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技術 送信装置

出願人 三菱電機株式会社
発明者 長谷川文大西本浩岡崎彰浩東中雅嗣
出願日 2018年2月23日 (3年0ヶ月経過) 出願番号 2018-030679
公開日 2018年8月9日 (2年6ヶ月経過) 公開番号 2018-125855
状態 特許登録済
技術分野 送信機 交流方式デジタル伝送
主要キーワード マッピング領域 オーバーサンプリング後 用定数 アナログ信号変換 同期処理後 挿入済み オーバーサンプリングレート ブロックシンボル
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

帯域外スペクトルを抑制することができる送信装置を得ること。

解決手段

複数のデータシンボルを含むブロック信号を送信する送信装置であって、データシンボルを生成するデータシンボル生成部1と、時間領域において、データシンボルおよび複素平面において位相及び振幅が固定された固定シンボルを配置してブロックシンボルを生成するシンボル配置部2と、ブロックシンボルに対して補間処理を行う補間部4と、を備え、シンボル配置部2は、前記固定シンボルを先頭のシンボルに配置する。

概要

背景

デジタル通信システムにおいて、送信信号建物などに反射して起こるマルチパスフェージング端末の移動によって起こるドップラ変動によって、伝送路周波数選択性時間変動が発生する。このようなマルチパス環境において、受信信号送信シンボル遅延時間が経って届くシンボル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、最良受信特性を得るため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(Single Carrier:SC)ブロック伝送方式は、マルチキャリア(Multiple Carrier:MC)ブロック伝送であるOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)伝送方式(例えば、下記非特許文献2参照)に比べピーク電力を低くすることができる。

SCブロック伝送を行う送信機では、例えば次のような伝送を行うことによりマルチパスフェージング対策を行っている。まず、“Modulator”においてデジタル変調信号であるPSK(Phase Shift Keying)信号やQAM(Quadrature Amplitude Modulation)信号を生成後、プリコーダおよびIDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)処理部によりデジタル変調信号を時間領域信号に変換する。その後マルチパスフェージング対策として、CP(Cyclic Prefix)挿入部においてCPが挿入される。CP挿入部では時間領域信号の後ろ所定数サンプルをコピーして、送信信号の初めに付加する。この他に、マルチパスフェージング対策手段として、データのはじめ又はおわりの部分にゼロを挿入するZP(Zero Padding:ゼロ挿入)が行われる。

また、送信ピーク電力抑圧するため、SC伝送を行う送信機では、プリコーダでは一般的にDFT(Discrete Fourier Transform)処理が行われる。

概要

帯域外スペクトルを抑制することができる送信装置を得ること。複数のデータシンボルを含むブロック信号を送信する送信装置であって、データシンボルを生成するデータシンボル生成部1と、時間領域において、データシンボルおよび複素平面において位相及び振幅が固定された固定シンボルを配置してブロックシンボルを生成するシンボル配置部2と、ブロックシンボルに対して補間処理を行う補間部4と、を備え、シンボル配置部2は、前記固定シンボルを先頭のシンボルに配置する。

目的

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、帯域外スペクトルを抑制することができる送信装置を得ることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

複数のデータシンボルを含むブロック信号を送信する送信装置であって、データシンボルを生成するデータシンボル生成部と、時間領域において、前記データシンボルおよび複素平面において位相及び振幅が固定された固定シンボルを配置してブロックシンボルを生成するシンボル配置部と、前記ブロックシンボルに対して補間処理を行う補間部と、を備え、前記シンボル配置部は、前記固定シンボルを先頭のシンボルに配置することを特徴とする送信装置。

請求項2

前記シンボル配置部は、前記ブロックシンボル内の先頭シンボルを含み複数の連続配置されたシンボルの位置に複数の前記固定シンボルにより構成される固定シンボル系列を配置することを特徴とする請求項1に記載の送信装置。

技術分野

0001

本発明は、送信装置に関する。

背景技術

0002

デジタル通信システムにおいて、送信信号建物などに反射して起こるマルチパスフェージング端末の移動によって起こるドップラ変動によって、伝送路周波数選択性時間変動が発生する。このようなマルチパス環境において、受信信号送信シンボル遅延時間が経って届くシンボル干渉した信号となる。

0003

このような周波数選択性のある伝送路において、最良受信特性を得るため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(Single Carrier:SC)ブロック伝送方式は、マルチキャリア(Multiple Carrier:MC)ブロック伝送であるOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)伝送方式(例えば、下記非特許文献2参照)に比べピーク電力を低くすることができる。

0004

SCブロック伝送を行う送信機では、例えば次のような伝送を行うことによりマルチパスフェージング対策を行っている。まず、“Modulator”においてデジタル変調信号であるPSK(Phase Shift Keying)信号やQAM(Quadrature Amplitude Modulation)信号を生成後、プリコーダおよびIDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)処理部によりデジタル変調信号を時間領域信号に変換する。その後マルチパスフェージング対策として、CP(Cyclic Prefix)挿入部においてCPが挿入される。CP挿入部では時間領域信号の後ろ所定数サンプルをコピーして、送信信号の初めに付加する。この他に、マルチパスフェージング対策手段として、データのはじめ又はおわりの部分にゼロを挿入するZP(Zero Padding:ゼロ挿入)が行われる。

0005

また、送信ピーク電力抑圧するため、SC伝送を行う送信機では、プリコーダでは一般的にDFT(Discrete Fourier Transform)処理が行われる。

先行技術

0006

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 theIEEE,vol.98,no.1,Jan 2010,pp.69−96.
J.A.C.Bingham,“Multicarrier modulation for data transmission:an idea whose time has come”,IEEE Commun.Mag.,vol.28,no.5,May 1990,pp.5−14.

