WO2007080745A1

WO2007080745A1 - マルチキャリア変調方法並びにその方法を用いた送信装置及び受信装置

Info

Publication number: WO2007080745A1
Application number: PCT/JP2006/325165
Authority: WO
Inventors: Tomohiro Kimura; Yukihiro Omoto; Kenichi Mori
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2007-07-19
Also published as: CN101356757B; US8179986B2; CN101356757A; RU2008132877A; JP4870096B2; US20090268837A1; EP1953940A1; BRPI0620593A2; RU2454808C2; EP1953940A4; JPWO2007080745A1

Abstract

　ＯＦＤＭ／ＯＱＡＭ型マルチキャリア変調に好適な伝送チャネルの伝達特性を推定するためのパイロット信号を形成することを目的とする。変調振幅が０に抑圧された位相参照パイロットシンボルと、受信端で既知の振幅で変調された振幅参照パイロット信号を送信端から伝送し、受信端において位相参照パイロット信号及び振幅参照パイロット信号によって伝送チャネルの伝達特性を推定し補償する。これにより、送信端のフレーム構成処理が簡易になり、かつ、位相参照パイロット信号にかかる送信電力を削減することができる。

Description

明細書

マルチキャリア変調方法並びにその方法を用いた送信装置及び受信装置

技術分野

[0001] 本発明は、パイロット信号を用いて伝送チャネルの伝達特性の推定を行うことができるマルチキャリア変調方法並びにその方法を用いた送信装置及び受信装置に関し

、特に OFDMZOQAM (Offset Quadrature Amplitude Modulation)型マルチキャリア変調を用いる場合に好適に上記推定を行うことができるマルチキャリア変調方法並びにその方法を用いた送信装置及び受信装置に関する。

背景技術

[0002] 無線通信あるいは有線通信においてマルチキャリア変調が広く使用されている。マルチキャリア変調は、送信データを分割し、分割した送信データを複数のキャリア〖こそれぞれ割り当て、各送信データで対応するキャリアを変調し、変調されたキャリアを多重する方法である。マルチキャリア変調の一種であり、 OFDM (Orthogonal Fre quency Division Multiplexing)と呼ばれるマルチキャリア変調力地上波デジタルテレビジョン放送、無線 LAN (Local Area Network)、 xDSL (Digital Sub scriber Line)や電力線通信（PLC : Power Line Communication)などの分野において広く実用に供されている。具体的な応用例として、地上波デジタルテレビジヨン放送では DVB— T、無線 LANでは ΙΕΕΕ802. l la、 xDSLでは ADSL、電力線通信では HomePlugなどを挙げることができる。以下の説明では、特に他のマルチキャリア変調と区別するために、上記の一般的な OFDMを用いたマルチキャリア変調を OFDMZQAM (Quadrature Amplitude Modulation)型マルチキヤリァ変調ある、は単に OFDMZQAMと呼ぶことにする。

[0003] (OFDMZQAMにつ!/ヽて）

OFDMZQAMの原理は非特許文献 1に記載されて、る。

[0004] OFDMZQAMは、シンボル送信周期毎に、周波数が相違する複数のキャリアにそれぞれ複素ベクトル変調を施し、変調されたキャリアを多重するマルチキャリア変調である。時間方向に互いに隣接するシンボルの時間間隔を τ、周波数方向に互いに隣接するキャリアの周波数間隔を fとすると、 OFDMZQAMにおける伝送信号の一般式は (数 1)のように表すことができる。

[0005] [数 1] s

[0006] (数 1)において、 mはシンボル番号、 kはキャリアの番号、 f はキャリアの基準周波数、 tは時間を表す。 d は第 mシンボルにおヽて第 kキャリアで伝送される送信データを表す複素ベクトルである。 g (t— mT )は第 mシンボルに対する窓関数であり、窓関数 g (t)を第 mシンボルへ時間シフトしたものである。例えば、窓関数 g (t)は (数 2) のように定義される。

[0007] [数 2]

[0008] 1シンボル期間はガード期間と有効シンボル期間と力もなる。（数 2)において、 Tはガード期間長、 Tは有効シンボル期間長であり、 Tと Tの間には、 Τ =Τ +Τなる関係がある。また、有効シンボル期間長 Tとキャリアの周波数間隔 fとの間には、 T

= iZfなる関係がある。

[0009] OFDMZQAMでは、受信端の受信処理においてガード期間 Tを含むシンボル期間 Tのうち有効シンボル期間長 Tに相当する信号が切り出され復調される。

[0010] 無線移動体通信においては、マルチパス伝搬がしばしば問題となる。マルチパス伝搬は、電波の反射によって様々な時間で遅延して到来する複数の送信信号力受信端で多重して受信される現象である。 OFDM/QAMにおいてはシンボル内にガード期間を設けることで、マルチパス伝搬による複数の到来波の時間差を許容して複数のキャリア間の直交性を保つことができる。ガード期間を設けることで、受信端はマルチパス伝搬環境においてもシンボル間干渉及びキャリア間干渉を生じることなく信号を受信することができる。地上波デジタルテレビジョン放送や無線 LANなどの無線通信分野では、このようなマルチパス伝搬に対する耐性が利用されて、る。 [0011] また、 xDSLや電力線通信などの有線通信においては、他のシステムや機器から受ける妨害信号がしばしば問題となる。このような妨害信号は狭帯域信号であることが多い。 OFDMZQAMでは、各キャリアで伝送される被変調波を各々通過帯域が狭いフィルタで受信する。よって、 OFDMZQAMでは、妨害信号の影響を受けるキャリアを制限することができる。更に、 OFDMZQAMでは、妨害信号の影響を受けるキャリアで伝送されるデータの情報量を減らし、或いは当該キャリアを使用しないようにすることで、妨害信号に対する耐性を向上させることができる。 xDSLや電力線通信などの有線通信分野では、このような狭帯域干渉信号に対する耐性が利用されている。

[0012] しかしながら、 OFDMZQAMにおけるガード期間は、マルチパスの影響を吸収するためのみに使用され、有効な情報を伝送しない。ゆえに、特許文献 1にも述べられるように、 OFDMZQAMはスペクトル利用効率が低ぐエネルギー損失が大きいという課題を有している。

[0013] また、 OFDMZQAMは、マルチパス伝搬による到来波の遅延時間差がガード期間を超えると急激に伝送品質が劣化するという課題を有する。また、 OFDMZQAM は、被変調波を受信するフィルタの通過帯域が十分に狭くなぐ狭帯域な妨害信号の影響を受けるキャリアを制限する効果が不十分であるという課題を有する。

[0014] 特許文献 1でも述べられているように、上記の課題を解決する他のマルチキャリア変調として、 OFDMZOQAM (Offset Quadrature Amplitude Modulation) 型マルチキャリア変調が知られている。以下の説明において、 OFDMZOQAM型マルチキャリア変調を単に OFDMZOQAMと呼ぶことにする。

[0015] (OFDMZOQAMについて）

OFDMZOQAMの原理は特許文献 1、非特許文献 2に記載されて、る。

[0016] OFDMZOQAMは、シンボル送信周期毎に、周波数が相違する複数のキャリアにそれぞれ振幅変調を施し、変調されたキャリアを多重するマルチキャリア変調である。時間方向に互いに隣接するシンボルの時間間隔を T、周波数方向に互いに隣 s

接するキャリアの周波数間隔を fとすると、 OFDMZOQAMにおける伝送信号の s 一般式は (数 3)のように表すことができる。 [0017] [数 3]

[0018] (数 3)において、 mはシンボル番号、 kはキャリアの番号、 f はキャリアの基準周波数、 tは時間を表す。 d は第 mシンボルにおヽて第 kキャリアで伝送される送信デー m, k

タを表す振幅値である。 g (t-mT )は第 mシンボルに対する窓関数であり、窓関数 g s

(t)を第 mシンボルへ時間シフトしたものである。 φ は (数 4)で表される変調位相 m, k

である。 OFDMZOQAMにおいては、時間方向に互いに隣接するシンボル間、及び、周波数方向に互いに隣接するキャリア間で、変調する位相を π Ζ2ラジアン異ならせる。

[0019] 画

[0020] OFDMZOQAMにお!/、て、時間方向に互いに隣接するシンボルの時間間隔 Tと s 周波数方向に互いに隣接するキャリアの周波数間隔 fとの間には T = lZ (2f )なる関係がある。

