(57)【要約】【課題】最大伝送効率となる態様で、ＴＳパケットの数、及びデータフレームの数が整数個となるよう１スーパーフレームを構成して伝送可能とし、周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の送信装置及び受信装置、並びに送信方法、受信方法、及び伝送フレーム構成方法を提供する。【解決手段】本発明の送信装置１００及び受信装置２００は、ＴＳパケットをＳＣ−ＦＤＥ方式で無線伝送する際に、所定数のＳＣ−ＦＤＥフレームで１スーパーフレームを構成し、所定数のＴＳパケットで構成されるデータフレームのデータシンボルを前記１スーパーフレーム内の当該ＳＣ−ＦＤＥブロックの各々に割り当てるときに、１スーパーフレームあたりのデータフレームの数を整数個とするとともに、所定の伝送パラメータで変動する信号伝送量に対し最大伝送効率となるよう割り当てる。【選択図】図１
2018006796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の送信装置であって、
ＴＳパケットを周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の無線伝送により送信する際に、所定数のシングルキャリア方式のＳＣ−ＦＤＥフレームで１スーパーフレームを構成するとともに、所定数のＳＣ−ＦＤＥブロックで前記ＳＣ−ＦＤＥフレームを構成し、所定数のＴＳパケットで構成されるデータフレームのデータシンボルを前記１スーパーフレーム内の当該ＳＣ−ＦＤＥブロックの各々に割り当てるときに、前記１スーパーフレームあたりの前記データフレームの数を整数個とするとともに、所定の伝送パラメータで変動する信号伝送量に対し最大伝送効率となるよう割り当てることにより、前記スーパーフレームに基づく伝送フレームを構成する伝送フレーム構成手段と、
前記スーパーフレームを用いて前記ＴＳパケットを伝送するよう構成した無線周波数信号を送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記伝送フレーム構成手段は、前記ＳＣ−ＦＤＥブロックを構成するＳＣ−ＦＤＥブロック構成手段を有し、
前記ＳＣ−ＦＤＥブロック構成手段は、構成するＳＣ−ＦＤＥブロックのデータ部の変調方式、内符号の符号化率、該ＳＣ−ＦＤＥブロックのブロック番号、及び該ＳＣ−ＦＤＥブロックが割り当てられる当該スーパーフレームのフレーム番号を少なくとも含むＴＭＣＣ信号のシンボルを当該構成するＳＣ−ＦＤＥブロックの前記データ部の前段に挿入するＴＭＣＣ挿入手段を備え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ＳＣ−ＦＤＥブロック構成手段は、当該構成するＳＣ−ＦＤＥブロックにて、前記ＴＭＣＣ信号のシンボルの挿入位置の前段にスタッフィング領域を設け、前記データシンボルの割り当てが最大となるようスタッフィング領域のシンボル数をゼロとする設定を含み調整するスタッフィング手段を更に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ＳＣ−ＦＤＥブロック構成手段は、当該構成するＳＣ−ＦＤＥブロックの先頭及び末尾に、所定シンボル数で同一のユニークワードを挿入するユニークワード挿入手段を更に備え、前記スタッフィング領域を当該先頭のユニークワードと前記ＴＭＣＣ信号のシンボルとの間に位置するよう構成したことを特徴とする、請求項３に記載の送信装置。
【請求項５】
周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の受信装置であって、
請求項１から４のいずれか一項に記載の送信装置から、前記スーパーフレームを用いて前記ＴＳパケットを伝送するよう構成した無線周波数信号を受信する受信手段と、
前記スーパーフレームの同期を確立することにより前記所定数のＴＳパケットで構成されるデータフレームを同期させる伝送フレーム同期手段と、
を備えることを特徴とする受信装置。
【請求項６】
周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の送信方法であって、
ＴＳパケットを周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の無線伝送により送信する際に、所定数のシングルキャリア方式のＳＣ−ＦＤＥフレームで１スーパーフレームを構成するとともに、所定数のＳＣ−ＦＤＥブロックで前記ＳＣ−ＦＤＥフレームを構成し、所定数のＴＳパケットで構成されるデータフレームのデータシンボルを前記１スーパーフレーム内の当該ＳＣ−ＦＤＥブロックの各々に割り当てるときに、前記１スーパーフレームあたりの前記データフレームの数を整数個とするとともに、所定の伝送パラメータで変動する信号伝送量に対し最大伝送効率となるよう割り当てることにより、前記スーパーフレームに基づく伝送フレームを構成するステップと、
前記スーパーフレームを用いて前記ＴＳパケットを伝送するよう構成した無線周波数信号を送信するステップと、
