JP6108767B2

JP6108767B2 - 送信機、受信機および通信システム

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Publication number: JP6108767B2
Application number: JP2012239370A
Authority: JP
Inventors: 文大長谷川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: JP2014090328A

Description

本発明は、送信機、受信機および通信システムに関する。

デジタル通信システムにおいて、送信信号が建物などに反射して起こるマルチパスフェージングや端末の移動によって起こるドップラ変動によって、伝送路の周波数選択性と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、受信信号は送信シンボルと遅延時間が経って届くシンボルとが干渉した信号となる。

このような周波数選択性のある伝送路において、最良の受信特性を得るためブロック送信方式が近年注目を集めている。例として、ＳＣ（Single Carrier：シングルキャリア）ブロック伝送（非特許文献１参照）や、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）等のＭＣ（Multiple Carrier：マルチキャリア）ブロック伝送（非特許文献２参照）等の伝送方式が用いられる。

ＳＣブロック伝送方式やＯＦＤＭ送信方法の復調時には、ＦＤＥ（Frequency Division Equalizer：周波数領域等化）を用いることができ、これにより、マルチパス環境においてロバストな特性を得られる。

N. Benvenuto, R. Dinis， D. Falconer and S. Tomasin, "Single Carrier Modulation With Nonlinear Frequency Domain Equalization: An Idea Whose Time Has Come - Again"， Proceeding of the IEEE, vol. 98, No. 1, Jan 2010, pp. 69-96. D. L. Goeckel and G. Ananthaswamy，"On the Design of Multidimensional Signal Sets for OFDM Systems"， IEEE Trans. Commun.，vol．50，No. 3, pp．442−452，Mar． 2002.

ＳＣブロック伝送方式では、従来のＳＣ伝送方式と同等のピーク電力特性が得られる。一方、ＯＦＤＭ方式のように、多重されたシンボルを伝送する方式では、ピーク電力はＳＣ伝送方式に比べ高くなるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、多重されたシンボルを伝送する場合に、ピーク電力を抑圧することができる送信機、受信機および通信システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、データシンボルとパイロットシンボルとを多重したブロックシンボルを送信する送信機であって、送信する信号のピーク電力を示すピーク電力情報を計測するピーク電力計測部と、時間領域における配置が異なる２つ以上のブロックシンボルで１グループを構成し、前記グループごとにパイロット系列を選択するパイロット系列選択部と、パイロット系列を構成するパイロットシンボルの前記グループ内の周波数配置の候補を複数保持し、前記グループごとに、前記ピーク電力情報に基づいて前記候補のうちから適用する周波数配置を選択する周波数領域配置部と、前記周波数領域配置部により選択された周波数配置に基づいて、データシンボルとパイロットシンボルとを多重する周波数多重部と、前記周波数多重部により多重された信号を時間領域信号に変換するＩＤＦＴ部と、前記時間領域信号を送信するアンテナと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、多重されたシンボルを伝送する場合に、ピーク電力を抑圧することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態１の送信機の機能構成例を示す図である。図２は、実施の形態１のパイロットシンボル配置の一例を示す図である。図３は、プリコードを実施する場合の送信機の構成例を示す図である。図４は、実施の形態２の送信機の機能構成例を示す図である。図５は、周波数領域における配置とパイロット系列選択によるＰＡＰＲ低減処理手順の一例を示すフローチャートである。図６は、周波数配置の一例を示す図である。図７は、パイロット系列の周波数配置が変更された一例を示す図である。図８は、周波数配置変更により同一系列が生じないかを確認するパイロット系列候補・周波数配置候補制御部を備える送信機の構成例を示す図である。図９は、周波数多重部の内部構成例を示す図である。図１０は、図７の配置例に対して時間領域の並び替えを行った配置例を示す図である。図１１は、ディープフェードによる判定エラーの様子を示す概念図である。図１２は、同一グループの多重シンボルを時間的に離した場合の判定エラー防止の概念を示す図である。図１３は、実施の形態３の受信機の機能構成例を示す図である。図１４は、実施の形態３の受信機における受信処理手順の一例を示すフローチャートである。図１５は、実施の形態４の送信機の機能構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる送信機、受信機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。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる送信機の実施の形態１の機能構成例を示す図である。本実施の形態の送信機は、Ｎブロックデータシンボル生成部（データシンボル生成部）１と、Ｎブロックパイロット系列選択部（パイロット系列選択部）２と、周波数領域配置部３と、周波数多重部４と、ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform）部５と、Ｐ／Ｓ（Parallel／Serial）部６と、送信処理部７と、ＰＡＰＲ（Peak to Average Power Ratio）計測部（ピーク電力計測部）８と、伝送路情報処理部９と、時間領域配置部１０と、フレーム生成部１１と、アンテナ１２とを備える。

