WO2016031496A1 - 送信装置、送信方法、受信装置、および受信方法 - Google Patents

Abstract

　この発明の送信装置は、複数のシンボルから成る１ブロック分のシンボルが入力され、１ブロック前の先頭のシンボルを複製し、複製した複製シンボルを現在のブロックの第１の位置に挿入したブロックシンボルを出力するシンボル配置部と、ブロックシンボルを周波数領域信号に変換する周波数変換部と、周波数領域信号から、１以上の周波数成分を除去する周波数成分除去部と、周波数成分を除去された周波数領域信号に対して補間処理を行った後に、補間された周波数領域信号を時間領域信号に変換する時間変換部と、時間領域信号のうち、第１の位置に基づく位置から最後までの信号をサイクリックプレフィックスとして複製し、時間領域信号の初めにサイクリックプレフィックスを挿入するサイクリックプレフィックス挿入部と、を備えたので、シングルキャリアブロック伝送において、帯域外スペクトルを低減するとともに、周波数利用効率を向上させることができる。

Description

送信装置、送信方法、受信装置、および受信方法

　シングルキャリアブロック伝送方式による送信装置および受信装置に関する。

　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や端末の移動によって起こるドップラ変動によって、伝送路において周波数選択性フェージングが発生したり、伝送の遅延時間が変動したりする。このようなマルチパス環境において、受信信号は送信信号と遅延時間が経って届く信号とが干渉した信号となる。

　このような周波数選択性のある伝送路において、シングルキャリアブロック伝送方式が近年注目を集めている（例えば、下記非特許文献１参照）。シングルキャリア（以下、ＳＣ（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｃａｒｒｉｅｒ）と称す）ブロック伝送方式は、マルチキャリア（以下、ＭＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｃａｒｒｉｅｒ）と称す）ブロック伝送方式であるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送方式に比べ送信ピーク電力を低くすることができる。

　ＳＣブロック伝送では、マルチパスフェージング対策として、時間領域信号の後ろの部分を複製して初めに付加するサイクリックプレフィックス（以下、ＣＰ（Ｃｙｃｌｉｃ　Ｐｒｅｆｉｘ）と称す）挿入やデータの初め又は終わりの部分にゼロを挿入するＺＰ（ｚｅｒｏ　ｐａｄｄｉｎｇ）が行われている。このようにして、ＳＣブロック伝送では、マルチパスフェージングの影響を低減しつつ送信ピーク電力を抑圧することができる。

　一般的に通信システムにおいて、割り当てられた周波数の帯域外のスペクトルについて上限値を示すスペクトルマスクが定められている。通信システムは、スペクトルマスクを満足するように帯域外スペクトルを低減する必要がある。また、帯域外スペクトルは隣接するチャネルへの干渉になるという理由からも、帯域外スペクトルを低減する必要がある。しかしながら、ＳＣブロック伝送では、ＳＣブロック間で位相が不連続となるため、帯域外スペクトルが発生する。

　非特許文献２には、ＳＣブロック毎に固定シンボルを挿入し、ブロック間で位相の連続性を保つことにより、帯域外スペクトルを低減する技術が開示されている。

Ｎ．　Ｂｅｎｖｅｎｕｔｏ，Ｒ．　Ｄｉｎｉｓ，Ｄ．　Ｆａｌｃｏｎｅｒ　ａｎｄ　Ｓ．　Ｔｏｍａｓｉｎ，"Ｓｉｎｇｌｅ　Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｗｉｔｈ　Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ：Ａｎ　Ｉｄｅａ　Ｗｈｏｓｅ　Ｔｉｍｅ　Ｈａｓ　Ｃｏｍｅ－Ａｇａｉｎ"，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ，ｖｏｌ．９８，ｎｏ．１，Ｊａｎ　２０１０，ｐｐ．６９－９６． 長谷川　文大，"データロスの無いＳＣ－ＯＦＤＭ向け帯域外スペクトル制限手法"，電子情報通信学会技術研究報告，Ｖｏｌ．１１３，Ｎｏ．１９４，２０１３．０８．２２，Ｐ．５７－６２，ＲＣＳ２０１３－１３３

　しかしながら、非特許文献２では、固定シンボルを挿入するデータシンボルではデータを送信することができず、周波数利用効率が低下するという問題点があった。

　本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、ＳＣブロック伝送において、帯域外スペクトルを低減するとともに、周波数利用効率を向上させる送信装置を得ることを目的としている。

　複数のシンボルから成る１ブロック分のシンボルが入力され、１ブロック前の先頭のシンボルを複製し、複製した複製シンボルを現在のブロックの第１の位置に挿入したブロックシンボルを出力するシンボル配置部と、ブロックシンボルを周波数領域信号に変換する周波数変換部と、周波数領域信号から、１以上の周波数成分を除去する周波数成分除去部と、周波数成分を除去された周波数領域信号に対して補間処理を行った後に、補間された周波数領域信号を時間領域信号に変換する時間変換部と、時間領域信号のうち、第１の位置に基づく位置から最後までの信号をサイクリックプレフィックスとして複製し、時間領域信号の初めにサイクリックプレフィックスを挿入するサイクリックプレフィックス挿入部と、を備えた。

