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技術 送信装置、受信装置および通信システム

出願人 三菱電機株式会社
発明者 長谷川文大
出願日 2014年8月1日 (6年9ヶ月経過) 出願番号 2015-530861
公開日 2017年3月2日 (4年2ヶ月経過) 公開番号 WO2015-019964
状態 特許登録済
技術分野 交流方式デジタル伝送 時分割方式以外の多重化通信方式
主要キーワード 振幅調整処理 オーバーサンプリング後 オーバーサンプリングレート ブロックシンボル 固定信号 オーバーサンプリング処理 波形整形フィルタ フィルタリング処理後
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図面 (18)

課題・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シンボル生成部1と、固定シンボルがブロック信号内の所定の位置に挿入されるように、データシンボルおよび固定シンボルを配置してブロックシンボルを生成する固定シンボル配置部2と、ブロックシンボルをNサンプルの周波数領域信号に変換する時間・周波数変換部3と、周波数領域信号に対して補間処理を行う補間処理部6と、補間処理後の信号に対してCyclic Prefixの挿入を行ってブロック信号を生成するCP挿入部7と、を備える。

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伝送を行う送信機において、プリコーダでは一般的にDFT(Discrete Fourier Transform)処理が行われる。

概要

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シンボル生成部1と、固定シンボルがブロック信号内の所定の位置に挿入されるように、データシンボルおよび固定シンボルを配置してブロックシンボルを生成する固定シンボル配置部2と、ブロックシンボルをNサンプルの周波数領域信号に変換する時間・周波数変換部3と、周波数領域信号に対して補間処理を行う補間処理部6と、補間処理後の信号に対してCyclic Prefixの挿入を行ってブロック信号を生成するCP挿入部7と、を備える。

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圧することができる送信装置、受信装置および通信ステムを得ることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

N(Nは1以上の整数)個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、複素平面において同象限信号点となるF(Fは2以上の整数)個の同象限シンボルがブロック信号内の所定の位置に挿入されるように、前記データシンボルおよび前記同象限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をNサンプルの周波数領域信号に変換する時間周波数変換部と、前記周波数領域信号に対して補間処理を行う補間処理部と、補間処理後の信号に対してCyclicPrefixの挿入を行って前記ブロック信号を生成するCP挿入部と、を備え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、前記同象限シンボルをCyclicPrefixとしてコピーされるシンボルの先頭と、前記ブロックシンボルの先頭とに配置し、前記補間処理部は、前記ブロックシンボルの最後のシンボルと前記ブロックシンボルの先頭のシンボルとの間を補間した補間点が前記最後のシンボルの後ろに追加されるように前記補間処理を実施することを特徴とする請求項1に記載の送信装置。

請求項3

前記補間処理部は、前記周波数領域信号に対してデータ点数を増加させる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、前記オーバーサンプリング処理後の周波数領域信号に対して逆フーリエ変換を行う逆フーリエ変換部と、を備えることを特徴とする請求項2に記載の送信装置。

請求項4

前記シンボル配置部は、前記ブロックシンボルの先頭を第1の位置とし、CyclicPrefixとしてコピーされるシンボルの先頭を第2の位置とし、前記同象限シンボルを含む複数のシンボルにより構成されるシンボル系列を生成し、前記シンボル系列は、前記同象限シンボルのシンボル位置より前の第1のシンボル群と前記同象限シンボルのシンボル位置以降の第2のシンボル群とで構成され、前記第1の位置および前記第2の位置が前記第2のシンボル群の先頭となるよう前記第2のシンボル群を配置し、前記第2の位置の1つ前のシンボルおよび前記ブロックシンボルの最後のシンボルが前記第1のシンボル群の最後のシンボルとなるよう前記第1のシンボル群を配置することを特徴とする請求項2に記載の送信装置。

請求項5

前記周波数領域信号に対してガードバンドを挿入するガードバンド挿入部、をさらに備え、前記補間処理部は、ガードバンド挿入後の前記周波数領域信号に対して前記補間処理を行うことを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の送信装置。

請求項6

F個の前記同象限シンボルとして位相および振幅が同一のシンボルを生成することを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の送信装置。

請求項7

前記同象限シンボルに対し、それぞれ位相回転振幅調整のうち1つ以上を加えることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の送信装置。

請求項8

N(Nは1以上の整数)個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、複素平面において同象限の信号点となるF(Fは1以上の整数)個の同象限シンボルがブロック信号内の所定の位置に挿入されるように、前記データシンボルおよび前記同象限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をNサンプルの周波数領域信号に変換する時間周波数変換部と、前記周波数領域信号に対して補間処理を行う補間処理部と、を備えることを特徴とする送信装置。