図２は、本実施の形態のパイロットシンボル配置の一例を示す図である。本実施の形態では、フレーム内のブロックシンボル数をＦ_Nとし、１グループをＮ（Ｎは２以上の整数）ブロックシンボルとし、Ｎブロックシンボル単位でパイロット系列挿入処理を行い、１フレーム内でＭ（Ｍは２以上の整数）グループの多重シンボルを生成する。本実施の形態において、「パイロット系列」は複数の複素数および／または実数のパイロットシンボルによって成り立つ系列を示す。「多重シンボル」は周波数軸上においてデータシンボルとパイロットシンボルが多重されたブロックシンボルを示す。データシンボルのみを含むブロックシンボル数をＮ_Dとすると、１フレーム内のブロックシンボル数はＦ_N＝Ｎ・Ｍ＋Ｎ_Dとなる。１ブロックシンボルは周波数軸上（異なる周波数の）のＬ（Ｌは１以上の整数）シンボルによって成り立つシンボルとする。

図２では、Ｍ＝４、Ｌ＝８、Ｎ＝２、Ｎ_D＝８、Ｆ_N＝１６とした例を示しているが、Ｍ，Ｌ，Ｎ，Ｎ_D，Ｆ_Nの数はこれらに限定されない。図２の例の場合、多重シンボル（すなわち、パイロット系列を含むブロックシンボル）は時間領域において偶数番号（０、２、４、…）の時間帯（シンボル時間）に配置されている。また、図２の例では、グループごとに４シンボルのパイロット系列が配置されている。グループ＃０の２ブロックシンボルは、それぞれフレーム内の０番目と８番目のシンボル時間に配置され、この２ブロックシンボル内にパイロット系列ｓ₀，ｓ₁，ｓ₂，ｓ₃が配置される。グループ＃１の２ブロックシンボルは、それぞれフレーム内の２番目と１０番目のシンボル時間に配置され、この２ブロックシンボル内にパイロット系列ｑ₀，ｑ₁，ｑ₂，ｑ₃が配置される。グループ＃２の２ブロックシンボルは、それぞれフレーム内の４番目と１２番目のシンボル時間に配置され、この２ブロックシンボル内にパイロット系列ｐ₀，ｐ₁，ｐ₂，ｐ₃が配置される。グループ＃３の２ブロックシンボルは、それぞれフレーム内の６番目と１４番目のシンボル時間に配置され、この２ブロックシンボル内にパイロット系ｕ₀，ｕ₁，ｕ₂，ｕ₃が配置される。各グループ内のパイロット系列の周波数軸上の配置は後述のようにピーク電力を示す情報（ＰＡＰＲ情報）に基づいて決定され、多重シンボルの時間領域の配置は後述のように伝送路情報に基づいて決定されるものである。パイロット系列の配置は図２の例に限定されず、グループ内のパイロット系列を複数の多重シンボルに渡って配置する方法であれば、よい。なお、図２の例では、簡易化のため、各グループのパイロット系列の長さは同じとしたが、各グループのパイロット系列の長さは同じである必要は無い。

図１、２を用いて本実施の形態の動作を説明する。まず、Ｎブロックシンボル生成部１は、Ｎブロック分のデータシンボル、すなわち１グループ分のデータシンボルを生成する。Ｎブロックパイロット系列選択部２は、保持しているパイロット系列のうちから、ＰＡＰＲ計測部８により計測されたＰＡＰＲ情報（ピーク電力情報）に基づいて、パイロット系列を選択する。例えば、ＰＡＰＲ情報に基づくパイロット系列の選択方法に特に制約はないが、例えば、複数のパイロット系列の候補を保持し、各候補を順次適用してＰＡＰＲ情報を取得し、ＰＡＰＲ情報を最小とするパイロット系列を選択するようにしてもよいし、パイロット系列の初期値を定めておき、初期値を適用した場合のＰＡＰＲ情報が所定のしきい値を超えた場合に他のパイロット系列を選択してＰＡＰＲ情報を求め、ＰＡＰＲ所定のしきい値以下となった候補を選択する等の方法としてもよい。周波数領域配置部３は、ＰＡＰＲ計測部８により計測されたＰＡＰＲ情報に基づいて、選択されたパイロット系列を周波数領域において配置する。ＰＡＰＲ情報に基づく周波数配置の選択方法は、パイロット系列の選択方法と同様であり、特に制約はないが、例えばパイロット系列の選択と同様に複数の候補を保持して、ＰＡＰＲ情報を最小とする候補を選択することができる。選択するパイロット系列の変更と周波数配置の変更は、両方を同時に行ってもよいし、いずれか一方を先に行ってもよい。また、選択するパイロット系列の変更と周波数配置の変更のいずれか一方のみを行うことによりＰＡＰＲを低減させてもよい。

