JP7054326B2 - Ｏｆｄｍ送受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）送受信装置に関し、特に、階層伝送を行うＯＦＤＭ送信装置及びＯＦＤＭ受信装置に関する。

我が国の現行の地上波テレビ放送では、ＩＳＤＢ－Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting - Terrestrial）方式が用いられている（非特許文献１）。ＩＳＤＢ－Ｔは、１チャンネルの周波数帯域（約６ＭＨｚ）を１３の帯域（セグメント）に分割しており、この１３個のＯＦＤＭセグメントで伝送帯域を構成する地上デジタルテレビジョン放送の放送方式である。

現行の地上波テレビ放送では階層伝送が利用されており、同一チャンネルの中で、画質と雑音耐性の異なる複数のサービスが提供されている。具体的には、伝送帯域の中央にある１セグメントを移動受信端末（モバイル端末）向けの部分受信部として、強い雑音耐性の映像を送信するサービス（いわゆる、ワンセグ放送）を提供するとともに、他の１２個のセグメントが固定受信端末（家庭用テレビ等）向けの高画質な映像を送信するサービス（ハイビジョン放送等）に用いられている。

また、近年は、スーパーハイビジョン（８Ｋ：7680ピクセル×4320ライン）と呼ばれる高精細映像の実用化が進められており、これに対応した次世代地上放送の伝送方式の検討が進められている。

次世代地上放送では、現行のＩＳＤＢ－Ｔ方式のセグメント構造を有したＯＦＤＭ信号を保持しつつ、信号帯域幅やＦＦＴポイント数の拡大により伝送容量の増加や柔軟性の向上を図ることが想定されている。また、新しい技術の導入として、誤り訂正符号にＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号を利用することや、キャリア変調として不均一コンスタレーションを用いること、時空間符号化を適用したＳＦＮ（single-frequency network）など、様々な仕様が検討されている。

図７に、ＩＳＤＢ－Ｔと次世代地上放送の暫定仕様の主な伝送パラメータを示す。例えば、信号帯域幅が５．５７ＭＨｚから５．８５ＭＨｚになり、ＦＦＴポイント数が２～４倍に拡大すること等により伝送容量を増加させている。また、セグメント数を１３から３５に増やすことで各階層のビットレートを細かく調整できるようにし、柔軟性を向上させている。

また、次世代地上放送においても階層伝送が採用される予定であり、移動受信端末向けの部分受信部についても、狭帯域受信機で受信可能であるＩＳＤＢ－Ｔの特徴を継承しつつ、セグメント数の調整やインターリーブによる移動受信特性の向上が検討されている。

「地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式」標準規格、ＡＲＩＢ ＳＴＤ－Ｂ３１、一般社団法人電波産業会

図８に、次世代地上放送で想定される１チャンネルの周波数帯域の構造を示す。伝送帯域の全体は、移動受信端末向けの部分受信部（本明細書ではＡ階層といい、「α」で示す。）と、固定受信端末向けの非部分受信部（本明細書ではＢ階層といい、「β」で示す。）とからなる。例えば、全体３５セグメント内の中央９セグメントを「部分受信帯域（γ）」とし、Ａ階層αは部分受信帯域γの中に配置する。移動受信向け端末などの狭帯域受信機は部分受信帯域γ内の信号を受信し、Ａ階層αのみを復調する。図８（Ａ）に示すように、Ａ階層αの最大セグメント数は、部分受信帯域γと同じ９セグメントとする。仮にＡ階層αが３セグメントの場合、Ｂ階層βの６セグメントと合わせて部分受信帯域γの９セグメントを構成する。図８（Ｂ）に示すように、周波数インターリーブを部分受信帯域γ内でセグメント単位で行うことが可能であり、Ａ階層αが９セグメント未満の場合は階層をまたいで、離散配置されたＡ階層のセグメントαの処理を行う。

地上波テレビ放送では、非部分受信部（Ｂ階層）とともに、部分受信部（Ａ階層）についても受信特性の向上が求められている。受信特性の向上のためには、伝送データ量を増加させることが望ましい。

