JP7324662B2 - 送信装置及び受信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、放送チャンネル内で、複数の偏波を用いる偏波多重伝送及び複数の階層を用いる階層伝送を行うデジタル放送システムに用いる送信装置及び受信装置に関する。
我が国の放送方式である地上デジタル放送伝送方式に代わる次世代の地上デジタル放送伝送方式の検討が進められている。次世代の地上デジタル放送伝送方式では、現行の地上デジタル放送伝送方式と同様に、1つの放送チャンネルにおいて固定受信用のサービス及び移動受信用のサービスを提供することが想定されている。
具体的には、1つの放送チャンネルの周波数帯を複数のセグメントに分割し、各セグメントを固定受信用の階層、移動受信用の階層に割り当て、異なる伝送パラメータ(変調方式、符号化率等)を各階層に適用することで、伝送容量及び伝送耐性の異なる複数の階層を多重する伝送を可能とする。
また、次世代の地上デジタル放送伝送方式では、偏波多重伝送方式、特に、偏波MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)が検討されている。偏波MIMOは、送信側及び受信側の双方で、異なる2つの偏波(例えば水平、垂直)の両方のアンテナを使用し、両方の偏波を同時に使用して伝送を行う。
MIMO伝送には、複数の送信アンテナへ別々のデータを割り当てることで伝送容量を拡大する空間多重(SDM:Spatial Division Multiplexing)と、複数の送信アンテナから異なる符号化を施した同じデータを伝送することで伝送耐性を向上させる時空間多重(STC:Space-Time Code)とがあり、次世代の地上デジタル放送伝送方式では空間多重が検討されている。
また、偏波多重伝送方式としては、例えば、1つ目の偏波で移動受信用の階層を伝送し、2つ目の偏波で固定受信用の階層を伝送する方法が提案されている(特許文献1参照)。
ARIB STD-B31 「地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式」、一般社団法人 電波産業会
特許第6414960号明細書
将来的に、現在の地上デジタル放送が次世代地上放送に入れ替わることが予想されるが、次世代地上放送に偏波多重伝送を用いる場合、受信環境によっては、送受信設備の変更を伴う。特に、テレビジョン受像機等の受信装置に対して、異なる2つの偏波(例えば水平、垂直)の両方のアンテナを設置する必要がある。
特許文献1に記載のように偏波で階層分離を行う方法によれば、交差偏波識別度の高い受信アンテナを使用することで希望する偏波を受信できるため、受信装置において1本のアンテナでも受信することができる。しかしながら、伝送路において、直交偏波の漏れ込みが生じた場合には、非希望波(干渉波)による受信特性の大きな劣化を招くという問題がある。
そこで、本発明は、偏波多重伝送及び階層伝送を用いるデジタル放送システムにおいて、受信アンテナ1本での受信特性を改善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を目的とする。
第1の態様に係る送信装置は、複数の偏波を用いる偏波多重伝送及び複数の階層を用いる階層伝送を行うデジタル放送システムに用いる送信装置であって、放送チャンネル内の第1周波数帯域において、第1偏波を用いて固定受信向けの固定受信用信号を第1階層で送信する第1偏波送信手段と、前記第1周波数帯域において、第2偏波を用いて移動受信向けの移動受信用信号を第2階層で送信する第2偏波送信手段と、を備え、前記第2階層の伝送耐性は、前記第1階層の伝送耐性よりも高く、前記放送チャンネル内の第2周波数帯域において、前記第1偏波送信手段及び前記第2偏波送信手段は、前記第1偏波及び前記第2偏波を用いて前記移動受信用信号を第3階層で送信し、前記第3階層の伝送耐性は、前記第2階層の伝送耐性よりも低く、且つ前記第1階層の伝送耐性以上であることを要旨とする。
第2の態様に係る受信装置は、複数の偏波を用いる偏波多重伝送及び複数の階層を用いる階層伝送を行うデジタル放送システムに用いる固定受信向けの受信装置であって、放送チャンネル内の第1周波数帯域において、第1偏波且つ第1階層を用いて送信される固定受信用信号を希望波として受信するとともに、第2偏波且つ第2階層を用いて送信される移動受信用信号を干渉波として受信する偏波受信手段を備え、前記第2階層の伝送耐性は、前記第1階層の伝送耐性よりも高く、前記偏波受信手段は、前記放送チャンネル内の第2周波数帯域において、前記第1偏波及び前記第2偏波、且つ第3階層を用いて送信される前記移動受信用信号を受信し、前記第3階層の伝送耐性は、前記第2階層の伝送耐性よりも低く、且つ前記第1階層の伝送耐性以上であることを要旨とする。
本発明によれば、偏波多重伝送及び階層伝送を用いるデジタル放送システムにおいて、受信アンテナ1本での受信特性を改善させることが可能な送信装置及び受信装置を提供できる。
実施形態に係るデジタル放送システムの構成を示す図である。 実施形態に係るデジタル放送システムの動作を示す図である。 実施形態に係る送信装置の構成を示す図である。 実施形態に係る固定受信向けの受信装置における受信動作を示す図である。 実施形態に係る固定受信向けの受信装置の構成を示す図である。 実施形態に係る移動受信向けの受信装置における受信動作を示す図である。 実施形態に係る移動受信向けの受信装置の構成を示す図である。 実施形態の第1変形例の動作を示す図である。 実施形態の第1変形例における送信装置の構成を示す図である。 実施形態の第2変形例の動作を示す図である。 実施形態の第2変形例における送信装置の構成を示す図である。