を含むことを特徴とする送信方法。
【請求項７】
周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の受信方法であって、
請求項６に記載の送信方法により送信された、前記スーパーフレームを用いて前記ＴＳパケットを伝送するよう構成した無線周波数信号を受信するステップと、
前記スーパーフレームの同期を確立することにより前記所定数のＴＳパケットで構成されるデータフレームを同期させるステップと、
を含むことを特徴とする受信方法。
【請求項８】
周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の無線伝送に利用可能とする伝送フレーム構成方法であって、
ＴＳパケットを周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式で無線伝送するための伝送フレームとして、所定数のシングルキャリア方式のＳＣ−ＦＤＥフレームで１スーパーフレームを構成するとともに、所定数のＳＣ−ＦＤＥブロックで前記ＳＣ−ＦＤＥフレームを構成し、所定数のＴＳパケットで構成されるデータフレームのデータシンボルを前記１スーパーフレーム内の当該ＳＣ−ＦＤＥブロックの各々に割り当てるときに、前記１スーパーフレームあたりの前記データフレームの数を整数個とするとともに、所定の伝送パラメータで変動する信号伝送量に対し最大伝送効率となるよう割り当てることにより、前記スーパーフレームに基づく伝送フレームを構成するステップと、
各ＳＣ−ＦＤＥブロックに対し最大割り当てとなるよう前記データシンボルのシンボル数を決定するステップと、
を含むことを特徴とする伝送フレーム構成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放送又は通信等の無線伝送システムで使用可能な送信装置及び受信装置に関し、特に、周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の送信装置及び受信装置、並びに送信方法、受信方法、及び伝送フレーム構成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放送や通信等の固定伝送の無線伝送システムでは、一つの搬送波を用いるシングルキャリア方式が広く用いられている。近年、シングルキャリア方式の中でも、周波数領域でチャネル等化（伝搬路で生じた振幅・位相の変化を元に戻す処理）を行うＳＣ−ＦＤＥ（Single Carrier-Frequency Domain Equalization）方式が提案されている（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。
【０００３】
ＳＣ−ＦＤＥ方式は、ブロック単位でチャネル推定とチャネル等化を行うことができるため、同じく周波数領域でチャネル等化を行うＯＦＤＭ方式のように、移動伝送時の高速なチャネル変動に追従することができる。また、ＯＦＤＭ方式と同じようにサイクリックプレフィックス（ＣＰ：Cyclic Prefix）によるガードインターバル（ＧＩ）を設けて、マルチパス環境におけるブロック間干渉を防ぐことができる。
【０００４】
ＳＣ−ＦＤＥ方式では、ブロックの先頭を検出するブロック同期を行って、チャネル推定用のユニークワード（ＵＷ，Unique Word）及びデータを抽出し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）によりＵＷ及びデータを周波数領域に変換してチャネル推定およびチャネル等化の処理を行う。その後、高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）によりデータを時間領域の信号に戻して、シンボル判定等の処理を行う。
【０００５】
そして、ＳＣ−ＦＤＥ方式は、ＦＦＴ及びＩＦＦＴを行うため、１ブロック内の等化対象、及びＵＷのシンボル数は２の累乗であることが望ましい。また、ＵＷがＣＰを兼ねており、ＧＩ比＝ＵＷのシンボル数÷１ブロック内の等化対象のＦＦＴポイント数（＝シンボル数）であることから、１ブロック内の等化対象のＦＦＴポイント数を２ＮＦＦＴ（ＮＦＦＴは正の整数）とすると、伝送制御信号（ＴＭＣＣ信号）やデータからなるペイロード部のシンボル数は、２ＮＦＦＴ−２ＮＦＦＴ×ＧＩ比となる。また、ＵＷのシンボル数が２の累乗となるように、ＧＩ比は２ＮＦＦＴを越えない２の累乗分の１が選択される。
【０００６】
また、所定の情報源の信号から、伝送路符号化の１つの処理単位であるデータフレームを構成し、データフレームの先頭を識別してデータフレーム同期を行う伝送システムとして、テレビジョン番組素材伝送用無線伝送システムが知られている（例えば、非特許文献２及び非特許文献３参照）。
【０００７】