図８のようなチャンネル構成を前提としたとき、Ａ階層αの伝送データ量を増加させる手段としては、Ａ階層αのセグメント数を増加させることが考えられる。しかし、チャンネル内の全体のセグメント数が３５に固定されているため、Ａ階層αのセグメント数を増加させるとＢ階層βのセグメント数が減少し、Ｂ階層βの伝送データ量が減少する。したがって、Ｂ階層βの伝送データ量の減少を抑制しつつ、Ａ階層αの伝送データ量を増加させ、Ａ階層の受信特性を向上させる手段が求められている。

したがって、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、Ｂ階層βの伝送データ量の減少を抑制しつつ、Ａ階層αの伝送データ量を増加させることができる、ＯＦＤＭ送信装置及び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に本発明に係るＯＦＤＭ送信装置は、部分受信部のデータをキャリア変調する第１のキャリア変調部と、非部分受信部のデータをキャリア変調する第２のキャリア変調部と、キャリア変調された部分受信部のデータと非部分受信部のデータを合成する階層合成部と、ＯＦＤＭフレームを生成するフレーム化部と、ＯＦＤＭフレームをＩＦＦＴ処理するＩＦＦＴ部とを備え、階層伝送を行うＯＦＤＭ送信装置において、さらに、前記第１のキャリア変調部の出力を増幅する増幅部、及び、前記第２のキャリア変調部の出力を減衰する減衰部の少なくとも一方を備え、さらに、部分受信部のパイロット信号の電力を、非部分受信部のパイロット信号の電力よりも増幅する調整部を備え、部分受信部の電力が非部分受信部の電力よりも大きいＯＦＤＭ変調信号を送信することを特徴とする。

また、前記ＯＦＤＭ送信装置は、部分受信部と非部分受信部の合計の全電力量を一定とするように、前記増幅部及び前記減衰部を調整することが望ましい。

また、前記ＯＦＤＭ送信装置は、前記ＯＦＤＭ変調信号が、前記部分受信部の電力の増幅量又は前記非部分受信部の電力の減衰量を記述したＴＭＣＣ信号を備えることが望ましい。

また、前記ＯＦＤＭ送信装置は、前記増幅部が、前記ＴＭＣＣに基づき前記部分受信部の電力が全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で８ｄＢまで増幅するようにしたことが望ましい。

また、前記ＯＦＤＭ送信装置は、前記調整部が、前記ＴＭＣＣに基づき前記部分受信部のパイロット信号の電力が全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で８ｄＢまで増幅するようにしたことが望ましい。

また、前記ＯＦＤＭ送信装置は、複数のアンテナから、部分受信部の電力が非部分受信部の電力よりも大きいＯＦＤＭ変調信号を送信することが望ましい。

上記課題を解決するために本発明に係るＯＦＤＭ受信装置は、部分受信部の電力が非部分受信部の電力よりも大きいＯＦＤＭ変調信号を受信するＯＦＤＭ受信装置において、受信信号をＦＦＴ処理するＦＦＴ部と、ＦＦＴ処理された信号からパイロット信号を抽出する抽出部と、増幅されて伝送された部分受信部のパイロット信号と増幅されずに伝送された非部分受信部のパイロット信号を利用して伝送路を推定するために、非部分受信部のパイロット信号を、送信時の部分受信部と非部分受信部の電力比に対応する比率で増幅してから、伝送路のチャネル係数を算出する伝送路推定部と、前記伝送路推定部で推定されたチャネル係数に基づいてＦＦＴ処理された信号を補正する等化部と、前記等化部で補正された信号からデータ信号を抽出するデフレーム部と、抽出されたデータ信号を部分受信部と非部分受信部に分離する階層分離部と、部分受信部のデータをキャリア復調する第１のキャリア復調部、及び、非部分受信部のデータをキャリア復調する第２のキャリア復調部の少なくとも一方を備えることを特徴とする。

