送信装置及び受信装置
【課題】伝送路応答を高い頻度で求め、且つ、パイロット信号伝送時の消費電力を低減させる。
【解決手段】送信装置１は、４種類の送信信号に異なるパターンのパイロット信号を挿入して４種類のＯＦＤＭシンボルを生成するパイロット信号挿入部１３６と、前記４種類のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４つのＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部１３７とを備える。パイロット信号挿入部１３６は、第１及び第２の送信信号に対し、有意パイロット信号及び無信号パイロット信号を挿入し、第３及び第４の送信信号に対し、有意パイロット信号、符号反転パイロット信号、及び無信号パイロット信号を挿入し、第１及び第３の送信信号に対し、同じ所定位置に無信号パイロット信号を挿入し、第２及び第４の送信信号に対し、前記同じ所定位置と異なる位置に無信号パイロット信号を挿入する。
【解決手段】送信装置１は、４種類の送信信号に異なるパターンのパイロット信号を挿入して４種類のＯＦＤＭシンボルを生成するパイロット信号挿入部１３６と、前記４種類のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４つのＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部１３７とを備える。パイロット信号挿入部１３６は、第１及び第２の送信信号に対し、有意パイロット信号及び無信号パイロット信号を挿入し、第３及び第４の送信信号に対し、有意パイロット信号、符号反転パイロット信号、及び無信号パイロット信号を挿入し、第１及び第３の送信信号に対し、同じ所定位置に無信号パイロット信号を挿入し、第２及び第４の送信信号に対し、前記同じ所定位置と異なる位置に無信号パイロット信号を挿入する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一周波数帯域の複数のＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号を用いてＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）伝送を行う伝送システムにおける、送信装置及び受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、同一周波数帯域で送信された複数のＯＦＤＭ信号について、ある一つのＯＦＤＭ信号の伝送路応答の推定を行うとき、他のＯＦＤＭ信号のパイロット信号を無信号にして伝送路応答の推定を行う方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。本明細書では、この方式をヌルパイロット方式と称する。また、パイロット信号の符号を反転させてパイロット信号に直交性をもたせることにより、伝送路応答の推定を行う方式が知られている（例えば、特許文献２参照）。本明細書では、この方式を符号反転型パイロット方式と称する。
【０００３】
送信装置の送信アンテナ数が２本、受信装置の受信アンテナ数が２本以上であり、２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するＯＦＤＭ信号伝送システムを例に、ヌルパイロット方式及び符号反転型パイロット方式のパイロット信号パターンについて図１８〜図２１を参照して説明する。図１８〜図２１では、ＯＦＤＭシンボルのうちパイロット信号の繰り返しの最小単位のみを示しており、データ信号などの非パイロット信号は省略している。また、パターン１は一方の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号のパイロット信号パターンを示し、パターン２は他方の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号のパイロット信号パターンを示している。なお、図中のＯＦＤＭシンボルは、右方向がキャリア（周波数）方向であり、下方向がシンボル（時間）方向である。
【０００４】
図１８は、２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて、ヌルパイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。図中の四角はある有意の値を有するパイロット信号を示し、丸は無信号のパイロット信号を示している。図１９に、図１８のパイロット信号により直接（すなわち、補間によらず）求まる伝送路応答の位置を斜線付きの丸で示す。本明細書では、シンボル番号ｓ，キャリア番号ｃにおけるパイロット信号をＰ（ｓ，ｃ）と表す。ヌルパイロット方式では、図１８のパターン１ではＰ（１，１），Ｐ（２，２）の位置の伝送路応答が求まり、図１８のパターン２ではＰ（１，２），Ｐ（２，１）の位置の伝送路応答が求まる。ヌルパイロット方式では、パイロット信号を無信号とする区間において伝送に使用される消費電力をゼロとすることができる。
【０００５】
図２０は、符号反転型パイロット方式におけるＯＦＤＭ信号のパイロット信号パターンを示す図である。図中の四角はある有意の値を有するパイロット信号を示し、丸は無信号のパイロット信号を示し、四角に記された１と−１は、符号が反転したパイロット信号であることを意味する。図２１に、図２０のパイロット信号により直接求まる伝送路応答の位置を斜線付きの丸で示す。本明細書では、パイロット信号Ｐ（ｓ，ｃ）の受信信号をＲｘ（ｓ，ｃ）と表す。符号反転型パイロット方式では、例えば図中の点Ｐ１，Ｐ２の位置の伝送路応答は、パイロット信号の振幅値を１としたとき、以下の式で求められる。
Ｐ１：（Ｒｘ（１，１）＋Ｒｘ（１，２））／２
Ｐ２：（Ｒｘ（１，１）−Ｒｘ（１，２））／２
【０００６】
２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で送信する場合、ヌルパイロット方式ではパイロット信号の１／２は無信号となることから、パイロット信号の伝送に使用される消費電力は１／２となり、直接求まる伝送路応答の頻度もまた１／２となる。符号反転型パイロット方式では、無信号となるパイロット信号はないため、パイロット信号の伝送に使用される消費電力は減らないが、高い頻度で伝送路応答を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−９６１８６号公報
【特許文献２】特許第４３３６２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
同一周波数帯域で送信するＯＦＤＭ信号の数が２より大きくなる場合における、ヌルパイロット方式、符号反転型パイロット方式の課題を述べる。ここでは、送信装置の送信アンテナ数が４本、受信装置の受信アンテナ数が４本以上であり、４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送する場合について説明する。
【０００９】
図２２は、４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいてヌルパイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。図２２（ａ）は有意の値を有するパイロット信号をシンボル方向に直線状に配置した例であり、図２２（ｂ）は有意の値を有するパイロット信号をキャリア方向に直線状に配置した例であり、図２２（ｃ）は有意の値を有するパイロット信号を斜めに配置した例である。また、パイロット信号により直接求められる伝送路応答の位置を斜線付きの丸で示す。図２２（ａ）では、４つのＯＦＤＭ信号の異なるキャリアにパイロット信号を挿入しており、ある１つのＯＦＤＭ信号がパイロット信号を送信している区間では、他のＯＦＤＭ信号は無信号となっているため、特別な演算を行うことなく、有意の値を有するパイロット信号の挿入位置において伝送路応答が求まる。図２２（ｂ），（ｃ）でも同様に、有意の値を有するパイロット信号の挿入位置において伝送路応答が求まる。つまり、図２２では、４シンボル×４キャリア区間において直接４回の伝送路応答が求まり、パイロット信号の伝送に使用される消費電力は１／４となる。
【００１０】
このように、ヌルパイロット方式を適用すると、パイロット信号の伝送に使用する消費電力は１／４に抑えられる。しかし、各ＯＦＤＭ信号に対して４シンボル×４キャリア区間で直接求まる伝送路応答の数が４つだけとなり、伝送路応答の推定頻度が低くなってしまうという課題があった。
【００１１】
図２３は、４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて符号反転型パイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。図２３に示すパイロット信号では、各キャリアのそれぞれについて４シンボル区間のパイロット信号の加減算を行うことにより、伝送路応答が求まる。パイロット信号により直接求められる伝送路応答の位置を、斜線付きの丸で示す。
【００１２】
図２３（ａ）は符号を反転させたパイロット信号をシンボル方向に直線状に配置した例であり、図２３（ｂ）は符号を反転させたパイロット信号をキャリア方向に直線状に配置した例である。図２３（ａ）において点Ｐ１〜Ｐ４の伝送路応答は、以下の式で求まる。
Ｐ１：（Ｒｘ（１，１）＋Ｒｘ（１，２）＋Ｒｘ（１，３）＋Ｒｘ（１，４））／４
Ｐ２：（Ｒｘ（１，１）＋Ｒｘ（１，２）−Ｒｘ（１，３）−Ｒｘ（１，４））／４
Ｐ３：（Ｒｘ（１，１）−Ｒｘ（１，２）−Ｒｘ（１，３）＋Ｒｘ（１，４））／４
Ｐ４：（Ｒｘ（１，１）−Ｒｘ（１，２）＋Ｒｘ（１，３）−Ｒｘ（１，４））／４
図２３（ａ）（ｂ）おいて、各ＯＦＤＭ信号に対して４シンボル×４キャリア区間で直接求まる伝送路応答の数は８つである。
【００１３】
図２３（ｃ）は符号を反転させたパイロット信号を斜め方向に配置した例であり、図２３（ｄ）は符号を反転させたパイロット信号を縦・横・斜めに配置した例である。図２３（ｃ）（ｄ）では、各ＯＦＤＭ信号に対して４シンボル×４キャリア区間で直接求まる伝送路応答の数は１６となる。このように、符号反転型パイロット方式を適用すると、図２３（ｃ）（ｄ）の例では、４シンボル×４キャリア区間で直接求まる伝送路応答数が１６となり伝送路応答を高い頻度で求めることができるが、パイロット信号の伝送に使用される消費電力は減らすことができないという課題があった。
【００１４】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、伝送路応答を高い頻度で求め、且つ、パイロット信号の伝送に使用される消費電力を低減させることが可能なＯＦＤＭ信号の送信装置及び受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、４つのＯＦＤＭ信号を４本の送信アンテナから送信する送信装置であって、４種類の送信信号にそれぞれ異なるパターンのパイロット信号を挿入して４種類のＯＦＤＭシンボルを生成するパイロット信号挿入部と、前記４種類のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４パターンのＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部と、を備え、前記パイロット信号挿入部は、第１及び第２の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号及び無信号のパイロット信号を挿入し、第３及び第４の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号、該有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号、及び無信号のパイロット信号を挿入し、前記第１及び第３の送信信号に対して、同じ所定位置に前記無信号のパイロット信号を挿入し、前記第２及び前記第４の送信信号に対して、前記同じ所定位置と異なる位置に前記無信号のパイロット信号を挿入することを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る送信装置において、２系統の信号に対してそれぞれ時空間符号化し、４種類の時空間符号化信号を生成する時空間符号化部を更に備え、前記４種類の送信信号は、前記時空間符号化部により生成された４種類の時空間符号化信号であることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明に係る送信装置において、前記パイロット信号挿入部は、前記４種類の送信信号に対して、挿入するパイロット信号のうちの半数を無信号のパイロット信号とし、前記第３及び第４の送信信号に対して、前記有意な値を有するパイロット信号、及び前記有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号の数を同数とするようにパイロット信号を挿入することを特徴とする。