図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
<デジタル放送システム>
まず、本実施形態に係るデジタル放送システムについて説明する。本実施形態に係るデジタル放送システムは、次世代の地上デジタル放送伝送方式に対応したシステム(地上デジタルテレビジョン放送システム)であって、放送チャンネル内で偏波多重伝送及び階層伝送を行うシステムである。
図1は、本実施形態に係るデジタル放送システム1の構成を示す図である。図1に示すように、デジタル放送システム1は、送信装置100と、受信装置300aと、受信装置300bとを有する。
送信装置100は、水平偏波アンテナ100Hと垂直偏波アンテナ100Vとの2本の送信アンテナ(Tx1、Tx2)を有する。送信装置100は、水平偏波アンテナ100Hにより、固定受信向けの固定受信用信号を送信する。送信装置100は、垂直偏波アンテナ100Vにより、移動受信向けの移動受信用信号を送信する。
このように、送信装置100は、1つの放送チャンネル内で、直交偏波を用いる偏波多重伝送により固定受信用信号及び移動受信用信号を送信する。これにより、1つの放送チャンネル内で固定受信用のサービス及び移動受信用のサービスを提供できる。なお、移動受信用信号は、例えば、固定受信用信号の映像の解像度(ピクセル数)及びフレームレートの少なくとも一方を低下させたものである。
受信装置300aは、固定的に設置されている受信装置であり、例えば家屋内に設置されているテレビジョン受像機等である。受信装置300aは、1本の受信アンテナ(Rx1)、具体的には、水平偏波アンテナ300Hを有する。受信装置300aは、水平偏波アンテナ300Hにより固定受信用信号を受信する。
受信装置300bは、移動可能な受信装置であり、例えば、自動車に設置されているテレビジョン受像機や携帯端末等である。受信装置300bは、1本の受信アンテナ(Rx1)、具体的には、垂直偏波アンテナ300Vを有する。受信装置300bは、垂直偏波アンテナ300Vにより移動受信用信号を受信する。但し、複数の受信アンテナを用いたダイバーシティ受信を行ってもよい。
なお、本実施形態において、デジタル放送システム1が構築されている地域では、1つ前の世代のデジタル放送システムが水平偏波を用いてサービスを提供していたと仮定している。
このような前提下において、固定受信向けの受信装置300aは、1つ前の世代のデジタル放送システムで用いていた既存の水平偏波アンテナ300Hを流用できるため、デジタル放送システムの世代交代に伴う受信設備の変更によるコストの増大を抑制できる。また、移動受信向けの受信装置300bは、アンテナとセットで販売されることが一般的であるため、移動受信向けの受信装置300bの買い替えとともに受信設備の変更ができ、コストの増大を抑制できる。
以下において、偏波多重伝送における第1偏波が水平偏波であり、偏波多重伝送における第2偏波が垂直偏波である一例について説明する。但し、1つ前の世代のデジタル放送システムが垂直偏波を用いてサービスを提供していたと仮定した場合、固定受信向けの受信装置300aが垂直偏波アンテナ300Vを有し、移動受信向けの受信装置300bが水平偏波アンテナ300Hを有する構成としてもよい。この場合、偏波多重伝送における第1偏波が垂直偏波であり、偏波多重伝送における第2偏波が水平偏波であってもよい。
送信装置100は、水平偏波アンテナ100Hにより、固定受信用信号を第1階層で送信する。送信装置100は、垂直偏波アンテナ100Vにより、移動受信用信号を第2階層で送信する。第2階層の伝送耐性は、第1階層の伝送耐性よりも高い。移動受信向けの受信装置300bは、移動に起因して伝搬路特性の変動の影響を受けるため、移動受信用信号を第2階層で送信することで、移動受信用信号の伝送耐性を高めている。一方、固定受信用信号を第1階層で送信することで、固定受信用信号の伝送容量を増やしている。
このような階層伝送により、異なる伝送パラメータ(変調方式、符号化率等)を各階層に適用し、伝送容量及び伝送耐性の異なる複数の階層を多重して伝送可能としている。以下において、第1階層をA階層と呼び、第2階層をB階層と呼ぶ。
しかしながら、伝送路において直交偏波の漏れ込みが生じた場合、非希望波(干渉波)による受信特性の大きな劣化を招くことがある。図1に示す例において、固定受信向けの受信装置300aは、水平偏波を用いて送信される固定受信用信号を希望波として受信するとともに、垂直偏波を用いて送信される移動受信用信号を干渉波として受信する。一方、移動受信向けの受信装置300bは、垂直偏波を用いて送信される移動受信用信号を希望波として受信するとともに、水平偏波を用いて送信される固定受信用信号を干渉波として受信する。
ここで、階層伝送により移動受信用信号の伝送耐性が高められているため、移動受信向けの受信装置300bは、水平偏波を用いて送信される固定受信用信号を干渉波として受信する場合であっても、垂直偏波を用いて送信される移動受信用信号(希望波)を復号可能である。このため、移動受信向けの受信装置300bについては、直交偏波の漏れ込みを許容可能である。また、複数のアンテナを用いたダイバーシティ受信を行う場合、漏れ込みの影響はさらに軽減できる。
一方、固定受信用信号の伝送耐性は低いため、固定受信向けの受信装置300aは、垂直偏波を用いて送信される移動受信用信号を干渉波として受信する場合、水平偏波を用いて送信される固定受信用信号(希望波)を復号困難である。このため、固定受信向けの受信装置300aについては、直交偏波の漏れ込みに対する対策が必要である。