周波数多重部４は、周波数領域配置部３による配置結果に基づいて、パイロット系列およびデータ系列を多重する。ＩＤＦＴ部５は、多重されたパイロット系列およびデータ系列を時間領域信号に変換する。Ｐ／Ｓ部６は、時間領域信号をパラレル信号からシリアル信号に変換する。

ＰＡＰＲ測定部８は、Ｐ／Ｓ部６から出力されるシリアル信号すなわちＮブロックシンボル分（グループごとの）の送信信号のＰＡＰＲを計測する。測定されたＰＡＰＲ値はパイロット系列選択部２および周波数領域配置部３にＰＡＰＲ情報としてフィードバックされ、パイロット系列および周波数配置の選択に利用される。伝送路情報処理部９は、伝送路情報を時間領域配置部１０へ入力する。時間領域配置部１０は、伝送路情報に基づいて、最適な多重シンボルの時間領域における配置を行う。伝送路情報は、例えば、受信機より伝達された情報を用いることができる。フレーム生成部１１は、時間領域に配置された多重シンボルを用いて送信するフレームを生成しアンテナ１２へ出力する。アンテナ１２は、送信フレームを電波として送出する。なお、上記の説明では、多重シンボルの生成について説明したが、データブロックシンボルの生成はどのように行ってもよい。例えば、フレーム生成部１１がデータブロックシンボルを生成してもよいし、Ｎブロックシンボル生成部が、データブロックシンボルも生成し、データブロックシンボルをフレーム生成部１１へ入力するようにしてもよい。

また、図３に示すようにプリコードされたブロック信号に基づいて多重シンボルを生成してもよい。図３は、プリコードを実施する場合の送信機の構成例を示す図である。図３の送信機では、図１のＮブロックデータシンボル生成部１の替わりにＮブロックデータシンボル生成部１ａを備える以外は図１の送信機と同様である。Ｎブロックデータシンボル生成部１ａは、Ｎブロックシンボル生成部１−１とＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）部１−２を備える。

本実施の形態の送信機から送信された信号を受信する受信機は、どのような構成としてもよいが、送信機の時間領域配置部１０が受信機から受信した伝送路情報を用いる場合は、受信機はパイロット系列を用いて推定した伝送路情報を送信機に送信する機能を有する。

このように、本実施の形態では、複数の多重シンボルに渡ってパイロット系列を挿入するようにした。このため、高速フェージング対策が実施できるとともにＰＡＰＲ抑圧効果が得られる。なお、本実施の形態では、ピーク電力特性を示す指標としてＰＡＰＲを用いたが、これに限らず電力特性に関連する測定量であればどのような測定量を用いても良い。また、本実施の形態はどのような変調方式にも適用可能である。

実施の形態２．
図４は、本発明にかかる送信機の実施の形態２の機能構成例を示す図である。本実施の形態の送信機は、実施の形態１の送信機に制御部１３を追加する以外は実施の形態１の送信機と同様である。実施の形態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。以下、実施の形態１と異なる部分を説明する。

本実施の形態では、伝送路の状態によって適応的に１グループに含まれる多重シンボル数、パイロットシンボル数などのフレーム構成を変える例について説明する。図４に示す制御部１３は、伝送路情報に基づいて、パイロットシンボル数、データシンボル数や多重シンボル数等のフレーム構成を変更する。フレーム構成に影響を与える伝送路パラメタはマルチパス数やドップラ周波数等である。例えば送信機と受信機の間にパス数が多い場合は、各パスの伝送路の推定を行うため、パス数分のパイロットシンボルを１ブロックシンボル内で用意する必要がある。したがって、制御部１３はパス数に応じてパイロットシンボル数を変更する。また、伝送路のドップラ周波数の値が高い場合は伝送路が高速に変動しているので、パイロットシンボルを含む多重シンボル数を増やす必要がある。したがって、制御部１３はドップラ周波数に応じてパイロットシンボルを含む多重シンボル数を変更する。

