まれるＴＭＣＣキャリアを復調して得られたＴＭＣＣ信号を復号して前記配置パターンおよび前記ブースト値を取得するＴＭＣＣ分離部と、前記ＴＭＣＣ分離部により取得された前記配置パターンに基づき、前記伝送フレームに含まれるパイロットキャリアを抽出するパイロットキャリア分離部と、前記パイロットキャリア分離部により抽出されたパイロットキャリアと、前記ＴＭＣＣ分離部により取得されたブースト値とに基づき、伝搬路応答を推定する伝搬路応答推定部と、を備える。

本発明に係るＯＦＤＭ送信装置およびＯＦＤＭ受信装置によれば、伝送効率の向上を図るとともに、所要Ｃ／Ｎの低減を図ることができる。

本発明の第１の実施形態に係るＯＦＤＭ送信装置の構成例を示す図である。 図１に示すフレーム構成回路の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置の構成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態における、伝送モードが「移動」である場合の伝送フレームの一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態における、伝送モードが「固定」である場合の伝送フレームの一例を示す図である。 図１に示すＯＦＤＭ送信装置と図３に示すＯＦＤＭ受信装置とをガウス雑音下で用いた場合のブースト値に対するＢＥＲ特性のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るＯＦＤＭ送信装置の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における伝送モードが「移動」である場合の伝送フレームの一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における、伝送モードが「固定」である場合の伝送フレームの一例を示す図である。 図７に示すＯＦＤＭ送信装置と図８に示すＯＦＤＭ受信装置とをガウス雑音下で用いた場合のブースト値に対するＢＥＲ特性のシミュレーション結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るＯＦＤＭ送信装置１０の構成例を示す図である。本実施形態に係るＯＦＤＭ送信装置１０は、送信側と受信側とがそれぞれ一本（単一）のアンテナで信号を送受信するＳＩＳＯ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｓｉｎｇｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式によりＯＦＤＭ信号を送信する送信装置である。

ＯＦＤＭ送信装置１０は、ＯＦＤＭ信号を送信する「移動」または「固定」のいずれかの伝送モードに応じて、パイロット信号で変調されるパイロットキャリアの配置パターンを選択し、選択した配置パターンに応じて、データキャリアの平均電力に対するパイロットキャリアのブースト値を切り替える。そして、ＯＦＤＭ送信装置１０は、ブースト値に応じてブーストされたパイロットキャリアが選択された配置パターンに応じて配置されるとともに、選択された配置パターンおよびブースト値を示すＴＭＣＣ信号で変調されるＴＭＣＣキャリアを含む伝送フレームを生成する。

図１に示すＯＦＤＭ送信装置１０は、符号化回路１１と、マッピング回路１２と、フレーム構成回路（フレーム構成部）１３と、ＩＦＦＴ回路１４と、ＧＩ付加回路１５と、周波数変換回路１６と、制御回路（制御部）１７とを備える。

符号化回路１１は、送信対象のデータ（ＴＳ：Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）が入力され、入力されたデータに対してエネルギー拡散、誤り訂正符号化およびインターリブなどの処理を行い、マッピング回路１２に出力する。謝り訂正符号化としては、ＲＳ（Ｒｅｅｄ−Ｓｏｌｏｍｏｎ）符号、畳込み符号、ターボ符号、ＬＤＰＣ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐａｒｉｔｙ Ｃｈｅｃｋ）符号などのＦＥＣ（Ｆｏｒｗａｒｄ Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）による処理が行われる。

マッピング回路１２は、符号化回路１１から出力されたデータを所定の変調方式によりマッピングし、マッピングしたデータをフレーム構成回路１３に出力する。変調方式としては、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ），ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ），１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ），６４ＱＡＭ，２５６ＱＡＭ，１０２４ＱＡＭ，４０９６ＱＡＭなどが用いられる。

フレーム構成回路１３は、パイロットキャリア、ＴＭＣＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）キャリアなどを生成し、マッピング回路１２から出力されたデータと併せて、事前に設定された配置パターンに従って配置して伝送フレーム（周波数領域のＯＦＤＭ信号）を生成し、生成した伝送フレームをＩＦＦＴ回路１４に出力する。なお、フレーム構成回路１３の構成の詳細は後述する。

