JP2018078553A - 送信装置、受信装置及びチップ - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＩＭＯ伝送方式又はＭＩＳＯ伝送方式において、ＳＰ信号を増加させることなく、伝送路特性をより正確に推定する。【解決手段】複数の送信系統を備える送信装置において、少なくとも一方の送信系統のＯＦＤＭフレーム構成部は、ＳＰ信号に対し、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数を交互に乗算するとともに、ＣＰ信号に対して、ＳＰ信号のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数を交互に乗算する。また、受信装置又はチップにおいては、ＳＰ信号とＣＰ信号を組み合わせて、複数の送信系統からの伝送路特性を推定することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、送信装置、受信装置及びチップに関し、特に、パイロット信号（パイロットキャリア）を含む信号を送受信する送信装置、受信装置及びチップに関する。

現在の日本における地上デジタル放送方式であるＩＳＤＢ-Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial）方式では、変調方式としてＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）を用いており、ＯＦＤＭフレームの所定の周波数キャリア・シンボルにパイロット信号を割り当て、受信側では、このパイロット信号の受信状態から伝送路特性（伝送路応答）を算出し、データを正確に受信できるように構成されている（非特許文献１）。

一方、地上波によるスーパーハイビジョン放送等を想定した次世代地上デジタル放送方式（以下、次世代地上伝送方式ということもある。）では、伝送容量の拡大のために、多様な変調方式や新しい伝送方式の導入が検討されており、特に、送信側・受信側で共に複数のアンテナを利用するＭＩＭＯ（Multi-Input Multi-Output）伝送方式や、送信側が複数のアンテナを使用し、受信側が一つのアンテナを使用するＭＩＳＯ（Multi-Input Single-Output）伝送方式が、精力的に研究されている。

ＭＩＭＯ伝送方式やＭＩＳＯ伝送方式では、各送信アンテナから受信アンテナまでの伝送路特性を個別に、できるだけ正確に推定する必要がある。そこで、直交化したパイロット信号を利用し、各送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号毎にパイロット信号を異ならせ、受信信号から各伝送路の特性を算出することが行われている。以下、送信アンテナ２本、受信アンテナ２本の２×２ＭＩＭＯ伝送方式を例として、その原理を簡単に説明する。

各送信アンテナから到来する信号の伝送路特性を個別に推定するため、既知のＳＰ（Scattered Pilot）信号を利用する。送信アンテナをＴｘ１，Ｔｘ２とし、受信アンテナをＲｘ１，Ｒｘ２とする。Ｔｘ１とＴｘ２から送信する２系列のＳＰ信号を異ならせるため、Ｔｘ２から送信される一部のＳＰ信号を符号反転し、Ｔｘ１のＳＰ信号と直交するＳＰ信号を送信する。

図５に、Ｔｘ１とＴｘ２の２系統から送信する各ＯＦＤＭ信号における従来のパイロット信号の配置を示す。図５（Ａ）に示すＴｘ１側のＳＰ信号の配置は、ＩＳＤＢ−Ｔと同じであり、キャリア（周波数）方向に１２キャリアごとに、シンボル（時間）方向には４シンボルごとにＳＰ信号が配置されている。図で、白い四角はデータシンボルを示し、斜め方向のハッチングの四角は通常（係数＋１）のＳＰ信号を示している。なお、ＯＦＤＭフレームの端部のキャリアには、連続するＣＰ（Continual Pilot）信号が配置されている。

図５（Ｂ）に、Ｔｘ２側のパイロット信号の配置を示す。ＳＰ信号及びＣＰ信号の位置はＴｘ１と同じであるが、一つ置きのＳＰ信号が符号反転している。図５（Ｂ）で、斜め方向のハッチングの四角が通常（係数＋１）のＳＰ信号を示し、クロスハッチングの四角が、符号反転（係数−１を乗算）したＳＰ信号を示す。なお、ＯＦＤＭフレームの端部のキャリアには、Ｔｘ１と同一の連続するＣＰ信号が配置されている。

受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２では、送信アンテナＴｘ１とＴｘ２から送信された信号が混ざって受信されるため、ＳＰ信号もＴｘ１とＴｘ２のＳＰ信号が混ざって受信される。そこで、ＳＰ信号とそれに隣接するＳＰ信号を組み合わせて、Ｔｘ１からの伝送路特性とＴｘ２からの伝送路特性を個別に推定する。ここでは、周波数方向に隣接するＳＰ信号を組み合わせて伝送路特性を推定する。なお、時間方向に隣接するＳＰ信号を組み合わせても、斜め方向に隣接するＳＰ信号を組み合わせても、同様に計算可能である。

周波数方向に隣接するＳＰ信号は、同一のシンボル行において、周波数（キャリア）方向に１２キャリア離れているから、Ｔｘ１側のＳＰ信号をＰ１(l,k)、Ｐ１(l,k+12)とし、Ｔｘ２側のＳＰ信号をＰ２(l,k)、Ｐ２(l,k+12)とすると、Ｐ２(l,k+12)のみを符号反転するから、（１）式が成り立つ。ここで、ｌはシンボル番号、ｋはキャリア番号である。

送信アンテナＴｘ１から受信アンテナＲｘ１までの伝送路特性（伝送路応答）をｈ１１、送信アンテナＴｘ２から受信アンテナＲｘ１までの伝送路特性（伝送路応答）をｈ１２とすると、Ｒｘ１における受信信号Ｒ１(l,k)、Ｒ１(l,k+12)は、次式（２）で与えられる。