【００１８】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、上述した送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナで受信する受信装置であって、前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号及び伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、上述した送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を２本の受信アンテナで受信する受信装置であって、前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号及び伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部と、前記ベースバンド信号及び前記伝送路応答を用いて時空間復号し、時空間復号信号を生成する時空間復号部と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、上述した送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を４本以上の受信アンテナで受信する受信装置であって、前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号及び伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部と、前記ベースバンド信号及び前記伝送路応答を用いて時空間復号し、時空間復号信号を生成する時空間復号部と、前記時空間復号信号をダイバーシティ合成する合成部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、同一周波数帯域の複数のＯＦＤＭ信号を用いる伝送システムにおいて、伝送路応答を高い頻度で求め、且つ、パイロット信号の伝送に使用される消費電力を低減させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１に係る送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る送信装置におけるＯＦＤＭ変調部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に係る受信装置におけるＯＦＤＭ復調部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式における第１のパイロット信号パターンを示す図である。
【図６】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式における第２のパイロット信号パターンを示す図である。
【図７】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式における第３のパイロット信号パターンを示す図である。
【図８】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式における第４のパイロット信号パターンを示す図である。
【図９】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式における第５のパイロット信号パターンを示す図である。
【図１０】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式における第６のパイロット信号パターンを示す図である。
【図１１】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式のパイロット信号の配置を示す図である。
【図１２】地上デジタル放送におけるパイロット信号の配置を示す図である。
【図１３】図１１に示したパイロット信号配置に対し、図９に示したパイロット信号パターンを適用した例を示す図である。
【図１４】本発明の実施例２に係る送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施例２に係る受信装置におけるＯＦＤＭ復調部の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施例３に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて、ヌルパイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。
【図１９】図１５のパイロット信号により求まる伝送路応答の位置を示す図である。
【図２０】２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて、符号反転型パイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。
【図２１】図１７のパイロット信号により求まる伝送路応答の位置を示す図である。
【図２２】４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて、ヌルパイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。
【図２３】４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて、反転型パイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
実施例１では、４×４ＭＩＭＯ伝送をするシステムについて説明する。本システムにおける送信装置は、１つの送信所にＯＦＤＭ信号を送信し、１つの送信所において４本の送信アンテナからＳＤＭによるＭＩＭＯ送信を行う。本システムにおける受信装置は、４本の受信アンテナを用いてＳＤＭのＭＩＭＯ受信を行う。
【００２５】
［実施例１に係るＯＦＤＭ信号の送信装置］
実施例１に係るＯＦＤＭ信号の送信装置について説明する。図１は、実施例１に係るＯＦＤＭ信号の送信装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、送信装置１ａは、誤り訂正符号化部１０（１０−１〜１０−４）と、キャリア変調部１１（１１−１〜１１−４）と、ＯＦＤＭ変調部１３とを備える。送信装置１ａへの入力信号は、４系統のＴＳ（Transport Stream）信号（ＴＳ１〜ＴＳ４）とする。なお、送信装置１ａの入力前段にＴＳ分割装置などを配置し、１系統のＴＳを４系統に分割した後のＴＳ信号を送信装置１ａに入力してもよい。送信装置１ａは４系統４つのＯＦＤＭ信号を出力し、４つのＯＦＤＭ信号は１つの送信所１４に送られる。
【００２６】
送信所１４は、アンテナＡＴ−ｔｘ１〜ＡＴ−ｔｘ４から、ＳＤＭによるＭＩＭＯ送信を行う。
【００２７】
誤り訂正符号化部１０は、ＴＳ信号を誤り訂正符号化し、キャリア変調部１１へ出力する。誤り訂正は、例えば外符号としてＢＣＨ符号を用い、内符号としてＬＤＰＣ(Low Density Parity Check)符号を用いる。
【００２８】
キャリア変調部１１は、サブキャリアごとに所定の変調方式に応じてＩＱ平面へのマッピングを行い、ＯＦＤＭ変調部１３に出力する。
【００２９】
ＯＦＤＭ変調部１３は、キャリア変調部１１から入力される４種類の送信信号（ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２）から４系統４つのＯＦＤＭ信号を生成し、送信所１４に送信する。図２は、ＯＦＤＭ変調部１３の構成を示すブロック図である。図２に示すように、ＯＦＤＭ変調部１３は、パイロット信号挿入部１３６と、ＯＦＤＭ信号生成部１３７とを備える。
【００３０】
パイロット信号挿入部１３６は、キャリア変調部１１から入力される４種類の送信信号（ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２）にそれぞれ異なるパターンのパイロット信号を挿入して４種類のＯＦＤＭシンボルを生成する。パイロット信号挿入部１３６は、パイロット信号生成部１３０と、ＯＦＤＭシンボル構成部１３１（１３１−１〜１３１−４）とを備える。
【００３１】
パイロット信号生成部１３０は、予め定められた振幅と位相を有するパイロット信号を、予め定められた位置に挿入するために、パイロット信号を生成し、ＯＦＤＭシンボル構成部１３１に出力する。
【００３２】
ＯＦＤＭシンボル構成部１３１は、キャリア変調部１１から入力される４種類の送信信号（ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２）に対して、パイロット信号生成部１３０から入力されるパイロット信号を挿入して配置することによりＯＦＤＭシンボルを生成し、ＩＦＦＴ部１３２に出力する。
【００３３】
［パイロット信号のパターン及び配置］
ここで、パイロット信号挿入部１３６が挿入するパイロット信号のパターン及び配置について説明する。本明細書では、本発明に係るパイロット信号の伝送方式を、符号反転型ヌルパイロット方式と称する。図５〜１０は、本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式におけるパイロット信号パターン例を示す図である。図５〜１０ではデータ信号などの非パイロット信号を省略し、パイロット信号の繰り返しの最小単位のみを示しており、パイロット信号により直接求められる伝送路応答の位置を斜線付きの丸で示している。また、パターン１〜４は、送信アンテナＡＴ−ｔ１〜ＡＴ−ｔ４のうちそれぞれ異なる送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号のパイロット信号の配置を示している。図中において、四角で示したパイロット信号はある有意の値を有する信号であることを意味し、丸で示したパイロット信号は無信号であることを意味する。また、１と示したパイロット信号と−１と示したパイロット信号とは、符号が反転した信号であることを意味する。なお、図中のＯＦＤＭシンボルは、右方向がキャリア（周波数）方向であり、下方向がシンボル（時間）方向である。図５〜図７は無信号のパイロット信号をシンボル方向に配置した例を示しており、図８及び図９は無信号のパイロット信号を斜めに配置した例を示している。図１０は図５のパイロット信号パターンに対して第１シンボルのパイロット信号のパターンを変更した例であり、パターン２，４はパターン１，３よりもキャリア方向に密な伝送路応答を推定できる。
【００３４】
なお、図示はしていないが、パイロット信号生成部１３０は、無信号のパイロット信号をキャリア方向に配置してもよい。この場合のパイロット信号パターンは、図５〜７に示したパターンに対し、それぞれシンボル方向とキャリア方向を反転させたパターンとなる。
【００３５】
このように、パイロット信号挿入部１３６は、第１の送信信号及び第２の送信信号に対しては、有意な値を有するパイロット信号及び無信号のパイロット信号を挿入し、第３の送信信号及び第４の送信信号に対しては、有意な値を有するパイロット信号、該有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号、及び無信号のパイロット信号を挿入する。また、第１の送信信号及び第３の送信信号に対しては、同じ位置に無信号のパイロット信号を挿入し、第２の送信信号及び第４の送信信号に対しては、第１の送信信号及び第３の送信信号に無信号のパイロット信号を挿入した位置と異なる位置に無信号のパイロット信号を挿入する。
【００３６】
第１〜第４の送信信号は、キャリア変調部１１から入力される４種類の送信信号（ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２）のいずれかである。図５〜１０では、第１の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンをパターン１として示し、第２の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンをパターン２として示し、第３の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンをパターン３として示し、第４の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンをパターン４として示している。
【００３７】
パイロット信号挿入部１３６は、図５〜９に示したように、さらに前記４種類の送信信号に対して、挿入するパイロット信号のうちの半数を無信号のパイロット信号とし、第３の送信信号及び第４の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号、及び有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号の数を同数とするようにパイロット信号を挿入すると、伝送路応答が直接求まる位置が均等となり好適である。
【００３８】
図１１は、符号反転型ヌルパイロット方式のパイロット信号の配置を示す図である。図中の斜線で示す部分はパイロット信号の配置位置を示しており、白色の部分は非パイロット信号の配置位置を示している。非パイロット信号はデータ信号のみとしてもよいし、データ信号に加えて制御情報を示すＴＭＣＣ信号や付加情報を示すＡＣ信号を含めてもよい。パイロット信号は、図１１（ａ）に示すように格子状に配置するか、図１１（ｂ）に示すように千鳥状に配置するか、図１１（ｃ）に示すように斜めに配置するのが好適である。図１１ではパイロット信号のシンボル方向・キャリア方向の配置間隔が狭い場合を示している。パイロット信号のシンボル方向・キャリア方向の配置間隔が広くなるほど、信号全体に対するパイロット信号の比率を下げる（データ信号の伝送効率を上げる）ことができるが、伝送路応答の直接求まる位置が少なくなる。一方、パイロット信号のシンボル方向・キャリア方向の配置間隔が狭くなるほど、信号全体に対するパイロット信号の比率は高くなる（データ信号の伝送効率が下がる）が、伝送路応答の直接求まる位置を多くすることができる。
【００３９】
地上デジタル放送では、パイロット信号としてスキャッタードパイロット（ＳＰ：Scattered Pilot）信号が使用されている。図１２は、地上デジタル放送におけるＳＰ信号の配置を示す図である。図１２は、図１１（ｃ）に例示したパイロット信号を斜めに配置する例の一態様であり、１２キャリアに１回、４シンボルに１回の割合でパイロット信号が挿入されている。図１３は、図１２に示したパイロット信号配置に対し、図９に示したパイロット信号パターンを適用した例を示す図である。
【００４０】
ＯＦＤＭ信号生成部１３７は、パイロット信号挿入部１３６により入力されるＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４つのＯＦＤＭ信号を生成し、送信所１４を介して４本の送信アンテナＡＴ−Ｔｘ１〜ＡＴ−Ｔｘ４に出力する。ＯＦＤＭ信号生成部１３７は、ＩＦＦＴ部１３２（１３２−１〜１３２−４）と、ＧＩ付加部１３３（１３３−１〜１３３−４）と、直交変調部１３４（１３４−１〜１３４−４）と、Ｄ／Ａ変換部１３５（１３５−１〜１３５−４）とを備える。なお、４本のＯＦＤＭ信号の同期を取るために、ＯＦＤＭ信号生成部１３７は、各ブロックに同一周波数のクロックを供給する。