ＩＦＦＴ回路１４は、フレーム構成回路１３から出力された周波数領域のＯＦＤＭ信号を逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓt Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）して時間領域のＯＦＤＭ信号を生成し、ＧＩ付加回路１５に出力する。

ＧＩ付加回路１５は、ＩＦＦＴ回路１４から出力された時間領域のＯＦＤＭ信号に所定長のＧＩを付加し、ＧＩを付加したＯＦＤＭ信号を周波数変換回路１６に出力する。

周波数変換回路１６は、ＧＩ付加回路１５から出力されたＧＩが付加されたＯＦＤＭ信号（ベースバンド信号）を所定周波数のＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号に変換する。このＲＦ信号がアンテナを介して送信される。

制御回路１７は、符号化回路１１におけるＦＥＣの方式や符号化率、マッピング回路１２における変調方式、フレーム構成回路１３で使用するフレームのパターン、ＩＦＦＴ回路１４における逆高速フーリエ変換のＦＦＴサンプリング数、ＧＩ付加回路１５が付加するＧＩのＧＩ長、周波数変換回路１６で使用するチャンネルなどの選択に用いられる制御信号を各回路に出力する。

次に、フレーム構成回路１３の構成について説明する。

図２は、フレーム構成回路１３の構成例を示す図である。

図２に示すフレーム構成回路１３は、ＴＭＣＣ生成部１３１と、パイロットキャリア生成部１３２と、ブースト値乗算部１３３と、フレーム構成パターンメモリ１３４と、スイッチ１３５と、スイッチ制御部１３６とを備える。

ＴＭＣＣ生成部１３１は、制御回路１７から出力されるＦＦＴサンプリング数、パイロット方式、ブースト値、フレームパターン情報、変調方式、ＦＥＣ種別などの制御情報を符号化してＴＭＣＣ信号を生成する。そして、ＴＭＣＣ生成部１３１は、例えば、ＢＰＳＫ変調方式の場合、生成したＴＭＣＣ信号がＱ軸上において１または−１に変調されるように、ＴＭＣＣキャリアを生成し、スイッチ１３５に出力する。

パイロットキャリア生成部１３２は、送信側および受信側で既知のパイロット信号を生成する。そして、パイロットキャリア生成部１３２は、例えば、ＢＰＳＫ変調方式の場合、生成したパイロット信号がＩ軸上において１または−１に変調されるように、パイロットキャリア（データ値としては１または−１）を生成し、ブースト値乗算部１３３に出力する。

ブースト値乗算部１３３は、パイロットキャリア生成部１３２から出力されたパイロットキャリアに対して、制御回路１７から出力される、実際にＴＳなどのデータを送るデータキャリアの平均電力に対する電力の比率（ブースト値）を乗算して（パイロットキャリアをブースト（増幅）して）、スイッチ１３５に出力する。

フレーム構成パターンメモリ１３４には、伝送フレームに配置されるデータキャリア、パイロットキャリア、ＴＭＣＣおよびＡＣ（Ａｕｘｉｌｉａｒｙ Ｃｈａｎｎｅｌ）キャリアの位置情報などが定義された配置パターンが、事前に設定された伝送モード毎に格納されている。フレーム構成パターンメモリ１３４は、制御回路１７から出力された伝送モードに応じた配置パターンを示すフレームパターン信号をスイッチ制御部１３６に出力する。

スイッチ１３５は、スイッチ制御部１３６の制御に従い、送信対象のデータで変調されたデータキャリア、ＴＭＣＣ生成部１３１から出力されたＴＭＣＣキャリア、ＡＣ信号で変調されたＡＣキャリアおよびブースト値乗算部１３３から出力されたパイロットキャリアを所定のキャリア配置位置に挿入した伝送フレームを構成し、ＩＦＦＴ回路１４に出力する。

スイッチ制御部１３６は、フレーム構成パターンメモリ１３４から出力されたフレームパターン信号に従ってスイッチ１３５を制御し、伝送フレームの所定のキャリア配置位置に挿入するキャリアを切り替える。

次に、図３を参照して本実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置２０の構成について説明する。本実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置２０は、ＳＩＳＯ伝送方式により、図１に示すＯＦＤＭ送信装置１０から送信されたＯＦＤＭ信号を１本のアンテナで受信する受信装置である。