ここで、キャリアｋとキャリア（ｋ＋１２）との周波数間隔が狭く、伝送路特性が等しいと仮定すると、ｈ１１(l,k) ＝ ｈ１１(l,k+12)、ｈ１２(l,k) ＝ ｈ１２(l,k+12)が成り立つから、この仮定と（１）式及び（２）式から、次式（３）が導かれる。

（３）式を解いて、受信アンテナＲｘ１についての伝送路特性が、次式（４）で求められる。

送信アンテナＴｘ１とＴｘ２から、受信アンテナＲｘ２までの伝送路特性についても、同様に求めることができる。（非特許文献２、特許文献１）

特許第５２９１５８４号公報

「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 成清善一、他、「時空間符号化を用いた移動受信用のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ伝送技術」、ＮＨＫ技研Ｒ＆Ｄ、日本放送協会放送技術研究所、２０１２年１１月、Ｎｏ．１３６、ｐｐ．４１−４９

このように、これまで、ＳＰ信号を利用して各伝送路の特性を推定してきたが、次世代地上伝送方式では、変調多値数の大きな変調方式が採用されることが想定されており、受信信号のデマッピングを正確に行うために、伝送路特性をより正確に推定することが求められている。

伝送路特性を正確に推定するためには、ＳＰ信号を増やすのが良いが、一定のフレーム構成の中でＳＰ信号を増加させると、データキャリアが減少することとなるから、ＳＰ信号を増加させることは、伝送容量を増大する面からは望ましくない。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、ＭＩＭＯ伝送方式又はＭＩＳＯ伝送方式において、ＳＰ信号を増加させることなく、伝送路特性をより正確に推定することのできる送信装置、受信装置及びチップ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送信装置は、複数の送信系統を備え、ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置において、所定のシンボル（時間）間隔及びキャリア（周波数）間隔に分散して配置されるＳＰ信号と、所定の周波数キャリアに連続的に配置されるＣＰ信号とを含むＯＦＤＭフレームを構成する第１と第２のＯＦＤＭフレーム構成部を備え、少なくとも一方のＯＦＤＭフレーム構成部において、前記ＳＰ信号に対し、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数が交互に乗算されるとともに、前記ＣＰ信号に対して、前記所定のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数が交互に乗算されたＯＦＤＭフレームを構成することを特徴とする。

また、前記送信装置は、前記少なくとも一方のＯＦＤＭフレーム構成部で構成されたＯＦＤＭフレームは、前記ＳＰ信号における第１の係数と第２の係数の関係性（周期性）が、前記ＣＰ信号においても維持されていることが望ましい。

また、前記送信装置は、第１の係数と第２の係数が＋１と−１であり、一方のＯＦＤＭフレーム構成部において乗算を行い、他方のＯＦＤＭフレーム構成部では乗算を行わないことが望ましい。

また、前記送信装置は、第１の係数と第２の係数が＋１と０であり、第１と第２のＯＦＤＭフレーム構成部において、対応する位置のＳＰ信号又はＣＰ信号に乗算する係数が反対であることが望ましい。

上記課題を解決するために本発明に係るチップは、送信装置に搭載され、所定のシンボル（時間）間隔及びキャリア（周波数）間隔に分散して配置されるＳＰ信号と、所定の周波数キャリアに連続的に配置されるＣＰ信号とを含むＯＦＤＭフレームを生成するチップであって、少なくとも、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＳＰ信号と、前記ＳＰ信号のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＣＰ信号を含むＯＦＤＭフレームを作成することを特徴とする。

上記課題を解決するために本発明に係る受信装置は、複数の送信系統から送信されるＯＦＤＭ信号を受信する受信装置において、少なくとも一つの送信系統から送信されるＯＦＤＭ信号は、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＳＰ信号と、前記ＳＰ信号のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＣＰ信号を含んでおり、前記ＳＰ信号と前記ＣＰ信号を組み合わせて、前記複数の送信系統からの伝送路特性を推定することを特徴とする。

また、前記受信装置は、前記少なくとも一つの送信系統から送信されて受信したＯＦＤＭフレームは、前記ＳＰ信号における第１の係数と第２の係数の関係性（周期性）が、前記ＣＰ信号においても維持されていることが望ましい。

また、前記受信装置は、伝送路特性を推定する処理を、ＣＰ信号もＳＰ信号と見なして一律に処理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チップは、受信装置に搭載されるチップであって、少なくとも、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＳＰ信号と、前記ＳＰ信号のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＣＰ信号を含むＯＦＤＭ信号を処理し、前記ＳＰ信号と前記ＣＰ信号を組み合わせて、複数の送信系統からの伝送路特性を推定することを特徴とする。

本発明における送信装置、受信装置及びチップによれば、ＭＩＭＯ伝送方式又はＭＩＳＯ伝送方式において、ＳＰ信号を増加させることなく、伝送路特性をより正確に推定することができる。