請求項9

前記シンボル配置部は、前記同象限シンボルを含む複数のシンボルにより構成されるシンボル系列を生成し、前記シンボル系列を前記シンボル系列の先頭位置から基準位置の1つ前までのシンボルである第1のシンボル群と前記シンボル系列の前記基準位置のシンボルから末尾までのシンボルである第2のシンボル群とに分割し、前記ブロックシンボルの先頭が前記第2のシンボル群の先頭となるよう前記第2のシンボル群を配置し、前記ブロックシンボルの最後のシンボルが前記第1のシンボル群の最後のシンボルとなるよう前記第1のシンボル群を配置することを特徴とする請求項8に記載の送信装置。

請求項10

請求項1に記載の送信装置から送信された信号を受信信号として受信する受信装置であって、前記受信信号からCyclicPrefixを除去するCP除去部と、CyclicPrefix除去後の前記受信信号を周波数領域信号に変換し、前記周波数領域信号に対して送信側で行われた補間処理と逆の処理を行い、前記周波数領域信号に基づいて等化処理を行う補間処理除去等化処理部と、前記等化処理後のNシンボルの信号から所定位置に挿入されている同象限シンボルに対応する成分を除去する固定シンボル除去部と、前記同象限シンボルが除去された後の信号を時間領域信号に変換する周波数時間変換部と、前記時間領域信号に基づいて復調および復号を行う復調復号処理部と、を備えることを特徴とする受信装置。

請求項11

請求項3に記載の送信装置から送信された信号を受信信号として受信する受信装置であって、前記受信信号からCyclicPrefixを除去するCP除去部と、CyclicPrefix除去後の前記受信信号に対してDFT処理を行うDFT処理部と、前記DFT処理後の信号に対してダウンサンプリング処理を行うサンプリング処理部と、前記DFT処理後の信号に基づいて伝送路推定を行う伝送路推定部と、前記伝送路推定の結果と前記ダウンサンプリング処理の信号とに基づいて等化処理を行う等化処理部と、前記等化処理後のNシンボルの信号から所定位置に挿入されている同象限シンボルに対応する成分を除去する固定シンボル除去部と、前記同象限シンボルが除去された後の信号を時間領域信号に変換する周波数時間変換部と、前記時間領域信号に基づいて復調および復号を行う復調復号処理部と、を備えることを特徴とする受信装置。

請求項12

請求項1に記載の送信装置と、請求項10に記載の受信装置と、を備えることを特徴とする通信ステム

請求項13

請求項3に記載の送信装置と、請求項11に記載の受信装置と、を備えることを特徴とする通信システム。

技術分野

0001

本発明は、送信装置受信装置および通信ステムに関する。

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伝送を行う送信機において、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”,Proceedings 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ブロック伝送では、SCブロック間の位相および振幅が不連続となるので、帯域外スペクトルまたは帯域外漏洩が発生する。帯域外スペクトルは隣接するチャネルの干渉となる。このため、帯域外スペクトル抑圧が必要となる。また、一般的な通信シ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圧することができる送信装置、受信装置および通信システム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、N(Nは1以上の整数)個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、複素平面において同象限信号点となるF(Fは2以上の整数)個の同象限シンボルがブロック信号内の所定の位置に挿入されるように、前記データシンボルおよび前記同象限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をNサンプルの周波数領域信号に変換する時間周波数変換部と、前記周波数領域信号に対して補間処理を行う補間処理部と、補間処理後の信号に対してCyclic Prefixの挿入を行って前記ブロック信号を生成するCP挿入部と、を備え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圧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、CP挿入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の補間処理部の構成例を示す図である。
図5は、時間・周波数変換部の入力と出力の関係を示す図である。
図6は、実施の形態1のガードバンド処理の一例を示す図である。
図7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8は、実施の形態1の別のフレーム構成の一例を示す図である。
図9は、実施の形態1のデータ処理例を示す図である。
図10は、ブロック内の2つの固定シンボルに異なる位相回転を与えた例を示す図である。
図11は、実施の形態2の受信装置の機能構成例を示す図である。
図12は、補間処理除去・等化処理部の構成例を示す図である。
図13は、実施の形態3の固定シンボル挿入後のブロックの構成例を示す図である。
図14は、各ブロックにおける固定シンボル系列の配置例を示す図である。
図15は、実施の形態3の時間・周波数変換部の入出力の一例を示す図である。
図16は、CPが挿入されない場合の実施の形態3の固定シンボル挿入後のブロックの構成例を示す図である。
図17は、2つの固定シンボルA1に対して異なる位相回転および振幅調整α1、β1が施された例を示す図である。