図３に示すＯＦＤＭ受信装置２０は、周波数変換回路２１と、ＧＩ除去回路２２と、ＦＦＴ回路２３と、ＴＭＣＣ分離回路２４（ＴＭＣＣ分離部）と、パイロットキャリア分離回路２５（パイロットキャリア分離部）と、伝搬路応答推定回路２６（伝搬路応答推定部）と、復号回路２７と、デマッピング回路２８と、誤り訂正復号回路２９とを備える。

周波数変換回路２１は、図１に示すＯＦＤＭ送信装置１０により送信されたＯＦＤＭ信号（ＲＦ信号）をＯＦＤＭ受信装置２０のアンテナが受信すると、そのＯＦＤＭ信号をベースバンド信号に変換して、ＧＩ除去回路２２に出力する。

ＧＩ除去回路２２は、周波数変換回路２１から出力されたＯＦＤＭ信号内のＧＩを除去し、ＦＦＴ回路２３に出力する。

ＦＦＴ回路２３は、ＧＩ除去回路２２から出力されたＯＦＤＭ信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓt Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）して周波数領域のＯＦＤＭ信号を生成し、ＴＭＣＣ分離回路２４、パイロットキャリア分離回路２５および復号回路２７に出力する。

ＴＭＣＣ分離回路２４は、ＦＦＴ回路２３から出力された周波数領域のＯＦＤＭ信号からＴＭＣＣキャリアを分離・復調してＴＭＣＣ信号を取得し、取得したＴＭＣＣ信号から制御情報を復号して、パイロットキャリア分離回路２５、伝搬路応答推定回路２６、復号回路２７、デマッピング回路２８および誤り訂正復号回路２９に出力する。

パイロットキャリア分離回路２５は、ＴＭＣＣ分離回路２４から出力された制御情報（フレームパターン情報）を用いて、ＦＦＴ回路２３から出力された周波数領域のＯＦＤＭ信号からパイロットキャリアを分離（抽出）し、受信パイロットキャリアとして伝搬路応答推定回路２６に出力する。

伝搬路応答推定回路２６は、パイロットキャリア分離回路２５から出力された受信パイロットキャリアと、ＴＭＣＣ分離回路２４から出力された制御情報（ブースト値）とを用いて伝搬路応答を推定し、復号回路２７に出力する。

なお、ブースト値は、ＯＦＤＭ送信装置１０とＯＦＤＭ受信装置２０とで共通して、フレームパターン情報などに関連付けておいてもよい。この場合、ＴＭＣＣ信号にブースト値を含める必要が無くなり、ＴＭＣＣ信号に重畳する情報を削減することができる。また、用いるブースト値を限定しておき、データキャリアの平均電力とパイロットキャリアの平均電力との比較により、ブースト値を特定するようにしてもよい。

復号回路２７は、ＴＭＣＣ分離回路２４から出力された制御情報、および、伝搬路応答推定回路２６から出力された伝搬路応答を用いて、ＦＦＴ回路２３から出力されたＯＦＤＭ信号のうちキャリアを復号し、復号後のデータをデマッピング回路２８に出力する。

デマッピング回路２８は、ＴＭＣＣ分離回路２４から出力された制御情報（変調方式）に基づき、復号回路２７から出力されたデータをデマッピングし、誤り訂正復号回路２９に出力する。

誤り訂正復号回路２９は、ＴＭＣＣ分離回路２４から出力された制御情報を用いて、デマッピング回路２８から出力されたデータに対して、送信側に対応した、デインタリーブ、誤り訂正符号の復号、エネルギー逆拡散などの処理を行い、元のデータ（ＴＳ）を出力する。

本実施形態における伝送モードの一例を表１に示す。表１では、運用状況が「移動」である場合、および、運用状況が「固定」である場合を示している。運用状況が「固定」である場合とは、無線局（ＯＦＤＭ送信装置１０、ＯＦＤＭ受信装置２０）間を固定で運用することを想定した場合であり、この場合を以下では、伝送モードが「固定」であると呼ぶ。また、運用状況が「移動」である場合とは、ＯＦＤＭ送信装置１０、ＯＦＤＭ受信装置２０の少なくとも一方が移動して運用することを想定した場合であり、この場合を以下では、伝送モードが「移動」であると呼ぶ。