本発明におけるＯＦＤＭ送信装置及びＯＦＤＭ受信装置によれば、Ｂ階層βの伝送データ量の減少を抑制しつつ、Ａ階層αの伝送データ量を増加させることができる。

本発明で利用する伝送方式のセグメントと電力の関係を説明する図である。 実施の形態のＯＦＤＭ送信装置のブロック図の例である。 実施の形態のＯＦＤＭ受信装置のブロック図の例である。 Ａ階層の増幅量に対するＢ階層の減衰量の関係を示すグラフである。 Ａ階層（３セグメント）の所要Ｃ／Ｎと伝送レートの関係を示すグラフである。 Ｂ階層の所要Ｃ／Ｎと伝送レートの関係を示すグラフである。 ＩＳＤＢ－Ｔと次世代地上放送の暫定仕様の主な伝送パラメータの比較を示す図である。 次世代地上放送で想定される１チャンネルの周波数帯域の構造を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図１は本発明で利用する伝送方式のセグメントと電力の関係を説明する図である。本発明では、部分受信部であるＡ階層αの受信特性の向上や伝送容量の拡大を図るため、Ａ階層αのセグメントを電力増幅し、部分受信部（Ａ階層α）の電力が非部分受信部（Ｂ階層β）の電力よりも大きいＯＦＤＭ変調信号を利用する。図１（Ａ）は、Ａ階層αの３セグメントを増幅した場合のスペクトル（周波数インターリーブ処理なし）の一例であり、増幅を行わない場合（図１（Ｂ））と比較したものである。

この例では、６ＭＨｚ帯域内の送信電力を一定に保つことを基準に考えており、全セグメントを均一の電力で送信した場合（図１（Ｂ））を基準として、Ａ階層αの３セグメントの電力をＰ₁だけ増幅させ、Ｂ階層βの３２セグメントの電力をＰ₂だけ減衰させている。したがって、（Ａ階層αのセグメント数）×Ｐ₁ は、概ね（Ｂ階層βのセグメント数）×Ｐ₂ と等しくなる。

なお、６ＭＨｚ帯域内の送信電力を一定に保つとの条件がない場合は、Ｂ階層βの電力減衰を行うことなく、Ａ階層αの３セグメントの電力を必要なだけ増幅させることができる。

後述のとおり、Ａ階層αのセグメントの電力を増幅することにより、Ａ階層αの所要Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）が改善し、伝送レートを高くすることができる。また、送信電力が大きくなることにより、Ａ階層αの信号の伝送可能なエリアが拡大する。

図１（Ｃ）は、Ａ階層αのセグメントをＢ階層βよりも増幅した場合のパイロット信号の例を示す図である。このとき、Ａ階層αのパイロット信号ＳＰ₁は、Ｂ階層βのパイロット信号ＳＰ₂よりも、大きな電力とする。Ａ階層αのデータ信号の電力をＢ階層βのデータ信号の電力よりも大きくしたのと同じ比率（例えば、［１＋ｋ］倍）で、Ａ階層αのパイロット信号ＳＰ₁の電力を、Ｂ階層βのパイロット信号ＳＰ₂の電力よりも増幅することが望ましい。なお、部分受信部（Ａ階層αの信号、及びパイロット信号ＳＰ₁）の電力は、全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で８ｄＢまで増幅することが望ましい。これは、部分受信部を最大で８ｄＢまでのブーストとすることにより、逆に非部分受信部（Ｂ階層βの信号、及びパイロット信号ＳＰ₂）の電力の減衰量を最大でも３ｄＢに押さえるためである。このとき、部分受信部の電力の非部分受信部の電力に対する増幅度［ｋ］は、最大で１１ｄＢまでとなる。後述のとおり、電力ブーストによりＡ階層の所要Ｃ／Ｎを改善する場合と、Ａ階層で使用するセグメント数の増加によりＡ階層の変調多値数や符号化率を高耐性にし、所要Ｃ／Ｎを改善する場合とを比較すると、Ａ階層の電力ブーストが８ｄＢまでの範囲では、電力ブーストによりＡ階層の所要Ｃ／Ｎを改善した方が、Ｂ階層のＣ／Ｎ劣化量が少なくなり、電力ブーストを行うメリットが大きい。

このパイロット信号の増幅は、ＳＰ（Scattered Pilot）信号にも、ＣＰ（Continual Pilot）信号にも適用できる。また、図示されていないが、ＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration and Control）信号についても同様に、Ａ階層αのＴＭＣＣ信号の電力を、Ｂ階層βのＴＭＣＣ信号の電力よりも増幅することが望ましい。なお、図では、各セグメントに１つのパイロット信号が例示されているが、通常のＯＦＤＭ信号と同様に、フレーム中に所定の配置で必要な数のパイロット信号及びＴＭＣＣ信号を挿入して良い。