図５は、周波数領域における配置とパイロット系列選択によるＰＡＰＲ低減処理手順の一例を示すフローチャートである。制御部１３は、まず、Ｎブロックデータシンボル生成部１に１フレーム分のＮブロックデータシンボルの生成を指示するとともに、多重シンボルのグループカウンタを初期化（０に設定）し（ステップＳ１）、パイロット系列候補カウンタを初期化（０に設定）する（ステップＳ２）。制御部１３は、Ｎブロックパイロット系列選択部２に対して、グループカウンタの値に対応するグループについて、保持しているパイロット系列の候補（候補系列）うち１つを選択するよう指示するとともに周波数領域配置部３に対して周波数配置カウンタの初期化（０に設定）を指示する（ステップＳ３）。指示に基づいて、Ｎブロックパイロット系列選択部２は保持しているパイロット系列のうち１つを選択する。候補系列は、ＰＡＰＲを低減出来るようなパイロット系列であれば、どのような系列を用いても良い。例えば、図２に示した例において、１パイロット系列の長さを４シンボル、系列の候補数ＣをＣ＝４、ｉ番目の候補におけるｊ番目のパイロットシンボルをｓ_j ⁽ⁱ⁾と示すと、下記の式（１）に示すようなＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）系列をパイロット系列の候補として用いることが可能である。

次に、制御部１３は、周波数領域配置部３に対して、グループカウンタの値に対応するグループについての周波数配置の選択を指示し、周波数領域配置部３は、当該グループについて周波数配置を選択する（ステップＳ４）。周波数領域配置部３は、事前に複数種類の周波数配置の候補を保持しておき、周波数領域配置部３は、周波数配置の候補のうちの１つを適用する周波数配置として選択することにより、周波数配置を決定する。図６は、周波数配置の一例を示す図であり、図７はパイロット系列の周波数配置が変更された一例を示す図である。図６では、便宜的にグループ＃０におけるパイロットシンボルの位置（周波数位置および時間位置）をシンボル内に示した数字（０，１，２，３）が示す番号で識別している。なお、ここでは、時間領域の各ブロックシンボルの位置については、図２と同様としている。図６では、番号０の位置にｓ₀を配置し、番号１の位置にｓ₁を配置し、番号２のｓ₂を配置し、番号３のｓ₃を配置する。ここで、ｓ_jの配置される位置を示す番号をｋ_jとすると、図６では、ｋ₀＝０，ｋ₁＝１，ｋ₂＝２，ｋ₃＝３となる。一方、図７では、グループ＃０におけるパイロットシンボルの位置を図６の配置から変更しており、ｋ₀＝０，ｋ₁＝３，ｋ₂＝２，ｋ₃＝１となる。このように、本実施の形態では、グループごとに、同一のパイロット系列を用いて、グループ内のパイロットシンボルの周波数配置を変更する。

周波数領域配置部３は、前述のように複数の周波数配置の候補を保持しておき、これらの候補のうち１つを選択する。周波数配置の候補数をＣ´＝４とし、h番目の候補におけるパイロットシンボルｓ_jの配置位置をｋ_j ^(h)と示すと、例えば下記の式（２）に示す周波数配置を候補として用いることが可能である。

図５を用いた説明に戻る。ステップＳ４の周波数配置の選択後、ＰＡＰＲ計測部８によりＰＡＰＲの測定が行われる（ステップＳ５）。ＰＡＰＲ計測部８では、複数ブロックのＰＡＰＲのなかで最大となるＰＡＰＲを選択してＰＡＰＲ情報とする。例えば１グループにＮ_F多重シンボルが含まれ、ｉ番目の多重シンボルのＰＡＰＲをＰＡＰＲ_iと示すと、以下の式（３）で示されるＰＡＰＲ_maxがＰＡＰＲ情報となる。