発明が解決しようとする課題

0007

上記従来のSCブロック伝送の技術によれば、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している。しかしながら、SCブロック伝送においては、SCブロック間の位相および振幅が不連続となるため、帯域外スペクトルまたは帯域外漏洩が発生するという課題がある。帯域外スペクトルは隣接するチャネルの干渉となり、抑圧する必要がある。また、一般的な通信ステムにおいてスペクトルマスクが定められており、マスク満足するように帯域外スペクトルを抑圧する必要がある。

0008

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、帯域外スペクトルを抑制することができる送信装置を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のデータシンボルを含むブロック信号を送信する送信装置であって、データシンボルを生成するデータシンボル生成部と、時間領域において、データシンボルおよび複素平面において位相及び振幅が固定された固定シンボルを配置してブロックシンボルを生成するシンボル配置部と、ブロックシンボルに対して補間処理を行う補間部と、を備え、シンボル配置部は、固定シンボルを先頭のシンボルに配置することを特徴とする。

発明の効果

0010

本発明によれば、帯域外スペクトルを抑制することができるという効果を奏する。

図面の簡単な説明

0011

図1は、実施の形態1の送信装置の機能構成例を示す図である。
図2は、SCブロック伝送を行う通信システムで用いられるフレーム構成の一例を示す図である。
図3は、従来のSCブロック伝送においてSCブロック間の位相および振幅が不連続となる一例を示す図である。
図4は、実施の形態1の固定シンボル配置例を示す図である。
図5は、CP挿入後のブロックシンボルの一例を示す図である。
図6は、実施の形態1のフレーム構成の一例を示す図である。
図7は、データシンボルとしてQPSKシンボルを用いた場合の固定シンボルの一例を示す図である。
図8は、実施の形態2の送信装置の機能構成例を示す図である。
図9は、実施の形態2の送信装置における処理データの一例を示す図である。
図10は、実施の形態2の送信装置による帯域外漏洩抑圧効果を説明するための図である。
図11は、実施の形態3の送信装置の機能構成例を示す図である。
図12は、周波数領域でのパイロットシンボルの配置の一例を示す図である。
図13は、時間領域のパイロット信号と周波数領域のパイロット信号の関係の一例を示す図である。
図14は、シンボル修正部による修正後の本実施の形態のシンボル配置の一例を示す図である。
図15は、フレーム内の全ブロックにパイロットシンボルが挿入される場合の実施の形態3のフレーム構成の一例を示す図である。
図16は、パイロットシンボルを挿入するブロックと挿入しないブロックが混在する場合のフレーム構成の一例を示す図である。
図17は、実施の形態4の送信装置の機能構成例を示す図である。
図18は、実施の形態5の受信装置の機能構成例を示す図である。
図19は、実施の形態6の送信装置の機能構成例を示す図である。
図20は、実施の形態6のシンボル配置の一例を示す図である。
図21は、64QAMコンステレーションと同象限シンボルのマッピング領域を示す図である。
図22は、64QAMを用いた場合のブロックシンボルの一例を示す図である。
図23は、64QAMを用いた場合のブロックシンボルの一例を示す図である。
図24は、実施の形態7の固定シンボルの配置例を示す図である。

実施例

0012

以下に、本発明にかかる送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。

0013

実施の形態1.
図1は、本発明にかかる送信装置の実施の形態1の機能構成例を示す図である。図1に示すように、本実施の形態の送信装置は、データシンボル生成部1、固定シンボル配置部(シンボル配置部)2、CP挿入部3、補間部4および送信処理部5を備える。

0014

データシンボル生成部1は、データシンボル(例えば、PSK(Phase Shift Keying)シンボル、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)シンボル等)を生成する。固定シンボル配置部2は、データシンボルに対して1個のあらかじめ定められた固定シンボル(固定信号)を所定位置に配置したブロックシンボルを生成する。CP挿入部3は、固定シンボル配置部2により生成されたブロックシンボルに対してCP挿入を行う。補間部4は、CP挿入後のブロックシンボルに対して補間処理を実施する。送信処理部5は、補間処理後のブロックシンボルに対して送信フィルタ処理、アナログ信号変換処理等を実施し、SCブロック信号(ブロック信号)として送信する。

0015

ここで、従来のSCブロック伝送について説明する。SCブロック伝送では、SCブロック間の位相および振幅が不連続となる。図2は、SCブロック伝送を行う通信システムで用いられるフレーム構成の一例を示す図である。図2のdk(n)は、n番目のブロックのk番目のシンボルを示す。また、図2では、SCブロックがNb個のシンボルで構成され、1フレームがNFSCブロックで構成される例を示している。図3は、従来のSCブロック伝送においてSCブロック間の位相および振幅が不連続となる一例を示す図である。図3の例では、k番目のブロックとk+1番目のブロックの間で帯域外スペクトルまたは帯域外漏洩が発生する。このような、帯域外スペクトルは隣接するチャネルの干渉となる。本実施の形態では、データシンボル間に固定シンボルを挿入し、固定シンボル挿入後にCP挿入を実施することにより、帯域外スペクトルを低減させる。

0016

次に、本実施の形態の動作について説明する。以下、1シングルキャリアブロック(SCブロック)のCP挿入前のシンボル数(データシンボルと固定シンボルの合計のシンボル数)をN個として説明する。