なお、ここでは、次世代地上放送の暫定仕様である３５セグメントのスペクトルに基づいて説明したが、部分受信部のセグメントの電力を非部分受信部のセグメントの電力よりも大きくすることは、現行の１３セグメントの伝送方式でも適用できる。すなわち、伝送帯域の中央の１セグメント（部分受信部）を、他の１２セグメントよりも電力を増幅し、１セグサービスの受信特性を向上させることができる。

ここで、送信装置について説明する。図２は、Ａ階層データの電力増幅を行うＯＦＤＭ送信装置のブロック図の例である。

本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ送信装置１０は、キャリア変調部１１、増幅部１２、減衰部１３、階層合成部１４、フレーム化部１５、調整部１６、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１７、送信部１８、及びアンテナ１９を備える。ＯＦＤＭ送信装置１０は、Ａ階層のデータａとＢ階層のデータｂとを、それぞれのセグメントの電力量を異ならせて送信することができる。

キャリア変調部１１は、予め設定されたパラメータ及び変調方式に応じて、入力されたデータのマッピング処理等を行ってキャリアシンボルを出力する。なお、ここでは通常のＯＦＤＭ変調で行われるエネルギー拡散やインターリーブ、誤り訂正符号化等の処理については記載を省略しているが、必要に応じて行うことができる。なお、キャリア変調部（第１のキャリア変調部）１１ａは、Ａ階層のデータを変調するキャリア変調部であり、変調した信号を増幅部１２に出力する。また、キャリア変調部（第２のキャリア変調部）１１ｂは、Ｂ階層のデータを変調するキャリア変調部であり、変調した信号を減衰部１３に出力する。一般に、固定受信に用いられるＢ階層のデータの変調方式は、Ａ階層よりも変調多値数が大きく、データ伝送量の多い変調方式を行う。

増幅部１２は、キャリア変調部１１ａからの変調信号が入力され、予め設定された増幅量に基づいて、変調されたＡ階層データａの信号の電力を増幅する。そして、増幅部１２は、増幅したＡ階層の変調信号を階層合成部１４に出力する。

減衰部１３は、キャリア変調部１１ｂからの変調信号が入力され、予め設定された減衰量に基づいて、変調されたＢ階層データｂの信号の電力を減衰させる。そして、減衰部１３は、減衰したＢ階層の変調信号を階層合成部１４に出力する。

なお、前述のとおり、６ＭＨｚ帯域内の送信電力を一定に保つとの条件がない場合は、減衰部１３を設ける必要はない。また、キャリア変調部１１ａ，１１ｂの出力電力を、予め一方の出力電力（通常よりも減衰又は増幅した電力）に設定しておけば、増幅部１２と減衰部１３のどちらか一方のみを設ければよい。増幅部１２は、Ａ階層データａ（部分受信部）の電力を、全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で８ｄＢまで増幅することができるように構成することが望ましい。また、減衰部１３は、Ｂ階層データｂ（非部分受信部）の電力の減衰量を全周波数帯域で均一電力としたときよりも最大で３ｄＢまでに抑えることができるように構成することが望ましい。

階層合成部１４は、増幅部１２からの増幅後のＡ階層変調済みデータ（キャリアシンボル）と、減衰部１２からの減衰後のＢ階層変調済みデータ（キャリアシンボル）が入力され、Ａ階層変調済みデータとＢ階層変調済みデータとを階層合成する。そして、階層合成後のＡ階層とＢ階層のデータ信号をフレーム化部１５に出力する。

フレーム化部１５は、階層合成部１４からの階層合成後のＡ階層とＢ階層のデータ信号が入力され、入力されたＡ階層とＢ階層のデータ信号と、調整部１６から入力されるパイロット信号及び図示しないＴＭＣＣ信号等を、所定のキャリア及びシンボル位置に配置することで、ＯＦＤＭフレームを生成する。フレーム化部１５は、ＯＦＤＭフレーム化した変調信号をＩＦＦＴ部１７に出力する。