実施例

0012

以下に、本発明にかかる送信装置、受信装置および通信システム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、シンボル生成部1(データシンボル生成部)、固定シンボル配置部(シンボル配置部)2、時間・周波数変換部3、波形整形フィルタ部4、ガードバンド挿入部5、補間処理部6およびCP挿入部7を備える。

0014

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、あらかじめ定められた固定シンボルをデータシンボル間の所定の位置に配置してブロックシンボル(データシンボルと固定シンボルで構成される1ブロック分のシンボル)を生成する。

0015

時間・周波数変換部3は、固定シンボル配置部2から出力される時間領域信号を周波数領域信号に変換する。波形整形フィルタ部4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。ガードバンド挿入部5は、フィルタリング処理後の周波数領域信号に対してガードバンド挿入処理を実施する。補間処理部6は、ガードバンド挿入処理後の周波数領域信号に対して補間処理を行い、補間処理後の周波数領域信号を時間領域信号に変換する。CP挿入部7は、補間処理部6から出力される時間領域信号にCPを挿入する。図2は、CP挿入の一例を示す図である。CP挿入部7は、ブロック内の最後のMCPサンプルをコピーし、ブロックの先頭に配置する。CP挿入後の信号は、SCブロック信号(ブロック信号)として送信される。補間処理部6は、補間処理後の時間領域信号において、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。一般的にガードバンドは周波数領域上において、隣接する信号からの干渉による信号品質劣化を防ぐために挿入される。

0016

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(kは整数)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することで、帯域外スペクトルを低減させる。

0017

図4は、本実施の形態の補間処理部6の構成例を示す図である。図4では、補間処理部6をオーバーサンプリング処理部61およびIDFT部62により構成する例を示している。シンボル生成部1、固定シンボル配置部2、時間・周波数変換部3、波形整形フィルタ部4、ガードバンド挿入部5およびCP挿入部7は、図1の構成例と同様である。図4の構成例に基づいて、本実施の形態の動作について説明する。

0018

シンボル生成部1が生成する1ブロックあたりのデータシンボル数をNとする。固定シンボル配置部2が挿入する1ブロックあたりの固定シンボル数をFとする。固定シンボル挿入後は、1ブロックはN+F個のシンボルで構成される。

0019

時間・周波数変換部3は、N+F個シンボルで構成される時間領域信号を周波数領域信号に変換する。図5は、時間・周波数変換部3の入力と出力の関係を示す図である。図5では、i番目のデータシンボルをdiとし、固定シンボルをAとし、出力シンボルをsiとし、固定シンボルの数を2個としている。また、固定シンボルAを、d0の前と、dt-1とdtの間とに配置した例を示している。時間・周波数変換部3の入力シンボル数はN+2個であり、出力シンボル数はN個となる。

0020

なお、時間・周波数変換部3が実施する時間・周波数変換処理は、N+2シンボルの時間領域信号をNシンボルの周波数領域信号に変換する処理であればどのような処理を行っても良いが、以下に具体例を紹介する。Fを固定シンボル数とすると、以下のようなN×(N+F)行列W(太字)Pを用いて時間領域信号を周波数領域信号に変換する。N×(N+F)行列W(太字)Pにおける(n,l)番目の要素を以下の式(1)で表す。

0021

0022

0≦n≦N−1,0≦l≦N+F−1とする。上記式(1)の列を以下の式(2)で表す。

0023

0024

例として、2個の固定シンボルを含むデータシンボル(時間・周波数変換部3の入力信号)を示すベクトルをb(太字)=[A,d0,d1,…,dt-1,A,dt,…,dN-1]Tとする。時間・周波数変換された周波数領域信号を示すベクトルs(太字)は、上記の式(1)の行列W(太字)Pを用いて、以下の式(3)のように表せる。なお、ここでは記載の簡易化のため電力正規化を行わない式を示すが、電力の正規化を行ってもよい。なお、[b(太字)]nは、ベクトルb(太字)のn番目の要素を示す。