このようなテレビジョン番組素材伝送用無線伝送システムでは、外符号がリードソロモン（２０４，１８８）符号であり、所定の情報源から入力される１６バイトのダミーが付加された２０４バイト形式のＴＳ（Transport Stream）パケットをデータパケットとして、８ＴＳパケット分をデータフレームとして構成し、８ＴＳパケットのうちの先頭パケットの同期バイト（４７ｈ）を反転（Ｂ８ｈ）させてデータフレーム同期を行う。ここで４７ｈ，Ｂ８ｈのｈは、１６進数であることを示す（それぞれ、「０ｘ４７」，「０ｘＢ８」とも表記される）。
【０００８】
そして、データの送信にあたり、データフレーム同期の後、エネルギー拡散、外符号符号化（リードソロモン符号化）、外インタリーブ（バイトインタリーブ）、内符号符号化（畳み込み符号化）、内インタリーブ（ビットインタリーブ、及び時間インタリーブ）、マッピング、ＵＷ付加、ＴＭＣＣ付加、ＧＩ（ＵＷ）付加などの処理を行い、ＳＣ−ＦＤＥ信号のブロックが生成される。このうち、外符号であるリードソロモン符号化の処理部では、各データパケットに付加されていた１６バイトのダミー部分を取り除いた１８８バイトに対してリードソロモン（２０４，１８８）符号化を行い、１６バイトのパリティを付加した２０４バイトを出力している。
【０００９】
また、非特許文献２及び非特許文献３に開示される伝送システムで用いられているＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式では、データフレームとは別にＯＦＤＭフレームがある。ＯＦＤＭフレームはＯＦＤＭシンボルをある単位でまとめたもので、２０４シンボル又は４０８シンボルが１フレームに相当する。更に、８フレームで１スーパーフレームを構成し、１スーパーフレームで伝送するＴＳパケットの数及びデータフレーム数が整数になるようにサブキャリア数などのパラメータが設定されている。こうすることでスーパーフレームの同期からＴＳパケットやデータフレームの同期も行うことができる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第５６２４５２７号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Ｄ．Ｆａｌｃｏｎｅｒ，ｅｔ  ａｌ．，“Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｏｍａｉｎ  ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  ｓｉｎｇｌｅ−ｃａｒｒｉｅｒ  ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｓｙｓｔｅｍｓ，”ＩＥＥＥ  Ｃｏｍｍｕｎ．ｍａｇ．，Ｖｏｌ．４０，ｐｐ．５８−６６，Ａｐｒｉｌ  ２００２．
【非特許文献２】“テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形OFDM方式デジタル無線伝送システム”、標準規格  ARIB STD-B33 1.2版、http://www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/2-STD-B33v1_2.pdf
【非特許文献３】“テレビジョン放送番組素材伝送用可搬形ミリ波帯デジタル無線伝送システム”、標準規格  ARIB STD-B43 1.0版、http://www.arib.or.jp/english/html/overview/doc/2-STD-B43v1_0.pdf
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述したように、周波数領域でチャネル等化を行うＳＣ−ＦＤＥ方式の無線伝送システムを構築することで、移動伝送時の高速なチャネル変動に対する追従性が向上する。そして、ＳＣ−ＦＤＥ方式の送信装置は、８ＴＳパケット分をデータフレームとして構成して伝送することで、ＳＣ−ＦＤＥ方式の受信装置は、８ＴＳパケットのうちの先頭パケットの同期バイト（４７ｈ）を反転（Ｂ８ｈ）させてデータフレーム同期を行うよう構成することができる。このため、個別のＴＳパケットごとに同期を捕捉することなくデータフレーム単位の同期を捕捉することで、受信側の処理負担を軽減し、その処理効率を向上させることができる。
【００１３】
一方、非特許文献２及び非特許文献３に開示されるＯＦＤＭ方式の伝送システムでは、１スーパーフレームの同期からＴＳパケットやデータフレームの同期も行うことができるように構成されており、より処理効率が優れたものとなっている。
【００１４】
そこで、ＳＣ−ＦＤＥ方式の無線伝送システムにおいても、ＴＳパケットやデータフレームよりも大きいサイズの伝送フレームを構成し、その１伝送フレームの同期からＴＳパケットやデータフレームの同期も行うことができるようにすることで、より処理効率が優れたものとすることができる。
【００１５】
しかしながら、ＳＣ−ＦＤＥ方式の無線伝送システムでは、データフレームとは別に、波形等化の処理単位としてはＳＣ−ＦＤＥブロックがある。そこで、このＳＣ−ＦＤＥのブロックを或る単位でまとめたものをＳＣ−ＦＤＥフレームとし、複数のＳＣ−ＦＤＥフレームで１伝送フレームを構成することが考えられる。尚、本願明細書中、この「伝送フレーム」をフレーム同期の観点から「スーパーフレーム」と称するが、ＯＦＤＭ方式が持つ処理単位の「スーパーフレーム」とはその役割として完全に同義ではない点に留意する。