また、本発明における受信装置及びチップによれば、ＣＰ信号もＳＰ信号と見なして一律に処理することがきるので、信号処理の効率化を図ることができる。

本発明の送信装置の一例を示すブロック図である。 本発明の符号反転方式におけるパイロット（ＳＰ，ＣＰ）信号の例を示す図である。 本発明のヌル方式におけるパイロット（ＳＰ，ＣＰ）信号の例を示す図である。 本発明の受信装置の一例を示すブロック図である。 従来の符号反転方式におけるパイロット（ＳＰ，ＣＰ）信号の例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１としての送信装置について説明する。図１は、送信装置の一例を示すブロック図である。この送信装置１０は、いわゆるＯＦＤＭ送信装置であり、誤り訂正符号化部１１、マッピング部１２、時空間符号化部１３、ＯＦＤＭフレーム構成部１４，１５、パイロット信号生成部１６、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）部１７，１８、及び送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２を備えている。本発明の送信装置１０は、ＭＩＭＯ伝送方式又はＭＩＳＯ伝送方式を行うものであり、ＯＦＤＭフレーム構成部１４，１５、ＩＦＦＴ部１７，１８、及び送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２は、送信系統に対応して少なくとも２系統備えている。

誤り訂正符号化部１１は、送信装置１０により送信されるデータ（例えば、映像信号のＴＳ（トランスポートストリーム）等）を入力し、誤り訂正符号化処理を行い、符号化したデータをマッピング部１２に出力する。誤り訂正符号としては、ＲＳ符号、畳み込み符号、ターボ符号、ＬＤＰＣ（Low Density Parity Check）符号等が用いられる。なお、誤り訂正符号化処理を行う際に、エネルギー拡散、及びインターリーブ等の処理を必要に応じて行っても良い。

マッピング部１２は、誤り訂正符号化部１１で誤り訂正符号化されたデータを入力とし、所定の変調方式によりＩＱ平面にマッピングしてデータキャリア変調を行う。マッピングしたデータを時空間符号化部１３に出力する。変調方式としては、ＩＳＤＢ-Ｔで利用されていたＱＰＳＫ（Quadrature Phase shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭに加え、次世代地上伝送方式では、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭ、４０９６ＱＡＭ等を用いても良い。

時空間符号化部１３は、マッピング部１２でマッピングされたデータを入力とし、時空間符号化処理を行い、時空間符号化したデータを２系統に分け、それぞれの送信系統のＯＦＤＭフレーム構成部１４，１５に出力する。時空間符号化処理としては、例えば、時空間ブロック符号化（STBC：Space Time Block Coding）や、空間周波数ブロック符号（SFBC：Space Frequency Block Coding）が利用される。

ＯＦＤＭフレーム構成部（第１と第２のＯＦＤＭフレーム構成部）１４，１５は、時空間符号化部１３で時空間符号化されたデータを入力とし、これにパイロット信号（パイロットキャリア）及びＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control、制御情報キャリア）等を加えて、ＯＦＤＭの伝送フレームを構成する。ＯＦＤＭフレーム構成部１４，１５は、送信系統毎に備えられており、それぞれの系統のＩＦＦＴ部１７，１８に、生成したＯＦＤＭフレーム信号を出力する。パイロット信号（ＳＰ信号、ＣＰ信号）は、パイロット信号生成部１６から入力され、ＴＭＣＣは、図示しないＴＭＣＣ生成部で各種伝送パラメータに基づいて生成されて、入力される。ＯＦＤＭフレーム構成部１４，１５が生成するそれぞれのＯＦＤＭフレームについては後述する。なお、後述のパイロット信号に所定の係数を乗算する処理は、ＯＦＤＭフレーム構成部１４，１５で行っても良いし、また、パイロット信号生成部１６で行っても良い。

パイロット信号生成部１６は、パイロット信号（ＳＰ信号、ＣＰ信号）を生成し、ＯＦＤＭフレーム構成部１４，１５に出力する。パイロット信号は、例えば、ＰＲＢＳ（Pseudo-random bit sequence：擬似ランダム・ビット・シーケンス）発生回路の出力Ｗｉに対し、ＯＦＤＭセグメントのキャリア番号ｉに相当するＷｉに関係付けられたＢＰＳＫ（Binary Phase shift Keying）信号として生成する。なお、後述するパイロット信号に係数を乗算する処理は、パイロット信号生成部１６で行っても良く、ＯＦＤＭフレーム構成部１４とＯＦＤＭフレーム構成部１５に対して、係数を乗算したＳＰ信号、ＣＰ信号を供給しても良い。ＯＦＤＭフレーム構成部１４，１５とパイロット信号生成部１６のどちらで乗算処理を行っても、技術的には等価である。

ＩＦＦＴ部１７，１８は、ＯＦＤＭフレーム構成部１４，１５から出力されるＯＦＤＭフレーム信号を入力とし、周波数領域のＯＦＤＭ信号を逆高速フーリエ変換し、時間領域のＯＦＤＭ信号を生成する。その後、図示しないが、ＧＩ（ガードインターバル）を付加し、ベースバンドの周波数を所定周波数帯のＲＦ（Radio Frequency）に周波数変換する等の処理を行い、それぞれのＯＦＤＭ信号は、送信系統毎に送信アンテナＴｘ１，Ｔｘ２を介して放送波として送信される。

ＯＦＤＭフレーム構成部１４，１５が生成するそれぞれのＯＦＤＭフレームについて、図を用いて説明する。図２は、符号反転方式で生成した直交パイロット信号を使用する例である。ここでは、既存の地上デジタル放送におけるパイロットキャリアの配置をそのまま利用し、データキャリア、パイロットキャリア等により伝送フレームを構成した例に基づいて説明するが、パイロット信号の配置は、これに限られるものではない。