測定結果（ＰＡＰＲ情報）は、周波数領域配置部３およびＮブロックパイロット系列選択部２へ入力される。周波数領域配置部３は、最小のＰＡＰＲ値が得られたか否かを判定する（ステップＳ６）。最小のＰＡＰＲ値が得られたか否かの判断は、例えば、最小値の値を初回の計測のＰＡＰＲ測定値に設定し、２回目（周波数候補、パイロット系列のうちいずれか一方の候補を変更した）以降のＰＡＰＲ測定では、測定により得られたＰＡＰＲ値と最小値を比較し、ＰＡＰＲ値の方が最小値より小さいか否かにより最小のＰＡＰＲ値が得られたか否かを判定することができる。

最小のＰＡＰＲ値が得られたと判定した場合（ステップＳ６Ｙｅｓ）、周波数領域配置部３は、制御部１３へその旨を通知し、制御部１３は選択しているパイロット系列の候補と周波数配置の候補とを設定値候補として保存し（ステップＳ７）、周波数配置候補カウンタをインクリメントする（ステップＳ８）。その後、周波数領域配置部３は、周波数配置候補カウンタが保持している周波数配置の候補数以上であるか否かを判断し（ステップＳ９）、候補数以上でない場合（ステップＳ９Ｎｏ）、ステップＳ４へ戻る。また、ステップＳ６で、最小のＰＡＰＲ値でなかったと判定した場合（ステップＳ６Ｎｏ）、ステップＳ８へ進む。

ステップＳ９で候補数以上である場合（ステップＳ９Ｙｅｓ）、Ｎブロックパイロット系列選択部２はパイロット系列候補カウンタをインクリメントし（ステップＳ１０）、パイロット系列候補カウンタがパイロット系列の候補数以上であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。パイロット系列の候補数以上でない場合（ステップＳ１１Ｎｏ）、ステップＳ３へ戻る。

ステップＳ１１でパイロット系列の候補数以上である場合（ステップＳ１１Ｙｅｓ）、制御部１３は、グループカウンタをインクリメントし（ステップＳ１２）、グループカウンタが１フレーム内のグループ数以上であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。グループ数以上でない場合（ステップＳ１３Ｎｏ）、ステップＳ２へ戻る。ステップＳ１３で、グループカウンタが１フレーム内のグループ数以上である場合（ステップＳ１３Ｙｅｓ）、制御部１３は、設定値候補として保持している各候補を選択するようＮブロックパイロット系列選択部２、周波数領域配置部３へ指示し、Ｎブロックパイロット系列選択部２、周波数領域配置部３は指示に基づいて候補を選択し、当該フレームの多重シンボル生成を終了する（ステップＳ１４）。なお、以上の説明では、最小ＰＡＰＲであるか否かの判定を周波数配置部３が実施するようにしたが、制御部１３が、ＰＡＰＲ情報を取得して、この判定を行うようにしてもよい。

以上の処理において、パイロット系列が変更されるとともに周波数配置も変更されるため、パイロット系列の候補としては、例えば上記（１）に例示したように、周波数配置が変更されても互いに他の系列と異なるような系列を選択しておく。また、送信機が周波数配置を変更しても、同じ系列とならないか否かをチェックするような機能を備えてもよい。図８は、周波数配置変更により同一系列が生じないかを確認するパイロット系列候補・周波数配置候補制御部（候補制御部）１４を備える送信機の構成例を示す図である。図８に示すパイロット系列候補・周波数配置候補制御部１４は、パイロット系列の候補および周波数配置の候補毎に相関処理などを行い、同系列が生じないようチェックを行い、同系列が生じないパイロット系列の候補および周波数配置を選択してＮブロックパイロット系列選択部２および周波数領域配置部３へ通知する。

図９は、周波数多重部４の内部構成例を示す図である。図９に示すように、周波数多重部４は、パイロットシンボル配置回路（パイロットシンボル配置部）４１とパイロット・データシンボル配置回路（パイロットおよびデータシンボル配置部）４２を備える。パイロットシンボル配置回路４１には、Ｎブロックパイロット系列選択部２から、選択されたパイロット系列のパイロットシンボルが入力され、周波数領域配置部３からパイロット配置位置（パイロットシンボルの周波数配置）が入力される。パイロットシンボル配置回路４１は、入力されたパイロットシンボルをパイロット配置位置に基づいて並び替え、並び替え後のパイロットシンボルをパイロット・データシンボル配置回路４２へ入力する。パイロット・データシンボル配置回路４２は、データシンボルおよびパイロットシンボルを時間および周波数領域に配置してＩＤＦＴ部５へ出力する。ＩＤＦＴ部５は入力された信号を時間領域信号に変換してＰ／Ｓ部６へ出力する。時間領域信号は、Ｐ／Ｓ部６、送信処理部７およびＰＡＰＲ計測部８を経由して時間領域配置部１０へ入力される。