0025

0026

波形整形フィルタ部4は、上記の周波数領域信号ベクトルs(太字)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。ガードバンド挿入部5は、フィルタリング処理後の周波数領域信号に対してガードバンド挿入処理を実施する。図6は、本実施の形態のガードバンド処理の一例を示す図である。ガードバンド挿入部5は、ガードバンド挿入処理として、周波数領域において信号の両脇にゼロを挿入する。ゼロが挿入された後の総サンプル(ポイント)数をNALLとする。なお、図6では、説明の簡易化のため、波形整形フィルタ部4の図示を省略した。

0027

オーバーサンプリング処理部61は、ガードバンド挿入処理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ー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)を行い、入力される信号に対し、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。

0028

IDFT部62は、オーバーサンプリング処理後の周波数領域信号をIDFT処理により時間領域信号に変換する。IDFT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。上記Porat文献にて解説される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、最後のシンボルと最初(1番目)のシンボルとの間を補間するような点となる。

0029

図7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7は、図5で示したように、2個の固定シンボルAを、d0の前と、dt-1とdtの間とに配置する場合のフレーム構成を示している。図7は、時間・周波数変換部3へ入力される際の各ブロックのシンボル構成を示している。図7の例では、一定期間の全ブロック内で、同一の位置に固定シンボルが配置される。なお、固定シンボルの具体的な値および配置に対する制約は無く、図7の例に限定されない。本実施の形態では、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。ただし、1番目の固定シンボル(d0の前に配置されたシンボル)と2番目の固定シンボル(dt-1とdtの間とに配置されたシンボル)には、同じまたは位相および振幅が近い固定シンボルが配置されるようにする。

0030

図5、7の例の場合、1番目のシンボルは固定シンボルAであり、IDFT部62から出力される最後のサンプル(補間された点)は、固定シンボルAの位相および振幅に連続的に繋がる位相および振幅(固定シンボルAの位相および振幅に近い位相および振幅)を有する。そして、IDFT部62から出力される1番目の固定シンボル(d0の前に配置されたシンボル)Aに対応するサンプル点と2番目の固定シンボル(dt-1とdtの間とに配置されたシンボル)Aに対応するサンプル点は、固定シンボルAに近い値となる。したがって、固定シンボル(dt-1とdtの間とに配置されたシンボル)Aに対応するサンプル点がCP挿入後に各ブロックの先頭のサンプルとなるようCP挿入を行えば、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)の位相は滑らかに繋がることになる。したがって、ブロック間の位相の連続性が保たれ、帯域外スペクトル抑圧が達成できる。

0031

また、ブロック内に配置する固定シンボルの数も2個に限定されない。図8は、本実施の形態のフレーム構成の別の一例を示す図である。図8に示すように、ブロック内に3つの固定シンボルを配置し、2番目と3番目の固定シンボルが連続するように配置してもよい。

0032

上記のようにブロック間の位相の連続性が保たれるようにCP挿入を行うためには、IDFT処理後の信号の所定位置の位相を所望の値に近づくようにすればよい。具体的には、各ブロックにおいてCP挿入の際にコピーする領域の先頭と、各ブロックの最後のサンプル点の位相が連続するようにCP挿入の際にコピーするサンプルの個数図2のMCP)を決定することになる。

0033

IDFT処理後の信号の所定位置の位相を所望の値に近づくようにする(所定位置の位相を固定する)には、例えば、以下の式(4)を満たすような正の整数μ、χを用いて、固定シンボルの配置位置を決定する。

0034

0035

例えば、N=22、NALL=32、F=2の場合、μ=4、χ=3となる。λは任意の値を用いて良いが、CP長を決めるパラメタとなる。CP長は伝送路に存在するマルチパスによる遅延時間によって決まる。すなわちλの値を設定する場合、CP長MCPを(NALL−λμ)Lが伝送路における最大遅延時間よりも長くなるように設定する。整数λを0≦λ≦7(=NALL/μ−1)とすると、式(4)を満たす組み合わせは、λμ、λχとなる。この場合、L=1(オーバーサンプリング無し)の場合、IDFT部62のλμ+1番目(0≦k≦N+F−1とするとき、k=λχ)のサンプルの位相は、時間・周波数変換部3の入力のλχ+1番目のサンプル(シンボル)の位相に近づく(λχ+1番目のサンプルに対応したサンプルとなる)。したがって、固定シンボル配置部2が、λχ+1番目に固定シンボルAを配置した場合、IDFT部62の出力のλμ+1番目のサンプルの位相は固定シンボルAの位相に近づく。オーバーサンプリングレートがL倍の場合には、IDFT部62の出力のLλμ+1番目の位相はデータシンボル内のλχ+1番目の位相に近づく。したがって、固定シンボルの配置を決定する際に、CP挿入後のブロックの先頭のシンボル(すなわち、CP挿入においてコピーされる箇所の最初のシンボル)が固定シンボルに対応したサンプルとなるためには、λχ+1番目に固定シンボルAを配置してCP長MCPを(NALL−λμ)Lと設定すれば良い。