0017

固定シンボル配置部2は、データシンボルに対して1個のあらかじめ定められた固定シンボル“A”を所定位置に配置する。固定シンボルは、適用される通信システムの規定を満たすのであれば、どのようなシンボルを用いても良く、PSKシンボルやQAMシンボルのようなシンボルでも良い。

0018

図4は、本実施の形態の固定シンボル配置例を示す図である。図4の例では、ブロックシンボル(1ブロックを構成するシンボル群)内のN−NCP+1番目に固定シンボル“A”が挿入される。dkは、1ブロック内のデータシンボルのうちk番目のデータシンボルを示す。

0019

図5は、CP挿入後のブロックシンボルの一例を示す図である。CP挿入部3は、CP挿入処理として、図5に示すように、固定シンボル挿入後のブロックシンボルの最後のNCP個のシンボルをコピー(複製)し、ブロックシンボルの先頭に付加する。図6は、本実施の形態のフレーム構成の一例を示す図である。図6に示すように、フレーム内の各ブロックの同じ位置(N−NCP+1番目)に固定シンボルが挿入される。このように、CP挿入部3によりコピーされる領域の先頭(N−NCP+1番目)のシンボルを固定シンボルとしておけば、CP挿入後にはブロックの先頭のシンボルは固定シンボルとなる。なお、NCP=0の場合、図5におけるd0(ブロック内一番目のシンボル)を固定シンボルに設定する。

0020

図7は、データシンボルとしてQPSKシンボルを用いた場合の固定シンボルの一例を示す図である。データシンボルは、伝送する情報に応じて、図7の上に示したQPSKコンステレーション(図ではコンステと略す)として示した4つの点のいずれかに割り当てられる。図7に示すように、1番目のシンボルとN−NCP+1番目のシンボルが固定シンボルとなり1+jに固定される。なお、図7は、一例であり、固定シンボルはQPSKシンボルに限定されず、固定シンボル値も1+jに限定されない。なお、NCP=0の場合、CP挿入部3はコピー処理を行わない。

0021

補間部4では、例えば、「B.Porat,“A Course in Digital Signal Processing”,John Wiley and Sons Inc.,1997」(以下、Porat文献という)に記載されている信号補間式等を用いて、オーバーサンプリング処理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)を行う。補間部4へ入力される時間領域信号に対し、1シンボルあたりサンプリング点がL個となるようオーバーサンプリングを行う。すなわち、入力に対してサンプリングレートがL倍となるようオーバーサンプリングを行う。なお、オーバーサンプリングレートは、オーバーサンプリング後のサンプリングレートが入力のサンプリングレートの何倍であるかを示す値とする。

0022

具体的には、例えば、補間部4は、入力される時間領域信号を周波数領域信号に変換し、周波数領域信号に対してゼロを挿入するゼロ挿入処理を実施して、再び時間領域信号に変換する。このように、ゼロ挿入処理を用いてオーバーサンプリング処理を行うことができる。補間部4におけるオーバーサンプリング処理(補間処理)は、その他の補間方法を用いてもよい。一旦、周波数領域信号に変更することなく、補間(オーバーサンプリング)を行う方法でもよい。

0023

補間部4のオーバーサンプリング処理(補間処理)により、シンボル間に補間されたサンプル点が追加されるが、この際、SCブロックの最後のサンプルと次のSCブロックの最初のサンプル(固定シンボル)の位相および振幅は滑らかに繋がるようにオーバーサンプリング処理を実施する。例えば、SCブロックの最後のサンプル点の次に固定シンボルの点があるとして補間して、SCブロックの最後のサンプル点の後に、補間点が追加されるようにする。オーバーサンプリングレートをLとすると、補間部4の出力信号サンプル数は(N+NCP)×Lとなる。なお、本実施の形態において“固定シンボル”は位相および振幅が固定されているシンボルを示すが、特定の象限にあるシンボルを用いても良い。上記の処理がシングルキャリアブロックシンボル毎に行われる。オーバーサンプリングレートLは整数である必要は無い。

0024

以上のように、本実施の形態では、固定シンボル配置部2が、ブロックごとに、データシンボルに対して、CP挿入部3によりコピーされる領域の先頭位置に固定シンボルを配置し、CP挿入部3が、固定シンボル挿入後のブロックシンボルに対してCP挿入を行う。そして、補間部4がCP挿入後のブロックシンボルにオーバーサンプリング処理を実施するようにした。このため、ブロック間の位相および振幅の連続性が保たれ、帯域外スペクトルを抑制することができる。

0025

実施の形態2.
図8は、本発明にかかる送信装置の実施の形態2の機能構成例を示す図である。図8では、実施の形態2の送信装置の補間部4の構成例を示している。本実施の形態では、図1の補間部4が、DFT部(フーリエ変換部)41、波形整形フィルタ42およびオーバーサンプリング処理・IDFT(Inverse DFT)部(逆フーリエ変換部)43で構成される例を示す。データシンボル生成部1、固定シンボル配置部2、CP挿入部3および送信処理部5は、実施の形態1と同様である。実施の形態1と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態1と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

0026

DFT部41は、(N+NCP)ポイントDFT処理を実施して、入力される時間領域信号を周波数領域信号に変換する。波形整形フィルタ42は、周波数領域信号に対して所望の周波数領域以外の信号を除去するフィルタリング処理を行う。なお、このフィルタリング処理では、例えば、「T. S. Rappaport,“Wireless Communications”,2nd edition,Prentice Hall PTR,2002」(以下、Rappaport文献という)に記載されているナイキストフィルタリングなどの処理を用いることができる。フィルタリング処理はこれに限定されない。