図２（Ａ）に、第１の送信系統（１系と呼ぶことがある）のＯＦＤＭフレーム構成部１４が生成した、データシンボルとパイロット信号の配置の例を示す。時間方向補間後のキャリア間隔をＤｘ，シンボル間隔をＤｙとしたとき、図は、Ｄｘ＝３，Ｄｙ＝４の例である。次世代地上伝送方式では、パイロット信号の配置（Ｄｘ，Ｄｙの組合せ）が多数準備され、選択可能となる。なお、パイロット信号の配置は階層ごとに指定することが可能である。

図２（Ａ）のＯＦＤＭフレームでは、ＳＰ信号が、キャリア（周波数）方向に１２キャリアごとに、シンボル（時間）方向には４シンボルごとに配置されている。シンボル（時間）方向に１シンボルずれた行では、前の行よりもキャリア（周波数）方向にＤｘ（３キャリア）ずれてＳＰ信号が配置されている。また、ＯＦＤＭフレームの端部（右端）のキャリアには、連続するＣＰ（Continual Pilot）信号が配置されている。図５と同様に、白い四角はデータシンボルを示し、斜め方向のハッチングの四角は通常（係数＋１を乗算）のパイロット信号を示している。

これに対し、第２の送信系統（２系と呼ぶことがある）のＯＦＤＭフレーム構成部１５は、１系のＯＦＤＭフレームと同じパイロットキャリアの配置を利用するが、所定位置のパイロットキャリアを符号反転（位相反転）させて、伝送フレームを構成する。すなわち、２系のパイロット信号は、１系のパイロット信号に係数＋１あるいは−１を乗じたものとする。

図２（Ｂ）に、２系のデータシンボルとパイロット信号の配置の例を示す。図で、白い四角はデータシンボルを示し、斜め方向のハッチングの四角は通常（１系のパイロット信号に係数＋１を乗算）のパイロット信号を示しており、クロスハッチングの四角が、符号反転（１系のパイロット信号に係数−１を乗算）したパイロット信号を示している。図２（Ｂ）のＯＦＤＭフレームのパイロット信号配置は、１系のパイロット信号配置と同じであり、ＳＰ信号が、キャリア（周波数）方向に１２キャリアごとに、シンボル（時間）方向には４キャリアごとに配置されており、シンボル（時間）方向に１シンボルずれた行では、前の行よりもキャリア（周波数）方向にＤｘずれてＳＰ信号が配置されている。

図で、ＯＦＤＭフレームの先頭（第１行）、左端（第１列）のキャリアのシンボルを通常（係数＋１を乗算）とし、第２行第４列のシンボルを反転（係数−１を乗算）し、第３行第７列のシンボルを通常（係数＋１を乗算）とし、第４行第１０列のシンボルを反転（係数−１を乗算）する。そして、このＯＦＤＭフレームの先頭・左端のキャリアを含むキャリア−シンボル空間（４行１２列）を基本ブロックとして、キャリア方向及びシンボル方向に基本ブロック単位で符号を交互に反転させて繰り返す。この結果、図２（Ｂ）のように、シンボル方向、キャリア方向、さらに斜め方向において、ＳＰ信号が交互に位相反転する。

本発明では、さらに、ＣＰ信号についても、符号反転方式により直交したパイロット信号を用いる。図２（Ｂ）において、ＯＦＤＭフレームの端部（右端）のキャリアに配置されているＣＰ信号について、ＯＦＤＭフレームの先頭からＤｙ個のシンボルを通常（係数＋１を乗算）とし、次のＤｙ個のシンボルを反転（係数−１を乗算）させ、その後も、Ｄｙシンボルごとに係数を切り替える。換言すれば、ＣＰ信号は、ＳＰ信号の符号反転の関係性（周期性）を維持するように、符号が決定される。これにより、ＣＰ信号を、２系のＳＰ信号としても利用できるようにする。

図２（Ｂ）の先頭（第１行）のシンボルについてみると、右端のＣＰ信号（＋１）と右端から１２キャリア左側にあるＳＰ信号（−１）とは、所定間隔で周波数方向に隣接するＳＰ信号の関係と同じであり、このＣＰ信号とＳＰ信号を組み合わせて伝送路特性を推定することができる。また、右端の列のみについてみると、先頭のＣＰ信号（＋１）と先頭からＤｙ（＝４）シンボル下のＣＰ信号（−１）とは、所定間隔で時間方向に隣接するＳＰ信号の関係と同じであり（左端の列のＳＰ信号を参照）、このＣＰ信号どうしを組み合わせて伝送路特性を推定することができる。さらに、先頭から５シンボル目のＣＰ信号（−１）と、右端から４キャリア目の先頭から４シンボル目（右から４列目の４行目）のＳＰ信号（＋１）とは、所定間隔で斜め方向に隣接するＳＰ信号の関係と同じであり、このＣＰ信号とＳＰ信号を組み合わせて伝送路特性を推定することができる。同様の斜め方向の隣接関係は、右から４キャリア目にある全てのＳＰ信号とＣＰ信号との間で成立し、これらから伝送路特性を推定することができる。