[0021] 従って、キャリアの周波数間隔 fを OFDMZOQAMと OFDMZQAMとで同じに設定して比較すると、 OFDMZOQAMは OFDMZQAMの半分（ただし、 OFDM /QAMはシンボル内にガード期間を含むため厳密には半分ではな、）のシンボル送信周期で交互に直交する位相軸に振幅変調を施すことに留意されたい。本発明の適応の対象として、この OFDMZOQAMの特徴を有するものはすべて OFDMZ OQAMとして取り扱う。例えば、非特許文献 3に述べられている有限時間直交マルチキャリア変調、非特許文献 4で述べられている DWMT (Discrete Wavelet Mul titone)、及び、特許文献 1で開示されている OFDMZMSKならびに OFDMZIO TAはすべて OFDMZOQAMと同種とみなし、以下の説明にお、て OFDMZOQ AMと総称する。

[0022] 一方、 OFDMZQAMを応用したシステムにおいては、伝送チャネルの伝達特性、送信端と受信端の間の周波数や位相の誤差などを推定するために、送信端及び受信端で既知であるパイロット信号と称されるリファレンス信号が挿入されたフレームフォーマットが用いられて、る。

[0023] 例えば、ヨーロッパの地上波デジタルテレビジョン放送の規格である DVB— T(ET S300— 744)は図 9に示されるようなフレームフォーマットで構成される。図 9は、時間周波数座標平面上で表示されるフレームフォーマットの一部を切り出して示すものである。図 9において、横軸はシンボルの時間方向の配置、縦軸はキャリアの周波数方向の配置を表している。横軸の番号は時間方向におけるシンボル番号を表し、縦軸の番号は周波数方向におけるキャリア番号を表して、る。〇記号は DVB—Tにおヽてスキヤッタドパイロットと称されるパイロット信号を表し、 X記号はデータ伝送信号を表す。図 9に示すように、パイロット信号は、周波数方向において 12キャリアごとに配される。また、パイロット信号は、時間方向においてシンボルごとに周波数方向に 3キャリアずつシフトさせて配置される。シンボルごとに 3キャリアずつシフトさせることにより、パイロット信号の配置パターンは 4シンボルで一巡する。パイロット信号は、送信端及び受信端において既知の変調ベクトルで変調された信号であり、配置されたキャリア番号に従ってあら力じめ定められた変調ベクトルで変調された信号である。送信端が発した送信信号は、伝送チャネルを経て受信端で受信信号として受信される。受信端が受信した受信信号は、伝送チャネルの伝達特性に従ってその振幅及び位相が送信端で発した送信信号とは異なって受信される。受信端は、受信信号に含まれるノィロット信号を観測すると、伝送チャネルの伝達特性を推定することができる。更に、パイロット信号に基づき推定された伝送チャネルの伝達特性を時間方向と周波数方向の二次元で補間することにより、データ伝送信号についての伝送チャネルの伝達特性を推定することができる。受信端は、推定された伝送チャネルの伝達特性に基づき受信信号の振幅及び位相を補正することで、送信されたデータを正確に復調することができる。

[0024] 他の例では、無線 LANの規格である IEEE802. 11aの通信フレームは、図 10に例示されるようなフレームフォーマットを有する。図 10は、時間—周波数座標平面上で表示される 1つのパケットフレームを表している。図 10において、横軸はシンボルの時間方向の配置、縦軸はキャリアの周波数の配置を表している。横軸の番号は時間方向におけるシンボル番号を表し、縦軸の番号は周波数方向におけるキャリア番号を表している。〇記号はパイロット信号を含むリファレンス信号を表し、 X記号は伝送パラメータ信号またはデータを送信するデータ伝送信号を表す。パイロット信号を含むリファレンス信号は各々受信端で既知の変調ベクトルで変調される。図 10において、 1番目及び 2番目のシンボルで伝送される信号はショート 'トレーニング ·シーケンスと呼ばれ、受信端で主に自動利得制御 (AGC)、自動周波数制御 (AFC)、パケットの検出に用いられる。 3番目及び 4番目のシンボルで伝送される信号はロング'トレーニング.シーケンスと呼ばれ、受信端で主にシンボル同期、伝送チャネルの伝達特性の推定に用いられる。 5番目のシンボルは主として SIGNALと呼ばれる伝送パラメタ情報を伝送するシンボルである。 6番目力 m番目のシンボルは主としてデータを伝送するシンボルである。 5番目から m番目のシンボルに含まれるパイロット信号は、受信端で主に送信端とのキャリア周波数ずれ及びサンプリング周波数ずれに起因する位相ずれを推定するために用いられる。受信端は、推定した伝送チャネルの伝達特性及び位相ずれに基づ!、て受信信号の補正を行うことで、送信されたデータを正確に復調することができる。

[0025] しかしながら、特許文献 2でも述べられて!/、るように、 OFDMZQAMと同様のフレームフォーマット、すなわちパイロット信号を配置したフレームフォーマットを OFDM ZOQAMに適用することは困難を伴う。図 11を用いてその理由を説明する。

[0026] 図 11は、時間周波数座標平面上で表示されるフレームフォーマットの一部を示す図である。図 11において、横軸はシンボルの時間方向の配置、縦軸はキャリアの周波数方向の配置を表している。横軸の番号は時間方向におけるシンボル番号を表し、縦軸の番号は周波数方向におけるキャリア番号を表している。パイロット信号 1 0は、第 mシンボルの第 kキャリアに配置されて伝送される。パイロット信号 10の近傍には、データ送信信号 11〜18が配置されて伝送される。データ伝送信号 11〜13はそれぞれ、（m— 1)番目のシンボルの（k 1)番目〜（k+ 1)番目のキャリアに配置されて伝送される。データ伝送信号 14及び 15はそれぞれ、 m番目のシンボルの（k 1 )番目、（k+ 1)番目のキャリアに配置されて伝送される。データ伝送信号 16〜18はそれぞれ、（m+ 1)番目のシンボルの（k 1)番目〜（k+ 1)番目のキャリアに配置されて伝送される。

[0027] パイロット信号 10は、送信端及び受信端で既知である振幅値 d で変調されて!ヽ m, k

る。データ伝送信号 11〜18はそれぞれ、送信データに基づく振幅値 d 、 d

m— 1, k— 1 m—

、 d 、 d 、 d 、 d 、 d d

1, k m- 1, k+ 1 m, k- 1 m, k+ 1 m+ 1, k- 1 m+ 1, k及び m + 1, k+ 1で変調されている。

[0028] 理想的な (イデアル)状態にお!、て受信端で受信されるパイロット信号 10は (数 5) で表される。ここで言う「理想的な状態」とは、伝送による振幅及び位相の変化、或いは雑音や干渉などの外乱がなぐ送信端が発した送信信号が受信端でそのまま受信信号として受信される状態を言う。

[0029] [数 5]

[0030] (数 5)において、 r は理想的な状態で受信されるパイロット信号 10を示す複素べ m, k

夕トノレで &)る o a a a 、ひ、ひ、ひ a

m— 1, k— 1 m— 1, k m— 1, k+ 1 m, k— 1 m, k+ 1 m+ 1, k— 1 m+ 1, k 及び α は、それぞれデータ伝送信号 11〜18に起因するパイロット信号 10へ m + 1, k+ 1

の固有干渉の係数である。（数 5)からわ力るように、理想的な状態において受信端で受信されるパイロット信号 10{r }には、その実数項（同相）に送信端で変調を行つ m, k

たパイロット信号 10の振幅値 d が現われ、その虚数項 (直交位相）にパイロット信 m, k

号 10の近傍で伝送されたデータ伝送信号 11〜18に起因する固有干渉が現われる

[0031] 次に伝送チャネルを介して通信を行った場合を考える。パイロット信号 10に対応する第 mシンボルの第 kキャリアにおける伝送チャネルの伝達特性を H とすると、伝 m, k

送チャネルを介して受信端で受信されるパイロット信号 10{r' }は (数 6)のように表 m, k

される。ここで、伝達特性 H は複素ベクトルで表されるものとする。

m, k

[0032] [数 6]

f ― f f

m,k m,k m,k

[0033] 伝送チャネルを介して受信端で受信されるパイロット信号 r' から伝送チャネルの m, k

伝達特性 H を推定するには、（数 7)に示されるように、伝送チャネルを介して受信 m, k されたパイロット信号 r' を、理想的な状態で受信されるべきパイロット信号 r で除 m, k m, k 算すればよい。

[0034] [数 7]

[0035] しかしなら、パイロット信号 10の近傍で伝送されたデータ伝送信号 11〜18が受信端で未知であるデータに基づいて変調されている場合、パイロット信号 10に発生する干渉成分は受信端にぉ、て不明であり、不明な干渉成分は伝送チャネルの伝達特性 H の推定を妨げる。

m, k

[0036] そこで、特許文献 2に開示されて、る従来のマルチキャリア変調では、パイロット信号 10の近傍で伝送されるデータ伝送信号 11〜18のうち少なくとも 1つに拘束条件を課して、パイロット信号 10に発生する干渉 (直交位相成分に発生する固有干渉)を抑圧している。すなわち、（数 5)における虚数項力^になるように、データ伝送信号 11 〜18を変調する振幅値 d 、 d 、 d 、 d 、 d 、 d 、 d

m— 1, k— 1 m— 1, k m— 1, k+ 1 m, k— 1 m, k+ 1 m+ 1, k— 1 m+ 及び d のうちの少なくともいずれか一つの振幅値に拘束条件を課す。