　本発明によれば、ＳＣブロック伝送において、帯域外スペクトルを低減するとともに、周波数利用効率を向上させることができる。

実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図。 実施の形態１に係るシンボル配置部の入出力の関係を示す図。 実施の形態１に係るシンボル配置部の入出力の関係を示す図。 実施の形態１に係る周波数変換部の入出力の関係を示す図を示す図。 実施の形態１に係る周波数成分除去部の入出力の関係を示す図。 実施の形態１に係る時間変換部の入出力の関係を示す図。 実施の形態１に係るガードバンドと信号帯域との関係を示す図。 実施の形態１に係るＣＰ挿入の一例を示す図。 実施の形態１に係る送信装置の構成を示すブロック図。 実施の形態１に係る周波数成分除去部およびゼロ挿入部の入出力の関係を示す図。 実施の形態１に係るＩＤＦＴ部から出力される１ブロック分の信号ｓ_ｎの位相と振幅を示す図。 実施の形態１に係るＩＤＦＴ部から出力される２ブロック分のＣＰ込みの送信信号ｚ_ｎの位相と振幅を示す図。 実施の形態１に係るＩＤＦＴ部から出力される信号の一例を示す図。 実施の形態１に係るＣＰ付きの送信信号の一例を示す図。 実施の形態１に係るシンボル配置部、ＤＦＴ部、周波数成分除去部、ゼロ挿入部およびＩＤＦＴ部の入出力の関係を示す図。 実施の形態２に係る受信装置の構成を示すブロック図。 実施の形態２に係る受信装置の構成を示すブロック図。 実施の形態２に係る複製シンボル除去部および時間変換部の構成を示すブロック図。

　以下に、本発明にかかる送信装置および受信装置の実施の形態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．
　本実施の形態では、送信装置について説明する。
　図１は、実施の形態１に係る送信装置１０の構成を示すブロック図である。送信装置１０は、シンボル生成部１１、シンボル配置部１２、周波数変換部１３、周波数成分除去部１４、時間変換部１５、ＣＰ挿入部１６および送信処理部１７により構成される。

　まず、各部の処理の概要を説明する。
　シンボル生成部１１は、シンボルを生成し、複数のシンボルを１ブロック分のデータとしてシンボル配置部１２に出力する。シンボルは、例えば、ＰＳＫ（Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）シンボルやＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）シンボル等である。また、１ブロックには数十から数千のシンボルが含まれる。シンボル配置部１２は１ブロック前の先頭のシンボルを複製し、複製したシンボルを現在のブロックの第１の位置に挿入したブロックシンボルを周波数変換部１３に出力する。第１の位置については、後述する。

　周波数変換部１３は入力されたブロックシンボルを周波数領域信号に変換し、周波数成分除去部１４に出力する。周波数成分除去部１４は１以上の周波数成分を除去し、時間変換部１５に出力する。時間変換部１５は入力された周波数領域信号の補間処理を行った後、周波数領域信号を時間領域信号に変換し、ＣＰ挿入部１６に出力する。ＣＰ挿入部１６は時間領域信号に対し、ＣＰを挿入し、送信処理部１７に出力する。送信処理部１７はＣＰ付きの信号をＳＣブロック信号として受信装置に送信する。

　次に、ＣＰの挿入について説明する。
　図２は、実施の形態１に係るＣＰを挿入する時間領域信号２１の一例を示す図である。横軸は時間、縦軸は信号の値を示す。図２は、時間領域信号２１の一部であって最後までの領域ＭｃｐをＣＰとして複製し、時間領域信号２１の初めに挿入することを示している。ＣＰ挿入部１６は、入力される時間領域信号にＣＰを挿入し、送信処理部１７に出力する。

　次に、シンボル配置部１２、周波数変換部１３、周波数成分除去部１４、および時間変換部１５の詳細を説明する。まず、シンボル配置部１２について説明する。
　図３は、実施の形態１に係るシンボル配置部１２の入出力の関係を示す図である。シンボル生成部１１から出力されたシンボルがシンボル配置部１２に入力される。シンボル配置部１２は、シンボルを記憶する記憶部３１を備える。

　図３において、ｄ_ｊ，ｋはｋ番目のブロックのｊ番目のシンボルを示す。シンボル生成部１１からｋ番目のブロックのＮ－１個のシンボルｄ_{０，ｋ、・・・、}ｄ_ｔ，ｋ、ｄ_{ｔ，ｋ－１、・・・、}ｄ_{Ｎ－１，ｋ}が入力されると、シンボル配置部１２は、ブロックの先頭のシンボルｄ_０，ｋを複製し、記憶部３１に記憶する。シンボル配置部１２は、１ブロック前のｋ－１番目のブロックのシンボルｄ_{０，ｋ－１}を記憶部３１から取り出し、現在のブロックであるｋ番目のブロックのｔ番目のシンボルｄ_ｔ，ｋとしてシンボルｄ_{０，ｋ－１}を挿入する。シンボルの番号ｔは、ＣＰ挿入の際に複製する領域の先頭、又はＣＰ挿入の際に複製する領域の先頭に最も影響するシンボルである。最も影響するシンボルについては、後述する。シンボルの番号ｔが複製シンボルを挿入する第１の位置である。