図2は、本実施形態に係るデジタル放送システム1の動作を示す図である。図2に示すように、送信装置100は、水平偏波を用いて放送チャンネル内の第1周波数帯域において固定受信用信号をA階層で送信するとともに、垂直偏波を用いて放送チャンネル内の第1周波数帯域において移動受信用信号をB階層で送信する。図2において、1つの放送チャンネルの帯域幅が6MHzであり、1つの放送チャンネルを構成するセグメント(OFDMセグメント)の数が35であり、第1周波数帯域を構成するセグメントの数が32である一例を示している。なお、各セグメントは、複数のキャリア(複数のサブキャリア)により構成される。
本実施形態において、送信装置100は、水平偏波及び垂直偏波を用いて、放送チャンネル内の第2周波数帯域において移動受信用信号を第3階層で送信する。第2周波数帯域は、放送チャンネル内の一部のセグメントであって、例えば3つのセグメントにより構成される。すなわち、第2周波数帯域の帯域幅は、第1周波数帯域の帯域幅よりも狭い。以下において、第2周波数帯域に適用される第3階層をC階層と呼ぶ。なお、図面において、セグメントを「セグ」と略記することがある。
一方、固定受信向けの受信装置300aは、第1周波数帯域において水平偏波を用いて送信される固定受信用信号を希望波として受信するとともに、第1周波数帯域において垂直偏波を用いて送信される移動受信用信号を干渉波として受信する。さらに、固定受信向けの受信装置300aは、第2周波数帯域において、水平偏波及び垂直偏波を用いて送信される移動受信用信号を受信する。
これにより、固定受信向けの受信装置300aは、第2周波数帯域において受信する移動受信用信号に基づいて、第1周波数帯域において干渉波として受信する移動受信用信号(すなわち、直交偏波からの漏れ込み成分)を推定し、この干渉波の影響を除去することが可能となる。例えば、固定受信向けの受信装置300aは、第2周波数帯域において送信される移動受信用信号を用いて、第1周波数帯域において干渉波として受信する移動受信用信号を除去するためのレプリカ信号を生成し、このレプリカ信号を用いて干渉除去を行う。
よって、本実施形態によれば、固定受信向けの受信装置300aについて受信アンテナ1本での受信特性を改善できる。
また、干渉除去を目的として設けられる第2周波数帯域の帯域幅(例えば、3セグメント)は、第1周波数帯域の帯域幅(例えば、32セグメント)よりも狭い。このため、第1周波数帯域における本来の信号伝送に対して十分な帯域幅を確保できないため、大きな変調多値数や符号化率の伝送パラメータを用いた伝送を行う。
本実施形態において、C階層の伝送耐性は、B階層の伝送耐性よりも低く、且つA階層の伝送耐性以上であってもよい。また、C階層の伝送容量は、A階層の伝送容量よりも小さく、且つB階層の伝送容量以上であってもよい。C階層は、固定受信向けの受信装置300aを対象とした階層であるため、移動受信向けのB階層ほどの高い伝送耐性を持たせる必要性は低い。このため、C階層の伝送耐性をB階層の伝送耐性よりも低く設定している。図2において、A階層は、変調方式が1024QAMであって符号化率が11/16であり、B階層は、変調方式がQPSKであって符号化率が3/16であり、C階層は、変調方式が256QAMであって符号化率が8/16である一例を示している。
本実施形態において、送信装置100は、水平偏波及び垂直偏波を用いて、第2周波数帯域において、時空間符号化(STC符号化)処理が施された移動受信用信号を送信する。このようなSTC符号化により、C階層(移動受信用信号)の伝送耐性を高めることができる。
<送信装置>
次に、本実施形態に係る送信装置100について説明する。図3は、本実施形態に係る送信装置100の構成を示す図である。図面において、インターリーブを「IL」と略記している。
図3に示すように、送信装置100は、誤り訂正符号化部11A、11B、11Cと、マッピング部12A、12B、12Cと、時間インターリーブ部13A、13B、13Cと、階層内周波数インターリーブ部14(14A、14B、14C)と、STC符号化部15と、階層間周波数インターリーブ部16(16H、16V)と、SP(Scattered Pilot)生成部17H、17Vと、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)フレーム構成部18H、18Vと、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部19H、19Vと、送信部20H、20Vとを有する。
本実施形態において、階層間周波数インターリーブ部16H、SP生成部17H、OFDMフレーム構成部18H、IFFT部19H、送信部20H、及び水平偏波アンテナ100Hは、水平偏波(第1偏波)を用いた送信を行う第1偏波送信手段を構成する。また、階層間周波数インターリーブ部16V、SP生成部17V、OFDMフレーム構成部18V、IFFT部19V、送信部20V、及び垂直偏波アンテナ100Vは、垂直偏波(第2偏波)を用いた送信を行う第2偏波送信手段を構成する。
誤り訂正符号化部11Aは、A階層の符号化率(例えば11/16)により、固定受信用信号に対して誤り訂正符号化処理を施し、誤り訂正符号化処理後の固定受信用信号をマッピング部12Aに出力する。誤り訂正符号化部11Bは、B階層の符号化率(例えば3/16)により、移動受信用信号に対して誤り訂正符号化処理を施し、誤り訂正符号化処理後の移動受信用信号をマッピング部12Bに出力する。誤り訂正符号化部11Cは、C階層の符号化率(例えば8/16)により、移動受信用信号に対して誤り訂正符号化処理を施し、誤り訂正符号化処理後の移動受信用信号をマッピング部12Cに出力する。