時間領域配置部１０は、伝送路情報に基づいて時間領域の配置の並び替えを行う。時間領域の配置は、パイロット系列判定の精度に影響する。図１０は、図７の配置例に対して時間領域の並び替えを行った配置例を示す図である。例えば、図１０に示す配置の場合、同一グループの多重シンボルが近接した時間で送信され、ディープフェードのような時間領域において伝送路の電力が落ち込んだ場合、パイロット系列判定結果に誤りが出る可能性がある。図１１は、ディープフェードによる判定エラーの様子を示す概念図である。このようにディープフェードが生じる伝送路においては、図７に示すように同一グループの多重シンボルを時間的に離して配置することにより、図１２に示すように時間領域におけるダイバーシチを得て判定エラーを防ぐことが可能である。図１２は、同一グループの多重シンボルを時間的に離した場合の判定エラー防止の概念を示す図である。フレーム内で同一グループの多重シンボルを離す距離は伝送路変動（伝送路の移動速度）によって変わる。時間領域配置部１０は、伝送路変動を示す伝送路情報に基づいて、同一グループの多重シンボルを離す距離を決定して時間領域の並び替えを実施する。伝送路変動を示すパラメタとしては、例えばドップラ周波数等が用いられる。

以上のように、本実施の形態では、パイロット系列の候補と周波数配置の候補をそれぞれ複数保持し、各候補の組み合わせごとにＰＡＰＲを求め、ＰＡＰＲが最小となる候補の組み合わせを選択するようにした。このため、ピーク電力を効果的に抑圧することができる。また、伝送路情報に応じて同一グループの多重シンボルを時間領域で離した配置とすることにより、受信機における判定エラーを低減させることができる。さらに、周波数配置を変更しても同系列が生じないようチェックを行うことにより、パイロット系列を適切に選択することができる。

実施の形態３．
図１３は、本発明にかかる受信機の実施の形態３の機能構成例を示す図である。本実施の形態の受信機は、実施の形態１または２の送信機から送信された信号を受信する受信機であり、アンテナ２１、受信処理部２２、多重シンボル分離部２３、パイロット系列判定部２４、復調・復号処理部（復調復号部）２５を備える。

受信処理部２２は、アンテナ２１により受信された受信信号に対して、同期処理およびサンプリングを実施し、処理後の受信信号を多重シンボル分離部２３へ入力する。多重シンボル分離部２３は、入力された受信信号からパイロットシンボルを含む多重シンボルを抽出する。パイロット系列判定部２４は、多重シンボルに基づいて、送信されたパイロット系列および周波数配置位置の判定が行われる。復調・復号処理部２５は、パイロット系列および周波数配置位置の判定結果と受信信号に基づいて、伝送路推定を実施し、シンボル復調および復号を行う。

図１４は、本実施の形態の受信機における受信処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、受信処理部２２は、受信信号に対して同期処理等を実施し、処理後の信号を多重シンボル分離部２３へ入力する（ステップＳ２１）。パイロット系列判定部２４は、グループカウンタを初期化する（ステップＳ２２）。多重シンボル分離部２３はパイロットシンボルを含む多重シンボルを分離し（ステップＳ２３）、パイロット系列判定部２４へ入力する。

パイロット系列判定部２４は、グループカウンタに対応するグループについて、周波数軸上で、保持している周波数配置の候補に従ってパイロット信号を含む受信信号を抽出（パイロットシンボル分離）する（ステップＳ２４）。受信機では、送信機が保持している周波数配置の候補と同一の候補を保持しているとする。次に、パイロット系列判定部２４は、保持しているパイロット系列の候補を用いて、伝送路推定およびパイロットシンボルの判定を行う（ステップＳ２５）。パイロット系列判定部２４は、パイロットシンボルの判定により、パイロット系列を発見した（受信信号に基づく判定結果が保持しているパイロット系列の値と一致するか）か否かを判断し（ステップＳ２６）、発見しなかった場合、ステップＳ２４へ戻る。ステップＳ２４へ戻った後は、周波数配置の候補を変更して、再度ステップＳ２６までを実施し、全ての周波数配置の候補についてステップＳ２６までの処理を行ってもパイロット系列を発見できない場合、パイロット系列の候補のうち選択するパイロット系列を変更して、ステップＳ２４からの処理を繰り返す。