0036

具体例を図を用いて説明する。図9は、本実施の形態のデータ処理例を示す図である。図9では、表記の簡易化のため、波形整形フィルタ部4は省略した。図9の例では、N=4、NALL=8、F=2、L=2としている。また、ガードバンド挿入処理として、片側2シンボル分のゼロを挿入している。オーバーサンプリングレートは2倍であるので、オーバーサンプリング処理として、ガードバンド処理後の信号に対し、NALL=8点のゼロ挿入を行う。なお、オーバーサンプリングレートがL倍の場合、オーバーサンプリング処理では、(L−1)NALL点のゼロを挿入する。

0037

図9の例では、μ=4、χ=3である。このため、λ=1とすると、ブロック内の1番目と、4(=χ+1)番目のシンボルを固定シンボル“A=+1”と設定している。ここでは“A=+1”としたが、固定シンボルのAの値はどのような値を用いても構わない。図9により、IDFT部62の出力の1番目および9番目のシンボルが固定シンボルAの位相に近づいているのが分かる。また、IDFTの循環性により、IDFT出力の最後のサンプルがデータシンボル内の1番目のシンボル(固定シンボル)の位相に近づくことが分かる。この例では、CP長を8(=(NALL−λμ)L)サンプルと設定すれば、CP箇所の最初のサンプルが固定シンボルの位相に近づいた値となり、ブロック間の位相連続性が保たれる。なお図9の具体例として示した数値は、表記の簡易化のため小数点第4位までの値を示した。また、図9の時間・周波数変換部3の出力は、図6のsN/2-1,sN/2に対応する点を両端とし、s0,sN-1が中央となるような順序で示している。このため、図6では、ガードバンド挿入処理で、両端に挿入された0が図9では中央付近に挿入されている。オーバーサンプリング処理における0挿入も同様である。

0038

なお、以上の例では、オーバーサンプリング処理として0挿入を行う例を説明したが、オーバーサンプリング処理は0挿入に限定されない。

0039

また、帯域外スペクトルが低減するよう、固定シンボルAに対し位相回転および振幅調整を行っても良い。図10は、ブロック内の2つの固定シンボルに異なる位相回転を与えた例を示す図である。図10では、θ1Aとθ2Aは、位相回転量の異なる固定シンボルである。一定期間の全ブロックについて、図10に示すように、ブロック内の同一位置に同一固定シンボルを配置する。なお、ブロック内の2つの固定シンボルの振幅が異なるようにしてもよいし、振幅および位相が異なるようにしてもよい。位相回転を与える理由は、オーバーサンプリングやガードバンド付加処理を周波数上におけるゼロ挿入によって行った場合、IDFT出力のサンプルに位相回転が加わる。ブロック間の位相連続性を保つため、オーバーサンプリングによって発生し、固定シンボル挿入場所によって異なる各サンプルに対する位相回転と逆の方向となる位相回転を事前に各固定信号に与える必要がある。振幅調整は時間・周波数変換やIDFT処理を行う際に、DFT、IDFTのサイズが異なるため、最終出力信号の電力が変わらないように行われる。

0040

また、本実施の形態では、所定位置に固定シンボルを配置する例を説明したが、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)を配置するようにしてもよい。例えば、図5の例において、2個の固定シンボルの替わりに、2個の同象限のシンボル(同象限シンボル)A,Bを配置するようにしてもよい。

0041

また、本実施の形態では、データシンボルおよび固定シンボルを周波数領域信号に変換して、周波数領域でN+F個のデータをN個に変換したが、時間領域でN+F個のデータをN個に変換するようにしてもよい。

0042

以上のように、本実施の形態では、N個のデータシンボルにF個の固定シンボルを挿入した時間領域信号をNサンプルの周波数領域信号に変換し、ガードバンド挿入処理を行った後に、オーバーサンプリング処理を行い、IDFT処理を実施して、CP挿入を行うようにした。そして、CP挿入の際にコピーする領域の先頭が、データシンボル内の固定シンボルの位相に近い点となるように、CP長を設定するようにした。このため、ブロック間の位相の連続性が保たれ、帯域外スペクトルを抑圧することができる。