このように、本発明では、ＣＰ信号は、ＳＰ信号の符号反転（すなわち、乗算係数）の関係性（周期性）を維持するように、符号が決定され、ＳＰ信号としても利用できるから、実質的にＳＰ信号を増加したことに相当し、従来よりも伝送路特性をより正確に推定することができる。また、従来、ＳＰ信号とＣＰ信号とをそれぞれ別個に処理すると、処理が複雑化したが、本発明では、受信装置において、ＣＰ信号もＳＰ信号と見なして一律に処理することができる（例えば、ＳＰ信号間で行っていた伝送路特性推定処理をＣＰ信号の領域まで拡張して一括処理することができる）ので、処理の効率化を図ることができる。

次に、ＯＦＤＭフレーム構成部１４，１５が生成するそれぞれのＯＦＤＭフレームについて、別の例を説明する。図３は、ヌル方式で生成した直交パイロット信号を使用する例である。第１の送信系統のＯＦＤＭフレーム構成部１４は、例えば、図２のパイロットキャリアの配置をそのまま利用するが、所定位置のパイロットキャリアをヌルデータ（振幅０）として伝送フレームを構成する。

図３（Ａ）に、１系のデータシンボルとパイロット信号の配置の例を示す。図は、Ｄｘ＝３，Ｄｙ＝４の例である。図で、白い四角はデータシンボルを示し、斜め方向のハッチングの四角は通常（係数＋１を乗算）のパイロット信号を示しており、黒い四角が、ヌルデータ（係数０を乗算したパイロット信号）を示している。

図３（Ａ）のＯＦＤＭフレームでは、ＳＰ信号が、キャリア（周波数）方向に１２キャリアごとに、シンボル（時間）方向には４シンボルごとに配置されている。シンボル（時間）方向に１シンボルずれた行では、前の行よりもキャリア（周波数）方向にＤｘ（３キャリア）ずれてＳＰ信号が配置されている。また、ＯＦＤＭフレームの端部（右端）のキャリアには、ＣＰ（Continual Pilot）信号が配置されている。

図３（Ａ）で、ＯＦＤＭフレームの先頭（第１行）、左端（第１列）のキャリアのシンボルを通常（係数＋１を乗算）とし、第２行第４列のシンボルをヌルデータ（係数０を乗算）とし、第３行第７列のシンボルを通常（係数＋１を乗算）とし、第４行第１０列のシンボルをヌルデータ（係数０を乗算）とする。そして、このＯＦＤＭフレームの先頭・左端のキャリアを含むキャリア−シンボル空間（４行１２列）を基準として、キャリア方向及びシンボル方向に、ＳＰ信号に係数＋１（通常）と係数０（ヌル）を交互に乗算する。この結果、図３（Ａ）のように、シンボル方向、キャリア方向、さらに斜め方向において、通常（係数＋１を乗算）のＳＰ信号とヌルデータ（係数０を乗算）のＳＰ信号が交互に配置される。

本発明では、さらに、ＣＰ信号についても、ヌル方式により生成したパイロット信号を用いる。図３（Ａ）において、ＯＦＤＭフレームの端部（右端）のキャリアに配置されているＣＰ信号について、ＯＦＤＭフレームの先頭からＤｙ個のシンボルを通常（係数＋１を乗算）とし、次のＤｙ個のシンボルをヌルデータ（係数０を乗算したパイロット信号）とし、その後、Ｄｙシンボルごとに、ＣＰ信号に係数＋１と係数０を交互に乗算する。これにより、ＣＰ信号は、通常（係数＋１）のＣＰ信号とヌルデータ（係数０）のＣＰ信号がＤｙシンボルずつ繰り返される。

なお、図３（Ａ）の配置は、図２（Ｂ）のパイロット信号のうち、符号反転（係数−１を乗算）されたパイロット信号を、ヌルデータ（係数０を乗算）のパイロット信号に置き換えたものに等しい。

第２の送信系統のＯＦＤＭフレーム構成部１５は、１系のＯＦＤＭフレームと同じパイロットキャリアの配置を利用するが、通常（係数＋１を乗算）のパイロット信号とヌルデータ（係数０を乗算）のパイロット信号について、係数（＋１と０）を完全に入れ替えて、伝送フレームを構成する。図３（Ｂ）に、２系のデータシンボルとパイロット信号の配置の例を示す。図で、白い四角はデータシンボルを示し、斜め方向のハッチングの四角は通常（係数＋１を乗算）のパイロット信号を示しており、黒い四角が、ヌルデータ（係数０を乗算したパイロット信号）を示している。

図３（Ｂ）のＯＦＤＭフレームでは、ＳＰ信号が、キャリア（周波数）方向に１２キャリアごとに、シンボル（時間）方向には４キャリアごとに配置されており、シンボル（時間）方向に１シンボルずれた行では、前の行よりもキャリア（周波数）方向にＤｘ（＝３）ずれてＳＰ信号が配置されている。図３（Ｂ）では、ＯＦＤＭフレームの先頭（第１行）、左端（第１列）のキャリアのシンボルをヌルデータ（係数０を乗算）とし、これを基準に、シンボル方向、キャリア方向、さらに斜め方向において、ヌルデータ（係数０を乗算）のＳＰ信号と通常（係数＋１を乗算）のＳＰ信号とが交互に配置される。