　シンボル配置部１２は、Ｎ個のシンボルｄ_{０，ｋ、・・・、}ｄ_{ｔ，ｋ、・・・、}ｄ_{Ｎ－１，ｋ}から成るブロックシンボルを周波数変換部１３に出力する。
　なお、初期動作の際は、シンボル生成部１１からシンボル配置部１２にＮ個のシンボルが入力される。

　なお、シンボル配置部１２は、記憶部３１から取り出したシンボルに対して、位相回転や振幅調整を与えてもよい。その場合のシンボル配置部４１を図４に示す。
　図４は、実施の形態１に係るシンボル配置部４１の入出力の関係を示す図である。シンボル配置部４１は、記憶部３１から取り出したシンボルｄ_{０，ｋ－１}に対して、位相回転や振幅調整βを与えた後に、現在のブロックのｔ番目のシンボルｄ_ｔ，ｋとして出力する。

　次に、周波数変換部１３について説明する。
　図５は、実施の形態１に係る周波数変換部１３の入出力の関係を示す図である。
シンボル配置部１２からＮ個のシンボルｄ_{０，ｋ、・・・、}ｄ_{Ｎ－１，ｋ}が周波数変換部１３に入力される。周波数変換部１３は、Ｎ個のシンボルについて周波数変換処理を行って、周波数領域信号ｓ_{０，ｋ、・・・、}ｓ_{Ｎ－１，ｋ}を出力する。周波数変換部１３は、例えばＤＦＴやＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いて周波数変換を行う。
　ＳＣ伝送を行う送信装置は、送信ピーク電力を抑圧するため、プリコーダとして一般的にＤＦＴ処理を行う。

　次に、周波数成分除去部１４について説明する。
　図６は、実施の形態１に係る周波数成分除去部１４の入出力の関係を示す図である。
　周波数変換部１３から周波数領域信号ｓ_{０，ｋ、・・・、}ｓ_{Ｎ－１，ｋ}が周波数成分除去部１４に入力される。また、外部パラメタとして周波数成分の除去位置および除去数が周波数成分除去部１４に入力される。周波数成分除去部１４は、周波数領域信号ｓ_{０，ｋ、・・・、}ｓ_{Ｎ－１，ｋ}から、指定された除去位置ｔ_ｚの周波数成分を除去する。除去する場合、どの様な処理を用いても良いが、本実施の形態においては、除去対象の周波数成分に“０”を設定する。周波数成分除去部１４が指定された位置の周波数成分を除去することにより、周波数利用効率を改善することができる。なお、図６においては１つの周波数成分を除去しているが、周波数成分除去部１４が複数の周波数成分を除去してもよい。

　次に、時間変換部１５について説明する。
　図７は、実施の形態１に係る時間変換部１５の入出力の関係を示す図である。
　周波数成分除去部１４から周波数成分を除去された周波数領域信号が時間変換部１５に入力される。時間変換部１５は、入力された周波数領域信号の補間処理を行った後、時間領域信号に変換する。補間処理および時間領域変換はどのような手法を用いても良い。補間処理は、例えば周波数領域におけるゼロ挿入を用いてもよい。また、時間変換部１５は、例えばＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ　Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）やＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ　Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いて時間領域変換を行う。

　また、時間変換部１５は周波数領域にガードバンドを挿入してもよい。
　図８は、実施の形態１に係るガードバンドと信号帯域との関係を示す図である。図８の横軸は周波数である。ガードバンドは割り当てられた全帯域のうち、データ伝送に利用する信号帯域の脇に配置される帯域である。ガードバンドは隣接する周波数を利用する他の装置から信号が漏れこんでも信号の干渉とならないように設置される。

　時間変換部１５は、ガードバンド挿入後の周波数領域信号に対して、例えばゼロ挿入などによりオーバサンプリング処理を行う。具体的には、例えば、「Ｂ．Ｐｏｒａｔ，“Ａ　Ｃｏｕｒｓｅ　ｉｎ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”，Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　ａｎｄ　Ｓｏｎｓ　Ｉｎｃ．，１９９７」（以下、Ｐｏｒａｔ文献と称す）に記載されている信号補間式等を用いて、オーバサンプリング処理を行う。オーバサンプリング処理は、サンプリングレートを上げる、すなわちサンプリング間隔を細かくする処理である。