【００４１】
ＩＦＦＴ部１３２は、ＯＦＤＭシンボル構成部１３１から入力されるＯＦＤＭシンボルに対して、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）処理を施して時間領域の有効シンボル信号を生成し、ＧＩ付加部１３３に出力する。
【００４２】
ＧＩ付加部１３３は、ＩＦＦＴ部１３２から入力される有効シンボル信号の先頭に、有効シンボル信号の後半部分をコピーしたガードインターバルを挿入し、直交変調部１３４に出力する。ガードインターバルは、ＯＦＤＭ信号を受信する際にシンボル間干渉を低減させるために挿入されるものであり、マルチパス遅延波の遅延時間がガードインターバル長を超えないように設定される。
【００４３】
直交変調部１３４は、ＧＩ付加部１３３から入力されるベースバンド信号に対して直交変調処理を施してＯＦＤＭ信号を生成し、Ｄ／Ａ変換部１３５に出力する。
【００４４】
Ｄ／Ａ変換部１３５は、直交変調部１３４から入力されるＯＦＤＭ信号をアナログ信号に変換する。
【００４５】
このように、実施例１に係る送信装置１ａは、パイロット信号挿入部１３６により、図５〜図１０に示したように、第１及び第２の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号及び無信号のパイロット信号を挿入し、第３及び第４の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号、該有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号、及び無信号のパイロット信号を挿入し、第１及び第３の送信信号に対して、同じ所定位置に無信号のパイロット信号を挿入し、第２及び前記第４の送信信号に対して、前記同じ所定位置と異なる位置に無信号のパイロット信号を挿入する。このため、４シンボル×４キャリア区間において、伝送路応答を高い頻度で求め、且つ、パイロット信号の伝送に使用される消費電力を低減させることができる。例えば、４種類の送信信号に対して、挿入するパイロット信号のうちの半数を無信号のパイロット信号とし、第３及び第４の送信信号に対して、前記有意な値を有するパイロット信号、及び前記有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号の数を同数とするようにパイロット信号を挿入する場合には、１６点の伝送路応答を直接（補間によらず）求めることができ、パイロット信号の伝送に使用される消費電力を１／２とすることができる。
【００４６】
［実施例１に係るＯＦＤＭ信号の受信装置］
次に、実施例１に係るＯＦＤＭ信号の受信装置について説明する。図３は、実施例１に係るＯＦＤＭ信号の受信装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＯＦＤＭ信号の受信装置２ａは、ＯＦＤＭ復調部２０ａと、ＭＩＭＯ検出部２５と、キャリア復調部２２（２２−１〜２２−４）と、誤り訂正復号部２３（２３−１〜２３−４）とを備える。受信装置２ａは、送信装置１ａから送信される４系統４つのＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナＡＴ−ｒｘ１〜ＡＴ−ｒｘ４で受信する。
【００４７】
ＯＦＤＭ復調部２０ａは、受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して４種類のベースバンド信号（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４）を生成するとともに、パイロット信号を用いて４種類の伝送路応答（ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４）を推定する。図４は、ＯＦＤＭ復調部２０ａの構成を示すブロック図である。図４に示すように、ＯＦＤＭ復調部２０ａは、Ａ／Ｄ変換部２００（２００−１〜２００−４）と、直交復調部２０１（２０１−１〜２０１−４）と、ＧＩ除去部２０２（２０２−１〜２０２−４）と、ＦＦＴ部２０３（２０３−１〜２０３−４）と、パイロット信号生成部２０４と、パイロット信号抽出部２０５（２０５−１〜２０５−４）と、伝送路応答推定部２０６（２０６−１〜２０６−４）と、伝送路応答補間部２０７（２０７−１〜２０７−４）とを備える。
【００４８】
Ａ／Ｄ変換部２００は、アンテナＡＴ−ｒｘから入力されるアナログの受信信号をデジタル信号に変換し、直交復調部２０１に出力する。
【００４９】
直交復調部２０１は、Ａ／Ｄ変換部２００から入力される信号に対してベースバンド信号を生成し、ＧＩ除去部２０２に出力する。
【００５０】
ＧＩ除去部２０２は、直交復調部２０１から入力される信号に対して、ガードインターバルを除去して有効シンボル信号を抽出し、ＦＦＴ部２０３に出力する。
【００５１】
ＦＦＴ部２０３は、ＧＩ除去部２０２から入力される有効シンボル信号に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を施して複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２を生成し、パイロット信号抽出部２０５に出力する。
【００５２】
パイロット信号生成部２０４は、送信装置１ａにより挿入されるパイロット信号と同じ振幅及び位相をもつパイロット信号を生成し、送信装置１ａにより挿入されるパイロット信号の位置情報をパイロット信号抽出部２０５に出力し、パイロット信号の振幅値及び位相値を伝送路応答推定部２０６に出力する。
【００５３】
パイロット信号抽出部２０５は、ＦＦＴ部２０３から入力される複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２から、パイロット信号生成部２０４から入力される位置情報に基づいてパイロット信号を抽出し、伝送路応答推定部２０６に出力する。
【００５４】
伝送路応答推定部２０６は、パイロット信号抽出部２０５において抽出したパイロット信号を使って伝送路応答を算出する。例えば、図８の点Ｐ１〜Ｐ４の位置の伝送路応答は、パイロット信号の振幅値を１としたとき、以下の式で求められる。
Ｐ１：ｈ１＝（Ｒｘ（１，１）＋Ｒｘ（２，２））／２
Ｐ２：ｈ２＝（Ｒｘ（１，２）＋Ｒｘ（２，１））／２
Ｐ３：ｈ３＝（Ｒｘ（１，１）−Ｒｘ（２，２））／２
Ｐ４：ｈ４＝（Ｒｘ（１，２）−Ｒｘ（２，１））／２
また、図９の点Ｐ１〜Ｐ４の位置の伝送路応答は、パイロット信号の振幅値を１としたとき、以下の式で求められる。
Ｐ１：ｈ１＝（Ｒｘ（１，１）＋Ｒｘ（２，２））／２
Ｐ２：ｈ２＝（Ｒｘ（２，１）＋Ｒｘ（２，３））／２
Ｐ３：ｈ３＝（Ｒｘ（１，１）−Ｒｘ（２，２））／２
Ｐ４：ｈ４＝（Ｒｘ（２，１）−Ｒｘ（２，３））／２
【００５５】
伝送路応答補間部２０７は、伝送路応答推定部２０６により算出された伝送路応答の一部又は全部を基にして、伝送路応答の補間処理を行い、全サブキャリアについて伝送路応答を算出する。
【００５６】
ＭＩＭＯ検出部２５は、ＯＦＤＭ復調部２０ａから入力されるベースバンド信号ｃ及び伝送路応答ｈを用いてＭＩＭＯ信号を検出する。ＭＩＭＯの検出には、ＺＦ（Zero Forcing）、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）、ＢＬＡＳＴ（Bell Laboratories Layered Space-Time）、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）などの既知の手法を適用できる。
【００５７】
キャリア復調部２２は、ＯＦＤＭ復調部２０ａから入力される信号に対して、サブキャリアごとに復調を行い、誤り訂正復号部２３に出力する。
【００５８】
誤り訂正復号部２３は、キャリア復調部２２から入力される信号に対して、誤り訂正を行い、送信装置１ａから送信された信号を復号する。
【００５９】
このように、実施例１に係る受信装置２ａによれば、送信装置１ａから送信されるＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナで受信し、受信したＯＦＤＭ信号を復号することができる。
【実施例２】
【００６０】
現行の地上デジタルテレビジョン放送において、周波数の有効利用の観点からＳＦＮ（Single Frequency Network）の構築が進められているが、ＳＦＮ希望波とＳＦＮ干渉波のＤ／Ｕ（Desired to Undesired signal ratio）が０ｄＢに近くなるＳＦＮ干渉エリアでは、伝送特性が悪くなってしまう。時空間符号化（Space-Time Coding：ＳＴＣ）を用いたＯＦＤＭ信号の伝送システムでは、Ｄ／Ｕが０ｄＢ付近のＳＦＮ干渉エリアにおいて伝送特性を改善し、周波数の有効利用を可能とする。そこで、実施例２では、ＳＴＣを用いたＯＦＤＭ信号の送信装置及び受信装置について説明する。また、実施例２では、４×２ＭＩＭＯ伝送をするシステムについて説明する。本システムにおける送信装置は、２つの送信所にＯＦＤＭ信号を送信し、１つの送信所において２本の送信アンテナからＳＤＭによるＭＩＭＯ送信を行う。本システムにおける受信装置は、２本の受信アンテナを用いてＳＤＭのＭＩＭＯ受信を行う。
【００６１】
［実施例２に係るＯＦＤＭ信号の送信装置］
実施例２に係るＯＦＤＭ信号の送信装置について説明する。図１４は、実施例２に係るＯＦＤＭ信号の送信装置の構成を示すブロック図である。なお、実施例１の送信装置１ａと同じ構成要素には同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。図１４に示すように、送信装置１ｂは、誤り訂正符号化部１０（１０−１及び１０−２）と、キャリア変調部１１（１１−１及び１１−２）と、時空間符号化部１２（１２−１及び１２−２）と、ＯＦＤＭ変調部１３とを備える。送信装置１ｂへの入力信号は、２系統のＴＳ信号（ＴＳ１，ＴＳ２）とする。なお、送信装置１ｂの入力前段にＴＳ分割装置などを配置し、１系統のＴＳを２系統に分割した後のＴＳ信号を送信装置１ｂに入力してもよい。送信装置１ｂは２系統４つのＯＦＤＭ信号を出力し、２つのＯＦＤＭ信号は送信所１４−１に送られ、残り２つのＯＦＤＭ信号は送信所１４−２に送られる。
【００６２】
送信所１４−１は、アンテナＡＴ−ｔｘ１及びＡＴ−ｔｘ２から、ＳＤＭによるＭＩＭＯ送信を行う。送信所１４−２は、アンテナＡＴ−ｔｘ３及びＡＴ−ｔｘ４から、ＳＤＭによるＭＩＭＯ送信を行う。
【００６３】
実施例１に係る送信装置１ａと同様に、誤り訂正符号化部１０は、ＴＳ信号を誤り訂正符号化し、キャリア変調部１１は、サブキャリアごとに所定の変調方式に応じてＩＱ平面へのマッピングを行う。
【００６４】
時空間符号化部１２は、キャリア変調部１１から入力される２系統の信号（ａ，ｂ）に対して、それぞれ時空間符号化して４種類の時空間符号化信号（ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２）を生成し、ＯＦＤＭ変調部１３に出力する。時空間符号化としてAlamoutiのＳＴＢＣ（Space-Time Block Coding）を適用した場合、時空間符号化部１２−１は、送信したい複素ベースバンド信号ａを時空間符号化（ＳＴＢＣ符号化）し、ａ１，ａ２として出力し、時空間符号化部１２−２は、送信したい複素ベースバンド信号ｂを時空間符号化（ＳＴＢＣ符号化）し、ｂ１，ｂ２として出力する。送信したい複素ベースバンド信号の値がx１，x２，x３，x４（ここで、ｘ１＝ａ（ｍ），ｘ２＝ａ（ｍ＋１），ｘ３＝ｂ（ｍ），ｘ４＝ｂ（ｍ＋１）である）とすると、ＳＴＢＣ符号化によりａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は以下のような値となる。
ａ１（ｍ）＝ｘ１
ａ１（ｍ＋１）＝−ｘ＊２
ａ２（ｍ）＝ｘ２
ａ２（ｍ＋１）＝ｘ＊１
ｂ１（ｍ）＝ｘ３
ｂ１（ｍ＋１）＝−ｘ＊４
ｂ２（ｍ）＝ｘ４
ｂ２（ｍ＋１）＝ｘ＊３
ここで、ｍはある離散時間を表し、＊は複素共役を表す。
【００６５】
ＯＦＤＭ変調部１３は、時空間符号化部１２から入力される４種類の時空間符号化信号（ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２）から２系統４つのＯＦＤＭ信号を生成し、送信所１４−１及び１４−２に送信する。送信所１４−１及び１４−２は、同一周波数帯域でＳＤＭによるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号を送信する。ＯＦＤＭ変調部１３の構成は図２に示した通りであるので、説明を省略する。
【００６６】
このように、実施例２に係る送信装置１ｂは、２系統の信号に対してそれぞれ時空間符号化し、４種類の時空間符号化信号を生成する時空間符号化部する時空間符号化部１２を更に備える。このため、Ｄ／Ｕが０ｄＢ付近のＳＦＮ干渉エリアにおいて伝送特性を改善することができる。
【００６７】
［実施例２に係るＯＦＤＭ信号の受信装置］
次に、実施例２に係るＯＦＤＭ信号の受信装置について説明する。図１５は、実施例２に係るＯＦＤＭ信号の受信装置の構成を示すブロック図である。なお、実施例１の受信装置２ａと同じ構成要素には同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。図１５に示すように、ＯＦＤＭ信号の受信装置２ｂは、ＯＦＤＭ復調部２０ｂと、時空間復号部２１と、キャリア復調部２２（２２−１及び２２−２）と、誤り訂正復号部２３（２３−１及び２３−２）とを備える。受信装置２ｂは、送信装置１ｂから送信される２系統４つのＯＦＤＭ信号を２本の受信アンテナＡＴ−ｒｘ１及びＡＴ−ｒｘ２で受信する。
【００６８】