0043

なお、本実施の形態では、ガードバンド挿入処理を実施したが、ガードバンド挿入処理は実施しなくてもよい。また、本実施の形態は、CPが無くMCP=0の場合にも適用可能であり、この場合、F=1と設定し、1シンボルの固定シンボルはd0の前のみに設定する。

0044

実施の形態2.
図11は、本発明にかかる受信装置の実施の形態2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。

0045

図11に示すように、本実施の形態の受信装置は、CP除去部8、補間処理除去・等化処理部9、固定シンボル除去部10、周波数・時間変換部11および復調復号部12を備える。CP除去部8は、受信信号に対してCP除去を行う。補間処理除去・等化処理部9は、受信信号を周波数領域信号に変換するとともに伝送路の等化処理を行い、送信装置の補間処理部6において実施された処理と逆の処理を行う。固定シンボル除去部10は、補間処理除去・等化処理部9の出力である等化処理後のF個の固定シンボルとN個のデータシンボルが凝縮されたNシンボルとを含む信号から所定位置に挿入されている固定シンボル(または同象限シンボル)成分を除去する。周波数・時間変換部11は、固定シンボル除去後の周波数領域信号を時間領域信号に変換する。復調・復号部12は、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。

0046

図12は、補間処理除去・等化処理部9の構成例を示す図である。CP除去部8、固定シンボル除去部10、周波数・時間変換部11および復調・復号部12は図11の例と同様である。図12の例では、補間処理除去・等化処理部9は、DFT部91、伝送路推定部92、周波数領域等化部93およびアンダーサンプリング処理部94を備える。

0047

DFT部91は、CP除去後の受信信号をDFT処理により周波数領域信号に変換する。伝送路推定部92は、周波数領域信号に基づいて伝送路推定を行い伝送路推定値を周波数領域等化部93へ入力する。周波数領域等化部93は、周波数領域信号と伝送路推定値に基づいて等化処理を行う。アンダーサンプリング処理部94は、等化処理後の周波数領域信号に対して、アンダーサンプリング処理を実施する(例えば、送信装置において周波数領域でゼロ挿入された箇所よりゼロを除去する)。この際、ガードバンド処理により挿入された0についても除去する。

0048

固定シンボル数F=2とし、固定シンボル挿入位置を1番目(0≦k≦N+F−1とするとき、k=0)およびx+1(k=x)番目とすると、固定シンボル挿入位置に対応する列を除いた式(1)の行列は以下の式(5)のように示すことができる。

0049

0050

上記式(5)の行列はN×Nの行列となる。以下の式(6)で示す信号を、CP除去され、等化処理およびアンダーサンプリング処理後の信号とする。

0051

0052

このとき、周波数領域において、固定シンボル成分を以下の式(7)で示すように除去する。

0053

0054

なお、位相回転や振幅調整が送信側において固定シンボルに加わった場合、以下の式(8)で示すように位相回転・振幅調整処理を含めた固定シンボルを除去する。

0055

0056

そして、上記の式(5)に示した行列を用いて、以下の式(9)で示すように周波数・時間変換処理を行い、データシンボルの推定値d(太字)(ハット)を得ることができる。

0057

0058

本実施の形態は、CPが無くMCP=0の場合の場合にも適用可能であり、この場合、F=1と設定し、固定シンボルはd0の前のみに設定する。この場合固定シンボル挿入位置に対応する列を除いた式(1)の行列は以下の式(10)のように示すことができる。

0059

0060

式(6)のアンダーサンプリング処理後の信号を用い、固定シンボル成分を以下の式(11)で示すように除去する。ここでθ1はブロック間位相の連続性を保つために加わった位相回転とする。

0061

0062

上記式(11)に示した行列を用い、式(9)のようにデータシンボルの推定値を得ることができる。

0063

なお、周波数・時間変換部11が実施する周波数・時間変換処理としては、どのような処理を行っても良い。例えば上記のs(太字)´を用いて「L. B. Nelson and H. V. Poor,“Iterative Multiuser Receivers for CDMAChannels:AnEM‐based Approach”,IEEE Trans. on Commun.,vol.44,No.12,Dec. 1996,pp. 1700−1710」の文献に記載の手法を用いて、直接デコーディングや復調を行っても良い。

0064

以上の実施の形態1、2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(Fast Fourier Transform)やIFFT(Inverse FFT)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、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、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。

0065

以上のように、本実施の形態では、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受信装置を示した。実施の形態1の送信装置と本実施の形態の受信装置とで通信システムを構成することにより、この通信システムでは、帯域外スペクトルを抑圧することができる。