　時間変換部１５は、入力される周波数領域信号に対し、１成分あたりのサンプリング点がＬ個となるようオーバサンプリングを行う。すなわち、入力される周波数成分に対してサンプリングレートがＬ倍となるようオーバサンプリングを行う。サンプリングレートは、オーバサンプリング後の出力サンプル数が入力される周波数成分の数の何倍であるかを示す値である。入力サンプル数がＮ個の場合、出力サンプル数はＬＮ個となる。なお、オーバサンプリング処理はどのような手法を用いても良い。
　時間変換部１５は、オーバサンプリング処理を行った後、周波数領域信号を時間領域信号に変換し、ＣＰ挿入部１６に出力する。

　時間変換部１５は、ブロック内の最後のシンボルとブロック内の最初のシンボルの間を内挿するよう補間された点がブロックの最後のサンプルに設定される補間処理方法であればどのような補間処理方法を用いてもよい。すなわち、補間処理後の時間領域信号において、補間処理後の最後のサンプル（補間により追加された点）が、ブロック内の最初のサンプルの値に滑らかにつながるような点となるような補間処理であればよい。

　次に、送信装置１０の具体例を示す。
　図９は、実施の形態１に係る送信装置９０の構成を示すブロック図である。図１の送信装置１０との違いは、周波数変換部１３として離散フーリエ変換部（以下、ＤＦＴ部と称す）９１、時間変換部１５としてゼロ挿入部９２および離散フーリエ逆変換部（以下、ＩＤＦＴ部と称す）９３が用いられていることである。本実施の形態においてＩＤＦＴ部９３からの出力サンプル数をＮ_ＡＬＬと表す。

　次に、具体的なシンボルおよび信号を用いて周波数成分の除去およびゼロ挿入について説明する。
　図１０は、実施の形態１に係るシンボル配置部１２からＩＤＦＴ部９３までの入出力の関係を示す図である。ＩＤＦＴ部９３から出力されるサンプル数Ｎ_ＡＬＬ＝８Ｌ、デ－タシンボル数Ｎ＝６、オーバサンプリングレートをＬ＝２と仮定する。周波数領域においてガードバンドとして、片側１サンプル分のゼロを挿入する。

　シンボル配置部１２から６個のシンボルｄ_{０，ｋ、・・・、}ｄ_５，ｋがＤＦＴ部９１に入力される。ＤＦＴ部９１はＤＦＴを行い、６個の周波数成分から成る周波数領域信号ｓ_{０，ｋ、・・・、}ｄ_５，ｋを周波数成分除去部１４に出力する。周波数成分除去部１４は、周波数領域信号ｓ_{０，ｋ、・・・、}ｄ_５，ｋから４番目の周波数成分を除去し、ｓ_３，ｋ＝０として出力する。ｓ_３，ｋ＝０とした周波数成分に別のブロックのデータや制御情報を配置することにより、周波数利用率を向上させることができる。ＤＦＴ部９１からの出力は、データの順番は、ｓ_３，ｋ、ｓ_４，ｋ、ｓ_５，ｋ、ｓ_０，ｋ、ｓ_１，ｋ、ｓ_２，ｋとなる。データの初めはｓ_３，ｋであり、データの終わりはｓ_２，ｋである。

　オーバサンプリングレートは２倍であるので、ゼロ挿入部９２は、ガードバンド処理後の信号に対し、Ｎ_ＡＬＬ／Ｌ点、つまり８個のゼロ挿入を行う。ゼロ挿入部９２は、ｓ_２，ｋとｓ_３，ｋとの間にガードバンドとして片側１サンプル分のゼロを挿入した上で、オーバサンプリングによる補間として、８個のゼロ挿入を行う。ゼロ挿入部９２は、１６個のサンプルをＩＤＦＴ部９３に出力する。ＤＦＴ部９１から出力された周波数成分とゼロ挿入部９２で挿入されたゼロをあわせて、サンプルと呼ぶ。

　ＩＤＦＴ部９３はＩＤＦＴ処理を実施し、ｙ_{０，ｋ、・・・、}ｙ_１５，ｋを出力する。ＩＤＦＴ部９３からの出力もサンプルと呼ぶ。

　Ｐｏｒａｔ文献によると、上記のように周波数領域においてゼロ挿入による補間処理を行うと、ＩＤＦＴ部９３から出力される最後のサンプルｙ_{ＬＮ－１，ｋ}は、１番目のシンボルｄ_０，ｋの位相に連続的に繋がる位相、または１番目のシンボルｄ_０，ｋの位相に近い位相を有する。次のＣＰ付きのブロックの先頭はＣＰであり、ＣＰの最初のサンプルはｄ_０，ｋに近い値となるので、ブロック間で位相の連続性を保つことができる。よって、帯域外スペクトルの抑圧が可能となる。