ＯＦＤＭ復調部２０ｂは、受信した２系統４つのＯＦＤＭ信号を復調して２種類のベースバンド信号（ｃ１，ｃ２）を生成するとともに、パイロット信号を用いて２種類の伝送路応答（ｈ１，ｈ２）を推定する。図１６は、ＯＦＤＭ復調部２０ｂの構成を示すブロック図である。図１６に示すように、ＯＦＤＭ復調部２０ｂは、Ａ／Ｄ変換部２００（２００−１及び２００−２）と、直交復調部２０１（２０１−１及び２０１−２）と、ＧＩ除去部２０２（２０２−１及び２０２−２）と、ＦＦＴ部２０３（２０３−１及び２０３−２）と、パイロット信号生成部２０４と、パイロット信号抽出部２０５（２０５−１及び２０５−２）と、伝送路応答推定部２０６（２０６−１及び２０６−２）と、伝送路応答補間部２０７（２０７−１及び２０７−２）を備える。実施例１のＯＦＤＭ復調部２０ａでは４つのＯＦＤＭ信号の復調処理を行うが、実施例２のＯＦＤＭ復調部２０ｂでは２つのＯＦＤＭ信号の復調処理を行う。各処理ブロックの処理内容は実施例１のＯＦＤＭ復調部２０ａと同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
時空間復号部２１は、ＯＦＤＭ復調部２０ｂから入力される複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２、伝送路応答ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ１４（図１５中ではｈ１と記す）、及び伝送路応答ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ２４（図１５中ではｈ２と記す）を用いて、時空間復号し、時空間復号信号を生成する。以下に、時空間復号信号の算出方法について説明する。
【００７０】
時空間復号部２１への入力となる複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２は、送信装置１ｂから送信された複素ベースバンド信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２が、伝送路応答が
である伝送路を通過し、ノイズｚ１，ｚ２が付加されたものと考えられる。よって、複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２は次式（１）で表される。
【００７１】
【数１】
時刻ｍ＋１において伝送路応答が変化しないとすると、時刻ｍ＋１における入力c１，c２は次式（２）で表され、式(２)の両辺の複素共役をとると、次式（３）が導出される。
【００７２】
【数２】
式(１)，(３)より、ＳＴＢＣの復号は、次式（４）を解いてｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４を求めることに相当する。
【００７３】
【数３】
【００７４】
式(４)を解くには、ＺＦ（Zero Forcing）、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）などを適用することができる。４つのストリームの分離にＺＦを適用する場合、以下の手順となる。式(４)において、ウェイト行列Ｗを次式（５）で定義する。
【００７５】
【数４】
式(５)の両辺に、左からウェイト行列Ｗを乗算すると、次式（６）が導出される。
【００７６】
【数５】
式(６)の雑音成分を無視すると、ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４は次式（７）により求められる。
【００７７】
【数６】
【００７８】
このように、時空間復号部２１は、ＯＦＤＭ復調部２０ｂから入力される複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２、伝送路応答ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ１４、及び伝送路応答ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ２４を用いて、式（７）により時空間復号信号ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４（すなわち、ａ（ｍ），ａ（ｍ＋１），ｂ（ｍ），ｂ（ｍ＋１））を算出する。
【００７９】
なお、時空間符号化としてＳＦＢＣ（Space-Frequency Block Coding）を適用した場合も、ＳＴＢＣと同様の手順で符号化、復号が可能である。ＳＴＢＣの説明において、ｍはある離散時間を表しているが、ｍがあるサブキャリア番号を表すものとして読みかえることで、ＳＦＢＣを適用できる。
【００８０】
キャリア復調部２２は、時空間復号部２１から入力される信号に対して、サブキャリアごとに復調を行い、誤り訂正復号部２３に出力する。
【００８１】
誤り訂正復号部２３は、キャリア復調部２２から入力される信号に対して、誤り訂正を行い、送信装置１ｂから送信された信号を復号する。
【００８２】
このように、受信装置２ｂによれば、送信装置１ｂから送信されるＯＦＤＭ信号を２本の受信アンテナで受信し、受信したＯＦＤＭ信号をＯＦＤＭ復調部２０ｂにより復調し、時空間復号部２１により時空間復号することができる。
【実施例３】
【００８３】
次に、実施例３として、４×４ＭＩＭＯの伝送システムを構成するＯＦＤＭ信号の送信装置及び受信装置について説明する。この実施例３では、送信装置は実施例２と同じであり、送信所数を２つとし、１つの送信所において、２本の送信アンテナからＳＤＭによるＭＩＭＯ送信を行う。受信装置は、４本の受信アンテナを用いてＳＤＭのＭＩＭＯ受信を行う。
【００８４】
実施例３に係る送信装置は、実施例２の図１４に示した４×２ＭＩＭＯ送信を行う送信装置１ｂと同じであるため、説明を省略する。図１７は、実施例３に係る受信装置２ｃの構成を示すブロック図である。なお、実施例２に係る受信装置２ｂと同じ構成要素には同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。実施例３に係る受信装置２ｃは、ＯＦＤＭ復調部２０ａと、時空間復号部２１と、キャリア復調部２２と、誤り訂正復号部２３と、合成部２４とを備える。受信装置２ｃは、送信装置１ｂから送信される４つのＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナＡＴ−ｒｘ１〜ＡＴ−ｒｘ４で受信する。実施例３に係る受信装置２ｃは、実施例２に係る受信装置２ｂと比較して、ＯＦＤＭ復調部２０ａが４本の受信アンテナに対応する４種類の伝送路応答を推定する点、及び合成部２４を備える点で相違する。
【００８５】
ＯＦＤＭ復調部２０ａについては、実施例１にて図４を参照して説明した通りであるため、説明を省略する。
【００８６】
時空間復号部２１−１は、ＯＦＤＭ復調部２０ａから入力される複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２、伝送路応答ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ１４（図１７中ではｈ１と示す）、及び伝送路応答ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ２４（図１７中ではｈ２と示す）を用いて、式（７）により時空間復号し、時空間復号信号ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４を生成する。同様に、時空間復号部２１−２は、ＯＦＤＭ復調部２０ａから入力される複素ベースバンド信号ｃ３，ｃ４、伝送路応答ｈ３１，ｈ３２，ｈ３３，ｈ３４（図１７中ではｈ３と示す）、及び伝送路応答ｈ４１，ｈ４２，ｈ４３，ｈ４４（図１７中ではｈ４と示す）を用いて、時空間復号し、時空間復号信号ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４を生成する
【００８７】
合成部２４は、時空間復号部２１−1，２１−２からそれぞれについて復号結果が得られるため、２つずつ求まった時空間復号信号ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４に対して、既知の選択合成法、同相合成法、最大比合成法などを適用してダイバーシティ合成を行い、最終的に１つのｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４を求める。
【００８８】
なお、ＳＴＣとしてＳＦＢＣを適用した場合も、ＳＴＢＣと同様の手順で符号化、復号が可能である。実施例１のＳＴＢＣの説明においてｍはある離散時間を表していたが、ｍがあるサブキャリア番号を表すものとして実施例１を読みかえるとＳＦＢＣを適用でき、受信信号ｃ１，ｃ２からｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４を求めることができる。また受信信号ｃ３，ｃ４からも同様に、ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４が求まる。２つずつ求まったｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４に対してダイバーシティ合成を行い、最終的なｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４を推定するため、４×２ＭＩＭＯに対してダイバーシティ利得が得られる。
【００８９】
このように、実施例３に係る受信装置２ｃは、送信装置１ｂから送信されるＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナで受信し、受信したＯＦＤＭ信号をＯＦＤＭ復調部２０ａにより復調し、時空間復号２１により時空間復号した後に、合成部２４により時空間復号信号をダイバーシティ合成する。このため、実施例２の４×２ＭＩＭＯに対してダイバーシティ利得を得ることができる。なお、受信アンテナ数をさらに増やすことにより、ダイバーシティ利得を向上させることも可能である。
【００９０】
上述の実施例は、個々に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。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
このように、本発明によれば、伝送路応答を高い頻度で求め、且つ、パイロット信号の伝送に使用される消費電力を低減させることができるので、ＭＩＭＯ伝送を行う任意の用途に有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１ａ，１ｂ 送信装置
２ａ，２ｂ，２ｃ 受信装置
１０ 誤り訂正符号化部
１１ キャリア変調部
１２ 時空間符号化部
１３ ＯＦＤＭ変調部
１４ 送信所
２０ａ，２０ｂ ＯＦＤＭ復調部
２１ 時空間復号部
２２ キャリア復調部
２３ 誤り訂正復号部
２４ 合成部
２５ ＭＩＭＯ検出部
１３０ パイロット信号生成部
１３１ ＯＦＤＭシンボル構成部
１３２ ＩＦＦＴ部
１３３ ＧＩ付加部
１３４ 直交変調部
１３５ Ｄ／Ａ変換部
１３６ パイロット信号挿入部
１３７ ＯＦＤＭ信号生成部
２００ Ａ／Ｄ変換部
２０１ 直交復調部
２０２ ＧＩ除去部
２０３ ＦＦＴ部
２０４ パイロット信号生成部
２０５ パイロット信号抽出部
２０６ 伝送路応答推定部
２０７ 伝送路応答補間部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一周波数帯域の複数のＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号を用いてＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）伝送を行う伝送システムにおける、送信装置及び受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、同一周波数帯域で送信された複数のＯＦＤＭ信号について、ある一つのＯＦＤＭ信号の伝送路応答の推定を行うとき、他のＯＦＤＭ信号のパイロット信号を無信号にして伝送路応答の推定を行う方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。本明細書では、この方式をヌルパイロット方式と称する。また、パイロット信号の符号を反転させてパイロット信号に直交性をもたせることにより、伝送路応答の推定を行う方式が知られている（例えば、特許文献２参照）。本明細書では、この方式を符号反転型パイロット方式と称する。
【０００３】
送信装置の送信アンテナ数が２本、受信装置の受信アンテナ数が２本以上であり、２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するＯＦＤＭ信号伝送システムを例に、ヌルパイロット方式及び符号反転型パイロット方式のパイロット信号パターンについて図１８〜図２１を参照して説明する。図１８〜図２１では、ＯＦＤＭシンボルのうちパイロット信号の繰り返しの最小単位のみを示しており、データ信号などの非パイロット信号は省略している。また、パターン１は一方の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号のパイロット信号パターンを示し、パターン２は他方の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号のパイロット信号パターンを示している。なお、図中のＯＦＤＭシンボルは、右方向がキャリア（周波数）方向であり、下方向がシンボル（時間）方向である。
【０００４】
図１８は、２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて、ヌルパイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。図中の四角はある有意の値を有するパイロット信号を示し、丸は無信号のパイロット信号を示している。図１９に、図１８のパイロット信号により直接（すなわち、補間によらず）求まる伝送路応答の位置を斜線付きの丸で示す。本明細書では、シンボル番号ｓ，キャリア番号ｃにおけるパイロット信号をＰ（ｓ，ｃ）と表す。ヌルパイロット方式では、図１８のパターン１ではＰ（１，１），Ｐ（２，２）の位置の伝送路応答が求まり、図１８のパターン２ではＰ（１，２），Ｐ（２，１）の位置の伝送路応答が求まる。ヌルパイロット方式では、パイロット信号を無信号とする区間において伝送に使用される消費電力をゼロとすることができる。
【０００５】