調整部１６は、パイロット信号の電力を調整する。すなわち、図１（Ｃ）に示されるように、Ａ階層αのセグメントに配置されるパイロット信号（ＳＰ信号、ＣＰ信号）を増幅し、Ｂ階層βのセグメントに配置されるパイロット信号の電力をＢ階層βのデータシンボルに合わせて調整する。電力を調整したパイロット信号（Ａ階層αのパイロット信号ＳＰ₁、Ｂ階層βのパイロット信号ＳＰ₂）をフレーム化部１５に出力する。また、図示されていないが、この調整部１６が、ＴＭＣＣ信号の電力をパイロット信号と同様に調整するようにしても良い。なお、ＴＭＣＣ信号には、一般に、変調方式、セグメント数、符号化率等の伝送パラメータを記述するが、本発明では、これらのパラメータに加えて、増幅部１２の増幅量（部分受信部の電力の増幅量）や減衰部１３の減衰量（非部分受信部の電力の減衰量）を、ＴＭＣＣ信号に記述することが望ましい。調整部１６は、ＴＭＣＣ信号に基づいて、Ａ階層αのセグメントに配置されるパイロット信号（部分受信部）の電力を、全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で８ｄＢまで増幅することができるように、また、Ｂ階層βのセグメントに配置されるパイロット信号（非部分受信部）の電力の減衰量を、全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大でも３ｄＢに抑えるように構成することが望ましい。

ＩＦＦＴ部１７は、フレーム化部１５からのＯＦＤＭフレーム化した変調信号が入力され、この変調信号をＩＦＦＴ処理して、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する。そして、ＩＦＦＴ部１７は、時間領域の信号に変換した変調信号を送信部１８に出力する。

送信部１８は、ＩＦＦＴ部１７からの時間領域の信号に変換した変調信号が入力され、この変調信号を送信するために必要な処理を行う。例えば、ＯＦＤＭ信号に対してガードインターバルを付加し、直交変調を行った後、無線周波数信号に周波数変換し、電力増幅を行って、送信信号をアンテナ１９から出力する。

これにより、送信装置１０は、図１（Ａ）、（Ｃ）に示すＡ階層のセグメントの電力が増幅されたＯＦＤＭ変調信号を、アンテナ１９から送信する。

次に、受信装置について説明する。図３は、Ａ階層データが電力増幅された信号を受信するＯＦＤＭ送信装置のブロック図の例である。

本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ受信装置２０は、アンテナ２１、受信部２２、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２３、ＳＰ抽出部２４、伝送路推定部２５、等化部２６、デフレーム化部２７、階層分割部２８、及びキャリア復調部２９を備える。

アンテナ２１で受信された、Ａ階層データが電力増幅されたＯＦＤＭ信号は、受信部２２に入力される。受信部２１は、無線周波数の受信信号を中間周波数信号に周波数変換し、直交復調を行った後、ガードインターバルの除去等、その後のＦＦＴ処理のために必要な信号処理を行い、ＦＦＴ部２３に出力する。

ＦＦＴ部２３は、受信部２２で処理された信号をＦＦＴ処理し、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。そして、ＦＦＴ部２３は、周波数領域に変換された信号を、ＳＰ抽出部２４と等化部２６に出力する。

ＳＰ抽出部２４は、ＦＦＴ部２３からの周波数領域に変換された信号から、パイロット信号（特に、ＳＰ信号）を抽出し、抽出されたパイロット信号を伝送路推定部２５に出力する。このＳＰ抽出部２４は、Ａ階層のデータを取得する受信装置であっても、部分受信部（Ａ階層α）のパイロット信号（ＳＰ₁）とともに、部分受信部の近傍の非部分受信部（Ｂ階層β）のパイロット信号（ＳＰ₂）も一部抽出する。後述するように、非部分受信部のパイロット信号を利用することにより、伝送路推定の精度を高めることができる。なお、ＦＦＴ部２３でＦＦＴ処理された信号からＴＭＣＣ信号を抽出し、復調のために必要な情報を得ることは自明であるので、ここでは図示していない。