【００１６】
このとき、ＳＣ−ＦＤＥ方式の無線伝送システムにて、複数のＳＣ−ＦＤＥフレームで１伝送フレーム（１スーパーフレーム）を構成し、ＴＳパケット及びデータフレームを伝送するには、そのフレーム同期の観点からＯＦＤＭ方式と同様に、１スーパーフレーム内で伝送するＴＳパケットの数、及びデータフレームの数がＯＦＤＭ方式と同様に、整数になることが望ましい。
【００１７】
しかしながら、ＳＣ−ＦＤＥ方式の無線伝送システムでは、データフレーム単位で符号化処理等が行われるため、１ＳＣ−ＦＤＥブロック内のペイロード部のシンボル数（２ＮＦＦＴ−２ＮＦＦＴ×ＧＩ比）に対し、符号化処理後のデータフレームをそのまま挿入しようとても、変調多値数や内符号の符号化率によっては、１スーパーフレームあたりのＴＳパケット、及びデータフレームの数が非整数倍の割り当て数となる組み合わせが出てしまうという不都合がある。
【００１８】
従って、周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の送信装置及び受信装置において、所定の伝送パラメータ（ここでは、ＦＦＴサイズ、ＧＩ比及び符号化処理）で変動する信号伝送量に対する伝送効率と、受信側での処理効率のバランスの優れた伝送技法が望まれる。
【００１９】
本発明の目的は、上述の問題に鑑みて、所定の伝送パラメータで変動する信号伝送量に対し最大伝送効率となる態様で、ＴＳパケットの数、及びデータフレームの数が整数個となるよう１スーパーフレームを構成して伝送可能とし、周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の送信装置及び受信装置、並びに送信方法、受信方法、及び伝送フレーム構成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の送信装置は、周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の送信装置であって、ＴＳパケットを周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の無線伝送により送信する際に、所定数のシングルキャリア方式のＳＣ−ＦＤＥフレームで１スーパーフレームを構成するとともに、所定数のＳＣ−ＦＤＥブロックで前記ＳＣ−ＦＤＥフレームを構成し、所定数のＴＳパケットで構成されるデータフレームのデータシンボルを前記１スーパーフレーム内の当該ＳＣ−ＦＤＥブロックの各々に割り当てるときに、前記１スーパーフレームあたりの前記データフレームの数を整数個とするとともに、所定の伝送パラメータで変動する信号伝送量に対し最大伝送効率となるよう割り当てることにより、前記スーパーフレームに基づく伝送フレームを構成する伝送フレーム構成手段と、前記スーパーフレームを用いて前記ＴＳパケットを伝送するよう構成した無線周波数信号を送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の送信装置において、前記伝送フレーム構成手段は、前記ＳＣ−ＦＤＥブロックを構成するＳＣ−ＦＤＥブロック構成手段を有し、前記ＳＣ−ＦＤＥブロック構成手段は、構成するＳＣ−ＦＤＥブロックのデータ部の変調方式、内符号の符号化率、該ＳＣ−ＦＤＥブロックのブロック番号、及び該ＳＣ−ＦＤＥブロックが割り当てられる当該スーパーフレームのフレーム番号を少なくとも含むＴＭＣＣ信号のシンボルを当該構成するＳＣ−ＦＤＥブロックの前記データ部の前段に挿入するＴＭＣＣ挿入手段を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の送信装置において、前記ＳＣ−ＦＤＥブロック構成手段は、当該構成するＳＣ−ＦＤＥブロックにて、前記ＴＭＣＣ信号のシンボルの挿入位置の前段にスタッフィング領域を設け、前記データシンボルの割り当てが最大となるようスタッフィング領域のシンボル数をゼロとする設定を含み調整するスタッフィング手段を更に備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の送信装置において、前記ＳＣ−ＦＤＥブロック構成手段は、当該構成するＳＣ−ＦＤＥブロックの先頭及び末尾に、所定シンボル数で同一のユニークワードを挿入するユニークワード挿入手段を更に備え、前記スタッフィング領域を当該先頭のユニークワードと前記ＴＭＣＣ信号のシンボルとの間に位置するよう構成したことを特徴とする。
【００２４】
更に、本発明の受信装置は、周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の受信装置であって、本発明の送信装置から、前記スーパーフレームを用いて前記ＴＳパケットを伝送するよう構成した無線周波数信号を受信する受信手段と、前記スーパーフレームの同期を確立することにより前記所定数のＴＳパケットで構成されるデータフレームを同期させる伝送フレーム同期手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