マッピング部12Aは、A階層の変調方式(例えば1024QAM)により、誤り訂正符号化部11Aから出力される固定受信用信号をキャリアにマッピングし、キャリアにマッピングした固定受信用信号を時間インターリーブ部13Aに出力する。マッピング部12Bは、B階層の変調方式(例えばQPSK)により、誤り訂正符号化部11Bから出力される移動受信用信号をキャリアにマッピングし、キャリアにマッピングした移動受信用信号を時間インターリーブ部13Bに出力する。マッピング部12Cは、C階層の変調方式(例えば256QAM)により、誤り訂正符号化部11Cから出力される移動受信用信号をキャリアにマッピングし、キャリアにマッピングした移動受信用信号を時間インターリーブ部13Cに出力する。
時間インターリーブ部13Aは、マッピング部12Aが出力するA階層の固定受信用信号に対して時間インターリーブを施し、時間インターリーブ後のA階層の固定受信用信号を階層内周波数インターリーブ部14Aに出力する。時間インターリーブ部13Bは、マッピング部12Bが出力するB階層の移動受信用信号に対して時間インターリーブを施し、時間インターリーブ後のB階層の移動受信用信号を階層内周波数インターリーブ部14Bに出力する。時間インターリーブ部13Cは、マッピング部12Cが出力するC階層の移動受信用信号に対して時間インターリーブを施し、時間インターリーブ後のC階層の移動受信用信号を階層内周波数インターリーブ部14Cに出力する。
階層内周波数インターリーブ部14Aは、時間インターリーブ部13Aが出力するA階層の固定受信用信号に対して周波数インターリーブを施し、周波数インターリーブ後のA階層の固定受信用信号を階層間周波数インターリーブ部16Hに出力する。階層内周波数インターリーブ部14Bは、時間インターリーブ部13Bが出力するB階層の移動受信用信号に対して周波数インターリーブを施し、周波数インターリーブ後のB階層の移動受信用信号を階層間周波数インターリーブ部16Vに出力する。階層内周波数インターリーブ部14Cは、時間インターリーブ部13Cが出力するC階層の固定受信用信号に対して周波数インターリーブを施し、周波数インターリーブ後のC階層の固定受信用信号を階層間周波数インターリーブ部16H及びSTC符号化部15に出力する。
STC符号化部15は、時間インターリーブ部13Cが出力するC階層の固定受信用信号に対してSTC符号化処理を施し、STC符号化処理後のC階層の固定受信用信号を階層間周波数インターリーブ部16Vに出力する。
階層間周波数インターリーブ部16Hは、階層内周波数インターリーブ部14Aから出力されるA階層の固定受信用信号と、階層内周波数インターリーブ部14Cから出力されるC階層の移動受信用信号とに対して周波数インターリーブを施し、周波数インターリーブ後のA階層の固定受信用信号及びC階層の移動受信用信号をOFDMフレーム構成部18Hに出力する。階層間周波数インターリーブ部16Vは、階層内周波数インターリーブ部14Bから出力されるB階層の移動受信用信号と、STC符号化部15から出力されるC階層の移動受信用信号とに対して周波数インターリーブを施し、周波数インターリーブ後のB階層の移動受信用信号及びC階層の移動受信用信号をOFDMフレーム構成部18Vに出力する。
SP生成部17Hは、パイロット信号(SP信号)を生成し、生成したパイロット信号をOFDMフレーム構成部18Hに出力する。SP生成部17Vは、パイロット信号(SP信号)を生成し、生成したパイロット信号をOFDMフレーム構成部18Vに出力する。なお、パイロット信号は、伝搬路で発生した振幅や位相のひずみを受信側で推定して補正できるようにするための既知信号である。
OFDMフレーム構成部18Hは、階層間周波数インターリーブ部16Hが出力するA階層の固定受信用信号及びC階層の移動受信用信号と、SP生成部17Hが出力するパイロット信号と、TMCC(Transmission and Multiplexing Configuration Control)情報とからOFDMフレームを構成し、構成したOFDMフレームをIFFT部19Hに出力する。OFDMフレーム構成部18Vは、階層間周波数インターリーブ部16Vが出力するB階層の移動受信用信号及びC階層の移動受信用信号と、SP生成部17Vが出力するパイロット信号と、TMCC情報とからOFDMフレームを構成し、構成したOFDMフレームをIFFT部19Vに出力する。
IFFT部19Hは、OFDMフレーム構成部18Hが出力するOFDMフレームに対してIFFTによりOFDM変調を行い、さらにGIを付加して、IF(Intermediate Frequency)信号であるOFDM信号を送信部20Hに出力する。IFFT部19Vは、OFDMフレーム構成部18Vが出力するOFDMフレームに対してIFFTによりOFDM変調を行い、さらにGIを付加して、IF信号であるOFDM信号を送信部20Vに出力する。
送信部20Hは、IFFT部19Hから出力されたOFDM信号を無線信号に変換したうえで水平偏波アンテナ100Hを介して送信する。送信部20Vは、IFFT部19Vから出力されたOFDM信号を無線信号に変換したうえで垂直偏波アンテナ100Vを介して送信する。
<固定受信向けの受信装置>
次に、本実施形態に係る固定受信向けの受信装置300aについて説明する。図4は、固定受信向けの受信装置300aにおける受信動作を示す図である。
図4に示すように、固定受信向けの受信装置300aは、第1周波数帯域において水平偏波を用いて送信される固定受信用信号を希望波として受信するとともに、第1周波数帯域において垂直偏波を用いて送信される移動受信用信号を干渉波として受信する。さらに、固定受信向けの受信装置300aは、第2周波数帯域において、水平偏波及び垂直偏波を用いて送信される移動受信用信号を受信する。