さらに、ＣＰ信号についても、ヌル方式により生成したパイロット信号を用いる。すなわち、２系においては、図３（Ｂ）のとおり、ＯＦＤＭフレームの端部（右端）のキャリアに配置されているＣＰ信号について、ＯＦＤＭフレームの先頭からＤｙ個のシンボルをヌルデータ（係数０を乗算したパイロット信号）とし、次のＤｙ個のシンボルを通常（係数＋１を乗算）とし、その後、Ｄｙシンボルごとに、ＣＰ信号に係数０と係数＋１を交互に乗算する。これにより、ＣＰ信号は、ヌルデータ（係数０）のＣＰ信号と通常（係数＋１）のＣＰ信号がＤｙシンボルずつ繰り返される。

この結果、図３（Ｂ）のパイロット信号は、図３（Ａ）のパイロット信号において、通常（係数＋１を乗算）のパイロット信号と、ヌルデータ（係数０を乗算）のパイロット信号とについて、乗算係数（＋１，０）を完全に置き換えたものに等しくなる。

このように、図３においても、ＣＰ信号は、ＳＰ信号の＋１と０の係数乗算の関係性（周期性）を維持するように、通常のＣＰ信号とヌルデータの配置が決定される。これにより、ＣＰ信号をＳＰ信号としても利用できるようになる。１系と２系それぞれにおいて、ＣＰ信号と隣接するＳＰ信号との符号関係（特に、斜め方向の隣接符号関係）は、他の隣接するＳＰ信号の関係と同じであり、また、１系と２系で互いにＳＰ信号（＋１）とヌルデータ（０）が反対の関係になっている点も、ＣＰ信号において維持されている。これにより、ＣＰ信号とＳＰ信号を組み合わせて伝送路特性を推定することができる。

本発明では、ヌル方式を採用した場合においても、ＣＰ信号は、ＳＰ信号の乗算係数の関係性（周期性）を維持するように、乗算係数（＋１，０）が決定され、ＳＰ信号としても利用できるから、実質的にＳＰ信号を増加したことに相当し、従来よりも伝送路特性をより正確に推定することができる。また、従来、ＳＰ信号とＣＰ信号とをそれぞれ別個に処理すると、処理が複雑化したが、本発明では、受信装置において、ＣＰ信号もＳＰ信号と見なして一律に処理することがきるので、処理の効率化を図ることができる。

なお、図２と図３のＯＦＤＭフレーム構造は、所定のシンボル（時間）間隔及びキャリア（周波数）間隔に分散して配置されるＳＰ信号と、所定の周波数キャリアに連続的に配置されるＣＰ信号とを含むＯＦＤＭフレームにおいて、少なくとも一方のＯＦＤＭフレームは、ＳＰ信号に対し、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数を交互に乗算されているとともに、ＣＰ信号に対して、所定のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数が交互に乗算されていると言うことができる。

上記の実施の形態１では、送信装置１０の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限らず、送信装置１０に搭載される半導体チップであって、ＯＦＤＭフレーム構成部１４，１５及びパイロット信号生成部１６の機能を有するチップとして構成されてもよい。すなわち、送信装置に搭載され、所定のシンボル（時間）間隔及びキャリア（周波数）間隔に分散して配置されるＳＰ信号と、所定の周波数キャリアに連続的に配置されるＣＰ信号とを含むＯＦＤＭフレームを生成するチップにおいて、少なくとも、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＳＰ信号と、前記ＳＰ信号のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＣＰ信号を含むＯＦＤＭフレームを作成することができるチップとして構成されても良い。

このように、ＳＰ信号の符号（乗算係数）の関係性（周期性）を維持するように符号（乗算係数）が決定されているＣＰ信号を含むＯＦＤＭ信号を生成する送信装置のチップを構成することができる。

また、複数の送信系統を備え、２種類のＯＦＤＭ信号を送信する送信装置に搭載されるチップにおいて、第１の係数と第２の係数が＋１と−１であり、一方のＯＦＤＭフレームにおいて係数乗算を行い、他方のＯＦＤＭフレームでは係数乗算を行わないことができる。また、第１の係数と第２の係数が＋１と０であり、２種類のＯＦＤＭフレームにおいて、対応する位置のＳＰ信号又はＣＰ信号に乗算する係数を反対とすることができる。

また更に、上記の実施の形態１では、送信装置１０の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限らず、複数の送信系統によりＯＦＤＭ信号を送信する送信方法として構成されてもよい。すなわち、図１のデータの流れに従って、送信されるデータを誤り訂正符号化処理する工程と、誤り訂正符号化されたデータを所定の変調方式によりＩＱ平面にマッピングする工程と、マッピングされたデータに時空間符号化処理を行い、時空間符号化したデータを２系統に分ける工程と、各系統の時空間符号化したデータに基づいて、所定のシンボル（時間）間隔及びキャリア（周波数）間隔に分散して配置されるＳＰ信号と、所定の周波数キャリアに連続的に配置されるＣＰ信号とを含むＯＦＤＭフレームを生成する工程であって、少なくとも、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＳＰ信号と、前記ＳＰ信号のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＣＰ信号を含むＯＦＤＭフレームを作成する工程と、生成されたＯＦＤＭフレームの信号を逆高速フーリエ変換し、時間領域のＯＦＤＭ信号を生成する工程とを備えた、複数の送信系統によりＯＦＤＭ信号を送信する送信方法として構成されても良い。

このように、ＳＰ信号の符号（乗算係数）の関係性（周期性）を維持するように符号（乗算係数）が決定されているＣＰ信号を含むＯＦＤＭ信号を送信する送信方法を構成することができる。