ステップＳ２６で、パイロット系列を発見した場合（ステップＳ２６Ｙｅｓ）、パイロット系列判定部２４は、グループカウンタをインクリメントし（ステップＳ２７）、グループカウンタがグループ数以上であるか否かを判断する（ステップＳ２８）。グループカウンタがグループ数以上でない場合（ステップＳ２８Ｎｏ）、ステップＳ２３へ戻る。グループカウンタがグループ数以上の場合（全てのグループの検索が終了した場合）（ステップＳ２８Ｙｅｓ）、発見したパイロット系列を用いて伝送路推定、復調および復号を行う（ステップＳ２９）。

なお、ここでは、受信機がパイロット系列の候補および周波数配置の候補を保持して、各候補についてパイロットシンボルの判定を行うことにより、送信機側で選択されたパイロット系列および周波数配置を求めるようにしたが、送信機側が選択したパイロット系列および周波数配置を通知するようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態では、実施の形態１、２の送信機から送信された送信信号を受信する受信機の動作について説明した。このような動作により、実施の形態１、２の送信機と本実施の形態の受信機で構成される通信システムにおいて、ＰＡＰＲを抑制した通信を行うことが可能となる。

実施の形態４．
図１５は、本発明にかかる送信機の実施の形態４の機能構成例を示す図である。本実施の形態の送信機は、実施の形態１の送信機にＮブロックＰＡＰＲ低減処理部（ピーク電力低減処理部）１５を追加する以外は、実施の形態１の送信機と同様である。実施の形態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。以下、実施の形態１と異なる部分を説明する。

本実施の形態では、実施の形態１の送信機よりさらにＰＡＰＲを低減させるため、データシンボルにＰＡＰＲ低減処理を施す。本実施の形態では、ＮブロックＰＡＰＲ低減処理部１５は、Ｎブロックデータシンボル生成部１から入力されるデータシンボルに対して所定のＰＡＰＲ低減処理を実施し、処理後のデータシンボルを周波数多重部４へ入力する。ＰＡＰＲ低減処理に制約はなく、一般に行われるＰＡＰＲ低減処理が適用可能である。また、複数のＰＡＰＲ低減処理の候補を実施可能とし、複数の候補のうちから選択してＰＡＰＲ低減処理を行ってもよい。この場合、データに施されたＰＡＰＲ低減処理の内容を受信側に伝えるようにしてもよい。この際、例えば、パイロット系列候補数をデータに与えるＰＡＰＲ低減処理候補数だけ用意し、ＰＡＰＲ低減処理候補とパイロット系列候補が１対１になるよう予め定めておき、受信機および送信機に設定しておく。これにより、受信側は送信されたパイロット系列を判定することにより、送信側が与えたＰＡＰＲ低減処理の種類を把握することができる。

なお、実施の形態２の送信機にＮブロックＰＡＰＲ低減処理部１５を追加して、同様にデータシンボルのＰＡＰＲ低減処理を行うようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、データシンボルにＰＡＰＲ低減処理を施すようにした。このため、実施の形態１に比べさらにＰＡＰＲの低減効果を高めることができる。

以上のように、本発明にかかる送信機、受信機および通信システムは、シンボルを多重して送信する通信システムに有用である。

１Ｎブロックデータシンボル生成部、２Ｎブロックパイロット系列選択部、３周波数領域配置部、４周波数多重部、５ＩＤＦＴ部、６Ｐ／Ｓ部、７送信処理部、８ＰＡＰＲ計測部、９伝送路情報処理部、１０時間領域配置部、１１フレーム生成部、１２，２１アンテナ、１３制御部、１４パイロット系列候補・周波数配置候補制御部、１５ＮブロックＰＡＰＲ低減処理部、２２受信処理部、２３多重シンボル分離部、２４パイロット系列判定部、２５復調・復号処理部、４１パイロットシンボル配置回路、４２パイロット・データシンボル配置回路。