伝送路推定部２５は、ＳＰ抽出部２４からのパイロット信号を元に、伝送路の推定を行う。伝送路推定の際には、部分受信部（Ａ階層α）のパイロット信号（ＳＰ₁）と非部分受信部（Ｂ階層β）のパイロット信号（ＳＰ₂）の両方を利用する。ここで、図１（Ｃ）に示されるように、部分受信部αと非部分受信部βのパイロット信号は送信時の電力が異なっているから、送信時の電力比に対応する比率で、抽出された非部分受信部（Ｂ階層β）のパイロット信号を増幅（例えば、［１＋ｋ］倍に、ＳＰ₂信号を補正）してから、計算処理を行い、各伝送路のチャネル係数Ｈを算出する。Ａ階層のデータを取得する受信装置であっても、部分受信部（Ａ階層α）のパイロット信号（ＳＰ₁）とともに、非部分受信部（Ｂ階層β）のパイロット信号（ＳＰ₂）の一部（部分受信部の近傍の非部分受信部のパイロット信号）を増幅して利用することにより、より精度の高い伝送路推定が可能となる。その後、伝送路推定部２５は、各伝送路のチャネル係数Ｈを等化部２６に出力する。なお、Ｂ階層のデータを取得する受信装置は、部分受信部（Ａ階層α）のパイロット信号（ＳＰ₁）と非部分受信部（Ｂ階層β）のパイロット信号（ＳＰ₂）の全てを利用することができる。

等化部２６は、ＦＦＴ部２３から入力された信号ｙと伝送路推定部２５から入力されたチャネル係数Ｈに基づいて、等化処理を行う。すなわち、各信号ｙをそれぞれのチャンネル係数Ｈで補正（ｙ／Ｈ）して、補正されたＯＦＤＭフレームを算出し、デフレーム化部２７に出力する。

デフレーム化部２７は、等化部２６からのＯＦＤＭフレームの信号から、必要なデータ信号（データシンボル）を抽出する。デフレーム化部２７は、抽出したデータ信号を階層分割部２８に出力する。

階層分割部２８は、デフレーム化部２７からのデータ信号（データシンボル）が入力され、これを各階層のデータ（ここでは、Ａ階層のデータとＢ階層のデータ）に分割して、キャリア復調部２９に出力する。

キャリア復調部（第１のキャリア復調部）２９ａは、Ａ階層のデータを復調するキャリア復調部であり、キャリア復調部（第２のキャリア復調部）２９ｂは、Ｂ階層のデータを復調するキャリア復調部である。ここでは、キャリア復調部２９ａと２９ｂの両者が記載されているが、受信装置で処理するデータがＡ階層とＢ階層のいずれか一方である場合は、復調部は処理するデータに応じて一方を備えていればよい。キャリア復調部２９は、データシンボルをデマッピングし、さらにデインターリーブ処理や誤り訂正復号（図示せず）を行って、各階層のデータａ又はｂを出力する。

これにより、受信装置２０は、図１（Ａ）に示すＡ階層のセグメントの電力が増幅されたＯＦＤＭ変調信号を受信し、階層別のデータa又はｂを出力する。

これまで、送信装置も受信装置も１アンテナのＳＩＳＯ（single input and single output）の伝送方式について説明してきたが、本発明の部分受信部が増幅されたＯＦＤＭ変調信号は、送信装置と受信装置の双方が複数のアンテナを用いるＭＩＭＯ（multiple-input and multiple-output）や、送信装置が複数のアンテナを用い、受信装置が１つのアンテナを用いるＭＩＳＯ（multiple-input and single-output）の伝送方式でも利用できる。

このとき、送信装置は複数のアンテナから、図１（Ａ）、（Ｃ）に示す部分受信部の電力が非部分受信部の電力よりも大きいＯＦＤＭ変調信号を送信する。また、受信装置は、複数アンテナから送信された部分受信部が増幅されたＯＦＤＭ変調信号を、複数の又は１つのアンテナで受信する。これにより、部分受信部（Ａ階層）の受信特性がより向上する。

（効果の検証）
以下に、本発明の効果について検証する。ここでは、Ａ階層のデータを送信するセグメントの電力を増幅した場合と、Ａ階層のデータを送信するセグメントの数を増加させた場合との比較を行った。