1, k m + 1, k+ 1

[0037] 例えば、（m+ 1)番目のシンボルの k番目のキャリアで伝送するデータ伝送信号 17 を変調して!/、る振幅値 d に拘束条件を課す場合、振幅値 d は (数 8)を満たすように決定される。

[0038] [数 8] a m- k-l^ m-l,k-l + ^a m-l,k ^ m-l,k + °" m-lMl^ m-l,k+l

+ m,k-l^m,k-l + ^a m,k+\^ m,k+\ 0

+ ^a m+hk-l^ m+l,k-l + ^a m+Lk ^ m+ k + ， +l*^m+l， +1

[0039] 以上のように、パイロット信号 10の近傍で伝送されるデータ伝送信号 11〜18からパイロット信号 10に発生する干渉 (直交位相成分に発生する固有干渉)を抑圧することで、受信端で受信されるパイロット信号 10が複素数領域にぉ、て既知となるため、受信端における伝送チャネルの伝達特性 H の推定が容易になる。

m, k

特許文献 1：特表平 11 510653号公報（国際公開番号: W096Z35278) 特許文献 2 :特表 2004— 509562号公報（国際公開番号: WO2002Z025884) 非特許文献 1 : S. B. Weinstein and Paul M. Ebert, "離散フーリエ変換を用いた周波数分割多重によるデータ伝送（Data Transmission by Frequency - Division Multiplexing Using the Discrete Fourier Transform) , IEE E Transaction on Communications, vol. COM— 19, pp. 628— 634, Oct . 1971.

非特許文献 2 : Burton R. Saltzberg, "効率的な並列データ伝送システムの性能（ Performance of an Efficient Parallel Data Transmission System) , I EEE Transaction on Communications, vol. COM— 15, pp. 805— 811, Dec. 1967.

非特許文献 3 :R. Li and G. Stette, "有限時間直交マルチキャリア変調方法 (Ti me— Limited Orthogonal Multicarrier Modulation Schemes) , IEEE Transactions on Communications, vol. 43, pp. 1269— 1272, Feb. /Ma r. /Apr. 1995.

非特許文献 4: M. A. Tzannes, M. C. Tzannes, J. Proakis and P. N. Heller , "DMTシステム、 DWMTシステム及びフィルタバンク（DMT Systems, DWMT Systems and Digital Filter Banks) ", IEEE International Conferenc e on Communications , pp. 311— 315, May. 1994

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

し力しながら、上記した拘束条件を課す従来の方法は、送信端にお!、て (数 8)を満足する演算を行う必要があり、送信端の処理が複雑になるという課題を有していた。上記の説明では時間方向及び周波数方向に隣接する被変調波力の干渉のみを考慮しているが、実際にはより離れた位置で伝送される被変調波力ゝらの干渉も存在する。従って、実際の固有干渉の影響を抑圧するためには (数 8)の演算は更に複雑になる。また、拘束条件が課されるデータ伝送信号以外のデータ伝送信号からのパィロット信号への干渉が大きい場合、その干渉を除去するために、拘束条件が課されるデータ送信信号の振幅が大きくなり、送信電力の増加を招くという課題を有していた。

[0041] 本発明は、前記従来の課題を解決するもので、送信端における処理が簡単で、かつ、送信電力を削減することができるマルチキャリア変調方法並びにその方法を用いた送信装置及び受信装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0042] 本発明に係るマルチキャリア変調方法は、

シンボル送信周期を τとし複数のキャリアの周波数間隔を Vとしたときに V τ =1 Ζ2であるマルチキャリア変調方法にぉ、て、

上記マルチキャリア変調方法に基づいて変調を施して生成されたマルチキャリア被変調信号は位相参照パイロット信号を含み、

上記位相参照ノィロット信号はヌル信号 (振幅値が 0で変調された信号)である。

[0043] これにより、送信端においてデータ送信信号からパイロット信号への干渉量及びその干渉量をキャンセルするための演算を行うことなぐ受信端における簡単な演算で正確に伝送チャネルの伝達特性の位相成分を推定することができる。また、本発明のマルチキャリア変調方法は、受信端にお!、て位相参照パイロット信号の位相差を検出して、伝送チャネルの伝達特性の位相成分、送信端と受信端との間の周波数や位相の誤差などを推定し補正することができる。更に、本発明のマルチキャリア変調方法は、位相参照パイロット信号にかかる送信電力を削減することができる。

[0044] 本発明においては、上記位相参照ノィロット信号は、所定のキャリアの時間方向に連続する複数のシンボルに配置されることが好ましい。

[0045] 本発明に係るマルチキャリア変調方法は、

上記マルチキャリア変調方法に基づいて変調を施して生成されたマルチキャリア被変調信号は位相参照パイロット信号と振幅参照パイロット信号を含み、

上記位相参照パイロット信号はヌル信号 (振幅値が 0で変調された信号)であり、上記振幅参照パイロット信号は受信端で既知の振幅値で変調された信号である。

[0046] 本発明にお、ては、送信端にお!、て、変調振幅が 0に抑圧された位相参照パイ口ット信号 (すなわちヌル信号)と、 0ではない既知振幅で変調された振幅参照パイロット信号とが挿入される。これにより、送信端においてデータ送信信号からパイロット信号への干渉量及びその干渉量をキャンセルするための演算を行うことなぐ受信端における簡単な演算で正確に伝送チャネルの伝達特性を推定することができる。また、本発明のマルチキャリア変調方法は、受信端において位相参照パイロット信号の位相差及び振幅参照パイロット信号の振幅差を検出して、伝送チャネルの伝達特性、送信端と受信端との間の周波数や位相の誤差などを推定し補正することができる。更に、本発明のマルチキャリア変調方法は、位相参照パイロット信号にかかる送信電力を削減することができる。

[0047] 本発明にお、ては、上記位相参照ノィロット信号と上記振幅参照パイロット信号は

、所定のキャリアの時間方向に連続する複数のシンボルに 1シンボルごとに交互に配置されることが好ましい。

[0048] 本発明にお、ては、上記位相参照ノィロット信号と上記振幅参照パイロット信号は

、所定のシンボルの周波数方向に連続する複数のキャリアに 1キャリアごとに交互に配置されることが好ましい。

[0049] 本発明にお、ては、上記位相参照ノィロット信号と上記振幅参照パイロット信号は

、周波数方向に 1キャリアごとに交互に配置され、且つ、時間方向にも 1シンボルごとに交互に配置されることが好ま、。

[0050] 本発明に係る送信装置は、

本発明に係る上記マルチキャリア変調方法に基づ、てマルチキャリア被変調信号を生成し、該信号を送出する。

[0051] 本発明に係る送信装置は、

シンボル送信周期を τとし複数のキャリアの周波数間隔を Vとしたときに V τ = 1

Ζ2であるマルチキャリア変調方法に従ってマルチキャリア被変調信号を生成し、該信号を送出する送信装置であって、

送信データを入力し、該送信データに基づくデータ伝送信号を生成するための振幅値と、位相参照パイロット信号を生成するための 0である振幅値とを含むフレーム信号を構成するフレーム構成手段と、

上記フレーム信号に含まれる各振幅値情報に基づき上記マルチキャリア変調方法に従って上記マルチキャリア被変調信号を生成するマルチキャリア変調手段とを備える。

[0052] 本発明に係る送信装置は、

シンボル送信周期を τとし複数のキャリアの周波数間隔を Vとしたときに V τ = 1 Ζ2であるマルチキャリア変調方法に従ってマルチキャリア被変調信号を生成し、該信号を送出する送信装置であって、

送信データを入力し、該送信データに基づくデータ伝送信号を生成するための振幅値と、位相参照パイロット信号を生成するための 0である振幅値と、振幅参照パイ口ット信号を生成するための受信側で既知である振幅値とを含むフレーム信号を構成するフレーム構成手段と、

[0053] 本発明に係る受信装置は、

本発明に係る上記マルチキャリア変調方法に基づ、て生成されたマルチキャリア被変調信号を受信し、

上記マルチキャリア被変調信号に含まれる上記位相参照パイロット信号に基づいて上記マルチキャリア変調信号の位相の変位を推定して補償する。

[0054] 本発明に係る受信装置は、

上記マルチキャリア被変調信号に含まれる上記位相参照パイロット信号に基づいて上記マルチキャリア変調信号の位相の変位を推定して補償し、

上記マルチキャリア被変調信号に含まれる上記振幅参照パイロット信号に基づいて上記マルチキャリア変調信号の振幅の変位を推定して補償する。 [0055] 本発明に係る受信装置は、