以下では、表１の各項目について説明する。

ＦＦＴポイント数およびＦＦＴサンプリング周波数は、図１に示すＩＦＦＴ回路１４におけるＩＦＦＴおよび図３に示すＦＦＴ回路２３におけるＦＦＴに用いるパラメータである。ＦＦＴサンプリング周波数一定でＦＦＴポイント数を大きくすると、ＯＦＤＭ信号の有効シンボル長が長くなり、ＧＩ長を固定とすると、伝送シンボル全体に占めるＧＩの割合が小さくなり、伝送容量が増大する。一方で、伝搬路応答の時間変化が大きい移動受信環境では、１シンボル内でのチャネル変動の影響のためシンボル長は短い方が有利であり、小さなＦＦＴポイント数が望ましい。

パイロット方式について、ＣＰ（Ｃｏｎｔｉｎｕａｌ Ｐｉｌｏｔ）方式は、ある特定のキャリアについてシンボル方向（時間方向）に連続してパイロットキャリアを配置する方式である。等化する１シンボルにおけるパイロットキャリアで伝搬路応答を推定することができるので、伝搬路応答の時間変化が大きい移動受信に有利である。ＳＰ（Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ Ｐｉｌｏｔ）方式は、ある特定のキャリア、シンボルにパイロットキャリアを分散して（時間方向および周波数方向にパイロットキャリアを分散して）配置する方式である。等化するシンボルの前後のシンボルを含む複数のシンボルをため込んで伝搬路応答を推定するため、ＣＰ方式と比べ、パイロットキャリアを間引くことができ、伝送効率を上げることができる。ただし、シンボルをため込んで処理するため、ＳＰ方式は、伝搬路応答の時間変化が大きい受信環境では、ＣＰ方式と比べて特性が劣化する（非特許文献５参照）。

表１における伝送モード毎の伝送フレームの例を図４および図５に示す。図４は、伝送モードが「移動」である場合の伝送フレームを示し、図５は、伝送モードが「固定」である場合の伝送フレームを示す。

図４に示す伝送フレームにおいては、キャリア方向（周波数方向）のパイロットキャリアの挿入間隔と、シンボル方向（時間方向）のパイロットキャリアの挿入間隔との積Ｎｆｔは８である。また、図５に示す伝送フレームにおいては、キャリア方向（周波数方向）のパイロットキャリアの挿入間隔と、シンボル方向（時間方向）のパイロットキャリアの挿入間隔との積Ｎｆｔは１２８である。それぞれの伝送モードにおいて、ＯＦＤＭ送信装置１０とＯＦＤＭ受信装置２０とをガウス雑音下で用いた場合のブースト値に対するＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）特性のシミュレーション結果を図６に示す。

図６に示すように、伝送モードが「移動」である場合には、ブースト値が１．５付近でＢＥＲが最小となり、伝送モードが「固定」である場合には、ブースト値が２．６付近でＢＥＲが最小となっている。したがって、制御回路１７は、ＯＦＤＭ信号の伝送モードに応じて、パイロットキャリアの配置パターン（例えば、ＳＰ方式またはＣＰ方式）を選択し、選択したパイロットキャリアの配置パターンに応じてブースト値を切り替えてブースト値乗算部１３３に出力すればよい。

以上により、伝送モードに応じてパイロットキャリアの挿入間隔を設定することができ、また、その挿入間隔に応じたブースト値をパイロットキャリアに乗算することができる。その結果、必要最小限のパイロットキャリア数を設定し、データキャリア数を増加させることができるので、伝送効率の向上を図ることができ、また、パイロットキャリアの挿入間隔に応じた最適なブースト値を用いることで、所要Ｃ／Ｎの低減を図ることができる。

なお、伝送モードは、上述した例に限られるものではない。伝送モードとしては、例えば、ＦＦＴサンプリング周波数が２０．４５ＭＨｚであり、ＦＦＴポイント数が２０４８であり、ＧＩ比が１／８である伝送モード（第１の伝送モード）がある。第１の伝送モードの場合、制御回路１７は、例えば、パイロットキャリアを、キャリア方向（周波数方向）に８キャリアに１回挿入する配置パターン（図４に示す配置パターン）を選択し、選択した配置パターンに応じたブースト値に切り替える。