図２０は、符号反転型パイロット方式におけるＯＦＤＭ信号のパイロット信号パターンを示す図である。図中の四角はある有意の値を有するパイロット信号を示し、丸は無信号のパイロット信号を示し、四角に記された１と−１は、符号が反転したパイロット信号であることを意味する。図２１に、図２０のパイロット信号により直接求まる伝送路応答の位置を斜線付きの丸で示す。本明細書では、パイロット信号Ｐ（ｓ，ｃ）の受信信号をＲｘ（ｓ，ｃ）と表す。符号反転型パイロット方式では、例えば図中の点Ｐ１，Ｐ２の位置の伝送路応答は、パイロット信号の振幅値を１としたとき、以下の式で求められる。
Ｐ１：（Ｒｘ（１，１）＋Ｒｘ（１，２））／２
Ｐ２：（Ｒｘ（１，１）−Ｒｘ（１，２））／２
【０００６】
２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で送信する場合、ヌルパイロット方式ではパイロット信号の１／２は無信号となることから、パイロット信号の伝送に使用される消費電力は１／２となり、直接求まる伝送路応答の頻度もまた１／２となる。符号反転型パイロット方式では、無信号となるパイロット信号はないため、パイロット信号の伝送に使用される消費電力は減らないが、高い頻度で伝送路応答を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−９６１８６号公報
【特許文献２】特許第４３３６２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
同一周波数帯域で送信するＯＦＤＭ信号の数が２より大きくなる場合における、ヌルパイロット方式、符号反転型パイロット方式の課題を述べる。ここでは、送信装置の送信アンテナ数が４本、受信装置の受信アンテナ数が４本以上であり、４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送する場合について説明する。
【０００９】
図２２は、４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいてヌルパイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。図２２（ａ）は有意の値を有するパイロット信号をシンボル方向に直線状に配置した例であり、図２２（ｂ）は有意の値を有するパイロット信号をキャリア方向に直線状に配置した例であり、図２２（ｃ）は有意の値を有するパイロット信号を斜めに配置した例である。また、パイロット信号により直接求められる伝送路応答の位置を斜線付きの丸で示す。図２２（ａ）では、４つのＯＦＤＭ信号の異なるキャリアにパイロット信号を挿入しており、ある１つのＯＦＤＭ信号がパイロット信号を送信している区間では、他のＯＦＤＭ信号は無信号となっているため、特別な演算を行うことなく、有意の値を有するパイロット信号の挿入位置において伝送路応答が求まる。図２２（ｂ），（ｃ）でも同様に、有意の値を有するパイロット信号の挿入位置において伝送路応答が求まる。つまり、図２２では、４シンボル×４キャリア区間において直接４回の伝送路応答が求まり、パイロット信号の伝送に使用される消費電力は１／４となる。
【００１０】
このように、ヌルパイロット方式を適用すると、パイロット信号の伝送に使用する消費電力は１／４に抑えられる。しかし、各ＯＦＤＭ信号に対して４シンボル×４キャリア区間で直接求まる伝送路応答の数が４つだけとなり、伝送路応答の推定頻度が低くなってしまうという課題があった。
【００１１】
図２３は、４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて符号反転型パイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。図２３に示すパイロット信号では、各キャリアのそれぞれについて４シンボル区間のパイロット信号の加減算を行うことにより、伝送路応答が求まる。パイロット信号により直接求められる伝送路応答の位置を、斜線付きの丸で示す。
【００１２】
図２３（ａ）は符号を反転させたパイロット信号をシンボル方向に直線状に配置した例であり、図２３（ｂ）は符号を反転させたパイロット信号をキャリア方向に直線状に配置した例である。図２３（ａ）において点Ｐ１〜Ｐ４の伝送路応答は、以下の式で求まる。
Ｐ１：（Ｒｘ（１，１）＋Ｒｘ（１，２）＋Ｒｘ（１，３）＋Ｒｘ（１，４））／４
Ｐ２：（Ｒｘ（１，１）＋Ｒｘ（１，２）−Ｒｘ（１，３）−Ｒｘ（１，４））／４
Ｐ３：（Ｒｘ（１，１）−Ｒｘ（１，２）−Ｒｘ（１，３）＋Ｒｘ（１，４））／４
Ｐ４：（Ｒｘ（１，１）−Ｒｘ（１，２）＋Ｒｘ（１，３）−Ｒｘ（１，４））／４
図２３（ａ）（ｂ）おいて、各ＯＦＤＭ信号に対して４シンボル×４キャリア区間で直接求まる伝送路応答の数は８つである。
【００１３】
図２３（ｃ）は符号を反転させたパイロット信号を斜め方向に配置した例であり、図２３（ｄ）は符号を反転させたパイロット信号を縦・横・斜めに配置した例である。図２３（ｃ）（ｄ）では、各ＯＦＤＭ信号に対して４シンボル×４キャリア区間で直接求まる伝送路応答の数は１６となる。このように、符号反転型パイロット方式を適用すると、図２３（ｃ）（ｄ）の例では、４シンボル×４キャリア区間で直接求まる伝送路応答数が１６となり伝送路応答を高い頻度で求めることができるが、パイロット信号の伝送に使用される消費電力は減らすことができないという課題があった。
【００１４】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、伝送路応答を高い頻度で求め、且つ、パイロット信号の伝送に使用される消費電力を低減させることが可能なＯＦＤＭ信号の送信装置及び受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、４つのＯＦＤＭ信号を４本の送信アンテナから送信する送信装置であって、４種類の送信信号にそれぞれ異なるパターンのパイロット信号を挿入して４種類のＯＦＤＭシンボルを生成するパイロット信号挿入部と、前記４種類のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４パターンのＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部と、を備え、前記パイロット信号挿入部は、第１及び第２の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号及び無信号のパイロット信号を挿入し、第３及び第４の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号、該有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号、及び無信号のパイロット信号を挿入し、前記第１及び第３の送信信号に対して、同じ所定位置に前記無信号のパイロット信号を挿入し、前記第２及び前記第４の送信信号に対して、前記同じ所定位置と異なる位置に前記無信号のパイロット信号を挿入することを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る送信装置において、２系統の信号に対してそれぞれ時空間符号化し、４種類の時空間符号化信号を生成する時空間符号化部を更に備え、前記４種類の送信信号は、前記時空間符号化部により生成された４種類の時空間符号化信号であることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明に係る送信装置において、前記パイロット信号挿入部は、前記４種類の送信信号に対して、挿入するパイロット信号のうちの半数を無信号のパイロット信号とし、前記第３及び第４の送信信号に対して、前記有意な値を有するパイロット信号、及び前記有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号の数を同数とするようにパイロット信号を挿入することを特徴とする。
【００１８】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、上述した送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナで受信する受信装置であって、前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号及び伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部を備えることを特徴とする。
【００１９】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、上述した送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を２本の受信アンテナで受信する受信装置であって、前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号及び伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部と、前記ベースバンド信号及び前記伝送路応答を用いて時空間復号し、時空間復号信号を生成する時空間復号部と、を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、上述した送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を４本以上の受信アンテナで受信する受信装置であって、前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号及び伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部と、前記ベースバンド信号及び前記伝送路応答を用いて時空間復号し、時空間復号信号を生成する時空間復号部と、前記時空間復号信号をダイバーシティ合成する合成部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、同一周波数帯域の複数のＯＦＤＭ信号を用いる伝送システムにおいて、伝送路応答を高い頻度で求め、且つ、パイロット信号の伝送に使用される消費電力を低減させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１に係る送信装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る送信装置におけるＯＦＤＭ変調部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に係る受信装置におけるＯＦＤＭ復調部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式における第１のパイロット信号パターンを示す図である。
【図６】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式における第２のパイロット信号パターンを示す図である。
【図７】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式における第３のパイロット信号パターンを示す図である。
【図８】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式における第４のパイロット信号パターンを示す図である。
【図９】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式における第５のパイロット信号パターンを示す図である。
【図１０】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式における第６のパイロット信号パターンを示す図である。
【図１１】本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式のパイロット信号の配置を示す図である。
【図１２】地上デジタル放送におけるパイロット信号の配置を示す図である。
【図１３】図１１に示したパイロット信号配置に対し、図９に示したパイロット信号パターンを適用した例を示す図である。
【図１４】本発明の実施例２に係る送信装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施例２に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の実施例２に係る受信装置におけるＯＦＤＭ復調部の構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施例３に係る受信装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて、ヌルパイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。
【図１９】図１５のパイロット信号により求まる伝送路応答の位置を示す図である。
【図２０】２つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて、符号反転型パイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。
【図２１】図１７のパイロット信号により求まる伝送路応答の位置を示す図である。
【図２２】４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて、ヌルパイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。
【図２３】４つのＯＦＤＭ信号を同一周波数帯域で伝送するシステムにおいて、反転型パイロット方式を適用した場合のパイロット信号パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
実施例１では、４×４ＭＩＭＯ伝送をするシステムについて説明する。本システムにおける送信装置は、１つの送信所にＯＦＤＭ信号を送信し、１つの送信所において４本の送信アンテナからＳＤＭによるＭＩＭＯ送信を行う。本システムにおける受信装置は、４本の受信アンテナを用いてＳＤＭのＭＩＭＯ受信を行う。
【００２５】
［実施例１に係るＯＦＤＭ信号の送信装置］