シンボル送信周期を τとし複数のキャリアの周波数間隔を Vとしたときに V τ =1 Ζ2であるマルチキャリア変調方法に従って生成されたマルチキャリア被変調信号を受信し復調する受信装置であって、

上記マルチキャリア被変調信号は、ヌル信号 (振幅値が 0で変調された信号)である位相参照パイロット信号を含み、

受信した上記マルチキャリア被変調信号を復調することにより復調ベクトルを生成し、該復調ベクトルを出力するマルチキャリア復調手段と、

上記復調ベクトルを入力し、上記位相参照パイロット信号に基づヽて上記復調べクトルの位相変位を推定して補償する等化手段とを備える。

[0056] 本発明においては、

上記等化手段は、

上記復調ベクトルに含まれる上記位相参照パイロット信号を抽出して上記復調べクトルの位相変位を推定する位相推定手段と、

上記位相推定手段で推定された位相変位に基づいて上記復調ベクトルの位相を補償する位相補償手段とを含むことが好ましヽ。

[0057] 本発明に係る受信装置は、

シンボル送信周期を τとし複数のキャリアの周波数間隔を Vとしたときに V τ =1 Ζ2であるマルチキャリア変調方法に従って変調されたマルチキャリア被変調信号を受信し復調する受信装置であって、

上記マルチキャリア被変調信号は、ヌル信号 (振幅値が 0で変調された信号)である位相参照パイロット信号と、受信端で既知の振幅で変調された振幅参照パイロット信号を含み、

上記復調ベクトルを入力し、上記位相参照パイロット信号に基づヽて上記復調べクトルの位相変位を推定して補償し、上記振幅参照パイロット信号に基づ!/、て上記復調ベクトルの振幅変位を推定して補償する等化手段とを備える。 [0058] 本発明においては、

上記等化手段は、

上記位相推定手段で推定された位相変位に基づいて上記復調ベクトルの位相を補償する位相補償手段と、

上記位相補償手段が出力する位相補償された復調べ外ルに含まれる上記振幅参照パイロット信号を抽出して上記位相補償された復調ベクトルの振幅変位を推定する振幅推定手段と、

上記振幅推定手段で推定された振幅変位に基づ!/、て上記位相補償手段が出力する位相補償された復調ベクトルの振幅を補償する位相補償手段とを含むことが好ましい。

[0059] 本発明においては、

上記等化手段は、

上記位相推定手段で推定された位相変位及び上記振幅推定手段で推定された振幅変位に基づいて上記復調ベクトルの位相及び振幅を補償する補償手段とを含むことが好ましい。

発明の効果

[0060] 本発明のマルチキャリア変調によれば、送信端においてデータ送信信号からパイ口ット信号への干渉を演算することなぐ所定の既知のパイロット信号を挿入することができる。更に、位相参照パイロット信号は、その変調振幅が 0に抑圧されており実質的には送信端力も送出されないため、送信電力を削減する効果がある。

図面の簡単な説明

[0061] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態 1におけるマルチキャリア変調のフレームフォーマットを示す図である。

[図 2]図 2は、本発明のマルチキャリア変調を用いた通信システムの概要図である。

[図 3]図 3は、本発明のマルチキャリア変調を用いた等化手段の一構成例のブロック図である。

[図 4]図 4は、本発明のマルチキャリア変調を用いた等化手段の他の構成例のブロック図である。

[図 5]図 5は、本発明の実施の形態 2におけるマルチキャリア変調のフレームフォーマットを示す図である。

[図 6]図 6は、本発明の実施の形態 3におけるマルチキャリア変調のフレームフォーマットを示す図である。

[図 7]図 7は、本発明の実施の形態 4におけるマルチキャリア変調のフレームフォーマットを示す図である。

[図 8]図 8は、本発明の実施の形態 5におけるマルチキャリア変調のフレームフォーマットを示す図である。

[図 9]図 9は、従来の地上波デジタルテレビジョン放送規格のフレームフォーマットを示す図である。

[図 10]図 10は、従来の無線 LAN規格のフレームフォーマットを示す図である。

[図 11]図 11は、従来のマルチキャリア変調のフレームフォーマットを示す図である。符号の説明

[0062] 10 パイロット信号

11〜18 データ伝送信号

20 位相参照パイロット信号

21 振幅参照パイロット信号

22〜31 データ伝送信号

110 送信端 111 フレーム構成手段

112 マルチキャリア変調手段

120 伝送チャネル

130 受信端

131 マルチキャリア復調手段

132 等化手段

141 位相推定手段

142 位相補償手段

143 振幅推定手段

144 振幅補償手段

151 位相推定手段

152 位相補償手段

153 振幅推定手段

154 補償手段

発明を実施するための最良の形態

[0063] 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。

[0064] (実施の形態 1)

図 1は、本発明の実施の形態 1におけるマルチキャリア変調方法の時間周波数座標平面上で表されるフレームフォーマットの一部を切り出して示した図である。図 1 において、横軸はシンボルの時間方向の配置、縦軸はキャリアの周波数方向の配置を表している。横軸の番号は時間方向におけるシンボル番号を表し、縦軸の番号は周波数方向におけるキャリア番号を表している。位相参照パイロット信号 20は、 m番目のシンボルの k番目のキャリアに配置されて伝送される。振幅参照パイロット信号 2 1は、（m+ 1)番目のシンボルの k番目のキャリアに配置されて伝送される。位相参照パイロット信号 20及び振幅参照パイロット信号 21の近傍には、データ伝送信号 22〜 31が配置されて伝送されている。データ伝送信号 22〜24はそれぞれ、（m— 1)番目のシンボルの（k 1)番目〜（k+ 1)番目のキャリアに配置されて伝送される。データ伝送信号 25及び 26はそれぞれ、 m番目のシンボルの（k 1)番目、（k+ 1)番目のキャリアに配置されて伝送される。データ伝送信号 27及び 28はそれぞれ、 (m+ 1 )番目のシンボルの（k 1)番目、（k+ 1)番目のキャリアに配置されて伝送される。データ伝送信号 29〜31はそれぞれ、（m+ 2)番目のシンボルの（k 1)番目〜（k + 1)番目のキャリアに配置されて伝送される。

[0065] 本実施の形態は、 OFDMZOQAM型マルチキャリア変調方法を対象としている。

後述する他の実施の形態も同様である。 OFDMZOQAMは、シンボル送信周期毎に、周波数が相違する複数のキャリアにそれぞれ振幅変調を施し、変調されたキヤリァを多重するマルチキャリア変調である。時間方向に互いに隣接するシンボルの時間間隔を T、周波数方向に互いに隣接するキャリアの周波数間隔を fとすると、 OF

DMZOQAMにおける伝送信号の一般式は (数 9)のように表すことができる。

[0066] [数 9] s(t) = ( - mT_s

[0067] (数 9)にお!/、て、 mはシンボル番号、 kはキャリアの番号、 f はキャリアの基準周波数、 tは時間を表す。 d は第 mシンボルにおヽて第 kキャリアで伝送される送信デー

m, k

タを表す振幅値である。 g (t-mT )は第 mシンボルに対する窓関数であり、窓関数 g

s

(t)を第 mシンボルへ時間シフトしたものである。 φ は (数 10)で表される変調位相

m, k

[0068] [数 10]

[0069] OFDMZOQAMにお!/、て、時間方向に互いに隣接するシンボルの時間間隔 Tと

s 周波数方向に互いに隣接するキャリアの周波数間隔 fとの間には、 f T =1Z2なる関係がある。

[0070] 位相参照パイロット信号 20は、送信端において振幅値 d を 0として変調した信号

m, k

である。すなわち、位相参照ノィロット信号 20はヌル信号である。また、位相参照パィロット信号 20がヌル信号であることは、受信端にお!、て知られて、るものとする。振幅参照パイロット信号 21は、受信端で既知である振幅値 d で変調した信号

m+ 1, k

である。データ伝送信号 22〜31は、それぞれ送信データに基づく振幅値 d 、

m— 1, k— 1 d 、d 、d 、d 、d 、d 、d 、d 及び d m- 1, k m- 1, k+ 1 m, k_ l m, k+ 1 m + 1, k_ l m + 1, k+ 1 m + 2, k_ l m + 2, k m+2, k+ 1で変調した信号である。