　次に、図１１および図１２の具体例を用いて、周波数領域においてゼロ挿入による補間処理を行うことにより、ブロック間で位相の連続性を保つことができることを示す。
　図１１は、実施の形態１に係るＩＤＦＴ部９３から出力される１ブロック分のサンプルｓ_ｎの位相を示す図である。１１１は実軸における信号Ｒｅａｌ（ｓ_ｎ）を示すグラフである。縦軸はＲｅａｌ（ｓ_ｎ）、横軸はサンプル番号を示す。１１２は虚軸における信号Ｉｍａｇ（ｓ_ｎ）を示すグラフである。縦軸はＲｅａｌ（ｓ_ｎ）又はＩｍａｇ（ｓ_ｎ）、横軸はサンプル番号を示す。グラフ１１１において、信号Ｒｅａｌ（ｓ_ｎ）のブロックの最後のサンプルの位相がブロックの最初のサンプルの位相に近づく事が分かる。また、グラフ１１２においても、信号Ｉｍａｇ（ｓ_ｎ）のブロックの最後のサンプルの位相がブロックの最初のサンプルの位相に近づく事が分かる。

　図１２は、実施の形態１に係るＩＤＦＴ部９３から出力される２ブロック分のＣＰ込みの送信信号ｚ_ｎの位相を示す図である。２ブロックは、ｋ番目のブロックとｋ＋１番目のブロックである。１２１は実軸における信号ｒｅａｌ（Ｚ_ｎ）を示すグラフである。縦軸はＲｅａｌ（ｓ_ｎ）、横軸はサンプル番号を示す。１２２は虚軸における信号ｉｍａｇ（Ｚ_ｎ）を示すグラフである。縦軸はＩｍａｇ（ｓ_ｎ）、横軸はサンプル番号を示す。各ブロックの最後のサンプルの位相が各ブロックの最初のシンボル、つまりＣＰ直後のシンボルの位相に近づく事が分かる。シンボル配置部１２において、ＣＰの先頭に１ブロック前の最初のシンボルが設定されているため、ＣＰ込みの送信信号の場合もブロック間の位相が繋がる。

　次に、ＣＰの先頭位置の選択について説明する。
　まず、ＣＰの長さであるＣＰ長は伝送路におけるマルチパス数などによって決められる。シンボル配置部１２およびＣＰ挿入部１６はＣＰ長をあらかじめ保持しているものとする。シンボル配置部１２は、サンプリングレートについてもあらかじめ保持しているものとする。

　図１３は、実施の形態１に係るＩＤＦＴ部９３から出力される信号の一例を示す図である。ｄ_{０，ｋ、・・・、}ｄ_７，ｋは、シンボル配置部１２から出力されるシンボルである。また、ｙ_{０，ｋ、・・・、}ｙ_１５，ｋは、ＩＤＦＴ部９３から出力されるサンプルである。シンボルｄ_５，ｋからサンプルｙ_１０，ｋへの矢印は、サンプルｙ_１０，ｋの位相はシンボルｄ_５，ｋによって決まることを示している。シンボルｄ_６，ｋからサンプルｙ_１２，ｋへの矢印、およびシンボルｄ_７，ｋからサンプルｙ_１４，ｋへの矢印も同様の意味である。

　例えばＣＰに用いるサンプル数をＭ_ＣＰ＝４にする場合、ＣＰ挿入部１６は、ＩＤＦＴ部９３から出力される最後の４サンプルをＣＰとして用いる。シンボル配置部１２から出力されるシンボル数がＮ＝８で、２倍オーバサンプリングの場合、ＩＤＦＴ部９３からの出力サンプル数はＮ_ＡＬＬ＝２×８＝１６となる。ＣＰとして用いる先頭のサンプルｙ_１２，ｋの位相はシンボルｄ_６，ｋによって決まる。従って、シンボル配置部１２はシンボルｄ_６，ｋにシンボルｄ_{０，ｋ－１}を設定すればＣＰ付きのｋ番目のブロックの位相とｋ－１番目のブロックの位相との連続性を保つことができる。出力サンプル数Ｎ_ＡＬＬがシンボル数ＮのＬ倍（Ｌは１以上の整数）の場合、ＣＰとして用いる先頭のサンプルｙ_ｍ，ｋはシンボルｄ_{ｍ／Ｌ，ｋ}によって決まる。ブロックシンボルにおけるシンボルｄ_{ｍ／Ｌ，ｋ}は、時間領域信号におけるサンプルｙ_ｍ，ｋの位置に相当する位置である。

　しかしながら、ガードインタバル挿入を行った場合などＩＤＦＴ部９３からの出力サンプル数Ｎ_ＡＬＬがシンボル数Ｎの整数倍ではない場合がある。その場合、シンボル配置部１２は、ＣＰの先頭にあたるサンプルにもっとも影響するシンボルを複製シンボルとして選べばよい。例えば、データ数がＮ＝５６、４倍オーバサンプリングの場合、Ｎ_ＡＬＬ＝６４×４＝２５６となる。周波数領域におけるガードインタバルサイズは６４－５６＝８となる。