0066

また、以上の実施の形態では、CPをガードインターバルとして挿入する例を示したが、ガードインターバルとしてCP以外を用いてもよい。この場合も、データシンボルの先頭とガードインターバルの先頭とが固定シンボル(または同象限シンボル)となるように配置すればよい。

0067

実施の形態3.
図13は、本発明にかかる実施の形態3の固定シンボル挿入後のブロックの構成例を示す図である。本実施の形態の送信装置の構成は実施の形態1で述べた送信装置と同様である。以下、実施の形態1と異なる部分について説明する。

0068

実施の形態1では、同じ固定シンボルAまたは同象限となるシンボルを所定位置に挿入する例を示した。本実施の形態では、固定シンボル配置部2は、図13に示すように固定シンボル系列を挿入する。図13において、空白の部分はデータシンボルであり、Aiは固定シンボルを示す。図13は、1ブロック分のデータシンボルおよび固定シンボルの構成を示している。

0069

図13に示すように、本実施の形態の固定シンボル系列は、NL+NR+1個の固定シンボルで構成され、[A-NL,A-NL+1,A-NL+2,…,A-1,A0,A1,…,ANR]である。なお、固定シンボルの下付き文字内のNLはNLを示し、固定シンボルの下付き文字内のNRはNRを示す。

0070

なお、固定シンボル系列の並び方は[A-NL,A-NL+1,A-NL+2,…,A-1,A0,A1,…,ANR]に限らず、[A0,A1,…,ANR,A-NL,A-NL+1,A-NL+2,…,A-1]でもよい。本実施の形態において、シンボル系列を構成する各固定シンボルAiの値に制約は無い。固定系列配置後、電力正規化が行われるのであれば、Aiをそれぞれ異なる値に設定しても良い。また、Ai=0、すなわち固定シンボル全てをゼロに設定してもよい。例えば、Ai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、Ai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。

0071

図14は、各ブロックにおける固定シンボル系列の配置例を示す図である。スペクトル抑圧効果を得るためには、図14に示すように、全ブロックにおいて、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。図14において、k番目のブロックにおけるi番目のデータシンボルをdi(k)と表す。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A0が、ブロック内の1番目の位置と後ろからXCP番目の位置とに配置される。XCPについては後述する。

0072

そして、ブロック内の1番目の位置と後ろからXCP番目の位置とを基準として、固定シンボル系列[A-NL,A-NL+1,A-NL+2,…,A-1,A0,A1,…,ANR]の各固定シンボルが、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を配置する。具体的には、固定シンボル系列のA0の位置を基準位置と定義し、基準位置より左側のシンボル群[A-NL,A-NL+1,A-NL+2,…,A-1]である第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[A0,A1,…,ANR]である第2のシンボル群とに分ける。そして、第2のシンボル群[A0,A1,…,ANR]を、ブロック内の1番目の位置からこの順に配置する。第1のシンボル群[A-NL,A-NL+1,A-NL+2,…,A-1]を、第1のシンボル群の最後のシンボルがブロックの最後のシンボルとなるようにこの順で配置する。また、後ろからXCP番目の位置がA0となるように、固定シンボル系列[A-NL,A-NL+1,A-NL+2,…,A-1,A0,A1,…,ANR]をこの順で配置する。

0073

後ろからXCP番目の位置すなわちN+F−XCP+1番目の位置のシンボルを時間領域においてCPとしてコピーされる部分の先頭に相当するシンボルとする。すると、実施の形態1と同様に、ブロックの1番目のシンボルとCPの先頭のシンボルがほぼ同じシンボルであるので、本実施の形態は実施の形態1を拡張したものとなる。このため、実施の形態1と同様に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る。XCPは、実施の形態1で述べたλ、χを用いて、XCP=N+F−λχとして求めることができる。

0074

固定シンボル配置部2により以上のように固定シンボル系列が配置された1ブロック分のシンボルは時間・周波数変換部3に入力される。時間・周波数変換部3が行う処理は、実施の形態1の式(1)と同様に、入力数N+F、出力数Nの時間・周波数変換処理となる。