ここで、送信装置100の水平偏波アンテナ100Hと受信装置300aの水平偏波アンテナ300Hとの間の伝搬路特性が“H1”であり、送信装置100の垂直偏波アンテナ100Vと受信装置300aの水平偏波アンテナ300Hとの間の伝搬路特性が“H2”であるものとする。
固定受信向けの受信装置300aは、第2周波数帯域で伝送される信号を復調し、この信号をB階層の符号化率及び変調方式等で再変調してレプリカ信号を生成し、このレプリカ信号を用いて、固定受信を行う際の干渉波成分を除去する。
具体的には、固定受信向けの受信装置300aは、伝送路特性H1,H2を推定し、第2周波数帯域におけるC階層をSTC復号し、各種復調処理と誤り訂正復号処理を行い、ビットストリームまで復号する。受信装置300aは、この信号に対して、B階層の誤り訂正符号化及びキャリア変調等を行ってレプリカ信号を生成し、このレプリカ信号に伝送路特性“H2”を乗じたものを、受信信号から減算し、干渉波成分を除去する。そして、受信装置300aは、干渉波成分が除去された信号に対してZF等化を施し、A階層の信号を復調する。
図5は、固定受信向けの受信装置300aの構成を示す図である。図面において、デインターリーブを「DIL」と略記している。
図5に示すように、固定受信向けの受信装置300aは、受信部31と、FFT部32と、デフレーム化部33と、伝搬路推定部34と、STC復号部35と、周波数デインターリーブ部36と、時間デインターリーブ部37と、デマッピング部38と、誤り訂正復号部39と、レプリカ生成部40と、干渉除去部45と、ZF(Zero-Forcing)等化部46と、周波数デインターリーブ部47と、時間デインターリーブ部48と、デマッピング部49と、誤り訂正復号部50とを有する。
本実施形態において、水平偏波アンテナ300H、受信部31、FFT部32、及びデフレーム化部33は、放送チャンネル内の第1周波数帯域において、水平偏波且つA階層を用いて送信される固定受信用信号を所望波として受信するとともに、垂直偏波且つB階層を用いて送信される移動受信用信号を干渉波として受信する偏波受信手段を構成する。偏波受信手段は、放送チャンネル内の第2周波数帯域において、水平偏波及び垂直偏波、且つC階層を用いて送信される移動受信用信号を受信する。
具体的には、受信部31は、水平偏波アンテナ300Hが受信した無線信号をOFDM信号である受信信号に変換し、受信信号をFFT部32に出力する。
FFT部32は、受信部31が出力する受信信号に対してFFTを施し、FFT後の受信信号をデフレーム化部33に出力する。
デフレーム化部33は、FFT部32が出力する受信信号から、第1周波数帯域における受信信号と、第2周波数帯域における受信信号(C階層の移動受信用信号)とを取得し、第1周波数帯域における受信信号を干渉除去部45に出力し、第2周波数帯域における受信信号(C階層の移動受信用信号)をSTC復号部35に出力する。
伝搬路推定部34は、FFT部32が出力する受信信号に含まれるパイロット信号を用いて、水平偏波の伝搬路特性“H1”と、垂直偏波の伝搬路特性“H2”とを推定し、推定した伝搬路特性をZF等化部46、STC復号部35、及び干渉除去部45に出力する。伝搬路推定部34は、水平偏波の第1伝搬路特性(H1)と垂直偏波の第2伝搬路特性(H2)とを推定する伝搬路推定手段に相当する。
STC復号部35は、伝搬路推定部34が出力する伝搬路特性に基づいて、デフレーム化部33が出力する第2周波数帯域における受信信号(C階層の移動受信用信号)に対してSTC復号処理を施し、STC復号処理後の移動受信用信号を周波数デインターリーブ部36に出力する。STC復号部35は、偏波受信手段が第2周波数帯域において受信する移動受信用信号に対して時空間復号処理を施す時空間復号手段に相当する。
周波数デインターリーブ部36は、STC復号部35が出力する移動受信用信号に対して周波数デインターリーブを施し、周波数デインターリーブ後の移動受信用信号を時間デインターリーブ部37に出力する。
時間デインターリーブ部37は、周波数デインターリーブ部36が出力する移動受信用信号に対して時間デインターリーブを施し、時間デインターリーブ後の移動受信用信号をデマッピング部38に出力する。
デマッピング部38は、時間デインターリーブ部37が出力する移動受信用信号に対して、C階層の変調方式(例えば256QAM)によりキャリアから移動受信用信号をデマッピングし、デマッピングした移動受信用信号を誤り訂正復号部39に出力する。
誤り訂正復号部39は、デマッピング部38が出力する移動受信用信号に対して、C階層の符号化率(例えば8/16)により誤り訂正復号処理を施し、誤り訂正復号処理後の移動受信用信号(ビットストリーム)をレプリカ生成部40に出力する。
本実施形態において、デマッピング部38及び誤り訂正復号部39は、偏波受信手段が第2周波数帯域において受信する移動受信用信号に対して、C階層の伝送パラメータを用いて受信処理を施す受信処理手段を構成する。
レプリカ生成部40は、受信処理が施された移動受信用信号に対して、B階層の伝送パラメータを適用することにより、B階層を用いて送信される移動受信用信号のレプリカであるレプリカ信号を生成するレプリカ生成手段である。具体的には、レプリカ生成部40は、誤り訂正符号化部41と、マッピング部42と、時間インターリーブ部43と、周波数インターリーブ部44とを有する。
誤り訂正符号化部41は、B階層の符号化率(例えば3/16)により、誤り訂正復号部39が出力する移動受信用信号に対して誤り訂正符号化処理を施し、誤り訂正符号化処理後の移動受信用信号をマッピング部42に出力する。