更に、本発明の送信方法は、周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の送信方法であって、ＴＳパケットを周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の無線伝送により送信する際に、所定数のシングルキャリア方式のＳＣ−ＦＤＥフレームで１スーパーフレームを構成するとともに、所定数のＳＣ−ＦＤＥブロックで前記ＳＣ−ＦＤＥフレームを構成し、所定数のＴＳパケットで構成されるデータフレームのデータシンボルを前記１スーパーフレーム内の当該ＳＣ−ＦＤＥブロックの各々に割り当てるときに、前記１スーパーフレームあたりの前記データフレームの数を整数個とするとともに、所定の伝送パラメータで変動する信号伝送量に対し最大伝送効率となるよう割り当てることにより、前記スーパーフレームに基づく伝送フレームを構成するステップと、前記スーパーフレームを用いて前記ＴＳパケットを伝送するよう構成した無線周波数信号を送信するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２６】
更に、本発明の受信方法は、周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の受信方法であって、本発明の送信方法により送信された、前記スーパーフレームを用いて前記ＴＳパケットを伝送するよう構成した無線周波数信号を受信するステップと、前記スーパーフレームの同期を確立することにより前記所定数のＴＳパケットで構成されるデータフレームを同期させるステップと、を含むことを特徴とする。
【００２７】
更に、本発明の伝送フレーム構成方法は、周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の無線伝送に利用可能とする伝送フレーム構成方法であって、ＴＳパケットを周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式で無線伝送するための伝送フレームとして、所定数のシングルキャリア方式のＳＣ−ＦＤＥフレームで１スーパーフレームを構成するとともに、所定数のＳＣ−ＦＤＥブロックで前記ＳＣ−ＦＤＥフレームを構成し、所定数のＴＳパケットで構成されるデータフレームのデータシンボルを前記１スーパーフレーム内の当該ＳＣ−ＦＤＥブロックの各々に割り当てるときに、前記１スーパーフレームあたりの前記データフレームの数を整数個とするとともに、所定の伝送パラメータで変動する信号伝送量に対し最大伝送効率となるよう割り当てることにより、前記スーパーフレームに基づく伝送フレームを構成するステップと、各ＳＣ−ＦＤＥブロックに対し最大割り当てとなるよう前記データシンボルのシンボル数を決定するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の無線伝送システムにおいて、ＴＳパケットの数、及びデータフレームの数が整数個となり、尚且つ伝送パラメータ（ここでは、ＦＦＴサイズ、ＧＩ比及び符号化処理）で変動する信号伝送量に対し最大伝送効率となるよう１スーパーフレームを構成するため、伝送効率及び受信側での処理効率のバランスの優れた伝送が可能となる。例えば外符号がリードソロモン（２０４，１８８）符号の場合に、ＳＣ−ＦＤＥブロック内のデータシンボル数を適切に選択挿入することができる。このため、１スーパーフレームの同期からＴＳパケットやデータフレームの同期も行うことが可能となり、受信側の処理負担を軽減し、その処理効率を向上させることができる。
【００２９】
また、１ＳＣ−ＦＤＥブロック内に制御信号（ＴＭＣＣ信号）が挿入されるため、１ＳＣ−ＦＤＥブロックの相対配置関係を直ちに把握することができる。
【００３０】
また、１ＳＣ−ＦＤＥブロック内のペイロード部に伝送効率のよい態様でスタッフィング領域を設けることで、同期捕捉と伝送効率の観点からバランスのよい伝送フレーム（スーパーフレーム）を構成することができる。
【００３１】
また、１ＳＣ−ＦＤＥブロックの先頭（前段）に位置するＵＷと挿入される制御信号（ＴＭＣＣ信号）との間に当該スタッフィング領域（ＮＵＬＬ値が挿入される領域）を設けることで、当該前段のＵＷに対する前ゴーストの影響を低減することができ、伝送エラーに対する耐性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による一実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおける送信装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明による一実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおけるスーパーフレームと、ＴＳパケット及びデータフレームとの関係を示す図である。