また、伝送モードとしては、例えば、ＦＦＴサンプリング周波数が２０．４５ＭＨｚであり、ＦＦＴポイント数が２０４８であり、ＧＩ比が１／８であり、パイロットキャリアの間引きを行う伝送モード（第２の伝送モード）がある。第２の伝送モードの場合、制御回路１７は、例えば、パイロットキャリアを、シンボル方向（時間方向）にｔ（ｔは２以上の整数）回に１回挿入し、キャリア方向（周波数方向）にｋ（８≦ｋ≦８×ｔ、かつ、ｋは整数）キャリアに１回挿入する配置パターンを選択する。

また、伝送モードとしては、例えば、ＦＦＴサンプリング周波数が２０．４５ＭＨｚであり、ＦＦＴポイント数が８１９２であり、ＧＩ比が１／３２である伝送モード（第３の伝送モード）がある。第３の伝送モードの場合、制御回路１７は、例えば、パイロットキャリアを、キャリア方向（周波数方向）に３２キャリアに１回挿入する配置パターンを選択する。

また、伝送モードとしては、例えば、ＦＦＴサンプリング周波数が２０．４５ＭＨｚであり、ＦＦＴポイント数が８１９２であり、ＧＩ比が１／３２であり、パイロットキャリアの間引きを行う伝送モード（第４の伝送モード）がある。第４の伝送モードの場合、制御回路１７は、例えば、パイロットキャリアを、シンボル方向（時間方向）にｔ（ｔは２以上の整数）回に１回挿入し、キャリア方向（周波数方向）にｊ（３２≦ｊ≦３２×ｔ、かつ、ｊは整数）キャリアに１回挿入する配置パターン（図５に示す配置パターン）を選択する。

なお、表１では、ＦＦＴポイント数が８１９２であり、ＧＩ比が１／３２である伝送モードは、運用状況が「固定」である場合（ＯＦＤＭ送信装置１０およびＯＦＤＭ受信装置２０が固定されている場合）の伝送モードとして説明したが、これに限られるものではない。伝搬状況「移動」である場合の伝送モードとして、ＦＦＴポイント数が８１９２であり、ＧＩ比が１／３２である伝送モードが選択されることもある。

（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係るＯＦＤＭ送信装置３０の構成例を示す図である。本実施形態に係るＯＦＤＭ送信装置３０は、複数のアンテナ（図７では２本のアンテナ）で信号を送受信するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ Ｏｕｔｐｕｔ）伝送方式によりＯＦＤＭ信号を送信する送信装置である。なお、図７において、図１と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。

図７に示すＯＦＤＭ送信装置３０は、符号化回路１１と、マッピング回路１２と、分割回路３１と、フレーム構成回路１３ａ，１３ｂと、ＩＦＦＴ回路１４ａ，１４ｂと、ＧＩ付加回路１５ａ，１５ｂと、周波数変換回路１６ａ，１６ｂと、制御回路３２とを有する。フレーム構成回路１３ａ、ＩＦＦＴ回路１４ａ、ＧＩ付加回路１５ａおよび周波数変換回路１６ａが一方のアンテナに対応して設けられ、フレーム構成回路１３ｂ、ＩＦＦＴ回路１４ｂ、ＧＩ付加回路１５ｂおよび周波数変換回路１６ｂが他方のアンテナに対応して設けられている。なお、フレーム構成回路１３ａ，１３ｂ、ＩＦＦＴ回路１４ａ，１４ｂ、ＧＩ付加回路１５ａ，１５ｂ、周波数変換回路１６ａ，１６ｂはそれぞれ、第１の実施形態における、フレーム構成回路１３、ＩＦＦＴ回路１４、ＧＩ付加回路１５、周波数変換回路１６に対応するものであるため、説明を省略する。

分割回路３１は、マッピング回路１２から出力されたデータを２分割して（ＯＦＤＭ送信装置３０が備えるアンテナの本数分に分割して）、各アンテナに対応して設けられたフレーム構成回路１３ａ，１３ｂに出力する。

制御回路３２は、制御回路１７と同様に、制御信号を各回路（符号化回路１１、マッピング回路１２、フレーム構成回路１３ａ，１３ｂ、ＩＦＦＴ回路１４ａ，１４ｂ、ＧＩ付加回路１５ａ，１５ｂおよび周波数変換回路１６ａ，１６ｂ）に出力する。

図８は、本発明の第２の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置４０の構成例を示す図である。本実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置４０は、ＭＩＭＯ伝送方式により、図７に示すＯＦＤＭ送信装置３０から送信されたＯＦＤＭ信号を複数のアンテナ（図８では２本のアンテナ）で受信する受信装置である。なお、図８において、図３と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。