上記のチップ及び送信方法によれば、ＭＩＭＯ伝送方式又はＭＩＳＯ伝送方式において、ＳＰ信号を増加させることなく、伝送路特性をより正確に推定することが可能なＯＦＤＭ信号を生成できる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２による受信装置について説明する。

図４は、受信装置の構成の一例を示すブロック図である。この受信装置２０は、複数系統のＯＦＤＭ送信信号を受信できる受信装置であり、受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２１，２２、伝送路特性推定部２３、時空間復号部２４、デマッピング部２５、及び誤り訂正復号部２６を備えている。ここでは、受信アンテナとＦＦＴ部が２系統の、ＭＩＭＯ伝送方式の受信装置について説明するが、受信系統が１系統のＭＩＳＯ伝送方式の受信装置も、同様に構成することができる。

受信装置２０の受信アンテナＲｘ１，Ｒｘ２が、図１の送信装置１０により送信されたＯＦＤＭ信号を受信すると、周波数変換や、ＧＩ（ガードインターバル）の除去処理等（図示せず）を行った後、受信信号をそれぞれＦＦＴ部２１，２２に出力する。ここで、受信した少なくとも一つの送信系統から送信されるＯＦＤＭ信号は、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数（例えば、＋１と−１）を交互に乗算されたＳＰ信号と、ＳＰ信号のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＣＰ信号を含んでいる。

ＦＦＴ部２１，２２は、ＧＩが除去されたＯＦＤＭ信号を入力とし、時間領域のＯＦＤＭ信号を高速フーリエ変換し、周波数領域のＯＦＤＭ信号を生成して、伝送路特性推定部２３および時空間復号部２４に出力する。

伝送路特性推定部２３は、ＦＦＴ部２１，２２よりそれぞれ入力された周波数領域に変換されたＯＦＤＭ信号から、パイロット信号（ＳＰ，ＣＰ）を抽出する。抽出されたパイロット信号の受信状態（受信強度、位相等）に基づいて各パイロット信号位置の伝送路特性（伝送路応答）を推定し、その後、補間処理等の適宜の方法でパイロット信号位置以外の全てのシンボル位置における伝送路特性を推定し、推定された伝送路特性を時空間復号部２４に出力する。

本発明において、受信したＣＰ信号は、ＳＰ信号の符号（乗算係数）の関係性（周期性）を維持するように符号（乗算係数）が決定されているから、伝送路特性の推定にあたっては、ＣＰ信号をＳＰ信号としても利用する。すなわち、ＳＰ信号どうしの組み合わせのみならず、ＳＰ信号とＣＰ信号を組み合わせて、複数の送信系統からの伝送路特性を推定する。なお、ＣＰ信号もＳＰ信号と見なして一律に処理することが望ましい。

時空間復号部２４は、伝送路特性推定部２３から入力された伝送路特性と、ＦＦＴ部２１，２２で周波数領域に変換されたＯＦＤＭ信号に基づいて、ＯＦＤＭ信号のデータキャリア及び伝送路特性により時空間復号処理を行い、時空間復号したデータキャリア（シンボル）をデマッピング部２５に出力する。時空間復号処理として、ＳＴＢＣ等に対応した復号処理が行われる。

デマッピング部２５は、時空間復号部２４から時空間復号されたデータキャリア（シンボル）を入力とし、変調方式に対応したデマッピング（キャリア復調）を行い、処理結果を誤り訂正復号部２６に出力する。変調方式として、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ、２５６ＱＡＭ、１０２４ＱＡＭ、４０９６ＱＡＭ等が用いられる。

誤り訂正復号部２６は、デマッピング部２５でデマッピングされたデータを入力とし、送信側の誤り訂正符号化処理に対応した誤り訂正復号処理を行う。必要に応じて、デインターリーブ、エネルギー逆拡散等の処理を行っても良い。誤り訂正復号処理したデータを、受信装置の出力データとして出力する。

なお、実施の形態２の受信装置は、ＭＩＭＯ伝送方式の受信装置として説明したが、受信アンテナ、ＦＦＴ部、伝送路特性推定部を１系統備える、ＭＩＳＯ伝送方式に対応する受信装置であっても良い。

上記の実施の形態２では、受信装置２０の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限らず、受信装置２０に搭載される半導体チップであって、伝送路特性推定部２３の機能を有するチップとして構成されてもよい。すなわち、受信装置に搭載されるチップにおいて、少なくとも、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＳＰ信号と、前記ＳＰ信号のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＣＰ信号を含むＯＦＤＭ信号を処理し、前記ＳＰ信号と前記ＣＰ信号を組み合わせて、前記複数の送信系統からの伝送路特性を推定することができるチップとして構成しても良い。また、受信装置に搭載されるチップにおいて、伝送路特性を推定する処理を、ＣＰ信号もＳＰ信号と見なして一律に処理しても良い。

このように、ＳＰ信号の符号（乗算係数）の関係性（周期性）を維持するように符号（乗算係数）が決定されているＣＰ信号を含むＯＦＤＭ信号を受信する受信装置のチップにおいて、ＣＰ信号をＳＰ信号としても利用し、伝送路特性を推定するチップを構成することができる。