0027

オーバーサンプリング処理・IDFT部43は、フィルタリング処理後の周波数領域信号に対しゼロ挿入などによりサンプル数をL倍に増加させる(オーバーサンプリングレートLに対応するサンプル数に増加させる)。その後、オーバーサンプリング処理・IDFT部43は、周波数領域信号に対して、IDFT処理を実施して時間領域信号を生成する。波形整形フィルタ42が信号のサンプル数を変えない場合、IDFT処理のサンプル数は、L・(N+NCP)となる。なお、オーバーサンプリング処理・IDFT部43の替わりに、オーバーサンプリング処理を行うオーバーサンプリング処理部と、IDFT処理を行うIDFT部とを備えるようにしてもよい。なお、このようにDFT処理、IDFT処理を、低演算量を必要とするIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)やFFTなどを用いて実施するため、(N+NCP)は2p(Pは1以上の整数)であることが望ましく、Lは整数であることが望ましい。波形整形フィルタ42が信号のサンプル数を変える場合は、IDFT処理の入力となるサンプル数が2p’(P’は1以上の整数)であることが望ましい。

0028

なお、NAを総キャリア数とすると、本例ではNA=N+NCPであるが、NA>N+NCPでもかまわない。この場合、波形整形フィルタ42がポイント数を変えないとし、si(0≦i≦N+NCP−1)を波形整形フィルタ42の出力、0(太字)1,Mを1×Mのゼロによって成り立つベクトル、NA−N−NCPを偶数とすると、オーバーサンプリング処理・IDFT部43内で、siを以下の式(1)に示すように、NAキャリアマッピングする。さらにy(太字)に対しゼロ挿入を行い、オーバーサンプリングを行う。この場合、オーバーサンプリング処理・IDFT部43の出力サンプル数をNA*Lとしてもよい。なお、総キャリアへのマッピングはどのような処理を用いても良い。

0029

0030

図9は、本実施の形態の送信装置における処理データの一例を示す図である。図9では、BPSK(Binary Phase Shift Keying)を用い、L=2、N=6、NCP=2とし、固定シンボルとしてA=1を5シンボル目に配置する例を示している。また、図9の例では、オーバーサンプリング処理としてゼロ挿入を用いた例を示している。図9では、表記簡易化のため、小数第5位で四捨五入を行った。図9に示すように、5シンボル目に固定シンボルを配置することにより、オーバーサンプリング処理・IDFT部43による処理後には、先頭と13シンボル目に固定シンボルが挿入され、CP挿入部3から出力されるシンボル群の最後のシンボルの後に補間点となるシンボルが追加されていることがわかる。なお、本例におけるゼロ挿入手法は一例であり、周波数領域において信号に循環シフトを加えた後にゼロ挿入を行うなど、他のゼロ挿入手法を用いても良い。

0031

図10は、本実施の形態の送信装置による帯域外漏洩抑圧効果を説明するための図である。図10には、本実施の形態の上記の固定シンボルを用いた帯域外漏洩抑圧を実施した場合の送信信号101と、帯域外漏洩抑圧を実施しない場合の送信信号102とを示している。図10では、所望帯域を中央部に示しており、所望帯域の両端に帯域外漏洩となる領域を示している。図10に示すように、帯域外漏洩抑圧を実施した送信信号101は、帯域外漏洩抑圧を実施しない場合の送信信号102と比べて帯域外漏洩が約16dB低減していることがわかる。本例においては、NA=512、NCP=16、N=434、オーバーサンプリングレートはL=4とし、波形整形フィルタはRappaport文献に記載されている周波数領域ゼロロールオフフィルタを用い、周波数領域においてキャリアへのマッピングは、以下の式(2)に示すように行った。信号y(太字)はオーバーサンプリング処理・IDFT部43の入力値となる。

0032

0033

以上のように、本実施の形態では、DFT部41がCP挿入後のブロックシンボルを周波数領域信号に変換した後に、オーバーサンプリング処理・IDFT部43が、オーバーサンプリング処理を実施し、オーバーサンプリング処理後の信号をIDFTにより時間領域信号に変換するようにした。このため、実施の形態1で述べたように、ブロック間の位相および振幅の連続性が保たれ、帯域外スペクトルを抑制することができる。なお、NCP=0の場合、図8におけるCP挿入部3はコピー処理を行わず、固定シンボル配置部2においてd0(ブロック内の一番目のシンボル)を固定シンボルに設定する。

0034

実施の形態3.
図11は、本発明にかかる送信装置の実施の形態3の機能構成例を示す図である。図11では、実施の形態3の送信装置の補間部4の構成例を示している。本実施の形態の送信装置は、データシンボル生成部1、固定シンボル配置部2、CP挿入部3、シンボル修正部40、DFT部41、波形整形フィルタ42−1,42−2、パイロット信号生成・CP処理部6、周波数領域多重部7、オーバーサンプリング処理・IDFT部43および送信処理部5を備える。データシンボル生成部1、固定シンボル配置部2、CP挿入部3、DFT部41、オーバーサンプリング処理・IDFT部43、送信処理部5は、実施の形態2と同様である。実施の形態2と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態2と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

0035

受信側で同期処理伝送路推定を行うため、既知信号であるパイロット信号が用いられることがある。ブロック伝送においては、一般的にパイロット信号(パイロットシンボル)は周波数領域において配置される。本実施の形態では、このように、周波数領域においてパイロット信号が配置される例について説明する。