[0072] 理想的な (イデアル)状態にお!、て受信端で受信される位相参照パイロット信号 20 は (数 1 1)で表される

[0073] [数 11] r m. , + a ' m,k ,+l1 1

,k-l + m+l,k^ m+l,k + m+l,k+l^ m+l,k+l」

[0074] (数 11)において、 r は理想的な状態で受信される位相参照パイロット信号 20を

m, k

表す複素ベクトルである。は、振幅参照ノィロット信号 21から位相参照パイ口

m + 1, k

ット信号 20の直交位相軸への干渉の係数である。ここで、「直交位相軸」とは、送信端で各シンボルの各キャリアに振幅変調を施した位相軸と直交する（すなわち、 π / 2ラジアン異なる）位相軸のことである。また、 ex 、 α 、 α 、 α

m— 1, k— 1 m— 1, k m— 1, k+ 1 m, k— 1

、 a 、 a 及び a は、それぞれデータ伝送信号 22〜28から位相 m, k+ 1 m+ 1, k- 1 m+ 1, k+ 1

参照パイロット信号 20の直交位相軸への干渉の大きさを表す係数である。（数 11)からゎ力るように、理想的な状態において受信端で受信される位相参照パイロット信号 20には、その虚数項にのみ近傍で伝送される振幅参照パイロット信号 21及びデータ伝送信号 22〜28からの干渉成分が現われる。よって、理想的な状態において受信端で受信される位相参照パイロット信号 20は虚数成分のみ有する。従って、位相参照パイロット信号 20 {r }の位相は、士 π Ζ2ラジアンである。（数 11)では、位相参

m, k

照パイロット信号 20の直交位相軸への干渉は隣接して伝送される被変調信号のみについて考慮しているが、実際にはより離れた位置の被変調信号力の干渉も存在する。なお、位相参照パイロット信号 20に対して隣接より離れた位置の被変調信号力もの干渉も位相参照パイロット信号 20の直交位相軸に発生する。よって、干渉を及ぼす範囲に関して、（数 1 1)は一般性を損なわない。 [0075] 伝送チャネルを介して通信を行った場合を考える。位相参照ノィロット信号 20は、 m番目のシンボルの k番目のキャリアで伝送されている。位相参照パイロット信号 20 に対する伝送チャネルの伝達特性を H とすると、伝送チャネルを介して受信端で

m, k

受信された位相参照パイロット信号 20{r' }は (数 12)のように表される。ここで、伝

m, k

達特性 H は複素ベクトルで表される。

m, k

[0076] [数 12]

r' = r

[0077] 伝送チャネルを介して受信端で受信された位相参照パイロット信号 20{r' }から

m, k

、伝送チャネルの伝達特性 H の位相成分 Φ を推定することができる。伝送チヤ

m, k m, k

ネルの伝達特性の位相成分 Φ は、（数 13)に示されるように、伝送チャネルを介し

m, k

て受信端で受信された位相参照パイロット信号 20の位相 Zr' から理想的な状態

m, k

で受信される位相参照パイロット信号 20の位相 Zr である + π Ζ2ラジアンまたは

m, k

— π Z2ラジアンを差し引くことで推定される。

[0078] [数 13]

[0079] 推定された伝送チャネルの伝達特性の位相成分 Φ は位相参照パイロット信号

m, k 2

0の位相 Zr がもつ πラジアンの位相不確定性を含む力この位相不確定性は後

m, k

述する手順において除去される。ここで言う「πラジアンの位相不確定性」とは、理想的な状態で受信される位相参照パイロット信号 20が + π Ζ2ラジアンであるか π Ζ2ラジアンであるかがこの時点では未知であることに起因し、 + π Ζ2ラジアンと π Ζ2ラジアンの差の曖昧さを含むことを意味する。

[0080] 理想的な状態において受信端で受信される振幅参照パイロット信号 21は (数 14) で表される。

[0081] [数 14] ^rm+l,k ~ ^m+Lk + J + m+l,k-l^ m+l,k-l + ^a m+l,k+l^ m+l,k+

[0082] (数 14)において、 r は理想的な状態で受信される振幅参照パイロット信号 21

m+ l, k

を表す被素べクトノレである。 α 、 α 、 α 、 α 、 α 、 α

m， k- 1 m, k+ 1 m+ l, k_ l m + l, k+ 1 m + 2, k_ l 及び α はそれぞれ、データ伝送信号 25〜31から振幅参照ノィロット信 m + 2, k m + 2, k+ 1

号 21の直交位相軸への干渉の大きさを表す係数である。（数 14)からわ力るように、理想的な状態において受信端で受信される振幅参照パイロット信号 20には、その実数項に送信端で変調を行った振幅参照パイロット信号 21の振幅値 d が現われ、

m + l, k

その虚数項に近傍のデータ伝送信号 25〜31からの干渉成分が現われる。

[0083] 伝送チャネルを介して通信を行った場合を考える。振幅参照パイロット信号 21は、 ( m+ 1)番目のシンボルの k番目のキャリアで伝送されて、る。振幅参照パイロット信号 21に対する伝達特性を H とすると、伝送チャネルを介して受信端で受信され

m + l, k

る振幅参照パイロット信号 21 {r' }は (数 15)のように表される。ここで、伝達特性

m+ l, k

H は複素ベクトルで表される。

m + l, k

[0084] [数 15]

rm+ ,k m+ k ^m+ k

[0085] 伝送チャネルを介して受信端で受信された振幅参照パイロット信号 21 ' }か

m + l, k ら伝送チャネルの伝達特性 H の振幅成分 A を推定することができる。ここ

m+ l, k m + l, k

で伝送チャネルの伝達特性の時間的変動は少ないと仮定し、 m番目のシンボルの k 番目のキャリアの伝達特性 H と（m+ 1)番目のシンボルの k番目のキャリアの伝達

m, k

特性 H は等しいとする。伝送チャネルの伝達特性の振幅成分 A は、（数 16 m + l, k m+ l, k

)に示されるように、伝送チャネルを介して受信端で受信された振幅参照パイロット信号 21の位相 r' を、既に推定された伝送チャネルの伝達特性の位相成分 Φ

m+ l, k m, k で位相補正し、位相補正された振幅参照パイロット信号 21の実数成分を振幅参照パィロット信号 21の既知の振幅値すなわち送信端での振幅値 d で除算することで

m+ l, k

推定される。

[0086] [数 16] Re

A ^rm+l,k^e

m+\,k j 上記の如く推定された伝達特性の位相成分 Φ 及び振幅成分 A を用い m, k m+ 1, k 伝送チャネルの伝達特性 H 及び H は (数 17)のように推定される。

[0088] [数 17]

H _m+i,k = ^m+i, し'

[0089] 推定された伝達特性の位相成分 Φ

m, kがその位相不確定性によって、真実の値とは πラジアン異なって推定された場合であっても、その位相不確定性は除去される。なぜなら、伝達特性の位相成分 Φ

m, kが真実の値とは πラジアン異なって推定された場合には、（数 16)で推定された伝達特性の振幅成分 A の極性が反転し、さら m + 1, k

に (数 17)において極性が反転した値同士が掛け合わされることとなり、結局、推定された伝達特性 H 及び H の極性は真実の極性と等しくなるからである。

m, k m + 1, k

[0090] 図 2を用いて、本発明のマルチキャリア変調を用いた通信システムの概要を説明する。

図 2に示されるように、この通信システムは、送信端 110と、受信端 130とを備えている。送信端 110から送出されたマルチキャリア被変調信号は、伝送チャネル 120を介して受信端 130で受信される。

[0091] 伝送チャネル 120は、有線チャネルまたは無線チャネルである。伝送チャネル 120 が無線の場合、送信端 110から伝送チャネル 120、伝送チャネル 120から受信端 13 0へはアンテナを介して接続される。

[0092] 送信端 110は、フレーム構成手段 111とマルチキャリア変調手段 112とを含む。フレーム構成手段 111は、送信データを入力し、入力された送信データに基づいてデータ伝送信号を変調するための振幅値を生成するとともに、データ伝送信号を変調するための振幅値と位相参照パイロット信号を変調するための振幅値と振幅参照パィロット信号を変調するための振幅値とを含むフレーム信号を生成する。フレーム信号に含まれる位相参照パイロット信号を変調するための振幅値は 0であり、フレーム信号に含まれる振幅参照信号を変調するための振幅値は受信端で既知の値である。マルチキャリア変調手段 112は、フレーム構成手段 111で生成されたフレーム信号を入力し、フレーム信号に含まれる振幅値に基づ、て OFDM/OQAM型のマルチキャリア変調を施してマルチキャリア被変調信号を生成し、このマルチキャリア被変調信号を送信端 110より送出する。

[0093] 受信端 130は、マルチキャリア復調手段 131と、等化手段 132を含む。マルチキヤリア復調手段 131は、受信された OFDMZOQAM型のマルチキャリア被変調信号をマルチキャリア復調し、復調ベクトルを出力する。等化手段 132は、マルチキャリア復調手段 131が出力した復調べクトルを入力し、位相参照パイロット信号及び振幅参照パイロット信号に基づいて伝送チャネル 120の伝達特性を推定し補償する。等化手段 132にお、て伝達特性の補償が行われた復調ベクトルは、受信データに復調されて出力される。