【図３】本発明による一実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおけるＳＣ−ＦＤＥブロックの構成を示す図である。
【図４】本発明による一実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおける制御信号（ＴＭＣＣ信号）の構成を示す図である。
【図５】本発明による一実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおけるスーパーフレームの構成処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明による一実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおけるスーパーフレームの構成処理に関するＴＳパケットの割り当て処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明による一実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおけるスーパーフレームと、ＳＣ−ＦＤＥブロック、ＳＣ−ＦＤＥフレーム、ＴＳパケット及びデータフレームとの関係を示す図である。
【図８】（ａ）,（ｂ）,（ｃ）は、それぞれ本発明による一実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおけるスーパーフレームに関する典型的な設定例を示す図である。
【図９】本発明による一実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおける受信装置の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して、本発明による一実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおける送信装置及び受信装置、併せて伝送フレーム構成方法について説明する。尚、本発明に係る送信方法及び受信方法は、それぞれ送信装置及び受信装置の説明から明らかとなる。
【００３４】
（送信装置）
図１は、本発明による一実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおける送信装置１００の概略構成を示すブロック図である。
【００３５】
送信装置１００は、ＤＶＢ−ＡＳＩ入力インタフェース部１０１、フレーム同期部１０２、エネルギー拡散部１０３、リードソロモン（ＲＳ）符号化部１０４、バイトインタリーブ部１０５、畳込み符号化部１０６、遅延補正部１０７、ビットインタリーブ部１０８、時間インタリーブ部１０９、マッピング部１１０、伝送フレーム構成部１１１、ＳＣ−ＦＤＥブロック構成部１１１ａ、スタッフィング部１１２、ＴＭＣＣ挿入部１１３、ユニークワード（ＵＷ）挿入部１１４、波形整形部１１５、デジタル直交変調部１１６、ＤＡ変換部１１７、周波数変換部１１８、電力増幅部１１９、及び送信アンテナ１２０を備える。
【００３６】
本実施形態では、ＦＦＴポイント数２ＮＦＦＴ＝２０４８、ＧＩ比１／８、ＴＭＣＣ信号のシンボル数ＮＴＭＣＣ＝３２、ＳＣ−ＦＤＥフレーム内のＳＣ−ＦＤＥブロック数ＮＢ＝８１６、１スーパーフレーム内のＳＣ−ＦＤＥフレーム数ＮＦ＝８、内符号の符号化率Ｒを１／２、２／３、３／４、５／６、（１：内符号の符号化なし）、特定の変調方式（変調多値数２Ｍ）とした例を説明するが、これらのパラメータは無線伝送システムを構成する上で事前に設定変更可能である。
【００３７】
そして、上記のパラメータにより定まる伝送フレーム（スーパーフレーム）、ＳＣ−ＦＤＥフレーム、ＳＣ−ＦＤＥブロック、データフレーム、及びＴＳパケットの関係は、後述する図７に示すようになる。
【００３８】
本実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムで伝送する所定のＴＳパケットのインタフェースとして、テレビジョン番組素材伝送用無線伝送システムで一般に用いられるＤＶＢ−ＡＳＩ（Digital Video Broadcasting - Asynchronous Serial Interface）を例に説明する。
【００３９】
ＤＶＢ−ＡＳＩ入力インタフェース部１０１は、ＤＶＢ−ＡＳＩ形式の信号を入力して２０４バイトのＴＳ信号を抽出し、ＴＳパケット単位に分割し、フレーム同期部１０２へ出力する。尚、ＤＶＢ−ＡＳＩ入力インタフェース部１０１は、ＴＳレートが伝送容量よりも小さい場合は、ＮＵＬＬパケットを挿入する。
【００４０】
フレーム同期部１０２は、入力されたＴＳパケットを８パケット単位でフレーミングしてデータフレームを構成するとともに、データフレームの先頭バイトを、ＴＳ同期バイト（４７ｈ）を反転したＢ８ｈに差し替えてエネルギー拡散部１０３へ出力する。ここで、図２に示すように、１データフレームは、８パケット分のＴＳパケットが割り当てられる。
【００４１】