0036

パイロット信号生成・CP処理部6は、時間領域におけるパイロット信号と周波数領域におけるパイロット信号を生成して、周波数領域のパイロット信号を波形整形フィルタ42−2へ入力し、時間領域におけるパイロット信号をシンボル修正部40へ入力する。パイロット信号生成・CP処理部6は、時間領域のパイロットシンボルにCP処理(CP挿入処理)を加えてもよい。また、パイロット信号生成・CP処理部6は、パイロット信号に対し正規化を行ってもよい。例えば、パイロット信号の時間領域信号をq0,q1,…,qN-1とし、NCPをCP長とすると、CP処理後にqN-NCP,…,qN-1,q1,q0,q1,…,qN-1(添え字では、NCPをNCPと表記)となる。CP処理を加える場合、パイロット信号生成・CP処理部6は、周波数領域のパイロット信号として、パイロット信号の時間領域信号にCP挿入した信号に対してDFT処理を実施した信号を生成する。

0037

周波数領域のパイロット信号は多重用に用いられ、時間領域のパイロット信号は固定シンボル計算のために用いられる。周波数領域多重部7は、波形整形フィルタ42−1経由で入力されるDFT部41により周波数領域信号に変換されたデータシンボルと、波形整形フィルタ42−2経由で入力される周波数領域のパイロット信号(パイロットシンボル)とを周波数領域で多重する。波形整形フィルタ42−1,42−2は、実施の形態2の波形整形フィルタ42と同様である。波形整形フィルタ42−1はDFT部41からの出力に対し周波数領域における波形整形を行い、波形整形フィルタ42−2は、周波数領域におけるパイロットシンボルに対して、波形整形を行う。なお、パイロット信号に関して特に制約はなく、どのような信号を用いてもよい。なお、時間領域のパイロット信号は、パイロット信号の周波数領域での配置位置に基づいて生成される。

0038

図12は、周波数領域でのパイロットシンボルの配置の一例を示す図である。図12では一例として、1ブロック内の総シンボル数(CP挿入後)をN’(=N+2NCP)個とし、1ブロック内のパイロットシンボル数NPをN’/2とし、1ブロック内の固定シンボルを含むデータシンボル数をN’/2個とした例を示している。図12の例では、周波数領域でのパイロットシンボルp0,p1,…,pN’/2-1を、固定シンボルを含むデータシンボs0,s1,…,sN’/2-1とを交互に配置している。なお、図12は一例であり、パイロットシンボルの配置およびブロックシンボル内のパイロットシンボルの個数に関する規制は無い。

0039

周波数領域多重部7により周波数領域にてパイロットシンボルと固定シンボルを含むデータシンボルとが多重されるため、IDFT出力(オーバーサンプリング処理・IDFT部43からの出力)である時間領域信号において固定シンボルが“A”となるように設定するには、時間領域のパイロット信号を考慮する必要がある。パイロット信号の時間領域信号をq0,q1,q2,…,qN/2-1とし、k’を時間領域における固定シンボル挿入位置とし、bk’,ck’はIDFT出力の所定位置のシンボルが“A”となるような位相回転振幅調整とすると、シンボル修正部40は、固定シンボル配置部2が生成する固定シンボル“A”を修正したAk’を、Ak’=ck’A−bk’qk’として求める。bk’およびck’の値は周波数領域におけるパイロット信号の挿入位置および固定シンボル配置位置によって決まる。

0040

具体例をここで示す。説明の簡易化のため、オーバーサンプリング処理が加わっていない信号を用いる。また、CP挿入後のデータシンボル数NDをND=N’/2とし、パイロットシンボル数NTをNT=N’/2とする。本例において、CP挿入済みのデータシンボルを、x0,x1,…,xND-1とする。周波数領域において配置されたパイロットシンボルp(太字)zを以下の式(3)とする。IDFT処理後の時間領域におけるパイロットシンボルq(太字)は以下の式(4)となる。

0041

0042

0043

また、周波数領域に配置されたDFT処理が加わったデータ信号(x0,x1,…,xND-1)を以下の式(5)とし、定数bを正規化用定数とすると、IDFT処理後の時間領域におけるデータ信号t(太字)は以下の式(6)となる。

0044

0045

0046

周波数領域において多重されたパイロット信号およびDFT処理が加わったデータ信号は以下の式(7)となり、IDFT処理後の時間領域信号は以下の式(8)となる。

0047

0048

0049

時間領域において、t1,0をt1の1番目の要素とするとt1,0=x0であるので、y0=Aのように、シンボル時間n=0において、固定シンボル“A”と設定したい場合、データシンボルに以下の式(9)に示すようなシンボルを挿入すれば良い。なお、本例において、説明の簡易化のため、正規化用定数、位相回転の記載を省略した。周波数領域におけるシンボル配置によって、式(9)において位相回転および振幅調整の必要がある。

0050

0051

図13は、時間領域のパイロット信号と周波数領域のパイロット信号の関係の一例を示す図である。図13では、図12に示した周波数領域におけるデータシンボルおよびパイロットシンボルの配置を前提としている。図13に示すように、図12に示した周波数配置において、データシンボル(固定シンボルを含む)の部分を0に置き換えた信号をIDFT処理の入力としてIDFT処理を行うことで、時間領域のパイロット信号を得られる。なお、図13において、説明の簡略化のためオーバサンプル処理を行わない時間領域パイロット信号を示したが、周波数領域において、ゼロ挿入を行うなど、オーバーサンプリング処理が加わったパイロット信号を用いても良い。