図８に示すＯＦＤＭ受信装置４０は、周波数変換回路２１ａ，２１ｂと、ＧＩ除去回路２２ａ，２２ｂと、ＦＦＴ回路２３ａ，２３ｂと、ＴＭＣＣ分離回路２４ａ，２４ｂと、パイロットキャリア分離回路２５ａ，２５ｂと、伝搬路応答推定回路４１と、ＭＩＭＯ検出回路４２と、デマッピング回路２８と、誤り訂正復号回路２９とを備える。周波数変換回路２１ａ、ＧＩ除去回路２２ａ、ＦＦＴ回路２３ａ、ＴＭＣＣ分離回路２４ａおよびパイロットキャリア分離回路２５ａが一方のアンテナに対応して設けられ、周波数変換回路２１ｂ、ＧＩ除去回路２２ｂ、ＦＦＴ回路２３ｂ、ＴＭＣＣ分離回路２４ｂおよびパイロットキャリア分離回路２５ｂが他方のアンテナに対応して設けられている。なお、周波数変換回路２１ａ，２１ｂ、ＧＩ除去回路２２ａ，２２ｂ、ＦＦＴ回路２３ａ，２３ｂ、ＴＭＣＣ分離回路２４ａ，２４ｂおよびパイロットキャリア分離回路２５ａ，２５ｂはそれぞれ、第１の実施形態における、周波数変換回路２１、ＧＩ除去回路２２、ＦＦＴ回路２３、ＴＭＣＣ分離回路２４およびパイロットキャリア分離回路２５に対応するものであるため、説明を省略する。

伝搬路応答推定回路４１は、パイロットキャリア分離回路２５ａ，２５ｂそれぞれから受信パイロットキャリアが入力され、入力された受信パイロットキャリアを用いて、ＯＦＤＭ送信装置３０が備えるアンテナと、ＯＦＤＭ受信装置４０が備えるアンテナとの間の全ての伝搬路応答を推定し、ＭＩＭＯ検出回路４２に出力する。

ＭＩＭＯ検出回路４２は、伝搬路応答推定回路４１から出力された伝搬路応答を用いて、ＦＦＴ回路２３ａ，２３ｂから出力された周波数領域のＯＦＤＭ信号の波形等化およびＭＩＭＯ分離を行い、デマッピング回路２８に出力する。

本実施形態における伝送モードの一例を表２に示す。表２では、運用状況が「固定」である場合（伝送モードが「固定」である場合）および運用状況が「移動」（伝送モードが「移動」である場合）である場合を示している。

表２に示すように、伝送モードが「固定」である場合も、「移動」である場合も、各項目（ＦＦＴポイント数、パイロット方式、ガードインターバル比）は、第１の実施形態と同じである。表２における伝送モード毎の伝送フレームの例を図９および図１０に示す。図９は、伝送モードが「移動」である場合の伝送フレームを示し、図１０は、伝送モードが「固定」である場合の伝送フレームを示す。

ＭＩＭＯ伝送方式では、ＯＦＤＭ送信装置３０が備える２本のアンテナのうちの一方のアンテナ（送信系統１）から送信するパイロットキャリアと、他方のアンテナ（送信系統２）から送信するパイロットキャリアとを区別する必要がある。そのため、ＣＰ方式では、図９に示すように、ＯＦＤＭ送信装置３０は、送信系統２のパイロットキャリアの位相を反転させる。また、ＯＦＤＭ受信装置４０は、送信系統１および送信系統２に対する伝搬路応答を２シンボルの和と差とで推定する。ＳＰ方式では、図１０に示すように、ＯＦＤＭ送信装置３０は、偶数シンボルで送信系統１のみにパイロットキャリアを割り当て、奇数シンボルで送信系統２のみにパイロットキャリアを割り当てる。ＯＦＤＭ受信装置４０は、シンボル毎に送信系統１および送信系統２に対する伝搬路応答を推定する。

図９に示す伝送フレームにおいては、キャリア方向（周波数方向）のパイロットキャリアの挿入間隔と、シンボル方向（時間方向）のパイロットキャリアの挿入間隔との積Ｎｆｔは８である。また、図１０に示す伝送フレームにおいては、キャリア方向（周波数方向）のパイロットキャリアの挿入間隔と、シンボル方向（時間方向）のパイロットキャリアの挿入間隔との積Ｎｆｔは１２８である。それぞれの伝送モードにおいて、ＯＦＤＭ送信装置３０とＯＦＤＭ受信装置４０とをガウス雑音下で用いた場合のブースト値に対するＢＥＲ特性のシミュレーション結果を図１１に示す。