　数式１を満たすようにすれば、シンボル配置部１２は、ＣＰの先頭にあたるサンプルにもっとも影響するシンボルを求めることができる。

　例えば、Ｎ＝２４、Ｎ_ＡＬＬ＝３２・Ｌの場合、μ＝４、χ＝３となる。０≦λ≦７、０≦ｋ≦Ｎ－１と仮定し、ｋ＝λχ番目のシンボルを複製シンボルに設定した場合、ＩＤＦＴ部９３から出力されるλμ番目付近のサンプルの位相はブロック内のλχ番目のシンボルの位相に近づく。オーバサンプリングレートがＬ倍の場合は、ＩＤＦＴ部９３から出力されるＬλμ番目付近のサンプルの位相はλχ番目のシンボルの位相に近づく。シンボル配置部１２は、現在のブロックの先頭のシンボル、すなわち現在のブロックのＣＰの先頭のシンボルに複製シンボルを挿入する。なお、ＣＰ長は（Ｎ_ＡＬＬ－λμ）Ｌになる。また、ＣＰの先頭にあたるサンプルにもっとも影響するシンボルの位置は、時間領域信号においてＣＰの先頭にあたるサンプルの位置に基づいて得られる位置である。

　上述のようにしてＣＰを設定した送信信号を図１４に示す。
　図１４は、実施の形態１に係るＣＰ付きの送信信号の一例を示す図である。ＣＰとしてｙ_{１２，ｋ、・・・、}ｙ_１５，ｋが設定されている。

　次に、送信信号について具体例を用いて説明する。
　図１５は、実施の形態１に係るシンボル配置部１２、ＤＦＴ部９１、周波数成分除去部１４、ゼロ挿入部９２およびＩＤＦＴ部９３の入出力の関係を示す図である。図１０との違いは、シンボル配置部１２に記憶部２１を明記した点である。

　式（１）からμ、χを求めると、４／８＝３／６であるので、μ＝４、χ＝３となる。なお、複製シンボルの挿入位置はｔ＝３とした。また、周波数成分除去部１４により除去されたシンボルの除去位置はｔ_ｚ＝３である。

　したがって、本実施の形態では、複数のシンボルから成る１ブロック分のシンボルが入力され、１ブロック前の先頭のシンボルを複製し、複製した複製シンボルを現在のブロックの第１の位置に挿入したブロックシンボルを出力するシンボル配置部と、ブロックシンボルを周波数領域信号に変換する周波数変換部と、周波数領域信号から、１以上の周波数成分を除去する周波数成分除去部と、周波数成分を除去された周波数領域信号に対して補間処理を行った後に、補間された周波数領域信号を時間領域信号に変換する時間変換部と、時間領域信号のうち、第１の位置に基づく位置から時間領域の最後までの信号をサイクリックプレフィックスとして複製し、時間領域信号の初めにサイクリックプレフィックスを挿入するサイクリックプレフィックス挿入部と、を備えたので、帯域外スペクトルを低減するとともに、周波数利用効率を向上させることができる。

　本実施の形態において、位相の連続性を保つようにしたが、本実施の形態の送信装置により、振幅の連続性も保つことができる。位相だけでなく、振幅の連続性も保つようにすることで、帯域外スペクトルをさらに低減することができる。

実施の形態２．
　以上の実施の形態１では、送信装置の実施の形態を示したものであるが、本実施の形態においては、受信装置の実施の形態を示す。本実施の形態の受信装置は、実施の形態１で説明した送信装置により送信されたＳＣブロック信号を受信する。

　図１６は、実施の形態２に係る受信装置１６０の構成を示すブロック図である。受信装置１６０は、ＣＰ除去部１６１、周波数変換部１６２、等化部１６３、複製シンボル除去部１６４、時間変換部１６５および復号部１６６より構成される。

　次に、各部の処理の概要を説明する。
　ＣＰ除去部１６１は、受信信号が入力され、ＣＰを除去した後、周波数変換部１６２にＣＰを除去した信号を出力する。周波数変換部１６２は、時間領域信号を周波数領域信号に変換し、等化部１６３に周波数領域信号を出力する。等化部１６３は、周波数領域信号から補間データを除去した後、伝送路による歪みの補整を行う等化処理を行い、複製シンボル除去部１６４に出力する。複製シンボル除去部１６４は、複製シンボルを除去し、時間変換部１６５に出力する。時間変換部１６５は、周波数領域信号から時間領域信号に変換し、復号部１６６に出力する。復号部１６６は、信号を復号する。

　次に、受信装置１６０の具体例を示す。
　図１７は、実施の形態２に係る受信装置１７０の構成を示すブロック図である。図１６の受信装置１６０との違いは、周波数変換部１６２としてＤＦＴ部１７１、等化部１６３としてゼロ除去部１７２および周波数領域等化部（以下、ＦＤＥ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ）部と称す）１７３、時間変換部１６５としてＩＤＦＴ部１７４が用いられていることである。ＤＦＴ部１７２は、ＤＦＴを用いて、ＣＰ除去後の信号を周波数領域信号に変換する。ゼロ除去部１７８は、補間用に挿入されたゼロを削除する。ＦＤＥ部１７３は、ＦＤＥにより等化処理を行う。ＦＤＥは一般的な処理を用いて良い。ＩＤＦＴ部１７４は、ＩＤＦＴにより、周波数領域信号を時間領域信号に変換する。