実施例１に係るＯＦＤＭ信号の送信装置について説明する。図１は、実施例１に係るＯＦＤＭ信号の送信装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、送信装置１ａは、誤り訂正符号化部１０（１０−１〜１０−４）と、キャリア変調部１１（１１−１〜１１−４）と、ＯＦＤＭ変調部１３とを備える。送信装置１ａへの入力信号は、４系統のＴＳ（Transport Stream）信号（ＴＳ１〜ＴＳ４）とする。なお、送信装置１ａの入力前段にＴＳ分割装置などを配置し、１系統のＴＳを４系統に分割した後のＴＳ信号を送信装置１ａに入力してもよい。送信装置１ａは４系統４つのＯＦＤＭ信号を出力し、４つのＯＦＤＭ信号は１つの送信所１４に送られる。
【００２６】
送信所１４は、アンテナＡＴ−ｔｘ１〜ＡＴ−ｔｘ４から、ＳＤＭによるＭＩＭＯ送信を行う。
【００２７】
誤り訂正符号化部１０は、ＴＳ信号を誤り訂正符号化し、キャリア変調部１１へ出力する。誤り訂正は、例えば外符号としてＢＣＨ符号を用い、内符号としてＬＤＰＣ(Low Density Parity Check)符号を用いる。
【００２８】
キャリア変調部１１は、サブキャリアごとに所定の変調方式に応じてＩＱ平面へのマッピングを行い、ＯＦＤＭ変調部１３に出力する。
【００２９】
ＯＦＤＭ変調部１３は、キャリア変調部１１から入力される４種類の送信信号（ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２）から４系統４つのＯＦＤＭ信号を生成し、送信所１４に送信する。図２は、ＯＦＤＭ変調部１３の構成を示すブロック図である。図２に示すように、ＯＦＤＭ変調部１３は、パイロット信号挿入部１３６と、ＯＦＤＭ信号生成部１３７とを備える。
【００３０】
パイロット信号挿入部１３６は、キャリア変調部１１から入力される４種類の送信信号（ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２）にそれぞれ異なるパターンのパイロット信号を挿入して４種類のＯＦＤＭシンボルを生成する。パイロット信号挿入部１３６は、パイロット信号生成部１３０と、ＯＦＤＭシンボル構成部１３１（１３１−１〜１３１−４）とを備える。
【００３１】
パイロット信号生成部１３０は、予め定められた振幅と位相を有するパイロット信号を、予め定められた位置に挿入するために、パイロット信号を生成し、ＯＦＤＭシンボル構成部１３１に出力する。
【００３２】
ＯＦＤＭシンボル構成部１３１は、キャリア変調部１１から入力される４種類の送信信号（ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２）に対して、パイロット信号生成部１３０から入力されるパイロット信号を挿入して配置することによりＯＦＤＭシンボルを生成し、ＩＦＦＴ部１３２に出力する。
【００３３】
［パイロット信号のパターン及び配置］
ここで、パイロット信号挿入部１３６が挿入するパイロット信号のパターン及び配置について説明する。本明細書では、本発明に係るパイロット信号の伝送方式を、符号反転型ヌルパイロット方式と称する。図５〜１０は、本発明に係る符号反転型ヌルパイロット方式におけるパイロット信号パターン例を示す図である。図５〜１０ではデータ信号などの非パイロット信号を省略し、パイロット信号の繰り返しの最小単位のみを示しており、パイロット信号により直接求められる伝送路応答の位置を斜線付きの丸で示している。また、パターン１〜４は、送信アンテナＡＴ−ｔ１〜ＡＴ−ｔ４のうちそれぞれ異なる送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号のパイロット信号の配置を示している。図中において、四角で示したパイロット信号はある有意の値を有する信号であることを意味し、丸で示したパイロット信号は無信号であることを意味する。また、１と示したパイロット信号と−１と示したパイロット信号とは、符号が反転した信号であることを意味する。なお、図中のＯＦＤＭシンボルは、右方向がキャリア（周波数）方向であり、下方向がシンボル（時間）方向である。図５〜図７は無信号のパイロット信号をシンボル方向に配置した例を示しており、図８及び図９は無信号のパイロット信号を斜めに配置した例を示している。図１０は図５のパイロット信号パターンに対して第１シンボルのパイロット信号のパターンを変更した例であり、パターン２，４はパターン１，３よりもキャリア方向に密な伝送路応答を推定できる。
【００３４】
なお、図示はしていないが、パイロット信号生成部１３０は、無信号のパイロット信号をキャリア方向に配置してもよい。この場合のパイロット信号パターンは、図５〜７に示したパターンに対し、それぞれシンボル方向とキャリア方向を反転させたパターンとなる。
【００３５】
このように、パイロット信号挿入部１３６は、第１の送信信号及び第２の送信信号に対しては、有意な値を有するパイロット信号及び無信号のパイロット信号を挿入し、第３の送信信号及び第４の送信信号に対しては、有意な値を有するパイロット信号、該有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号、及び無信号のパイロット信号を挿入する。また、第１の送信信号及び第３の送信信号に対しては、同じ位置に無信号のパイロット信号を挿入し、第２の送信信号及び第４の送信信号に対しては、第１の送信信号及び第３の送信信号に無信号のパイロット信号を挿入した位置と異なる位置に無信号のパイロット信号を挿入する。
【００３６】
第１〜第４の送信信号は、キャリア変調部１１から入力される４種類の送信信号（ａ１，ｂ１，ａ２，ｂ２）のいずれかである。図５〜１０では、第１の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンをパターン１として示し、第２の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンをパターン２として示し、第３の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンをパターン３として示し、第４の送信信号に対するパイロット信号の挿入パターンをパターン４として示している。
【００３７】
パイロット信号挿入部１３６は、図５〜９に示したように、さらに前記４種類の送信信号に対して、挿入するパイロット信号のうちの半数を無信号のパイロット信号とし、第３の送信信号及び第４の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号、及び有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号の数を同数とするようにパイロット信号を挿入すると、伝送路応答が直接求まる位置が均等となり好適である。
【００３８】
図１１は、符号反転型ヌルパイロット方式のパイロット信号の配置を示す図である。図中の斜線で示す部分はパイロット信号の配置位置を示しており、白色の部分は非パイロット信号の配置位置を示している。非パイロット信号はデータ信号のみとしてもよいし、データ信号に加えて制御情報を示すＴＭＣＣ信号や付加情報を示すＡＣ信号を含めてもよい。パイロット信号は、図１１（ａ）に示すように格子状に配置するか、図１１（ｂ）に示すように千鳥状に配置するか、図１１（ｃ）に示すように斜めに配置するのが好適である。図１１ではパイロット信号のシンボル方向・キャリア方向の配置間隔が狭い場合を示している。パイロット信号のシンボル方向・キャリア方向の配置間隔が広くなるほど、信号全体に対するパイロット信号の比率を下げる（データ信号の伝送効率を上げる）ことができるが、伝送路応答の直接求まる位置が少なくなる。一方、パイロット信号のシンボル方向・キャリア方向の配置間隔が狭くなるほど、信号全体に対するパイロット信号の比率は高くなる（データ信号の伝送効率が下がる）が、伝送路応答の直接求まる位置を多くすることができる。
【００３９】
地上デジタル放送では、パイロット信号としてスキャッタードパイロット（ＳＰ：Scattered Pilot）信号が使用されている。図１２は、地上デジタル放送におけるＳＰ信号の配置を示す図である。図１２は、図１１（ｃ）に例示したパイロット信号を斜めに配置する例の一態様であり、１２キャリアに１回、４シンボルに１回の割合でパイロット信号が挿入されている。図１３は、図１２に示したパイロット信号配置に対し、図９に示したパイロット信号パターンを適用した例を示す図である。
【００４０】
ＯＦＤＭ信号生成部１３７は、パイロット信号挿入部１３６により入力されるＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４つのＯＦＤＭ信号を生成し、送信所１４を介して４本の送信アンテナＡＴ−Ｔｘ１〜ＡＴ−Ｔｘ４に出力する。ＯＦＤＭ信号生成部１３７は、ＩＦＦＴ部１３２（１３２−１〜１３２−４）と、ＧＩ付加部１３３（１３３−１〜１３３−４）と、直交変調部１３４（１３４−１〜１３４−４）と、Ｄ／Ａ変換部１３５（１３５−１〜１３５−４）とを備える。なお、４本のＯＦＤＭ信号の同期を取るために、ＯＦＤＭ信号生成部１３７は、各ブロックに同一周波数のクロックを供給する。
【００４１】
ＩＦＦＴ部１３２は、ＯＦＤＭシンボル構成部１３１から入力されるＯＦＤＭシンボルに対して、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform：逆高速フーリエ変換）処理を施して時間領域の有効シンボル信号を生成し、ＧＩ付加部１３３に出力する。
【００４２】
ＧＩ付加部１３３は、ＩＦＦＴ部１３２から入力される有効シンボル信号の先頭に、有効シンボル信号の後半部分をコピーしたガードインターバルを挿入し、直交変調部１３４に出力する。ガードインターバルは、ＯＦＤＭ信号を受信する際にシンボル間干渉を低減させるために挿入されるものであり、マルチパス遅延波の遅延時間がガードインターバル長を超えないように設定される。
【００４３】
直交変調部１３４は、ＧＩ付加部１３３から入力されるベースバンド信号に対して直交変調処理を施してＯＦＤＭ信号を生成し、Ｄ／Ａ変換部１３５に出力する。
【００４４】
Ｄ／Ａ変換部１３５は、直交変調部１３４から入力されるＯＦＤＭ信号をアナログ信号に変換する。
【００４５】
このように、実施例１に係る送信装置１ａは、パイロット信号挿入部１３６により、図５〜図１０に示したように、第１及び第２の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号及び無信号のパイロット信号を挿入し、第３及び第４の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号、該有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号、及び無信号のパイロット信号を挿入し、第１及び第３の送信信号に対して、同じ所定位置に無信号のパイロット信号を挿入し、第２及び前記第４の送信信号に対して、前記同じ所定位置と異なる位置に無信号のパイロット信号を挿入する。このため、４シンボル×４キャリア区間において、伝送路応答を高い頻度で求め、且つ、パイロット信号の伝送に使用される消費電力を低減させることができる。例えば、４種類の送信信号に対して、挿入するパイロット信号のうちの半数を無信号のパイロット信号とし、第３及び第４の送信信号に対して、前記有意な値を有するパイロット信号、及び前記有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号の数を同数とするようにパイロット信号を挿入する場合には、１６点の伝送路応答を直接（補間によらず）求めることができ、パイロット信号の伝送に使用される消費電力を１／２とすることができる。
【００４６】
［実施例１に係るＯＦＤＭ信号の受信装置］
次に、実施例１に係るＯＦＤＭ信号の受信装置について説明する。図３は、実施例１に係るＯＦＤＭ信号の受信装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＯＦＤＭ信号の受信装置２ａは、ＯＦＤＭ復調部２０ａと、ＭＩＭＯ検出部２５と、キャリア復調部２２（２２−１〜２２−４）と、誤り訂正復号部２３（２３−１〜２３−４）とを備える。受信装置２ａは、送信装置１ａから送信される４系統４つのＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナＡＴ−ｒｘ１〜ＡＴ−ｒｘ４で受信する。
【００４７】
ＯＦＤＭ復調部２０ａは、受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して４種類のベースバンド信号（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４）を生成するとともに、パイロット信号を用いて４種類の伝送路応答（ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４）を推定する。図４は、ＯＦＤＭ復調部２０ａの構成を示すブロック図である。図４に示すように、ＯＦＤＭ復調部２０ａは、Ａ／Ｄ変換部２００（２００−１〜２００−４）と、直交復調部２０１（２０１−１〜２０１−４）と、ＧＩ除去部２０２（２０２−１〜２０２−４）と、ＦＦＴ部２０３（２０３−１〜２０３−４）と、パイロット信号生成部２０４と、パイロット信号抽出部２０５（２０５−１〜２０５−４）と、伝送路応答推定部２０６（２０６−１〜２０６−４）と、伝送路応答補間部２０７（２０７−１〜２０７−４）とを備える。
【００４８】
Ａ／Ｄ変換部２００は、アンテナＡＴ−ｒｘから入力されるアナログの受信信号をデジタル信号に変換し、直交復調部２０１に出力する。
【００４９】
直交復調部２０１は、Ａ／Ｄ変換部２００から入力される信号に対してベースバンド信号を生成し、ＧＩ除去部２０２に出力する。
【００５０】
ＧＩ除去部２０２は、直交復調部２０１から入力される信号に対して、ガードインターバルを除去して有効シンボル信号を抽出し、ＦＦＴ部２０３に出力する。
【００５１】
ＦＦＴ部２０３は、ＧＩ除去部２０２から入力される有効シンボル信号に対して、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）処理を施して複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２を生成し、パイロット信号抽出部２０５に出力する。