[0094] 等化手段 132は、例えば図 3に示されるように構成することができる。図 3に示されるように、等化手段 132は、位相推定手段 141と、位相補償手段 142と、振幅推定手段 143と、振幅補償手段 144とを含む。位相推定手段 141は、マルチキャリア復調手段 131から出力された復調ベクトルに含まれる位相参照パイロット信号を抽出し、この位相参照パイロット信号に基づいて伝送チャネル 120の伝達特性の位相成分を推定する。位相補償手段 142は、位相推定手段 141で推定された伝送チャネル 120の伝達特性の位相成分に基づ!/、て、マルチキャリア復調手段 131から出力された復調べタトルの位相を補償する。振幅推定手段 143は、位相補償手段 142が出力した位相補償された復調ベクトルに含まれる振幅参照パイロット信号を抽出し、この振幅参照パイロット信号に基づヽて伝送チャネル 120の伝達特性の振幅成分を推定する。振幅補償手段 144は、振幅推定手段 143で推定された伝送チャネル 120の伝達特性の振幅成分に基づいて、位相補償手段 142が出力する位相補償された復調べタトルの振幅を補償する。位相及び振幅が補償された復調ベクトルは、受信データに復調されて出力される。

[0095] 等化手段 132は、図 4に示されるように構成することも可能である。図 4に示されるように、等化手段 132は、位相推定手段 151と、位相補償手段 152と、振幅推定手段 1 53と、補償手段 154とを含む。位相推定手段 151は、マルチキャリア復調手段 131 力も出力された復調ベクトルに含まれる位相参照ノィロット信号を抽出し、この位相参照パイロット信号に基づいて伝送チャネル 120の伝達特性の位相成分を推定する。位相補償手段 152は、位相推定手段 151で推定された伝送チャネル 120の伝達特性の位相成分に基づ!/、て、マルチキャリア復調手段 131から出力された復調べクトルに含まれる振幅参照パイロット信号の位相を補償する。振幅推定手段 153は、位相補償手段 152が出力した位相補償された復調ベクトルに含まれる振幅参照パイ口ット信号を抽出し、この振幅参照パイロット信号に基づいて伝送チャネル 120の伝達特性の振幅成分を推定する。補償手段 154は、位相推定手段 151及び振幅推定手段 153で推定された伝送チャネル 120の伝達特性の位相成分及び振幅成分に基づ V、て、マルチキャリア復調手段 131から出力された復調ベクトルの位相及び振幅を補償する。位相及び振幅が補償された復調ベクトルは、受信データに復調され出力される。

[0096] なお、本実施の形態における上記の説明では、位相参照パイロット信号 20と振幅参照パイロット信号 21を挿入したフレームフォーマットにつ、て説明したが、本実施の形態はこの例に限定されない。位相補償のみを行う場合は、位相参照ノィロット信号 20のみを挿入したフレームフォーマットを用いてもよ!、。

[0097] また、本実施の形態における上記の説明では、振幅参照パイロット信号 21は時間方向にお、て位相参照パイロット信号 20の次のシンボルに挿入されたフレームフォ一マットについて説明したが、本実施の形態はこの例に限定されない。例えば、振幅参照パイロット信号 21が時間方向において位相参照パイロット信号 20の前のシンポルに揷入されたフレームフォーマットを用いてもよい。また、時間経過に伴う伝送チヤネルの伝達特性の変化が少な、場合、位相参照パイロット信号 20と振幅参照パイ口ット信号 21は隣り合うシンボルに配置されていなくてもよい。つまり、位相参照パイ口ット信号 20と振幅参照パイロット信号 21の間に 1又は複数のデータ伝送信号が介在していてもよい。

[0098] また、本実施の形態における上記の説明では、振幅参照パイロット信号 21は時間方向にお、て位相参照パイロット信号 20の次のシンボルに挿入されたフレームフォ一マットについて説明したが、本実施の形態はこの例に限定されない。振幅参照パイロット信号 21が周波数方向において位相参照パイロット信号 20に隣接するキャリアに挿入されたフレームフォーマットを用いてもよい。また、マルチパスによる複数の到来波の時間差がシンボル送信周期に比べて小さくコヒーレンス周波数帯域がキャリアの周波数の間隔よりも十分広い場合、位相参照パイロット信号 20と振幅参照パイロット信号 21は周波数方向にぉ、て隣り合うキャリアに配置されて、なくてもよ!、。つまり、位相参照パイロット信号 20と振幅参照パイロット信号 21の間に 1又は複数のデータ伝送信号が介在して!/、てもよ、。

[0099] また、振幅参照パイロット信号 21はその振幅が受信端で既知であって、その極性を位相参照パイロット信号 20の直交位相に受信端で生じる固有干渉成分が大きくなるように選んでもよい。これにより、受信端において位相参照パイロット信号 20に基づき伝送チャネルの伝達特性の位相成分を推定する際、その推定精度が向上する。

[0100] 以上のように、本発明のマルチキャリア変調方法では、送信端において、変調振幅力 SOに抑圧された位相参照パイロット信号 (すなわちヌル信号）と、 0ではない既知振幅で変調された振幅参照パイロット信号とが挿入される。これにより、送信端においてデータ送信信号力パイロット信号への干渉量及びその干渉量をキャンセルするための演算を行うことなぐ受信端における簡単な演算で正確に伝送チャネルの伝達特性を推定することができる。また、本発明のマルチキャリア変調方法は、受信端において位相参照パイロット信号の位相差及び振幅参照パイロット信号の振幅差を検出して、伝送チャネルの伝達特性、送信端と受信端との間の周波数や位相の誤差などを推定し補正することができる。更に、本発明のマルチキャリア変調方法は、位相参照パイロット信号にかかる送信電力を削減することができる。

[0101] (実施の形態 2)

図 5は、本発明の実施の形態 2におけるマルチキャリア変調方法の時間周波数座標平面上で表されるフレームフォーマットの一部を切り出して示した図である。図 5 において、横軸はシンボルの時間方向の配置、縦軸はキャリアの周波数方向の配置を表している。横軸の番号は時間方向におけるシンボル番号を表し、縦軸の番号は周波数方向におけるキャリア番号を表している。〇記号は位相参照パイロット信号、參記号は振幅参照パイロット信号、 X記号はデータ伝送信号を示す。実施の形態 2 においては、図 5に示される如ぐ位相参照パイロット信号と振幅参照パイロット信号は、 k番目のキャリアで時間方向に 1シンボルおきに交互に伝送される。

[0102] 位相参照ノィロット信号は送信端において変調振幅が 0に抑圧されている。すなわち、位相参照パイロット信号はヌル信号である。また、位相参照パイロット信号がヌル信号であることは、受信端においても知られているものとする。振幅参照パイロット信号は受信端で既知である振幅値で変調されて、る。

[0103] 実施の形態 2において、好ましくは、時間方向において 1シンボルおきに伝送される各々の振幅参照パイロット信号を振幅変調する極性は、それらの振幅参照パイロット信号を伝送するキャリアの周波数において互いに同じ位相となるように決定される。

[0104] 実施の形態 2においては、実施の形態 1のマルチキャリア変調方法と同様、受信端にお、て、位相参照パイロット信号によって伝送チャネルの伝達特性の位相成分を推定することができ、振幅参照パイロット信号によって伝送チャネルの伝達特性の振幅成分を推定することができる。受信端において、推定された位相参照パイロット信号の位相差及び振幅参照パイロット信号の振幅差に基づ、て、伝送チャネルの伝達特性、送信端と受信端との間の周波数や位相の誤差などを推定し補正することができる。特に、本実施の形態のマルチキャリア変調方法は、位相参照パイロット信号及び振幅参照パイロット信号を伝送するキャリアをパイロットキャリアとして取り扱う。

[0105] 以上のように、本実施の形態に係るマルチキャリア変調方法は、送信端において変調振幅が 0に抑圧された位相参照パイロット信号と、既知振幅で変調された振幅参照パイロット信号とをデータ伝送信号間に挿入することによって、送信端においてデータ送信信号力パイロット信号への干渉量及びその干渉量をキャンセルするための演算を行うことなぐ受信端における簡単な演算で正確に伝送チャネルの伝達特性を推定することができる。また、本発明のマルチキャリア変調方法は、受信端において位相参照パイロット信号の位相差及び振幅参照パイロット信号の振幅差を検出して、伝送チャネルの伝達特性、送信端と受信端との間の周波数や位相の誤差などを推定し補正することができる。更に、本発明のマルチキャリア変調方法は、位相参照パイロット信号にかかる送信電力を削減することができる。