マッピング部42は、B階層の変調方式(例えばQPSK)により、誤り訂正符号化部41から出力される移動受信用信号をキャリアにマッピングし、キャリアにマッピングした移動受信用信号を時間インターリーブ部43に出力する。
時間インターリーブ部43は、マッピング部42が出力するB階層の移動受信用信号に対して時間インターリーブを施し、時間インターリーブ後のB階層の移動受信用信号を周波数インターリーブ部44に出力する。
周波数インターリーブ部44は、時間インターリーブ部43が出力するB階層の移動受信用信号に対して周波数インターリーブを施し、周波数インターリーブ後のB階層の移動受信用信号を干渉除去部45に出力する。
干渉除去部45は、デフレーム化部33が出力する第1周波数帯域の受信信号から、周波数インターリーブ部44が出力するB階層の移動受信用信号に垂直偏波の伝送路特性“H2”を乗じたものを減算することにより、第1周波数帯域の受信信号に含まれる干渉波成分を除去してA階層の固定受信用信号を取得し、A階層の固定受信用信号をZF等化部46に出力する。干渉除去部45は、偏波受信手段が第1周波数帯域において受信する信号から、伝搬路推定手段が推定した第2伝搬路特性(H2)を適用したレプリカ信号を差し引くことにより、干渉波の成分を除去する干渉除去手段に相当する。
ZF等化部46は、伝搬路推定部34が出力する伝搬路特性に基づいて、干渉除去部45が出力するA階層の固定受信用信号に対してZF等化処理を施し、ZF等化処理後のA階層の固定受信用信号を周波数デインターリーブ部47に出力する。
周波数デインターリーブ部47は、ZF等化部46が出力するA階層の固定受信用信号に対して周波数デインターリーブを施し、周波数デインターリーブ後のA階層の固定受信用信号を時間デインターリーブ部48に出力する。
時間デインターリーブ部48は、周波数デインターリーブ部47が出力するA階層の固定受信用信号に対して時間デインターリーブを施し、時間デインターリーブ後のA階層の固定受信用信号をデマッピング部49に出力する。
デマッピング部49は、時間デインターリーブ部48が出力する移動受信用信号に対して、A階層の変調方式(例えば1024QAM)によりキャリアから固定受信用信号をデマッピングし、デマッピングした固定受信用信号を誤り訂正復号部50に出力する。
誤り訂正復号部50は、デマッピング部49が出力する固定受信用信号に対して、A階層の符号化率(例えば11/16)により誤り訂正復号処理を施し、誤り訂正復号処理後の固定受信用信号(ビットストリーム)を出力する。
<移動受信向けの受信装置>
次に、本実施形態に係る移動受信向けの受信装置300bについて説明する。図6は、移動受信向けの受信装置300bにおける受信動作を示す図である。
図6に示すように、移動受信向けの受信装置300bは、第1周波数帯域において水平偏波を用いて送信される固定受信用信号を干渉波として受信するとともに、第1周波数帯域において垂直偏波を用いて送信される移動受信用信号を希望波として受信する。さらに、移動受信向けの受信装置300bは、第2周波数帯域において、水平偏波及び垂直偏波を用いて送信される移動受信用信号を受信する。
ここで、送信装置100の水平偏波アンテナ100Hと受信装置300bの垂直偏波アンテナ300Vとの間の伝搬路特性が“H1”であり、送信装置100の垂直偏波アンテナ100Vと受信装置300bの垂直偏波アンテナ300Vとの間の伝搬路特性が“H2”であるものとする。
図7は、移動受信向けの受信装置300bの構成を示す図である。
図7に示すように、移動受信向けの受信装置300bは、受信部31と、FFT部32と、デフレーム化部33と、伝搬路推定部34と、周波数デインターリーブ部47と、時間デインターリーブ部48と、デマッピング部49と、誤り訂正復号部50とを有する。
受信部31は、垂直偏波アンテナ300Vが受信した無線信号をOFDM信号である受信信号に変換し、受信信号をFFT部32に出力する。
FFT部32は、受信部31が出力する受信信号に対してFFTを施し、FFT後の受信信号をデフレーム化部33に出力する。
デフレーム化部33は、FFT部32が出力する受信信号から第1周波数帯域における受信信号を取得し、第1周波数帯域における受信信号をZF等化部46に出力する。
伝搬路推定部34は、FFT部32が出力する受信信号に含まれるパイロット信号を用いて、水平偏波の伝搬路特性“H1”と、垂直偏波の伝搬路特性“H2”とを推定し、推定した伝搬路特性をZF等化部46に出力する。
ZF等化部46は、伝搬路推定部34が出力する伝搬路特性に基づいて、デフレーム化部33が出力する受信信号に対してZF等化処理を施すことによりB階層の移動受信用信号を取得し、B階層の移動受信用信号を周波数デインターリーブ部47に出力する。
周波数デインターリーブ部47は、ZF等化部46が出力するB階層の移動受信用信号に対して周波数デインターリーブを施し、周波数デインターリーブ後のB階層の移動受信用信号を時間デインターリーブ部48に出力する。
時間デインターリーブ部48は、周波数デインターリーブ部47が出力するB階層の移動受信用信号に対して時間デインターリーブを施し、時間デインターリーブ後のB階層の移動受信用信号をデマッピング部49に出力する。
デマッピング部49は、時間デインターリーブ部48が出力する移動受信用信号に対して、B階層の変調方式(例えばQPSK)によりキャリアから移動受信用信号をデマッピングし、デマッピングした移動受信用信号を誤り訂正復号部50に出力する。
誤り訂正復号部50は、デマッピング部49が出力する移動受信用信号に対して、B階層の符号化率(例えば3/16)により誤り訂正復号処理を施し、誤り訂正復号処理後の移動受信用信号(ビットストリーム)を出力する。