本実施形態の例では、図２にも示すように、１スーパーフレーム（図示する「ＳＣ−ＦＤＥスーパーフレーム」）内のＳＣ−ＦＤＥフレーム数ＮＦ＝８としているので、８フレーム分のＳＣ−ＦＤＥフレームで１スーパーフレームが構成される。このとき、上記のパラメータに応じて適切に伝送フレーム（スーパーフレーム）を構成することで、スーパーフレーム内にデータフレームが整数個納まり、スーパーフレームの先頭とデータフレームの先頭が一致する。このため、１スーパーフレームの先頭は、必ずＴＳ同期バイトＢ８ｈとなるようになっている。ただし、１スーパーフレーム内のデータの割り当ては、後述する伝送フレーム構成部１１１によって行われる。従って、フレーム同期部１０２では、単に、８パケット分のＴＳパケットで１データフレームを構成し、そのデータフレームの先頭バイトを、ＴＳ同期バイト（４７ｈ）を反転したＢ８ｈに差し替えてエネルギー拡散部１０３へ出力する。
【００４２】
エネルギー拡散部１０３は、データフレームに割り当てられているそれぞれ２０４バイトのＴＳパケットのうち、ＴＳ同期バイト（Ｂ８ｈ，４７ｈ）及びダミー部の１６バイトを除いた１８７バイトのＴＳデータに対し、エネルギー拡散のための疑似ランダム系列を加算し、リードソロモン（ＲＳ）符号化部１０４へ出力する。尚、疑似ランダム系列を加算する疑似ランダム係数生成回路の初期化は、データフレームの先頭に位置するＴＳ同期バイトのＢ８ｈへの差し替えが終了した直後とする。
【００４３】
リードソロモン（ＲＳ）符号化部１０４は、誤り訂正の外符号として短縮化リードソロモン（２０４，１８８）符号による符号化を行い、バイトインタリーブ部１０５へ出力する。
【００４４】
短縮化リードソロモン（２０４，１８８）符号は、リードソロモン（２５５，２３９）符号化器の入力データ２０４バイトのうち、ダミー部の１６バイトを除いた１８８バイトの前に５１バイトの００ｈを付加し、符号化後に先頭の５１バイトを除去することで生成する。ここで、リードソロモン（ＲＳ）符号化部１０４は、ダミー部の１６バイトはリードソロモン（２０４，１８８）符号のパリティの１６バイトと差し替える（図２参照）。
【００４５】
このように、誤り訂正の外符号として短縮化リードソロモン（２０４，１８８）符号とすることで、１ＳＣ−ＦＤＥブロック内のペイロード部のシンボル数（２ＮＦＦＴ−２ＮＦＦＴ×ＧＩ比）に対し、符号化処理後のデータフレームをそのまま挿入しようとしても、変調多値数や内符号の符号化率によっては、１スーパーフレームあたりのＴＳパケット、及びデータフレームの数が非整数倍の割り当て数となる組み合わせが出てしまうという不都合があるが、ＳＣ−ＦＤＥブロック内のデータシンボル数を適切に選択挿入することができる。このデータの割り当てに関する詳細は後述する。
【００４６】
バイトインタリーブ部１０５は、バイトインタリーブ処理に係るブロック処理として、１ブロックで１７バイトの遅延量を持つブロックを第ｎ番目のパスが（ｎ−１）ブロックの遅延量となるように配置した１２のパスに、リードソロモン符号化後の２０４バイトのビットストリームを１パスあたり１バイトずつ順次供給して行う畳込みインタリーブを行い、畳込み符号化部１０６へ出力する。ここで、ＴＳパケットの同期バイト及びデータフレームの同期バイトは常に遅延のないパスを通過する。また、バイトインタリーブ通過後のスーパーフレームの先頭は１１パケット遅延した位置となる。
【００４７】
畳込み符号化部１０６は、バイトインタリーブ部１０５から入力された信号に対し、誤り訂正の内符号として畳込み符号化を行い、遅延補正部１０７へ出力する。誤り訂正が外符号のリードソロモン符号のみで伝送性能上で必要ないとする場合（符号化率Ｒ＝１：内符号の符号化なし）は、入力された信号をそのまま出力する。また、畳込み符号の符号化率Ｒ＝１／２以外の、Ｒ＝２／３、３／４、５／６等とする場合、畳込み符号化部１０６は、パンクチャー処理を行う。尚、本実施形態の例では、外符号にリードソロモン（２０４，１８８）符号、内符号に畳込み符号の連接符号を用いているが、内符号については畳込み符号以外の符号を用いることも可能である。
【００４８】
遅延補正部１０７は、後段のビットインタリーブ部１０８及び後述する受信装置２００のビットデインタリーブ部２１６で生じる遅延量に対し、ビットインタリーブ処理に係るブロック処理として送受間で１ブロックの遅延となるように、データシンボルの変調方式に応じた遅延補正を付加し、ビットインタリーブ部１０８へ出力する。これにより、伝送するスーパーフレームの先頭（ＴＳ同期バイトＢ８ｈを持つデータフレーム）は、ビットインタリーブ部１０８の処理後に、ビットインタリーブ処理に係るブロック処理として１ブロック分遅延される。
【００４９】
例えば、最大遅延量が１２０ビットの畳込みビットインタリーブを行うとすると、送受間で１２０シンボルの遅延が生じるため、データシンボルの変調方式に変調多値数が２４＝１６のものを適用した場合、データシンボル数ＮＤＡＴＡ＝１７５２から、（１７５２−１２０）×４＝６５２８ビットの遅延補正量となる。また、この時のスーパーフレーム（ＴＳ同期バイトＢ８ｈを持つデータフレーム）の遅延量は、１７５２×４＝７００８ビットである。
【００５０】