0052

本実施の形態では、パイロットシンボルを周波数領域で挿入するため、固定シンボルの値はパイロットシンボルや固定シンボルの挿入位置によって変わるため、ブロックごとに上記の処理が行われる。ただし、パイロット信号や固定シンボルの挿入位置がブロック間で固定であれば、一度Ak’を求めておき、以降は既に求めたAk’を用いてもよい。図14は、シンボル修正部40による修正後の本実施の形態のシンボル配置の一例を示す図である。図14では、1ブロック内のCP挿入前の総シンボル数をN個とし、1ブロック内のパイロットシンボル数NPをN’/2としている。ブロック間の位相および振幅の連続性を保つため、固定シンボルに位相回転や振幅調整を与えたり、固定信号を足したりしても構わない。また、図14に−NCP+1番目とN/2−NCP+1番目のシンボルが調整されるように記載されているが、−NCP+1番目のシンボルのみ調整を行っても良い。

0053

図15は、フレーム内の全ブロックにパイロットシンボルが挿入される場合の本実施の形態のフレーム構成(シンボル修正部40による修正後の固定シンボルおよびデータシンボル)の一例を示す図である。図15に示すように、ブロック間で固定シンボルの挿入位置が同じになるように、修正後の固定シンボルが挿入される。

0054

なお、実施の形態1はブロックシンボルがデータシンボルのみによって構成された実施例であり、実施の形態2はブロックシンボルがパイロットシンボルとデータシンボルによって構成された実施例であるが、時間領域において固定シンボルがブロックごとに同じ位置に配置されるように設定されるのであれば、2つの実施例を組み合わせたフレーム構成でも良い。この場合にも、帯域外スペクトル抑圧効果が得られる。図16は、パイロットシンボルを挿入するブロックと挿入しないブロックが混在する場合のフレーム構成の一例を示す図である。図16では、i番目のブロックではパイロットシンボルを挿入しないため、実施の形態1と同様の処理が実施され、i−1番目のブロックではパイロットシンボルを挿入するため、実施の形態2と同様の処理を実施する。

0055

以上のように本実施の形態では、パイロットシンボルを周波数領域で多重して送信する場合に、パイロット信号の配置位置に基づいて、パイロット信号が多重された後のIDFT後の固定シンボルが所定の位置の所定の値となるように、シンボル修正部40が固定シンボルを修正するようにした。このため、パイロット信号を多重する場合も、ブロック間の位相および振幅の連続性が保たれ、帯域外スペクトルを抑圧することができる。なお、本実施の形態においても、NCP=0の場合ブロック内の1番目のデータシンボルを固定シンボルに設定し、時間領域におけるパイロットシンボルを用いてシンボル修正を行って良い。

0056

実施の形態4.
図17は、本発明にかかる送信装置の実施の形態4の機能構成例を示す図である。本実施の形態の送信装置は、データシンボル生成部1、固定シンボル配置部2、CP挿入部3、シンボル修正部40、補間部4、パイロット信号生成・CP処理部61、時間領域多重部8および送信処理部5を備える。データシンボル生成部1、固定シンボル配置部2、CP挿入部3、補間部4、送信処理部5は、実施の形態1と同様である。シンボル修正部40は、実施の形態3と同様である。実施の形態1または3と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態1または3と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

0057

実施の形態3では、周波数領域においてパイロット信号を多重する例を説明したが、本実施の形態では、時間領域においてパイロット信号を多重する。パイロット信号生成・CP処理部61は、時間領域のパイロット信号を生成して、時間領域多重部8とシンボル修正部40へ入力する。補間部4は、実施の形態1と同様に、時間領域のデータシンボル(固定シンボルを含む)を生成し、時間領域多重部8は、時間領域のデータシンボル(固定シンボルを含む)と時間領域のパイロット信号とを時間領域で多重する。時間領域の多重は、例えば、skを時間領域におけるデータ信号、pkを時間領域におけるパイロット信号とすると、時間領域における多重は、多重後の信号をykとし、yk=sk+pkのように実施することができる。

0058

以上のように、本実施の形態では、パイロットシンボルを時間領域で多重して送信する場合に、シンボル修正部40が固定シンボルを修正するようにした。このため、パイロット信号を時間領域で多重する場合も、ブロック間の位相および振幅の連続性が保たれ、帯域外スペクトルを抑圧することができる。

0059

実施の形態5.
図18は、本発明にかかる受信装置の実施の形態5の機能構成例を示す図である。本実施の形態の受信装置は、実施の形態1〜4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。

0060

本実施の形態の受信装置では、受信・同期処理部10が、受信信号(SCブロック信号)に対してフレーム同期周波数同期シンボル同期などの同期処理を行う。CP除去部11は、同期処理後の受信信号に対してCP除去を行う。DFT部12は、CPが除去された受信信号に対してDFT処理を行う。伝送路推定部13は、DFT処理後の信号に基づいて伝送路推定を行う。サンプリング干渉除去処理部14は、DFT処理後の信号に対してダウンサンプリング処理を実施する。FDE部(等化処理部)15は、ダウンサンプリング後の信号と伝送路推定結果に基づいてFDE(Frequency Domain Equalizer:周波数領域等化)処理を行う。IDFT部16は、FDE処理後の信号に対してIDFT処理を行う。固定シンボル除去・復調復号部17は、IDFT処理後の信号から固定シンボルを除去し、固定シンボル除去後の信号に対して復調・復号処理を行う。なお、図18の構成例では、固定シンボル除去・復調・復号部17が固定シンボルを除去と復調・復号処理を行うようにしたが、固定シンボルを除去する固定シンボル除去部と復調・復号処理を行う復調・復号部をそれぞれ備えるようにしてもよい。