Claims

データシンボルとパイロットシンボルとを多重したブロックシンボルを送信する送信機であって、
送信する信号のピーク電力を示すピーク電力情報を計測するピーク電力計測部と、
時間領域における配置が異なる２つ以上のブロックシンボルで１グループを構成し、前記グループごとにパイロット系列を選択するパイロット系列選択部と、
パイロット系列を構成するパイロットシンボルの前記グループ内の周波数配置の候補を複数保持し、前記グループごとに、前記ピーク電力情報に基づいて前記候補のうちから適用する周波数配置を選択する周波数領域配置部と、
前記周波数領域配置部により選択された周波数配置に基づいて、データシンボルとパイロットシンボルとを多重する周波数多重部と、
前記周波数多重部により多重された信号を時間領域信号に変換するＩＤＦＴ部と、
前記時間領域信号を送信するアンテナと、
を備えることを特徴とする送信機。
前記パイロット系列選択部は、複数のパイロット系列候補を保持し、前記ピーク電力情報に基づいて前記パイロット系列候補のうちからパイロット系列を選択し、
前記周波数多重部は、前記パイロット系列選択部により選択されたパイロット系列のパイロットシンボルと前記データシンボルと多重することを特徴とする請求項１に記載の送信機。
前記ピーク電力情報を最小とするパイロット系列と周波数配置との組み合わせである最小設定候補を求め、
前記周波数領域配置部は、前記最小設定候補に対応する周波数配置を選択し、
前記パイロット系列選択部は、前記最小設定候補に対応するパイロット系列を選択することを特徴とする請求項２に記載の送信機。
前記ＩＤＦＴ部により変換された時間領域信号に対して、同一グループ内のブロックシンボル同士の時間領域の距離を一定値以上とするよう前記時間領域信号を時間領域で配置する時間領域配置部、
をさらに備え、
前記アンテナは、前記時間領域配置部による配置後の信号を送信することを特徴とする請求項１、２または３に記載の送信機。
前記時間領域配置部は、伝送路情報に基づいて同一グループ内のブロックシンボル同士の時間領域の距離を決定することを特徴とする請求項４に記載の送信機。
伝送路情報と１フレーム内のブロックシンボル数とに基づいて、パイロットシンボル数を決定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の送信機。
前記データシンボルにピーク電力低減処理を実施するピーク電力低減処理部、
をさらに備え、
前記周波数多重部は、前記ピーク電力低減処理部による処理後の前記データシンボルを多重することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の送信機。
データシンボルとパイロットシンボルとを多重したブロックシンボルを送信する送信機から送信された信号を受信する受信機であって、
前記信号を、時間領域における配置が異なる２つ以上のブロックシンボルで１グループが構成され、前記グループごとに選択されたパイロット系列が挿入され、前記送信機において、前記グループごとに、前記パイロット系列を構成するパイロットシンボルが、ピーク電力を示すピーク電力情報に基づいて複数の周波数配置の候補のうちから選択された周波数配置により配置されて送信された信号とし、
前記複数の周波数配置の候補を保持し、前記信号と前記候補を用いて判定を行ったパイロットシンボルの判定結果に基づいて、前記送信機において選択された周波数配置を判定するパイロット系列判定部と、
前記パイロット系列判定部による判定結果と前記信号とに基づいて復調および復号処理を行う復調復号部と、
を備えることを特徴とする受信機。
データシンボルとパイロットシンボルとを多重したブロックシンボルを送信する送信機と前記送信機から送信された信号を受信する受信機とを備える通信システムであって、
前記送信機は、
送信する信号のピーク電力を示すピーク電力情報を計測するピーク電力計測部と、
時間領域における配置が異なる２つ以上のブロックシンボルで１グループを構成し、前記グループごとにパイロット系列を選択するパイロット系列選択部と、
パイロット系列を構成するパイロットシンボルの前記グループ内の周波数配置の候補を複数保持し、前記グループごとに、前記ピーク電力情報に基づいて前記候補のうちから適用する周波数配置を選択する周波数領域配置部と、
前記周波数領域配置部により選択された周波数配置に基づいて、データシンボルとパイロットシンボルとを多重する周波数多重部と、
前記周波数多重部により多重された信号を時間領域信号に変換するＩＤＦＴ部と、
前記時間領域信号を送信するアンテナと、
を備え、
前記受信機は、
前記複数の周波数配置の候補を保持し、前記アンテナから送信された前記時間領域信号と前記候補を用いて判定を行ったパイロットシンボルの判定結果に基づいて、前記送信機において選択された周波数配置を判定するパイロット系列判定部と、
前記パイロット系列判定部による判定結果と前記時間領域信号とに基づいて復調および復号処理を行う復調復号部と、
を備えることを特徴とする通信システム。