[0106] 特に本実施の形態のマルチキャリア変調は、 1シンボルおきに伝送される各々の振幅参照パイロット信号の振幅変調極性をそれらの信号を伝送するキャリアの周波数において互いに同じ位相となるようにする場合、以下の効果を奏する。すなわち、このような位相関係にすることにより、各振幅参照パイロット信号が位相参照パイロット信号へ及ぼす固有干渉が大きくなる。これにより、受信端に置ける位相参照パイロット信号の直交位相軸に大きな振幅を発生させ、位相参照パイロット信号による位相検出の精度を向上させることができる。

[0107] (実施の形態 3)

図 6は、本発明の実施の形態 3におけるマルチキャリア変調方法の時間周波数座標平面上で表されるフレームフォーマットの一部を切り出して示した図である。図 6 において、横軸はシンボルの時間方向の配置、縦軸はキャリアの周波数方向の配置を表している。横軸の番号は時間方向におけるシンボル番号を表し、縦軸の番号は周波数方向におけるキャリア番号を表している。〇記号は位相参照パイロット信号、 X記号はデータ伝送信号を示す。実施の形態 3においては、図 6に示されるが如ぐ位相参照パイロット信号は k番目のキャリアで時間方向に連続的に伝送される。

[0108] 位相参照ノィロット信号は送信端において変調振幅が 0に抑圧されている。すなわち、位相参照パイロット信号はヌル信号である。また、位相参照パイロット信号がヌル信号であることは、受信端にお!、ても知られてヽるものとする。

[0109] 実施の形態 3では、実施の形態 1のマルチキャリア変調方法と同様、受信端において、位相参照パイロット信号によって、送信端とのキャリア周波数ずれ及びサンプリング周波数ずれに起因する位相ずれを推定し、補正することができる。特に、本実施の形態のマルチキャリア変調方法では、位相参照パイロット信号を伝送するキャリアをパイロットキャリアとして取り扱う。

[0110] 以上のように、本実施の形態に係るマルチキャリア変調方法では、送信端において変調振幅が 0に抑圧された位相参照パイロット信号が挿入される。これにより、送信端においてデータ送信信号からパイロット信号への干渉量及びその干渉量をキャンセルするための演算を行うことなぐ受信端における簡単な演算で正確に送信端と受信端との間の周波数や位相の誤差などを推定し補正することができる。また、本実施の形態のマルチキャリア変調方法は、受信端にお!、て位相参照パイロット信号の位相差を検出して、送信端と受信端との間の周波数や位相の誤差などを推定し補正することができる。更に、本発明のマルチキャリア変調方法は、位相参照ノィロット信号に力かる送信電力を削減することができる。

[0111] 特に本実施の形態に係るマルチキャリア変調方法は、位相補償を行うためのパイ口ットキャリアを用いるマルチキャリア変調として有用である。

[0112] (実施の形態 4)

図 7は、本発明の実施の形態 4におけるマルチキャリア変調方法の時間周波数座標平面上で表されるフレームフォーマットの一部を切り出して示した図である。図 7 において、横軸はシンボルの時間方向の配置、縦軸はキャリアの周波数方向の配置を表している。横軸の番号は時間方向におけるシンボル番号を表し、縦軸の番号は周波数方向におけるキャリア番号を表している。〇記号は位相参照パイロット信号、參記号は振幅参照パイロット信号、 X記号はデータ伝送信号を示す。実施の形態 4 においては、図 7に示されるが如ぐ位相参照パイロット信号と振幅参照パイロット信号は m番目のシンボルで周波数方向にキャリアごとに交互に配置されて伝送される。

[0113] 位相参照パイロット信号は送信端において変調振幅が 0に抑圧されている。すなわち、位相参照パイロット信号はヌル信号である。また、位相参照パイロット信号がヌル信号であることは、受信端においても知られているものとする。振幅参照パイロット信号は受信端で既知である振幅値で変調されて、る。

[0114] 実施の形態 4においては、実施の形態 1のマルチキャリア変調方法と同様、受信端にお、て、位相参照パイロット信号によって伝送チャネルの伝達特性の位相成分を推定することができ、振幅参照パイロット信号によって伝送チャネルの伝達特性の振幅成分を推定することができる。実施の形態 4においては、受信端において、推定された位相参照パイロット信号の位相差及び振幅参照パイロット信号の振幅差に基づ V、て、それらを補間してデータ伝送信号にっ、て伝送チャネルの伝達特性を推定し、補正することができる。特に、本実施の形態に係るマルチキャリア変調方法では、位相参照パイロット信号及び振幅参照ノィロット信号を伝送するシンボルをパイロットシンボルとして取り扱う。

[0115] なお、本実施の形態の上記説明では、位相参照パイロット信号及び振幅参照パイロット信号が m番目のシンボルで伝送されその前後のシンボルではデータ伝送信号が伝送されるものとして説明している力本実施の形態はこれに限定されない。例えば、位相参照ノィロット信号及び振幅参照パイロット信号が伝送されるシンボルはバ一スト状のフレームの先頭であってもよぐあるいは、その前後に特殊なシンボルが伝送されてもよい。

[0116] 以上のように、本実施の形態に係るマルチキャリア変調方法は、送信端において変調振幅が 0に抑圧された位相参照パイロット信号と、既知振幅で変調された振幅参照パイロット信号とをデータ伝送信号間に挿入することによって、送信端においてデータ送信信号力パイロット信号への干渉量及びその干渉量をキャンセルするための演算を行うことなぐ受信端における簡単な演算で正確に伝送チャネルの伝達特性を推定することができる。また、本発明のマルチキャリア伝送方法は、受信端において位相参照パイロット信号の位相差及び振幅参照パイロット信号の振幅差を検出して、伝送チャネルの伝達特性、送信端と受信端との間の周波数や位相の誤差などを推定し補正することができる。更に、本発明のマルチキャリア変調方法は、位相参照パイロット信号にかかる送信電力を削減することができる。また、位相参照パイロット伝送によって削減された送信電力を振幅参照ノィロット信号に割り当てることにより、受信端にぉ、て伝送チャネルの伝達特性の推定精度を更に向上させることができる。

[0117] 特に本実施の形態のマルチキャリア変調方法は、伝送チャネルの特性を推定するためのパイロットシンボル又は参照シンボルを有するマルチキャリア変調として有用である。

[0118] (実施の形態 5)

図 8は、本発明の実施の形態 5におけるマルチキャリア変調方法の時間周波数座標平面上で表されるフレームフォーマットの一部を切り出して示した図である。図 8 において、横軸はシンボルの時間方向の配置、縦軸はキャリアの周波数方向の配置を表している。横軸の番号は時間方向におけるシンボル番号を表し、縦軸の番号は周波数方向におけるキャリア番号を表している。〇記号は位相参照パイロット信号、參記号は振幅参照パイロット信号、 X記号はデータ伝送信号を示す。実施の形態 5 においては、図 8に示されるが如ぐ位相参照パイロット信号と振幅参照パイロット信号は、例えば m番目から（m+ 3)番目のシンボルにおいて、キャリアごとかつシンポルごとに交互に配置されて伝送される。

[0119] 位相参照パイロット信号は送信端において変調振幅が 0に抑圧されている。すなわち、位相参照パイロット信号はヌル信号である。また、位相参照パイロット信号がヌル信号であることは、受信端においても知られているものとする。振幅参照パイロット信号は受信端で既知である振幅値で変調されて、る。

[0120] 実施の形態 5では、実施の形態 1のマルチキャリア変調方法と同様、受信端において、位相参照パイロット信号によって伝送チャネルの伝達特性の位相成分を推定することができ、振幅参照パイロット信号によって伝送チャネルの伝達特性の振幅成分を推定することができる。実施の形態 5では、受信端において、推定された位相参照パイロット信号の位相差及び振幅参照パイロット信号の振幅差に基づ、て、伝送チヤネルの伝達特性、送信端と受信端との間の周波数や位相の誤差などを推定し補正することができる。特に、本実施の形態のマルチキャリア変調方法では、位相参照パィロット信号及び振幅参照パイロット信号を伝送するシンボルをパイロットシンボルとして取り扱う。

[0121] 実施の形態 5において、好ましくは、時間方向において 1シンボルおきに伝送される各々の振幅参照パイロット信号を振幅変調する極性は、それら振幅参照パイロット信号を伝送するキャリアの周波数において互いに同じ位相となるように決定される。

[0122] 実施の形態 5において、好ましくは、上記のように構成されるパイロットシンボルのシンボル数は、 1つのシンボルの被変調波の時間応答の長さに相当するシンボル数以上に設定する。これによつて、理想的な状態において受信端で受信される位相参照ノィロット信号の振幅が一意に決定し、かつ、振幅参照ノィロット信号の位相が一意に決定するシンボルが形成され、そのシンボルではすベてのキャリアで伝送チャネルの伝達特性の位相と振幅を同時に推定することができる。