【００５２】
パイロット信号生成部２０４は、送信装置１ａにより挿入されるパイロット信号と同じ振幅及び位相をもつパイロット信号を生成し、送信装置１ａにより挿入されるパイロット信号の位置情報をパイロット信号抽出部２０５に出力し、パイロット信号の振幅値及び位相値を伝送路応答推定部２０６に出力する。
【００５３】
パイロット信号抽出部２０５は、ＦＦＴ部２０３から入力される複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２から、パイロット信号生成部２０４から入力される位置情報に基づいてパイロット信号を抽出し、伝送路応答推定部２０６に出力する。
【００５４】
伝送路応答推定部２０６は、パイロット信号抽出部２０５において抽出したパイロット信号を使って伝送路応答を算出する。例えば、図８の点Ｐ１〜Ｐ４の位置の伝送路応答は、パイロット信号の振幅値を１としたとき、以下の式で求められる。
Ｐ１：ｈ１＝（Ｒｘ（１，１）＋Ｒｘ（２，２））／２
Ｐ２：ｈ２＝（Ｒｘ（１，２）＋Ｒｘ（２，１））／２
Ｐ３：ｈ３＝（Ｒｘ（１，１）−Ｒｘ（２，２））／２
Ｐ４：ｈ４＝（Ｒｘ（１，２）−Ｒｘ（２，１））／２
また、図９の点Ｐ１〜Ｐ４の位置の伝送路応答は、パイロット信号の振幅値を１としたとき、以下の式で求められる。
Ｐ１：ｈ１＝（Ｒｘ（１，１）＋Ｒｘ（２，２））／２
Ｐ２：ｈ２＝（Ｒｘ（２，１）＋Ｒｘ（２，３））／２
Ｐ３：ｈ３＝（Ｒｘ（１，１）−Ｒｘ（２，２））／２
Ｐ４：ｈ４＝（Ｒｘ（２，１）−Ｒｘ（２，３））／２
【００５５】
伝送路応答補間部２０７は、伝送路応答推定部２０６により算出された伝送路応答の一部又は全部を基にして、伝送路応答の補間処理を行い、全サブキャリアについて伝送路応答を算出する。
【００５６】
ＭＩＭＯ検出部２５は、ＯＦＤＭ復調部２０ａから入力されるベースバンド信号ｃ及び伝送路応答ｈを用いてＭＩＭＯ信号を検出する。ＭＩＭＯの検出には、ＺＦ（Zero Forcing）、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）、ＢＬＡＳＴ（Bell Laboratories Layered Space-Time）、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）などの既知の手法を適用できる。
【００５７】
キャリア復調部２２は、ＯＦＤＭ復調部２０ａから入力される信号に対して、サブキャリアごとに復調を行い、誤り訂正復号部２３に出力する。
【００５８】
誤り訂正復号部２３は、キャリア復調部２２から入力される信号に対して、誤り訂正を行い、送信装置１ａから送信された信号を復号する。
【００５９】
このように、実施例１に係る受信装置２ａによれば、送信装置１ａから送信されるＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナで受信し、受信したＯＦＤＭ信号を復号することができる。
【実施例２】
【００６０】
現行の地上デジタルテレビジョン放送において、周波数の有効利用の観点からＳＦＮ（Single Frequency Network）の構築が進められているが、ＳＦＮ希望波とＳＦＮ干渉波のＤ／Ｕ（Desired to Undesired signal ratio）が０ｄＢに近くなるＳＦＮ干渉エリアでは、伝送特性が悪くなってしまう。時空間符号化（Space-Time Coding：ＳＴＣ）を用いたＯＦＤＭ信号の伝送システムでは、Ｄ／Ｕが０ｄＢ付近のＳＦＮ干渉エリアにおいて伝送特性を改善し、周波数の有効利用を可能とする。そこで、実施例２では、ＳＴＣを用いたＯＦＤＭ信号の送信装置及び受信装置について説明する。また、実施例２では、４×２ＭＩＭＯ伝送をするシステムについて説明する。本システムにおける送信装置は、２つの送信所にＯＦＤＭ信号を送信し、１つの送信所において２本の送信アンテナからＳＤＭによるＭＩＭＯ送信を行う。本システムにおける受信装置は、２本の受信アンテナを用いてＳＤＭのＭＩＭＯ受信を行う。
【００６１】
［実施例２に係るＯＦＤＭ信号の送信装置］
実施例２に係るＯＦＤＭ信号の送信装置について説明する。図１４は、実施例２に係るＯＦＤＭ信号の送信装置の構成を示すブロック図である。なお、実施例１の送信装置１ａと同じ構成要素には同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。図１４に示すように、送信装置１ｂは、誤り訂正符号化部１０（１０−１及び１０−２）と、キャリア変調部１１（１１−１及び１１−２）と、時空間符号化部１２（１２−１及び１２−２）と、ＯＦＤＭ変調部１３とを備える。送信装置１ｂへの入力信号は、２系統のＴＳ信号（ＴＳ１，ＴＳ２）とする。なお、送信装置１ｂの入力前段にＴＳ分割装置などを配置し、１系統のＴＳを２系統に分割した後のＴＳ信号を送信装置１ｂに入力してもよい。送信装置１ｂは２系統４つのＯＦＤＭ信号を出力し、２つのＯＦＤＭ信号は送信所１４−１に送られ、残り２つのＯＦＤＭ信号は送信所１４−２に送られる。
【００６２】
送信所１４−１は、アンテナＡＴ−ｔｘ１及びＡＴ−ｔｘ２から、ＳＤＭによるＭＩＭＯ送信を行う。送信所１４−２は、アンテナＡＴ−ｔｘ３及びＡＴ−ｔｘ４から、ＳＤＭによるＭＩＭＯ送信を行う。
【００６３】
実施例１に係る送信装置１ａと同様に、誤り訂正符号化部１０は、ＴＳ信号を誤り訂正符号化し、キャリア変調部１１は、サブキャリアごとに所定の変調方式に応じてＩＱ平面へのマッピングを行う。
【００６４】
時空間符号化部１２は、キャリア変調部１１から入力される２系統の信号（ａ，ｂ）に対して、それぞれ時空間符号化して４種類の時空間符号化信号（ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２）を生成し、ＯＦＤＭ変調部１３に出力する。時空間符号化としてAlamoutiのＳＴＢＣ（Space-Time Block Coding）を適用した場合、時空間符号化部１２−１は、送信したい複素ベースバンド信号ａを時空間符号化（ＳＴＢＣ符号化）し、ａ１，ａ２として出力し、時空間符号化部１２−２は、送信したい複素ベースバンド信号ｂを時空間符号化（ＳＴＢＣ符号化）し、ｂ１，ｂ２として出力する。送信したい複素ベースバンド信号の値がx１，x２，x３，x４（ここで、ｘ１＝ａ（ｍ），ｘ２＝ａ（ｍ＋１），ｘ３＝ｂ（ｍ），ｘ４＝ｂ（ｍ＋１）である）とすると、ＳＴＢＣ符号化によりａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２は以下のような値となる。
ａ１（ｍ）＝ｘ１
ａ１（ｍ＋１）＝−ｘ＊２
ａ２（ｍ）＝ｘ２
ａ２（ｍ＋１）＝ｘ＊１
ｂ１（ｍ）＝ｘ３
ｂ１（ｍ＋１）＝−ｘ＊４
ｂ２（ｍ）＝ｘ４
ｂ２（ｍ＋１）＝ｘ＊３
ここで、ｍはある離散時間を表し、＊は複素共役を表す。
【００６５】
ＯＦＤＭ変調部１３は、時空間符号化部１２から入力される４種類の時空間符号化信号（ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２）から２系統４つのＯＦＤＭ信号を生成し、送信所１４−１及び１４−２に送信する。送信所１４−１及び１４−２は、同一周波数帯域でＳＤＭによるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号を送信する。ＯＦＤＭ変調部１３の構成は図２に示した通りであるので、説明を省略する。
【００６６】
このように、実施例２に係る送信装置１ｂは、２系統の信号に対してそれぞれ時空間符号化し、４種類の時空間符号化信号を生成する時空間符号化部する時空間符号化部１２を更に備える。このため、Ｄ／Ｕが０ｄＢ付近のＳＦＮ干渉エリアにおいて伝送特性を改善することができる。
【００６７】
［実施例２に係るＯＦＤＭ信号の受信装置］
次に、実施例２に係るＯＦＤＭ信号の受信装置について説明する。図１５は、実施例２に係るＯＦＤＭ信号の受信装置の構成を示すブロック図である。なお、実施例１の受信装置２ａと同じ構成要素には同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。図１５に示すように、ＯＦＤＭ信号の受信装置２ｂは、ＯＦＤＭ復調部２０ｂと、時空間復号部２１と、キャリア復調部２２（２２−１及び２２−２）と、誤り訂正復号部２３（２３−１及び２３−２）とを備える。受信装置２ｂは、送信装置１ｂから送信される２系統４つのＯＦＤＭ信号を２本の受信アンテナＡＴ−ｒｘ１及びＡＴ−ｒｘ２で受信する。
【００６８】
ＯＦＤＭ復調部２０ｂは、受信した２系統４つのＯＦＤＭ信号を復調して２種類のベースバンド信号（ｃ１，ｃ２）を生成するとともに、パイロット信号を用いて２種類の伝送路応答（ｈ１，ｈ２）を推定する。図１６は、ＯＦＤＭ復調部２０ｂの構成を示すブロック図である。図１６に示すように、ＯＦＤＭ復調部２０ｂは、Ａ／Ｄ変換部２００（２００−１及び２００−２）と、直交復調部２０１（２０１−１及び２０１−２）と、ＧＩ除去部２０２（２０２−１及び２０２−２）と、ＦＦＴ部２０３（２０３−１及び２０３−２）と、パイロット信号生成部２０４と、パイロット信号抽出部２０５（２０５−１及び２０５−２）と、伝送路応答推定部２０６（２０６−１及び２０６−２）と、伝送路応答補間部２０７（２０７−１及び２０７−２）を備える。実施例１のＯＦＤＭ復調部２０ａでは４つのＯＦＤＭ信号の復調処理を行うが、実施例２のＯＦＤＭ復調部２０ｂでは２つのＯＦＤＭ信号の復調処理を行う。各処理ブロックの処理内容は実施例１のＯＦＤＭ復調部２０ａと同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
時空間復号部２１は、ＯＦＤＭ復調部２０ｂから入力される複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２、伝送路応答ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ１４（図１５中ではｈ１と記す）、及び伝送路応答ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ２４（図１５中ではｈ２と記す）を用いて、時空間復号し、時空間復号信号を生成する。以下に、時空間復号信号の算出方法について説明する。
【００７０】
時空間復号部２１への入力となる複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２は、送信装置１ｂから送信された複素ベースバンド信号ａ１，ａ２，ｂ１，ｂ２が、伝送路応答が
である伝送路を通過し、ノイズｚ１，ｚ２が付加されたものと考えられる。よって、複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２は次式（１）で表される。
【００７１】
【数１】
時刻ｍ＋１において伝送路応答が変化しないとすると、時刻ｍ＋１における入力c１，c２は次式（２）で表され、式(２)の両辺の複素共役をとると、次式（３）が導出される。
【００７２】
【数２】
式(１)，(３)より、ＳＴＢＣの復号は、次式（４）を解いてｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４を求めることに相当する。
【００７３】
【数３】
【００７４】
式(４)を解くには、ＺＦ（Zero Forcing）、ＭＭＳＥ（Minimum Mean Squared Error）、ＭＬＤ（Maximum Likelihood Detection）などを適用することができる。４つのストリームの分離にＺＦを適用する場合、以下の手順となる。式(４)において、ウェイト行列Ｗを次式（５）で定義する。
【００７５】
【数４】
式(５)の両辺に、左からウェイト行列Ｗを乗算すると、次式（６）が導出される。
【００７６】
【数５】
式(６)の雑音成分を無視すると、ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４は次式（７）により求められる。
【００７７】
【数６】
【００７８】
このように、時空間復号部２１は、ＯＦＤＭ復調部２０ｂから入力される複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２、伝送路応答ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ１４、及び伝送路応答ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ２４を用いて、式（７）により時空間復号信号ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４（すなわち、ａ（ｍ），ａ（ｍ＋１），ｂ（ｍ），ｂ（ｍ＋１））を算出する。
【００７９】
なお、時空間符号化としてＳＦＢＣ（Space-Frequency Block Coding）を適用した場合も、ＳＴＢＣと同様の手順で符号化、復号が可能である。ＳＴＢＣの説明において、ｍはある離散時間を表しているが、ｍがあるサブキャリア番号を表すものとして読みかえることで、ＳＦＢＣを適用できる。
【００８０】
キャリア復調部２２は、時空間復号部２１から入力される信号に対して、サブキャリアごとに復調を行い、誤り訂正復号部２３に出力する。
【００８１】
誤り訂正復号部２３は、キャリア復調部２２から入力される信号に対して、誤り訂正を行い、送信装置１ｂから送信された信号を復号する。
【００８２】
このように、受信装置２ｂによれば、送信装置１ｂから送信されるＯＦＤＭ信号を２本の受信アンテナで受信し、受信したＯＦＤＭ信号をＯＦＤＭ復調部２０ｂにより復調し、時空間復号部２１により時空間復号することができる。
【実施例３】
【００８３】
次に、実施例３として、４×４ＭＩＭＯの伝送システムを構成するＯＦＤＭ信号の送信装置及び受信装置について説明する。この実施例３では、送信装置は実施例２と同じであり、送信所数を２つとし、１つの送信所において、２本の送信アンテナからＳＤＭによるＭＩＭＯ送信を行う。受信装置は、４本の受信アンテナを用いてＳＤＭのＭＩＭＯ受信を行う。
【００８４】