図１１に示すように、伝送モードが「移動」である場合には、ブースト値が１．５付近でＢＥＲが最小となり、伝送モードが「固定」である場合には、ブースト値が２．９付近でＢＥＲが最小となっている。したがって、制御回路３２は、ＯＦＤＭ信号の伝送モードに応じて、パイロットキャリアの配置パターン（例えば、ＳＰ方式またはＣＰ方式）を選択し、選択したパイロットキャリアの配置パターンに応じてブースト値を切り替えて、フレーム構成回路１３ａ，１３ｂが備えるブースト値乗算部１３３に出力すればよい。

こうすることで、ＭＩＭＯ伝送方式の場合にも、伝送モードに応じてパイロットキャリアの最大挿入間隔を設定することでき、また、その挿入間隔に応じたブースト値をパイロットキャリアに乗算することができる。その結果、必要最小限のパイロットキャリア数を設定し、データキャリア数を増加させることができるので、伝送効率の向上を図ることができ、また、パイロットキャリアの挿入間隔に応じた最適なブースト値を用いることで、所要Ｃ／Ｎの低減を図ることができる。

なお、伝送モードは、上述した例に限られるものではなく、本実施形態においても、上述した第１から第４の伝送モードを用いることができる。

なお、本実施形態では、ＯＦＤＭ送信装置１０，３０およびＯＦＤＭ受信装置２０，４０の構成および動作について説明したが、本発明はこれに限られず、ＯＦＤＭ送信装置１０，３０におけるＯＦＤＭ信号を送信するための方法、ＯＦＤＭ受信装置２０，４０におけるＯＦＤＭ信号を受信するための方法として構成されてもよい。

また、実施形態では特に触れていないが、ＯＦＤＭ送信装置１０，３０およびＯＦＤＭ受信装置２０，４０が行う各処理をコンピュータに実行させるプログラムが提供されてもよい。また、プログラムは、コンピュータ読取り可能媒体に記録されていてもよい。コンピュータ読取り可能媒体を用いれば、コンピュータにインストールすることが可能である。ここで、プログラムが記録されたコンピュータ読取り可能媒体は、非一過性の記録媒体であってもよい。非一過性の記録媒体は、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体であってもよい。

あるいは、ＯＦＤＭ送信装置１０，３０およびＯＦＤＭ受信装置２０，４０が行う各処理を実行するためのプログラムは記憶するメモリおよびメモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサによって構成され、ＯＦＤＭ送信装置１０，３０およびＯＦＤＭ受信装置２０，４０に搭載されるチップが提供されてもよい。

本発明を図面および実施形態に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各ブロックなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１０，３０ 送信装置
１１ 符号化回路
１２ マッピング回路
１３，１３ａ，１３ｂ フレーム構成回路（フレーム構成部）
１４，１４ａ，１４ｂ ＩＦＦＴ回路
１５，１５ａ，１５ｂ ＧＩ付加回路
１６，１６ａ，１６ｂ 周波数変換回路
１７，３２ 制御回路（制御部）
２０，４０ 受信装置
２１，２１ａ，２１ｂ 周波数変換回路
２２，２２ａ，２２ｂ ＧＩ除去回路
２３，２３ａ，２３ｂ ＦＦＴ回路
２４，２４ａ，２４ｂ ＴＭＣＣ分離回路
２５，２５ａ，２５ｂ パイロットキャリア分離回路
２６ 伝搬路応答推定回路
２７ 復号回路
２８ デマッピング回路
２９ 誤り訂正復号回路
３１ 分割回路
４１ 伝搬路応答推定回路
４２ ＭＩＭＯ検出回路
１３１ ＴＭＣＣ生成部
１３２ パイロットキャリア生成部
１３３ ブースト値乗算部
１３４ フレーム構成パターンメモリ
１３５ スイッチ
１３６ スイッチ制御部

Claims (8)