0061

なお、実施の形態1〜4で述べたように、送信側において、オーバーサンプリング処理はDFT処理が施されたCPを含む信号に対して行うので、CP成分がデータ領域に入る。したがって、必要であれば、受信側でCP干渉除去を行う。たとえば、受信・同期処理部10において、CPシンボルの値、および干渉値推定出来るので、CP推定値をサンプリング・干渉除去処理部14に与え、CP干渉除去を行うことは可能である。また、伝送路推定部13においてCP推定を行っても良い。

0062

以上のように、本実施の形態では、実施の形態1〜4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受信装置を示した。この受信装置では、ダウンサンプリング処理および固定シンボルの除去を行った後に、受信信号の復調・復号を実施する。これにより、固定シンボルが挿入されて補間処理されて送信された信号を復調・復号することができる。

0063

実施の形態6.
図19は、本発明にかかる送信装置の実施の形態6の機能構成例を示す図である。本実施の形態の送信装置は、データシンボル生成部1、同象限マッピング部21、CP挿入部3、DFT部41、波形整形フィルタ42およびオーバーサンプリング処理・IDFT部43および送信処理部5を備える。データシンボル生成部1、CP挿入部3、DFT部41、波形整形フィルタ42、オーバーサンプリング処理・IDFT部43および送信処理部5は、実施の形態2と同様である。実施の形態2と同様の機能を有する構成要素は、実施の形態2と同一の符号を付して重複する説明を省略する。

0064

実施の形態1〜4では、固定シンボルを所定位置に配置する例を説明したが、本実施の形態では、固定シンボルではなく複素平面(IQ平面)において同象限の信号点となるシンボル(以下、同象限シンボルという)を所定の位置に配置する。

0065

同象限マッピング部21は、時間領域においてブロック内の所定の位置のシンボルが同象限シンボルとなるようにマッピングする。図20は、本実施の形態のシンボル配置の一例を示す図である。シンボルA(i)はi番目のブロックの同象限シンボルを示す。例えば、A(i-1)とA(i)は、同じとは限らないものの同一象限にマッピングされる。このように全て同一値となる固定シンボルではなく、同象限シンボルを用いることにより、同象限シンボルにデータビットを含めることが可能となり、データロスを最小限に留めることができる。

0066

図21は、64QAMコンステレーションと同象限シンボルのマッピング領域を示す図である。データシンボルとして64QAMシンボルを用いる場合に、同象限シンボルを例えば右上の象限(図21点線で囲った領域)内の点にマッピングする。図21の場合、i番目のブロックの同象限シンボルであるシンボルA(i)を点線で示した領域内に配置すればよいため、同象限シンボルの上位の2ビットを“00”と固定し、残りの下位4ビットはデータビットとして用いることができる。そして、全てのブロックについて時間領域で所定の位置に配置される同象限シンボルの上位2ビットを“00”に固定し、下位4ビットは任意の値とする。なお、図21の例では、同象限シンボルのマッピング領域を1つの象限内としたが、同一象限内のさらに狭い領域内に同象限シンボルをマッピングするようにしてもよい。

0067

またパイロットシンボルが挿入された場合でも、実施の形態2と同様に、Ak(i)’を同象限シンボルとし、k’を挿入位置とすると、Ak(i)’=ck’A(i)−bk’qk’としてパイロット成分を考慮して、IDFT出力がA(i)となるよう、同象限シンボルを修正すれば良い。

0068

図22、23は、64QAMを用いた場合のブロックシンボルの一例を示す図である。図22は、N−NCP+1番目のシンボルを同象限シンボルとし、同象限シンボルの上位2ビットを“01”と固定し、全てのブロックに同処理を与えた例を示している。図23は、N−NCP+1番目のシンボルを同象限シンボルとし、同象限シンボルの上位4ビットを“0100”と固定し、全てのブロックに同処理を与えた例を示している。図22の例では1ブロックシンボルあたりのデータビット数は6N−2ビットとなり、図23の例では1ブロックシンボルあたりのデータビット数は6N−4ビットとなる。

0069

なお、本実施の形態では、DFTを用いた補間を行う構成例を示したが、実施の形態1で述べたように、補間部4を用いる構成例にも固定シンボルの代わりに同象限シンボルを用いることができる。また、本実施の形態の送信装置から送信された信号を受信する受信装置は、実施の形態5で述べた受信装置の固定シンボル除去・復調・復号部17において、固定シンボルの除去の代わりに同象限シンボルの固定ビットの除去を行うとともに、固定ビットを除去した残りをデータビットとして扱い、復号処理を実施する。

0070

以上のように、本実施の形態では、固定シンボルの代わりに同象限シンボルを配置するようにした。このため、固定シンボルを用いる場合に比べデータロスを低減することができる。

0071

また、以上の実施の形態では、ブロック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、固定シンボル、同象限シンボルの生成についてそれぞれ説明したが、上記説明した例に限定されず、例えば、複数の手法を組み合わせてもよい。また、送信装置および受信装置の構成は、各実施の形態で示された装置構成に限定されない。また、実施の形態において説明したオーバーサンプリング処理などに用いられる補間手法や送信処理手法は、SCブロックシンボルにおいて、始めと最後のサンプルの連続性が保たれるのであれば、どのような手法を用いても良い。