　次に、複製シンボルの除去について説明する。
　図１８は、実施の形態２に係る複製シンボル除去部１６４および時間変換部１６５の構成を示すブロック図である。複製シンボル除去部１６４は、記憶部１８１およびシンボル除去部１８２より構成される。時間変換部１６５は、変換部１８３、復調部１８４、および選択部１８５より構成される。

　入力数Ｎ、出力数ＮのＤＦＴ行列を数式２のように定義する。

　０≦ｎ≦Ｎ－１、０≦ｌ≦Ｎ－１とする。Ｗ_Ｐは、行列Ｗから送信装置における周波数成分の除去位置に該当する行を除去した行列とする。１行が除去されると仮定すると、Ｗ_Ｐは（Ｎ－１）×Ｎの行列となる。周波数領域において除去された位置をｔ_ｚとする。行列Ｗのｉ番目の行を１×Ｎの行ベクトルｑ_ｉ ^Ｔと仮定すると、Ｗ_Ｐは数式３のように表すことができる。

　（Ｎ－１）×１の列ベクトルｗ_ｉを用いて、Ｗ_Ｐは数式４のように表すことができる。

　数式４において、ｓ_ｋは（Ｎ－１）×１の列ベクトルである。
　ＣＰの先頭に該当するシンボルの位置をｘと仮定する。送信装置１０はｄ_ｘ，ｋ＝ｄ_{０，ｋ－１}としたので、ＤＦＴ部１７１の出力は数式５のように表すことができる

　従って、等化部１６３の出力をｖ_ｋとすると、複製シンボル除去部１６４の出力は数式６のように表すことができる。数式６の右辺の第２項が、除去される複製シンボルを示す。

　ｄ（ハット）_{０，ｋ－１}は、１ブロック前の処理に用いた推定値であり、記憶部１８１から出力される値である。さらに、Ｗ_Ｐからｘ番目の列を除いた行列を数式７に定義する。

　変換部１８３は、例えばＺＦ（Ｚｅｒｏ　Ｆｏｒｃｉｎｇ）理論に従って、周波数領域信号を時間領域信号に変換し、数式８を出力する。

　ｄ（ハット）_ｋは（Ｎ－１）×１の列ベクトルであり、ｘ番目のシンボル以外の推定値となる。複製シンボル除去部１６４のシンボル除去部１８１は、記憶部１８２に記憶された複製シンボルの復調結果を用いて複製シンボルを除去する。時間変換部１６２の変換部１８３は、複製シンボルを除去された信号が入力され、周波数領域信号を時間領域信号に変換し、復調部１８４に出力する。復調部１８４は、信号を復調し、選択部１８５に出力する。選択部１８５は、選択した位置のシンボルを記憶部１８１に出力する。なお、記憶部１８１は、複製シンボルとして、１ブロック前のシンボルだけではなく、それ以前のブロックの復調結果を保存してもよい。変換部１８３は、ＺＦ理論を用いて変換処理を行ったが、他の手法を用いて周波数領域信号を時間領域信号に変換しても良い。

　以上の実施の形態では、ＳＣ伝送を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されず有線を含むさまざまな方式の送信装置および受信装置に適用が可能である。また、ＤＦＴやＩＤＦＴ処理を用いて説明したが、これらに限定されず、ＦＦＴやＩＦＦＴを用いることもでき、複数の手法を組み合わせてもよい。また、受信装置１６０の構成は、実施の形態で示された装置構成に限定されない。

　したがって、本実施の形態において、受信した信号からサイクリックプレフィックスを除去するサイクリックプレフィックス除去部と、サイクリックプレフィックスを除去した受信信号を周波数領域信号に変換する周波数変換部と、周波数領域信号から補間された成分を除去した後、周波数領域信号の周波数特性を補正する等化処理を行う等化部と、等化処理後の信号から過去のブロックのシンボルが複製された複製シンボルを除去する複製シンボル除去部と、複製シンボルが除去された信号を時間領域信号に変換する時間変換部と、時間領域信号に基づいて復号を行う復号部と、を備えたので、帯域外スペクトルを低減するとともに、周波数利用効率を向上させることができる。

１０、９０　送信装置
１１　シンボル生成部
１２　シンボル配置部
１３、１６２　周波数変換部
１４　周波数成分除去部
１５、１６５　時間変換部
１６　ＣＰ挿入部
１７　送信処理部
２１、１８１　記憶部
９１、１７２　ＤＦＴ部
９２、１７８　ゼロ挿入部
９３　ＩＤＦＴ部
１１１、１１２、１２１、１２２　グラフ
１６０　受信装置
１６１　ＣＰ除去部
１６３　等化部
１６４　複製シンボル除去部
１６６　復号部
１７９　ＦＤＥ部
１８２　シンボル除去部
１８３　変換部
１８４　復調部
１８５　選択部