1. ＯＦＤＭ信号を送信するＯＦＤＭ送信装置であって、
   前記ＯＦＤＭ信号を送信する伝送モードに応じて、パイロット信号で変調されるパイロットキャリアの配置パターンを所定の配置パターンの中から選択し、該選択した配置パターンに応じて、データキャリアの平均電力に対するパイロットキャリアの電力のブースト値を所定の値に切替える制御部と、
   前記制御部により切替えられた前記ブースト値に応じて、所定の電力にブーストされたパイロットキャリアが、前記選択された配置パターンに応じて伝送フレームに配置されるとともに、前記選択された配置パターンおよび前記ブースト値を示すＴＭＣＣ信号で変調されたＴＭＣＣキャリアを含む前記伝送フレームを生成するフレーム構成部と、を備え、
   前記制御部は、前記伝送モードに応じて、シンボル方向（時間方向）およびキャリア方向（周波数方向）に分散してパイロットキャリアが配置される配置パターン、または、シンボル方向（時間方向）に連続してパイロットキャリアが配置される配置パターンを選択することを特徴とするＯＦＤＭ送信装置。
2. 請求項１に記載のＯＦＤＭ送信装置において、
   前記制御部は、ＦＦＴポイント数が２０４８であり、ＧＩ比が１／８である第１の伝送モードでは、前記パイロットキャリアを、キャリア方向（周波数方向）に８キャリアに１回挿入し、シンボル方向（時間方向）に連続する配置パターンを選択することを特徴とするＯＦＤＭ送信装置。
3. 請求項１に記載のＯＦＤＭ送信装置において、
   前記制御部は、ＦＦＴポイント数が２０４８であり、ＧＩ比が１／８であり、前記パイロットキャリアの間引きを行う第２の伝送モードでは、前記パイロットキャリアを、シンボル方向（時間方向）にｔ（ｔは２以上の整数）回に１回挿入し、キャリア方向（周波数方向）にｋ（８≦ｋ≦８×ｔ、かつ、ｋは整数）キャリアに１回挿入する配置パターンを選択することを特徴とするＯＦＤＭ送信装置。
4. 請求項１に記載のＯＦＤＭ送信装置において、
   前記制御部は、ＦＦＴポイント数が８１９２であり、ＧＩ比が１／３２である第３の伝送モードでは、前記パイロットキャリアを、キャリア方向（周波数方向）に３２キャリアに１回挿入し、シンボル方向（時間方向）に連続する配置パターンを選択することを特徴とするＯＦＤＭ送信装置。
5. 請求項１に記載のＯＦＤＭ送信装置において、
   前記制御部は、ＦＦＴポイント数が８１９２であり、ＧＩ比が１／３２であり、前記パイロットキャリアの間引きを行う第４の伝送モードでは、前記パイロットキャリアを、シンボル方向（時間方向）にｔ（ｔは２以上の整数）回に１回挿入し、キャリア方向（周波数方向）にｊ（３２≦ｊ≦３２×ｔ、かつ、ｊは整数）キャリアに１回挿入する配置パターンを選択することを特徴とするＯＦＤＭ送信装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のＯＦＤＭ送信装置において、
   前記ＯＦＤＭ送信装置は、単一のアンテナで信号を伝送するＳＩＳＯ伝送方式により前記ＯＦＤＭ信号を送信することを特徴とするＯＦＤＭ送信装置。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載のＯＦＤＭ送信装置において、
   前記ＯＦＤＭ送信装置は、複数のアンテナで信号を伝送するＭＩＭＯ伝送方式により前記ＯＦＤＭ信号を送信し、
   前記フレーム構成部は、前記複数のアンテナそれぞれに対応して設けられていることを特徴とするＯＦＤＭ送信装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のＯＦＤＭ送信装置から送信されたＯＦＤＭ信号を受信するＯＦＤＭ受信装置であって、
   前記伝送フレームに含まれるＴＭＣＣキャリアを復調して得られたＴＭＣＣ信号を復号して前記配置パターンおよび前記ブースト値を取得するＴＭＣＣ分離部と、
   前記ＴＭＣＣ分離部により取得された前記配置パターンに基づき、前記伝送フレームに含まれるパイロットキャリアを抽出するパイロットキャリア分離部と、
   前記パイロットキャリア分離部により抽出されたパイロットキャリアと、前記ＴＭＣＣ分離部により取得されたブースト値とに基づき、伝搬路応答を推定する伝搬路応答推定部と、を備えることを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
   
   

Images