<実施形態のまとめ>
本実施形態に係る送信装置100は、水平偏波及び垂直偏波を用いて、放送チャンネル内の第2周波数帯域において移動受信用信号をC階層(第3階層)で送信する。これにより、固定受信向けの受信装置300aは、第2周波数帯域において受信する移動受信用信号に基づいて、第1周波数帯域において干渉波として受信する移動受信用信号(すなわち、直交偏波からの漏れ込み成分)を推定し、この干渉波の影響を除去することが可能となる。このため、本実施形態によれば、固定受信向けの受信装置300aについて水平偏波アンテナ300Hでの受信特性を改善できる。また、B階層(第2階層)の伝送耐性はA階層(第1階層)の伝送耐性よりも高いため、移動受信向けの受信装置300bについても垂直偏波アンテナ300Vでの受信特性を改善できる。
<第1変形例>
次に、実施形態の第1変形例について説明する。本変形例は、同一の情報であるB階層及びC階層の信号間で同期をとる(すなわち、干渉除去の際の信号の位置を揃える)ことに着目した実施例である。
図8は、本変形例の動作を示す図である。
図8に示すように、C階層の変調方式はB階層の変調方式とは異なり、C階層の誤り訂正の符号化率はB階層の誤り訂正の符号化率と同じである。図8に示す例において、C階層の変調方式は“4096QAM”であって、B階層の変調方式は“QPSK”である。また、C階層の符号化率及びB階層の符号化率はいずれも“4/16”である。このように、B階層とC階層で同じ符号化率の誤り訂正符号を用いることで、同一のFEC(誤り訂正符号)ブロックとして扱うことができる。
また、本変形例において、第1周波数帯域のセグメント数は“30”であり、第2周波数帯域のセグメント数は“5”である。このため、B階層の第1周波数帯域全体での伝送容量と、C階層の第2周波数帯域全体での伝送容量とが同じになる。このように、伝送容量を同じとすることで、容易に2つの階層間のタイミングを合わせることができる。
図9は、本変形例における送信装置100の構成を示す図である。図9に示すように、本変形例においては、B階層とC階層とで誤り訂正符号化部11Bを共通化している。これにより、上述した実施形態に比べて、誤り訂正符号化処理に伴う処理負荷を削減できる。
<第2変形例>
次に、実施形態の第2変形例について説明する。第1変形例では、B階層及びC階層について、同一符号化率及び同一伝送容量として扱ったが、実際には、同一伝送容量とできる伝送パラメータの選択肢は限られてしまう。このため、本変更例では、B階層のセグメント数を削減することにより、B階層及びC階層の伝送容量を揃えるようにする。
図10は、実施形態の第2変形例の動作を示す図である。
図10に示すように、C階層の変調方式はB階層の変調方式とは異なり、C階層の誤り訂正の符号化率はB階層の誤り訂正の符号化率と同じである。図10に示す例において、C階層の変調方式は“1024QAM”であって、B階層の変調方式は“BPSK”である。また、C階層の符号化率及びB階層の符号化率はいずれも“8/16”である。このように、B階層とC階層で同じ符号化率の誤り訂正符号を用いることで、同一のFECブロックとして扱うことができる。
また、本変形例において、第1周波数帯域のセグメント数は“34”であり、第2周波数帯域のセグメント数は“3”である。ここで、送信装置100(垂直偏波送信手段)は、第1周波数帯域(B階層)における伝送容量と第2周波数帯域(C階層)における伝送容量とを同じにするように、第1周波数帯域にヌルキャリア(無効キャリア)を挿入する。ヌルキャリアとは、ヌルデータ(例えば、オールゼロ)が配置されるキャリアをいう。
図11は、本変形例における送信装置100の構成を示す図である。図11に示すように、送信装置100は、B階層の移動受信用信号のうち、ヌルキャリアに相当するキャリアにヌルデータを挿入(配置)するヌルデータ挿入部21を有する。その他の構成については、上述した第1変更例と同様である。
<その他の実施形態>
上述した実施形態において、送信装置100は、偏波多重伝送を行うことを示すフラグをTMCC情報に含めてもよい。これにより、受信装置300a及び300bは偏波多重伝送が行われていることをTMCC情報に基づいて把握できる。
また、上述した第2変形例において、送信装置100は、ヌルキャリアに相当するセグメント数をTMCC情報に含めてもよい。これにより、受信装置300a及び300bは、ヌルキャリアに相当するセグメント数をTMCC情報に基づいて把握できる。
送信装置100及び受信装置300によって行われる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、送信装置100及び受信装置300のそれぞれは、半導体集積回路(チップ)として構成されてもよい。
1 :デジタル放送システム
11A :誤り訂正符号化部
11B :誤り訂正符号化部
11C :誤り訂正符号化部
12A :マッピング部
12B :マッピング部
12C :マッピング部
13A :時間インターリーブ部
13B :時間インターリーブ部
13C :時間インターリーブ部
14 :階層内周波数インターリーブ部
14A :階層内周波数インターリーブ部
14B :階層内周波数インターリーブ部
14C :階層内周波数インターリーブ部
15 :STC符号化部
16 :階層間周波数インターリーブ部
16H :階層間周波数インターリーブ部
16V :階層間周波数インターリーブ部
17H :SP生成部
17V :SP生成部
18H :OFDMフレーム構成部
18V :OFDMフレーム構成部
19H :IFFT部
19V :IFFT部
20H :送信部
20V :送信部
21 :ヌルデータ挿入部
31 :受信部