図４に、全セグメント数を３５とし、全体の伝送電力が一定との条件で、Ａ階層を電力増幅した場合のＢ階層の電力減衰量を示す。図４において、グラフ番号４１～４５のあとの括弧内は、Ａ階層のセグメント数とＢ階層のセグメント数を、比の形式で記載したものである。例えば、グラフ４１は、Ａ階層が１セグメントでＢ階層が３４セグメントの場合のＡ階層の電力増幅量とＢ階層の電力減衰量の関係を示しており、グラフ４５は、Ａ階層が９セグメントでＢ階層が２６セグメントの場合のＡ階層の電力増幅量とＢ階層の電力減衰量の関係を示している。

ここで、Ａ階層が３セグメントで、Ｂ階層が３２セグメントの場合、グラフ４２が対応し、Ａ階層を５ｄＢ増幅すると、Ｂ階層は１ｄＢ減衰することが分かる。Ａ階層の増幅量を１０ｄＢにすることも理論的には可能であるが、Ａ階層のセグメント数（例えば、３セグメント）を確保するとともにＢ階層の減衰量を最大でも３ｄＢに抑えるためには、Ａ階層の電力は、全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で８ｄＢまで増幅する程度とすることが望ましい。

次に、Ａ階層を５ｄＢ増幅する場合について検討する。図５は、Ａ階層においてキャリア変調（ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭ）と誤り訂正符号化率（５／１５～１３／１５）を組み合わせ、Ａ階層の所要Ｃ／Ｎと３セグメントの伝送レートの関係を示したものである。通常のキャリア変調及び符号化率として、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）・符号化率１２／１５を想定した場合、所要Ｃ／Ｎは５．２ｄＢ、伝送レートは０．６７Ｍｂｐｓである。Ａ階層の電力を５ｄＢ増幅すると、同じ受信点では所要Ｃ／Ｎが１０．２ｄＢとなるキャリア変調と符号化率の組合せで受信可能になるため、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）・符号化率１１／１５の伝送方式が利用可能である。このとき伝送レートは１．２４Ｍｂｐｓであり、１．９倍に増加する。これは、キャリア変調ＱＰＳＫ、符号化率１２／１５で電力増幅しない場合のＡ階層のセグメント数を３セグメントから５．７（＝３×１．９）セグメント（約６セグメント）に増やした伝送レートと同じである。

ここで、Ａ階層の伝送レートを増加するために、Ａ階層３セグメントを５ｄＢ増幅する場合（Ｂ階層は３２セグメント）と、Ａ階層を電力増幅せずに３セグメントから６セグメントに増やす場合（Ｂ階層は２９セグメント）の、Ｂ階層への影響を検討する。図６に、Ｂ階層における所要Ｃ／Ｎと３２セグメントおよび２９セグメントの伝送レートの関係を示す。２５６ＱＡＭ・符号化率１２／１５に着目すると、Ｂ階層３２セグメント（Ａ階層３セグメント）のグラフでは、所要Ｃ／Ｎは２２ｄＢ、伝送レートは２８．７Ｍｂｐｓである。Ａ階層を５ｄＢ増幅すると図４（グラフ４２）よりＢ階層は１ｄＢ減衰し、同じ受信点のＣ／Ｎは２１ｄＢとなるため、Ｂ階層の伝送レートは２７．２Ｍｂｐｓとなり減衰前の約９５％に減少する。一方、Ａ階層を３セグメントから６セグメントに増やすと、Ｂ階層は電力減衰はないが３２セグメントから２９セグメントに減るため、Ｂ階層２９セグメントのグラフに示されるように、所要Ｃ／Ｎは２２ｄＢで伝送レートは２６．０Ｍｂｐｓとなり約９１％に減少する。したがって、Ａ階層の伝送容量を拡大するには、Ａ階層のセグメント数を増やすよりＡ階層の電力を増幅した方がＢ階層への影響は少ない。

以上のとおり、Ａ階層の電力を増幅した場合と、Ａ階層を電力増幅せずにセグメント数を増やした場合の、Ｂ階層の伝送レートを比較した結果より、本発明によりＡ階層の電力を増幅した場合の方が、Ｂ階層の伝送レートの減少を軽減できることを一例で確認できた。なお、本発明のＡ階層の電力を増幅することにより、Ａ階層を電力増幅せずにセグメント数を増やした場合よりも、Ｂ階層の伝送レートの減少を軽減できる効果は、Ａ階層の電力ブースト（増幅）が全周波数帯域を均一電力としたときよりも８ｄＢまでの範囲で、より高い効果が生じる。