Claims (9)

1. 　複数のシンボルから成る１ブロック分の前記シンボルが入力され、前記１ブロック前の先頭のシンボルを複製し、複製した複製シンボルを現在のブロックの第１の位置に挿入したブロックシンボルを出力するシンボル配置部と、
   　前記ブロックシンボルを周波数領域信号に変換する周波数変換部と、
   　前記周波数領域信号から、１以上の周波数成分を除去する周波数成分除去部と、
   　前記周波数成分を除去された前記周波数領域信号に対して補間処理を行った後に、補間された前記周波数領域信号を時間領域信号に変換する時間変換部と、
   　前記時間領域信号のうち、前記第１の位置に基づく位置から時間領域の最後までの信号をサイクリックプレフィックスとして複製し、前記時間領域信号の初めに前記サイクリックプレフィックスを挿入するサイクリックプレフィックス挿入部と、
   　を備えることを特徴とする送信装置。
2. 　前記時間変換部は、前記時間領域信号の最後のサンプルと前記時間領域信号の先頭のサンプルとの間を補間した補間点が前記最後のサンプルの後ろに追加されるように前記補間処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
3. [規則91に基づく訂正 24.09.2015]　
   　前記時間変換部は、データの数を増加させるオーバサンプリング処理により前記補間処理を行う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. 　データシンボルを生成するデータシンボル生成部と、
   　前記信号挿入部より入力される前記サイクリックプレフィックス付きの前記時間領域信号をシングルキャリアブロック伝送信号として送信する送信部と、
   　を備え、
   　前記周波数変換部は前記ブロックシンボルを離散フーリエ変換により前記周波数領域信号に変換し、
   　前記時間変換部は、前記オーバサンプリング処理により補間したサンプルに０を設定するとともに、干渉を防ぐガードバンドを設け、補間された前記周波数領域信号を離散フーリエ逆変換により時間領域信号に変換することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の送信装置。
5. 　複数のシンボルから成る１ブロック分の前記シンボルが入力され、前記１ブロック前の先頭のシンボルを複製し、複製した複製シンボルを現在のブロックの第１の位置に挿入したブロックシンボルを出力するシンボル配置ステップと、
   　前記ブロックシンボルを周波数領域信号に変換する周波数変換ステップと、
   　前記周波数領域信号から、１以上の周波数成分を除去する周波数成分除去ステップと、
   　前記周波数成分を除去された前記周波数領域信号に対して補間処理を行った後に、補間された前記周波数領域信号を時間領域信号に変換する時間変換ステップと、
   　前記時間領域信号のうち、前記第１の位置に基づく位置から時間領域の最後までの信号をサイクリックプレフィックスとして複製し、前記時間領域信号の初めに前記サイクリックプレフィックスを挿入するサイクリックプレフィックス挿入ステップと、
   　を有する送信方法。
6. 　受信した信号からサイクリックプレフィックスを除去するサイクリックプレフィックス除去部と、
   　前記サイクリックプレフィックスを除去した前記受信信号を周波数領域信号に変換する周波数変換部と、
   　前記周波数領域信号から補間された成分を除去した後、前記周波数領域信号の周波数特性を補正する等化処理を行う等化部と、
   　前記等化処理後の信号から過去のブロックのシンボルが複製された複製シンボルを除去する複製シンボル除去部と、
   　前記複製シンボルが除去された信号を時間領域信号に変換する時間変換部と、
   　前記時間領域信号に基づいて復号を行う復号部と、
   　を備えることを特徴とする受信装置。
7. 　前記時間変換部は、前記時間領域信号を復調し、復調されたシンボルから前記複製シンボルとして利用する第１の位置のシンボルを前記複製シンボル除去部に出力することを特徴とする請求項６に記載の受信装置。
8. 　前記周波数変換部は、前記サイクリックプレフィックスを除去した前記受信信号を離散フーリエ変換により前記周波数領域信号に変換し、
   　前記時間変換部は、前記周波数領域信号を離散逆フーリエ変換により時間領域信号に変換することを特徴とする請求項６または７に記載の受信装置。
9. 　受信した信号からサイクリックプレフィックスを除去するサイクリックプレフィックス除去ステップと、
   　前記サイクリックプレフィックスを除去した前記受信信号を周波数領域信号に変換する周波数変換ステップと、
   　前記周波数領域信号から補間された成分を除去した後、前記周波数領域信号の周波数特性を補正する等化処理を行う等化ステップと、
   　前記等化処理後の信号から過去のブロックのシンボルが複製された複製シンボルを除去する複製シンボル除去ステップと、
   　前記複製シンボルが除去された信号を時間領域信号に変換する時間変換ステップと、
   　前記時間領域信号に基づいて復号を行う復号ステップと、
   　を有する受信方法。

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