32 :FFT部
33 :デフレーム化部
34 :伝搬路推定部
35 :STC復号部
36 :周波数デインターリーブ部
37 :時間デインターリーブ部
38 :デマッピング部
39 :誤り訂正復号部
40 :レプリカ生成部
41 :誤り訂正符号化部
42 :マッピング部
43 :時間インターリーブ部
44 :周波数インターリーブ部
45 :干渉除去部
46 :ZF等化部
47 :周波数デインターリーブ部
48 :時間デインターリーブ部
49 :デマッピング部
50 :誤り訂正復号部
100 :送信装置
100H :水平偏波アンテナ
100V :垂直偏波アンテナ
300 :受信装置
300a :受信装置
300b :受信装置
300H :水平偏波アンテナ
300V :垂直偏波アンテナ

Claims (10)

  1. 複数の偏波を用いる偏波多重伝送及び複数の階層を用いる階層伝送を行うデジタル放送システムに用いる送信装置であって、
    放送チャンネル内の第1周波数帯域において、第1偏波を用いて固定受信向けの固定受信用信号を第1階層で送信する第1偏波送信手段と、
    前記第1周波数帯域において、第2偏波を用いて移動受信向けの移動受信用信号を第2階層で送信する第2偏波送信手段と、を備え、
    前記第2階層の伝送耐性は、前記第1階層の伝送耐性よりも高く、
    前記放送チャンネル内の第2周波数帯域において、前記第1偏波送信手段及び前記第2偏波送信手段は、前記第1偏波及び前記第2偏波を用いて前記移動受信用信号を第3階層で送信し、
    前記第3階層の伝送耐性は、前記第2階層の伝送耐性よりも低く、且つ前記第1階層の伝送耐性以上であることを特徴とする送信装置。
  2. 前記第2周波数帯域において送信される前記移動受信用信号は、固定受信向けの受信装置が、前記第1周波数帯域において干渉波として受信する前記移動受信用信号を除去するレプリカ信号を生成するために用いられることを特徴とする請求項1に記載の送信装置。
  3. 前記移動受信用信号に対して時空間符号化処理を施す時空間符号化手段をさらに備え、
    前記第1偏波送信手段及び前記第2偏波送信手段は、前記第1偏波及び前記第2偏波を用いて、前記第2周波数帯域において、前記時空間符号化処理が施された前記移動受信用信号を送信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. 前記第3階層の変調方式は、前記第2階層の変調方式とは異なり、
    前記第3階層の誤り訂正の符号化率は、前記第2階層の誤り訂正の符号化率と同じであることを特徴とする請求項3に記載の送信装置。
  5. 前記第2偏波送信手段は、前記第1周波数帯域における伝送容量と前記第2周波数帯域における伝送容量とを同じにするように、前記第1周波数帯域にヌルキャリアを挿入することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の送信装置。
  6. 複数の偏波を用いる偏波多重伝送及び複数の階層を用いる階層伝送を行うデジタル放送システムに用いる固定受信向けの受信装置であって、
    放送チャンネル内の第1周波数帯域において、第1偏波且つ第1階層を用いて送信される固定受信用信号を希望波として受信するとともに、第2偏波且つ第2階層を用いて送信される移動受信用信号を干渉波として受信する偏波受信手段を備え、
    前記第2階層の伝送耐性は、前記第1階層の伝送耐性よりも高く、
    前記偏波受信手段は、前記放送チャンネル内の第2周波数帯域において、前記第1偏波及び前記第2偏波、且つ第3階層を用いて送信される前記移動受信用信号を受信し、
    前記第3階層の伝送耐性は、前記第2階層の伝送耐性よりも低く、且つ前記第1階層の伝送耐性以上であることを特徴とする受信装置。
  7. 前記偏波受信手段が前記第2周波数帯域において受信する前記移動受信用信号に対して、前記第3階層の伝送パラメータを用いて受信処理を施す受信処理手段と、
    前記受信処理が施された前記移動受信用信号に対して、前記第2階層の伝送パラメータを適用することにより、前記第2階層を用いて送信される前記移動受信用信号のレプリカであるレプリカ信号を生成するレプリカ生成手段と、
    前記レプリカ信号を用いて、前記偏波受信手段が前記第1周波数帯域において受信する前記干渉波の成分を除去する干渉除去手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載の受信装置。
  8. 前記偏波受信手段が前記第2周波数帯域において受信する前記移動受信用信号に対して時空間復号処理を施す時空間復号手段をさらに備え、
    前記受信処理手段は、前記時空間復号処理後の前記移動受信用信号に対して前記受信処理を施すことを特徴とする請求項7に記載の受信装置。
  9. 前記第1偏波の第1伝搬路特性と前記第2偏波の第2伝搬路特性とを推定する伝搬路推定手段をさらに備え、
    前記干渉除去手段は、前記偏波受信手段が前記第1周波数帯域において受信する信号から、前記伝搬路推定手段が推定した前記第2伝搬路特性を適用した前記レプリカ信号を差し引くことにより、前記干渉波の成分を除去することを特徴とする請求項7又は8に記載の受信装置。
  10. 前記第3階層の変調方式は、前記第2階層の変調方式とは異なり、
    前記第3階層の誤り訂正の符号化率は、前記第2階層の誤り訂正の符号化率と同じであることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の受信装置。
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