0072

実施の形態7.
次に実施の形態7の送信装置について説明する。実施の形態1の図5で、NCP=0の例について説明したが、本実施の形態では、NCP=0の場合の拡張としてさらに帯域外スペクトルを抑制する固定シンボルの配置方法について説明する。

0073

図24は、本実施の形態の固定シンボルの配置例を示す図である。図24の例では、NCP=0の場合に、帯域外スペクトルの抑圧効果を向上させるため、ブロック内の1番目のシンボルの周辺と最後のシンボルの周辺に固定シンボルを挿入する。図24において、文字の書かれていない空白部分はデータシンボルを示し、Fiは固定シンボルを示す。本実施の形態では、1ブロックのNシンボルのうちNL+NR+1個を固定シンボルとする。NRは、1番目のシンボルから右側に配置される連続する固定シンボルの数を示す。NLは、最後のシンボルから左側に連続する固定シンボルの数である。本実施の形態では、このNL+NR+1個の固定シンボルを固定シンボル系列と呼ぶこととする。図24に示すように、固定シンボル系列を[F-NL,F-NL+1,F-NL+2,…,F-1,F0,F1,…,FNR]と表す。なお、下付き文字におけるNL,NRは、それぞれNL,NRを示す。固定シンボル系列の各シンボルFiの値に制約は無く、Fiのうち2つ以上が同じ値であってもよいし、固定シンボル系列をブロックシンボル内に配置後に、電力正規化が行われるのであれば、Fiをそれぞれ異なる値となるように設定しても良い。例えば、FiはM−PSK(M-ary−Phase Shift Keying),M−QAM(M-ary Quadrature Amplitude Modulation)のようなシンボルを用いても良く、また、Fiのうちの数個をゼロに設定しても良い。また、「D. C. Chu,“Polyphase Codes With Good Periodic Correlation Properties”,IEEE Transactions on Information Theory,pp.531−532,July 1972」に記載されている系列を固定シンボル系列として用いても良い。

0074

スペクトル抑圧効果を得るためには、全ブロック内において、同じ固定シンボル系列を使い、同じ固定シンボルはブロック間で同じ位置に配置することになる。固定シンボル系列の配置方法は、次のようになる。固定シンボル系列のうちのF0が、ブロック内の1番目の位置に配置される。そして、これらの位置を基準に固定シンボル系列の順番が[F-NL,F-NL+1,F-NL+2,…,F-1,F0,F1,…,FNR]のシンボルが、順番の通りに相対的な順序を変えることなく配置されるように基準位置の左右に固定シンボルが配置される。具体的には、固定シンボル系列を基準位置(F0の位置)より左側のシンボル群(第1のシンボル群)と基準位置とそれより右側のシンボル群[F0,F1,…,FNR](第2のシンボル群)に分ける。[F0,F1,…,FNR]は、ブロック内の1番目の位置から順に配置する。また、NCP=0であるため、各ブロックの1番目のシンボルの前は、前のブロックの最後のシンボルとなる。したがって、各ブロックの最後の部分に、[F-NL,F-NL+1,F-NL+2,…,F-1]を配置することにより、これらのシンボル([F-NL,F-NL+1,F-NL+2,…,F-1])が基準位置(1番目のシンボル)の左側に配置されることになる。

0075

実施の形態1と同様に補間処理を行った場合、シンボル間に補間されたサンプル点が追加されるが、IDFT出力の循環性により、最後のシンボルの後に追加される補間点は、最後のシンボルF-1と最初(1番目)のシンボルF0との間を補間するような点となる。このため、ブロック間の位相および振幅の連続性を保つことができ、帯域外スペクトルを抑制することができる。また、NLおよびNRを増やすことで、更なる帯域外スペクトル抑圧効果を得られる。

0076

また、本実施の形態では、固定シンボル系列が、各ブロック間で同一となるようにしたが、実施の形態6で述べたように各ブロック間で同象限シンボルとなるように構成してもよい。具体例として、例えば、図21のような64QAM信号を用いる場合、シンボル番号Nのシンボルの最初の(上位の)ビットを“00”と固定し、シンボル番号1のシンボルの最初の2ビットを“01”と固定、そして、シンボル番号2のシンボルの最初の2ビットを“11”と固定すると、合計4×3=12ビットをデータビットとして用いることができる。また、実施の形態3、4で述べたようにパイロットシンボルを多重する場合に、本実施の形態の固定シンボル系列を用いてもよい。

0077

以上のように、本実施の形態では、ブロックシンボルの1番目を基準位置として、基準位置を中心として前後に各ブロックで同一の固定シンボル系列が配置されるようにした。このため、ブロック間の位相および振幅の連続性を保つことができ、帯域外スペクトルを抑制することができる。

0078

以上のように、本発明にかかる送信装置は、SCブロック伝送を行う通信システムに有用である。

0079

1データシンボル生成部、2 固定シンボル配置部、3 CP挿入部、4 補間部、5送信処理部、6,61パイロット信号生成・CP処理部、7周波数領域多重部、8 時間領域多重部、10 受信・同期処理部、11 CP除去部、12DFT部、13伝送路推定部、14サンプリング・干渉除去処理部、15FDE部、16 IDFT部、17 固定シンボル除去・復調・復号部、21 同象限マッピング部、40 シンボル修正部、41 DFT部、42,42−1,42−2波形整形フィルタ、43オーバーサンプリング処理・IDFT部。

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