[0123] なお、本実施の形態の上記説明において、位相参照パイロット信号及び振幅参照パイロット信号が m番目から（m+ 3)番目のシンボルで伝送されその前後のシンボルではデータ伝送信号が伝送されるものとして説明している力実施の形態 5は、この例に限定されない。すなわち、位相参照パイロット信号及び振幅参照パイロット信号が連続的に伝送されるシンボルの数は任意である。また、位相参照パイロット信号及び振幅参照パイロット信号が連続的に伝送されるシンボルはバースト状のフレームの先頭部分であってもよぐあるいは、その前後に特殊なシンボルが伝送されてもよい。

[0124] 以上のように、本実施の形態に係るマルチキャリア変調方法は、送信端において変調振幅が 0に抑圧された位相参照パイロット信号と、既知振幅で変調された振幅参照パイロット信号とをデータ伝送信号の間に挿入することによって、送信端においてデータ送信信号力パイロット信号への干渉量及びその干渉量をキャンセルするための演算を行うことなぐ受信端における簡単な演算で正確に伝送チャネルの伝達特性を推定することができる。また、本発明のマルチキャリア変調方法は、受信端において位相参照パイロット信号の位相差及び振幅参照パイロット信号の振幅差を検出して、伝送チャネルの伝達特性、送信端と受信端との間の周波数や位相の誤差などを推定し補正することができる。更に、本発明のマルチキャリア変調方法は、位相参照パイロット信号にかかる送信電力を削減することができる。また、位相参照パイ口ット伝送によって削減された送信電力を振幅参照パイロット信号に割り当てることにより、受信端において伝送チャネルの伝達特性の推定精度を更に向上させることができる。

[0125] 特に本実施の形態に係るマルチキャリア変調方法は、伝送チャネルの特性を推定するためのパイロットシンボル又は参照シンボルを有するマルチキャリア変調として更に有用である。

産業上の利用可能性

[0126] 本発明に係るマルチキャリア変調方法並びにその方法を用いた送信装置及び受信装置は、特に OFDMZOQAM型のマルチキャリア変調において、送信端でのフレーム構成処理を簡易にし、かつ、パイロット信号の伝送に力かる送信電力を削減するものである。本発明に係るマルチキャリア変調方法並びにその方法を用いた送信装置及び受信装置は、地上波デジタルテレビジョン放送、携帯電話や無線 LANなどの無線通信、ならびに xDSLや電力線通信などの有線通信における変調方法に有用である。また、その他の通信や音響解析にも応用できる。

Claims

請求の範囲

[1] シンボル送信周期をてとし複数のキャリアの周波数間隔を Vとしたときに V τ = 1 Ζ2であるマルチキャリア変調方法にぉ、て、

前記マルチキャリア変調方法に基づいて変調を施して生成されたマルチキャリア被変調信号は位相参照パイロット信号を含み、

前記位相参照ノィロット信号はヌル信号 (振幅値が 0で変調された信号)である、マルチキャリア変調方法。

[2] 前記位相参照パイロット信号は、所定のキャリアの時間方向に連続する複数のシンボルに配置されることを特徴とする請求項 1記載のマルチキャリア変調方法。

[3] シンボル送信周期をてとし複数のキャリアの周波数間隔を Vとしたときに V τ = 1 Ζ2であるマルチキャリア変調方法にぉ、て、

前記マルチキャリア変調方法に基づいて変調を施して生成されたマルチキャリア被変調信号は位相参照パイロット信号と振幅参照パイロット信号を含み、

前記位相参照パイロット信号はヌル信号 (振幅値が 0で変調された信号)であり、前記振幅参照パイロット信号は受信端で既知の振幅値で変調された信号である、マルチキャリア変調方法。

[4] 前記位相参照パイロット信号と前記振幅参照パイロット信号は、所定のキャリアの時間方向に連続する複数のシンボルに 1シンボルごとに交互に配置されることを特徴とする請求項 3記載のマルチキャリア変調方法。

[5] 前記位相参照パイロット信号と前記振幅参照パイロット信号は、所定のシンボルの周波数方向に連続する複数のキャリアに 1キャリアごとに交互に配置されることを特徴とする請求項 3記載のマルチキャリア変調方法。

[6] 前記位相参照パイロット信号と前記振幅参照パイロット信号は、周波数方向に 1キャリアごとに交互に配置され、且つ、時間方向にも 1シンボルごとに交互に配置されることを特徴とする請求項 3記載のマルチキャリア変調方法。

[7] 請求項 1に記載のマルチキャリア変調方法に基づく変調を施してマルチキャリア被変調信号を生成し、該信号を送出する、送信装置。

[8] シンボル送信周期を τとし複数のキャリアの周波数間隔を Vとしたときに V τ = 1 Z2であるマルチキャリア変調方法に従ってマルチキャリア被変調信号を生成し、該信号を送出する送信装置であって、

前記フレーム信号に含まれる各振幅値情報に基づき前記マルチキャリア変調方法に従って前記マルチキャリア被変調信号を生成するマルチキャリア変調手段とを備える、送信装置。

[9] シンボル送信周期をてとし複数のキャリアの周波数間隔を Vとしたときに V τ = 1 Ζ2であるマルチキャリア変調方法に従ってマルチキャリア被変調信号を生成し、該信号を送出する送信装置であって、

[10] 請求項 1に記載のマルチキャリア変調方法に基づ、て生成されたマルチキャリア被変調信号を受信し、

前記マルチキャリア被変調信号に含まれる前記位相参照パイロット信号に基づいて前記マルチキャリア変調信号の位相の変位を推定して補償する、受信装置。

[11] 請求項 3に記載のマルチキャリア変調方法に基づいて生成されたマルチキャリア被変調信号を受信し、

前記マルチキャリア被変調信号に含まれる前記位相参照パイロット信号に基づいて前記マルチキャリア変調信号の位相の変位を推定して補償し、

前記マルチキャリア被変調信号に含まれる前記振幅参照パイロット信号に基づいて前記マルチキャリア変調信号の振幅の変位を推定して補償する、受信装置。

[12] シンボル送信周期をてとし複数のキャリアの周波数間隔を Vとしたときに V τ = 1 Ζ2であるマルチキャリア変調方法に従って生成されたマルチキャリア被変調信号を受信し復調する受信装置であって、

前記マルチキャリア被変調信号は、ヌル信号 (振幅値が 0で変調された信号)である位相参照パイロット信号を含み、

受信した前記マルチキャリア被変調信号を復調することにより復調ベクトルを生成し、該復調ベクトルを出力するマルチキャリア復調手段と、

前記復調ベクトルを入力し、前記位相参照パイロット信号に基づヽて前記復調べクトルの位相変位を推定して補償する等化手段とを備える、受信装置。

[13] 前記等化手段は、

前記復調ベクトルに含まれる前記位相参照パイロット信号を抽出して前記復調べクトルの位相変位を推定する位相推定手段と、

前記位相推定手段で推定された位相変位に基づいて前記復調ベクトルの位相を補償する位相補償手段とを含むことを特徴とする請求項 12の受信装置。

[14] シンボル送信周期をてとし複数のキャリアの周波数間隔を Vとしたときに V τ = 1 Ζ2であるマルチキャリア変調方法に従って変調されたマルチキャリア被変調信号を受信し復調する受信装置であって、

前記マルチキャリア被変調信号は、ヌル信号 (振幅値が 0で変調された信号)である位相参照パイロット信号と、受信端で既知の振幅で変調された振幅参照パイロット信号を含み、

前記復調ベクトルを入力し、前記位相参照パイロット信号に基づヽて前記復調べクトルの位相変位を推定して補償し、前記振幅参照パイロット信号に基づ!/、て前記復調ベクトルの振幅変位を推定して補償する等化手段とを備える、受信装置。

[15] 前記等化手段は、

前記復調ベクトルに含まれる前記位相参照パイロット信号を抽出して前記復調べクトルの位相変位を推定する位相推定手段と、前記位相推定手段で推定された位相変位に基づいて前記復調ベクトルの位相を補償する位相補償手段と、

前記位相補償手段が出力する位相補償された復調べ外ルに含まれる前記振幅参照パイロット信号を抽出して前記位相補償された復調ベクトルの振幅変位を推定する振幅推定手段と、

前記振幅推定手段で推定された振幅変位に基づ!/、て前記位相補償手段が出力する位相補償された復調ベクトルの振幅を補償する位相補償手段とを含むことを特徴とする請求項 14記載の受信装置。

前記等化手段は、

前記位相推定手段で推定された位相変位に基づいて前記復調ベクトルの位相を補償する位相補償手段と、

前記位相推定手段で推定された位相変位及び前記振幅推定手段で推定された振幅変位に基づいて前記復調ベクトルの位相及び振幅を補償する補償手段とを含むことを特徴とする請求項 14記載の受信装置。