また更に、上記の実施の形態２では、受信装置２０の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限らず、複数の送信系統から送信されるＯＦＤＭ信号を受信し、伝送路特性の推定を行う受信方法として構成されてもよい。すなわち、図４のデータの流れに従って、複数の送信系統から送信されるＯＦＤＭ信号を受信する工程と、受信したＯＦＤＭ信号を高速フーリエ変換して周波数領域のＯＦＤＭ信号を生成する工程であって、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＳＰ信号と、前記ＳＰ信号のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＣＰ信号を含んでいるＯＦＤＭ信号を生成する工程と、前記ＳＰ信号と前記ＣＰ信号を組み合わせて、前記複数の送信系統からの伝送路特性を推定する工程と、推定された伝送路特性と周波数領域に変換されたＯＦＤＭ信号に基づいて、時空間復号処理を行う工程と、時空間復号されたデータシンボルをデマッピング（キャリア復調）処理する工程と、デマッピングされたデータに対して誤り訂正復号処理を行う工程とを備えた、受信方法として構成されても良い。なお、受信方法における伝送路特性を推定する工程において、ＣＰ信号もＳＰ信号と見なして一律に処理しても良い。

このように、ＳＰ信号の符号（乗算係数）の関係性（周期性）を維持するように符号（乗算係数）が決定されているＣＰ信号を含むＯＦＤＭ信号を受信する受信方法において、ＣＰ信号をＳＰ信号としても利用し、伝送路特性を推定する受信方法を構成することができる。

本発明における受信装置、チップ、及び受信方法によれば、ＭＩＭＯ伝送方式又はＭＩＳＯ伝送方式において、ＣＰ信号をＳＰ信号としても利用することにより、伝送路特性をより正確に推定することができる。

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 送信装置
１１ 誤り訂正符号化部
１２ マッピング部
１３ 時空間符号化部
１４ ＯＦＤＭフレーム構成部
１５ ＯＦＤＭフレーム構成部
１６ パイロット信号生成部
１７ ＩＦＦＴ部
１８ ＩＦＦＴ部
２０ 受信装置
２１ ＦＦＴ部
２２ ＦＦＴ部
２３ 伝送路特性推定部
２４ 時空間復号部
２５ デマッピング部
２６ 誤り訂正復号部

Claims (9)

1. 複数の送信系統を備え、ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置において、
   所定のシンボル（時間）間隔及びキャリア（周波数）間隔に分散して配置されるＳＰ信号と、所定の周波数キャリアに連続的に配置されるＣＰ信号とを含むＯＦＤＭフレームを構成する第１と第２のＯＦＤＭフレーム構成部を備え、
   少なくとも一方のＯＦＤＭフレーム構成部において、前記ＳＰ信号に対し、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数が交互に乗算されるとともに、前記ＣＰ信号に対して、前記所定のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数が交互に乗算されたＯＦＤＭフレームを構成することを特徴とする、送信装置。
2. 請求項１に記載の送信装置において、前記少なくとも一方のＯＦＤＭフレーム構成部で構成されたＯＦＤＭフレームは、前記ＳＰ信号における第１の係数と第２の係数の関係性（周期性）が、前記ＣＰ信号においても維持されていることを特徴とする送信装置。
3. 請求項１又は２に記載の送信装置において、第１の係数と第２の係数が＋１と−１であり、一方のＯＦＤＭフレーム構成部において乗算を行い、他方のＯＦＤＭフレーム構成部では乗算を行わないことを特徴とする送信装置。
4. 請求項１又は２に記載の送信装置において、第１の係数と第２の係数が＋１と０であり、第１と第２のＯＦＤＭフレーム構成部において、対応する位置のＳＰ信号又はＣＰ信号に乗算する係数が反対であることを特徴とする送信装置。
5. 送信装置に搭載され、所定のシンボル（時間）間隔及びキャリア（周波数）間隔に分散して配置されるＳＰ信号と、所定の周波数キャリアに連続的に配置されるＣＰ信号とを含むＯＦＤＭフレームを生成するチップであって、
   少なくとも、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＳＰ信号と、前記ＳＰ信号のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＣＰ信号を含むＯＦＤＭフレームを作成することを特徴とするチップ。
6. 複数の送信系統から送信されるＯＦＤＭ信号を受信する受信装置において、
   少なくとも一つの送信系統から送信されるＯＦＤＭ信号は、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＳＰ信号と、前記ＳＰ信号のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＣＰ信号を含んでおり、
   前記ＳＰ信号と前記ＣＰ信号を組み合わせて、前記複数の送信系統からの伝送路特性を推定することを特徴とする受信装置。
7. 請求項６に記載の受信装置において、前記少なくとも一つの送信系統から送信されて受信したＯＦＤＭフレームは、前記ＳＰ信号における第１の係数と第２の係数の関係性（周期性）が、前記ＣＰ信号においても維持されていることを特徴とする受信装置。
8. 請求項６又は７に記載の受信装置において、伝送路特性を推定する処理を、ＣＰ信号もＳＰ信号と見なして一律に処理することを特徴とする受信装置。
9. 受信装置に搭載されるチップであって、
   少なくとも、シンボル（時間）方向及びキャリア（周波数）方向に第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＳＰ信号と、前記ＳＰ信号のシンボル（時間）間隔に対応する個数ごとに、第１の係数と第２の係数を交互に乗算されたＣＰ信号を含むＯＦＤＭ信号を処理し、
   前記ＳＰ信号と前記ＣＰ信号を組み合わせて、複数の送信系統からの伝送路特性を推定することを特徴とするチップ。
   

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