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、実施形態に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。

１０ ＯＦＤＭ送信装置
１１ キャリア変調部
１２ 増幅部
１３ 減衰部
１４ 階層合成部
１５ フレーム化部
１６ 調整部
１７ ＩＦＦＴ部
１８ 送信部
１９ アンテナ
２０ ＯＦＤＭ受信装置
２１ アンテナ
２２ 受信部
２３ ＦＦＴ部
２４ ＳＰ抽出部
２５ 伝送路推定部
２６ 等化部
２７ デフレーム化部
２８ 階層分離部
２９ キャリア復調部
４１～４５ グラフ

Claims (7)

1. 部分受信部のデータをキャリア変調する第１のキャリア変調部と、
   非部分受信部のデータをキャリア変調する第２のキャリア変調部と、
   キャリア変調された部分受信部のデータと非部分受信部のデータを合成する階層合成部と、
   ＯＦＤＭフレームを生成するフレーム化部と、
   ＯＦＤＭフレームをＩＦＦＴ処理するＩＦＦＴ部とを備え、階層伝送を行うＯＦＤＭ送信装置において、
   さらに、前記第１のキャリア変調部の出力を増幅する増幅部、及び、前記第２のキャリア変調部の出力を減衰する減衰部の少なくとも一方を備え、
   さらに、部分受信部のパイロット信号の電力を、非部分受信部のパイロット信号の電力よりも増幅する調整部を備え、
   部分受信部の電力が非部分受信部の電力よりも大きいＯＦＤＭ変調信号を送信するＯＦＤＭ送信装置。
2. 請求項１に記載のＯＦＤＭ送信装置において、部分受信部と非部分受信部の合計の全電力量を一定とするように、前記増幅部及び前記減衰部を調整することを特徴とするＯＦＤＭ送信装置。
3. 請求項１又は２に記載のＯＦＤＭ送信装置において、前記ＯＦＤＭ変調信号は、前記部分受信部の電力の増幅量又は前記非部分受信部の電力の減衰量を記述したＴＭＣＣ信号を備えることを特徴とするＯＦＤＭ送信装置。
4. 請求項３に記載のＯＦＤＭ送信装置において、前記増幅部は、前記ＴＭＣＣに基づき前記部分受信部の電力が全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で８ｄＢまで増幅するようにしたＯＦＤＭ送信装置。
5. 請求項３に記載のＯＦＤＭ送信装置において、前記調整部は、前記ＴＭＣＣに基づき前記部分受信部のパイロット信号の電力が全周波数帯域を均一電力としたときよりも最大で８ｄＢまで増幅するようにしたＯＦＤＭ送信装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のＯＦＤＭ送信装置において、複数のアンテナから、部分受信部の電力が非部分受信部の電力よりも大きいＯＦＤＭ変調信号を送信するＯＦＤＭ送信装置。
7. 部分受信部の電力が非部分受信部の電力よりも大きいＯＦＤＭ変調信号を受信するＯＦＤＭ受信装置において、
   受信信号をＦＦＴ処理するＦＦＴ部と、
   ＦＦＴ処理された信号からパイロット信号を抽出する抽出部と、
   増幅されて伝送された部分受信部のパイロット信号と増幅されずに伝送された非部分受信部のパイロット信号を利用して伝送路を推定するために、非部分受信部のパイロット信号を、送信時の部分受信部と非部分受信部の電力比に対応する比率で増幅してから、伝送路のチャネル係数を算出する伝送路推定部と、
   前記伝送路推定部で推定されたチャネル係数に基づいてＦＦＴ処理された信号を補正する等化部と、
   前記等化部で補正された信号からデータ信号を抽出するデフレーム部と、
   抽出されたデータ信号を部分受信部と非部分受信部に分離する階層分離部と、
   部分受信部のデータをキャリア復調する第１のキャリア復調部、及び、非部分受信部のデータをキャリア復調する第２のキャリア復調部の少なくとも一方を備えたＯＦＤＭ受信装置。
   

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