0075

図15は、本実施の形態の時間・周波数変換部3の入出力の一例を示す図である。図15に示すように、時間領域信号である[A0,A1,…,ANR,d0,d1,…,dx-1,A-NL,A-NL+1,A-NL+2,…,A-1,A0,A1,…,ANR,dx,…,dN-1,A-NL,A-NL+1,A-NL+2,…,A-1]は、時間・周波数変換部3により周波数領域信号[S0,S1,…,SN-1]に変換される。なお、図15においてdiは、データシンボルを示す。dx-1,dxにおけるxの値は、NL,NR,XCPによって決まる。固定シンボル挿入後の1ブロックのシンボル数はN+Fであり、XCPより前のシンボルの個数は、N+F−XCPである。N+F−XCP個のシンボルのうちNL+NR+1個は固定シンボルであるから、XCPより前のデータシンボルの個数、すなわちxは、x=N+F−XCP−(NL+NR+1)となる。

0076

なお、ここでは、ブロックの最後の固定シンボル系列とN+F−XCP+1番目の位置を基準とした固定シンボル系列とが重ならないよう、XCPはNL+NR+1よりも十分大きな値であることを想定する。

0077

また、CPが挿入されない場合にも、固定シンボル系列を挿入することができる。図16は、CPが挿入されない場合の本実施の形態の固定シンボル挿入後のブロックの構成例を示す図である。CPが挿入されない場合XCP=0となり、ブロックの先頭および末尾のみに固定シンボルが配置される。なお、図16において、F=NL+NR+1である。

0078

また、帯域外スペクトルが低減するよう、固定シンボルAiに対し、位相回転および振幅調整を行ってもよい。位相回転および振幅調整の方法は実施の形態1と同様である。図17は、2つの固定シンボルA1に対して異なる位相回転および振幅調整α1、β1が施された例を示す図である。

0079

なお、上記の例では、ブロック内の1番目の位置と後ろからXCP番目の位置とに配置されるシンボルを同じシンボルA0としたが、実施の形態1で述べたように、この2つのシンボルを同象限のシンボルとしてもよい。この場合、後ろからXCP番目の位置を含む位置を基準位置として配置されるシンボル系列は、[A-NL,A-NL+1,A-NL+2,…,A-1,A0,A1,…,ANR]の替わりに[B-NL,B-NL+1,B-NL+2,…,B-1,B0,B1,…,BNR]とする。基準位置のA0とB0は同象限シンボルである。ブロック内の1番目の位置を含む位置を基準位置として同様に第2のシンボル群[A0,A1,…,ANR]を配置し、ブロックの最後に上記と同様に第1のシンボル群[A-NL,A-NL+1,A-NL+2,…,A-1]を配置する。

0080

以上のように、本実施の形態では、各ブロック内の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。

0081

実施の形態4.
次に、本発明にかかる実施の形態4の受信装置における固定シンボルの除去方法について説明する。本実施の形態の受信装置は、実施の形態3で述べた固定シンボル系列が挿入されたSCブロック信号を受信する。本実施の形態の受信装置の構成は、実施の形態2の受信装置と同様である。以下、実施の形態2と異なる部分について説明する。

0082

本実施の形態では、固定シンボル除去部10は、以下の式(12)に従って固定シンボルを除去する。なお、IFを固定シンボル系列の各固定シンボルが配置される位置とし、k(i)をシンボル番号iにおける固定シンボル系列内の番号とし、−NL≦k(i)≦NRとする。

0083

0084

周波数・時間変換部11は、実施の形態2で示した式(9)を用いて、周波数・時間変換処理を行う。なお、周波数・時間変換に用いるWP’は、行列WPからi∈IFの列を除いた行列となる。

0085

また、以下の式(13)に示すように、帯域外スペクトル低減のために加える位相回転φk(i)を考慮して、固定シンボル成分除去を行ってもよい。

0086

0087

以上のように、本実施の形態では、各ブロック内の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たSCブロック信号を受信する際の固定シンボル除去処理について説明した。実施の形態3の送信装置と本実施の形態の受信装置とで通信システムを構成することにより、通信システムにおいて、帯域外スペクトルを抑圧することができる。

0088

以上のように、本発明にかかる送信装置、受信装置および通信システムは、SCブロック伝送を行う通信システムに有用であり、特に、CP挿入を行う通信システムに適している。

0089

1シンボル生成部、2 固定シンボル配置部、3 時間・周波数変換部、4波形整形フィルタ部、5ガードバンド挿入部、6補間処理部、7 CP挿入部、8 CP除去部、9 補間処理除去・等化処理部、10 固定シンボル除去部、11周波数・時間変換部、12復調・復号部、61オーバーサンプリング処理部、62 IDFT部、91 DFT部、92伝送路推定部、93周波数領域等化部、94アンダーサンプリング処理部。

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