実施例３に係る送信装置は、実施例２の図１４に示した４×２ＭＩＭＯ送信を行う送信装置１ｂと同じであるため、説明を省略する。図１７は、実施例３に係る受信装置２ｃの構成を示すブロック図である。なお、実施例２に係る受信装置２ｂと同じ構成要素には同一の参照番号を付して適宜説明を省略する。実施例３に係る受信装置２ｃは、ＯＦＤＭ復調部２０ａと、時空間復号部２１と、キャリア復調部２２と、誤り訂正復号部２３と、合成部２４とを備える。受信装置２ｃは、送信装置１ｂから送信される４つのＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナＡＴ−ｒｘ１〜ＡＴ−ｒｘ４で受信する。実施例３に係る受信装置２ｃは、実施例２に係る受信装置２ｂと比較して、ＯＦＤＭ復調部２０ａが４本の受信アンテナに対応する４種類の伝送路応答を推定する点、及び合成部２４を備える点で相違する。
【００８５】
ＯＦＤＭ復調部２０ａについては、実施例１にて図４を参照して説明した通りであるため、説明を省略する。
【００８６】
時空間復号部２１−１は、ＯＦＤＭ復調部２０ａから入力される複素ベースバンド信号ｃ１，ｃ２、伝送路応答ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３，ｈ１４（図１７中ではｈ１と示す）、及び伝送路応答ｈ２１，ｈ２２，ｈ２３，ｈ２４（図１７中ではｈ２と示す）を用いて、式（７）により時空間復号し、時空間復号信号ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４を生成する。同様に、時空間復号部２１−２は、ＯＦＤＭ復調部２０ａから入力される複素ベースバンド信号ｃ３，ｃ４、伝送路応答ｈ３１，ｈ３２，ｈ３３，ｈ３４（図１７中ではｈ３と示す）、及び伝送路応答ｈ４１，ｈ４２，ｈ４３，ｈ４４（図１７中ではｈ４と示す）を用いて、時空間復号し、時空間復号信号ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４を生成する
【００８７】
合成部２４は、時空間復号部２１−1，２１−２からそれぞれについて復号結果が得られるため、２つずつ求まった時空間復号信号ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４に対して、既知の選択合成法、同相合成法、最大比合成法などを適用してダイバーシティ合成を行い、最終的に１つのｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４を求める。
【００８８】
なお、ＳＴＣとしてＳＦＢＣを適用した場合も、ＳＴＢＣと同様の手順で符号化、復号が可能である。実施例１のＳＴＢＣの説明においてｍはある離散時間を表していたが、ｍがあるサブキャリア番号を表すものとして実施例１を読みかえるとＳＦＢＣを適用でき、受信信号ｃ１，ｃ２からｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４を求めることができる。また受信信号ｃ３，ｃ４からも同様に、ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４が求まる。２つずつ求まったｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４に対してダイバーシティ合成を行い、最終的なｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４を推定するため、４×２ＭＩＭＯに対してダイバーシティ利得が得られる。
【００８９】
このように、実施例３に係る受信装置２ｃは、送信装置１ｂから送信されるＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナで受信し、受信したＯＦＤＭ信号をＯＦＤＭ復調部２０ａにより復調し、時空間復号２１により時空間復号した後に、合成部２４により時空間復号信号をダイバーシティ合成する。このため、実施例２の４×２ＭＩＭＯに対してダイバーシティ利得を得ることができる。なお、受信アンテナ数をさらに増やすことにより、ダイバーシティ利得を向上させることも可能である。
【００９０】
上述の実施例は、個々に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。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
このように、本発明によれば、伝送路応答を高い頻度で求め、且つ、パイロット信号の伝送に使用される消費電力を低減させることができるので、ＭＩＭＯ伝送を行う任意の用途に有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１ａ，１ｂ 送信装置
２ａ，２ｂ，２ｃ 受信装置
１０ 誤り訂正符号化部
１１ キャリア変調部
１２ 時空間符号化部
１３ ＯＦＤＭ変調部
１４ 送信所
２０ａ，２０ｂ ＯＦＤＭ復調部
２１ 時空間復号部
２２ キャリア復調部
２３ 誤り訂正復号部
２４ 合成部
２５ ＭＩＭＯ検出部
１３０ パイロット信号生成部
１３１ ＯＦＤＭシンボル構成部
１３２ ＩＦＦＴ部
１３３ ＧＩ付加部
１３４ 直交変調部
１３５ Ｄ／Ａ変換部
１３６ パイロット信号挿入部
１３７ ＯＦＤＭ信号生成部
２００ Ａ／Ｄ変換部
２０１ 直交復調部
２０２ ＧＩ除去部
２０３ ＦＦＴ部
２０４ パイロット信号生成部
２０５ パイロット信号抽出部
２０６ 伝送路応答推定部
２０７ 伝送路応答補間部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４つのＯＦＤＭ信号を４本の送信アンテナから送信する送信装置であって、
４種類の送信信号にそれぞれ異なるパターンのパイロット信号を挿入して４種類のＯＦＤＭシンボルを生成するパイロット信号挿入部と、
前記４種類のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４つのＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部と、を備え、
前記パイロット信号挿入部は、
第１及び第２の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号及び無信号のパイロット信号を挿入し、第３及び第４の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号、該有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号、及び無信号のパイロット信号を挿入し、
前記第１及び第３の送信信号に対して、同じ所定位置に前記無信号のパイロット信号を挿入し、前記第２及び前記第４の送信信号に対して、前記同じ所定位置と異なる位置に前記無信号のパイロット信号を挿入することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
２系統の信号に対してそれぞれ時空間符号化し、４種類の時空間符号化信号を生成する時空間符号化部を更に備え、
前記４種類の送信信号は、前記時空間符号化部により生成された４種類の時空間符号化信号であ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】
前記パイロット信号挿入部は、
前記４種類の送信信号に対して、挿入するパイロット信号のうちの半数を無信号のパイロット信号とし、
前記第３及び第４の送信信号に対して、前記有意な値を有するパイロット信号、及び前記有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号の数を同数とするようにパイロット信号を挿入することを特徴とする、請求項１又は２に記載の送信装置。
【請求項４】
請求項１、又は請求項１に従属する請求項３に記載の送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナで受信する受信装置であって、
前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号及び伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項５】
請求項２、又は請求項２に従属する請求項３に記載の送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を２本の受信アンテナで受信する受信装置であって、
前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号及び伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部と、
前記ベースバンド信号及び前記伝送路応答を用いて時空間復号し、時空間復号信号を生成する時空間復号部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項６】
請求項２、又は請求項２に従属する請求項３に記載の送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を４本以上の受信アンテナで受信する受信装置であって、
前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号及び伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部と、
前記ベースバンド信号及び前記伝送路応答を用いて時空間復号し、時空間復号信号を生成する時空間復号部と、
前記時空間復号信号をダイバーシティ合成する合成部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項１】
４つのＯＦＤＭ信号を４本の送信アンテナから送信する送信装置であって、
４種類の送信信号にそれぞれ異なるパターンのパイロット信号を挿入して４種類のＯＦＤＭシンボルを生成するパイロット信号挿入部と、
前記４種類のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して４つのＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ信号生成部と、を備え、
前記パイロット信号挿入部は、
第１及び第２の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号及び無信号のパイロット信号を挿入し、第３及び第４の送信信号に対して、有意な値を有するパイロット信号、該有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号、及び無信号のパイロット信号を挿入し、
前記第１及び第３の送信信号に対して、同じ所定位置に前記無信号のパイロット信号を挿入し、前記第２及び前記第４の送信信号に対して、前記同じ所定位置と異なる位置に前記無信号のパイロット信号を挿入することを特徴とする送信装置。
【請求項２】
２系統の信号に対してそれぞれ時空間符号化し、４種類の時空間符号化信号を生成する時空間符号化部を更に備え、
前記４種類の送信信号は、前記時空間符号化部により生成された４種類の時空間符号化信号であ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】
前記パイロット信号挿入部は、
前記４種類の送信信号に対して、挿入するパイロット信号のうちの半数を無信号のパイロット信号とし、
前記第３及び第４の送信信号に対して、前記有意な値を有するパイロット信号、及び前記有意な値を有するパイロット信号の符号を反転させたパイロット信号の数を同数とするようにパイロット信号を挿入することを特徴とする、請求項１又は２に記載の送信装置。
【請求項４】
請求項１、又は請求項１に従属する請求項３に記載の送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を４本の受信アンテナで受信する受信装置であって、
前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号及び伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項５】
請求項２、又は請求項２に従属する請求項３に記載の送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を２本の受信アンテナで受信する受信装置であって、
前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号及び伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部と、
前記ベースバンド信号及び前記伝送路応答を用いて時空間復号し、時空間復号信号を生成する時空間復号部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項６】
請求項２、又は請求項２に従属する請求項３に記載の送信装置から送信される４つのＯＦＤＭ信号を４本以上の受信アンテナで受信する受信装置であって、
前記受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して各受信アンテナに対応するベースバンド信号及び伝送路応答を推定するＯＦＤＭ復調部と、
前記ベースバンド信号及び前記伝送路応答を用いて時空間復号し、時空間復号信号を生成する時空間復号部と、
前記時空間復号信号をダイバーシティ合成する合成部と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１３−６２５６５（Ｐ２０１３−６２５６５Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９７８９１（Ｐ２０１１−１９７８９１）
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１２日（２０１１．９．１２）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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