ビットインタリーブ部１０８は、データシンボル部の変調方式の多値数に応じてシリアル／パラレル変換し、各ビットに遅延を挿入する構成の畳込みインタリーブを用いて、ビット単位のインタリーブを行い、時間インタリーブ部１０９へ出力する。
【００５１】
時間インタリーブ部１０９は、畳込みインタリーブを用いて、シンボルを時間軸上（ブロック間）で分散させ、マッピング部１１０へ出力する。時間インタリーブ後のスーパーフレームの先頭（ＴＳ同期バイトＢ８ｈを持つデータフレーム）は、時間インタリーブ処理に係るブロック処理として一番遅延されたデータが入っているブロックの先頭とする。
【００５２】
マッピング部１１０は、時間インタリーブ処理が行われた信号に対して、ＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、８ＰＳＫ（8-Phase Shift Keying）、１６ＡＰＳＫ（16-Amplitude Phase Shift Keying）、３２ＡＰＳＫ（32-Amplitude Phase Shift Keying）、及び６４ＡＰＳＫ（64-Amplitude Phase Shift Keying）などの任意の変調方式で、シンボル点にマッピングを行う。ここで、ＡＰＳＫ以外にも、１６ＱＡＭ（16-Quadrature Amplitude Modulation）、３２ＱＡＭ（32-Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ（64-Quadrature Amplitude Modulation）の変調方式を適用することも可能である。
【００５３】
伝送フレーム構成部１１１は、マッピング部１１０によるマッピング後、ＳＣ−ＦＤＥブロック構成部１１１ａを機能させながら、１伝送フレーム（スーパーフレーム）あたりのＴＳパケット、及びデータフレームの数を整数個とし、尚且つ最小限のスタッフィング領域で最も伝送効率が高くなるよう定められたＳＣ−ＦＤＥブロック内のデータ部のシンボル数ＮＤＡＴＡにより伝送フレーム（スーパーフレーム）を構成する。この伝送フレームの構成方法については詳細に後述する。
【００５４】
このスーパーフレームを構成するための全てのパラメータ（ＦＦＴポイント数２ＮＦＦＴ、ＧＩ比、ＴＭＣＣ信号のシンボル数ＮＴＭＣＣ、ＳＣ−ＦＤＥフレーム内のＳＣ−ＦＤＥブロック数ＮＢ、１スーパーフレーム内のＳＣ−ＦＤＥフレーム数ＮＦ、内符号の符号化率Ｒ、及び、変調方式（変調多値数２Ｍ））は、本実施形態の無線伝送システムを利用する時点で予め定められている。
【００５５】
ＳＣ−ＦＤＥブロック構成部１１１ａは、スタッフィング部１１２、ＴＭＣＣ挿入部１１３、及びユニークワード（ＵＷ）挿入部１１４を備えており、これら機能部の処理順は本例に限らず任意に組み合わせてもよい。
【００５６】
ＳＣ−ＦＤＥブロック構成部１１１ａは、図３に示すように、スタッフィング部１１２により、１ＳＣ−ＦＤＥブロック内でＳシンボルのスタッフィング領域を確保し、ＴＭＣＣ挿入部１１３により、シンボル数ＮＴＭＣＣのＴＭＣＣ信号のシンボル（ＴＭＣＣシンボル）を割り当て、ユニークワード（ＵＷ）挿入部１１４により、１ＳＣ−ＦＤＥブロックの前後（先頭及び末尾）にＵＷを割り当てる。
【００５７】
ＴＭＣＣ挿入部１１３は、１ＳＣ−ＦＤＥブロックのデータ（ＤＡＴＡ）部の変調方式、内符号の符号化率Ｒ、ＳＣ−ＦＤＥブロックのブロック番号、及びスーパーフレームのフレーム番号を少なくとも含むＴＭＣＣ信号を、ＢＰＳＫ等によりマッピングした例えばＮＴＭＣＣ＝３２のＴＭＣＣシンボルとして構成し、Ｓシンボルのスタッフィング領域の直後に挿入する。尚、ＴＭＣＣ信号のシンボル数ＮＴＭＣＣは、３２シンボルに限定する必要は無く、更にはＴＭＣＣ信号に含まれる各情報も本例の情報のみに限定する必要はない。図４には３２ビットのＴＭＣＣ信号について例示している。
【００５８】
ユニークワード（ＵＷ）挿入部１１４は、ＵＷとしてＦｒａｎｋ−Ｚａｄｏｆｆ符号やＣｈｕ符号等を用い、２５６シンボルを１ＳＣ−ＦＤＥブロックの前後（先頭及び末尾）に挿入する。
【００５９】
１ＳＣ−ＦＤＥブロックのシンボル数は、“２ＮＦＦＴ＋２ＮＦＦＴ×ＧＩ比”として定められ、１ＳＣ−ＦＤＥブロックの前後（先頭及び末尾）に割り当てられるＵＷのシンボル数も“２ＮＦＦＴ×ＧＩ比” として定められる。これにより、１ＳＣ−ＦＤＥブロックのペイロード部のシンボル数も、“２ＮＦＦＴ−２ＮＦＦＴ×ＧＩ比”として定められる。
【００６０】
このように、ペイロード部の先頭にＳシンボルのスタッフィング領域が確保され、続いてシンボル数ＮＴＭＣＣの割り当てられるため、データ（ＤＡＴＡ）部は、Ｓシンボルのスタッフィング領域によって調整可能なシンボル数ＮＤＡＴＡ＝“２ＮＦＦＴ−Ｓ−ＮＴＭＣＣ−２ＮＦＦＴ×ＧＩ比”となる。即ち、データ部のシンボル数ＮＤＡＴＡは、詳細に後述するが、ペイロード部のシンボル数（２ＮＦＦＴ−２ＮＦＦＴ×ＧＩ比）に対し、ＴＭＣＣ信号のシンボル数ＮＴＭＣＣを引いた値、２ＮＦＦＴ−２ＮＦＦＴ×ＧＩ比−ＮＴＭＣＣを越えない範囲となる。
【００６１】
図１を参照するに、伝送フレーム構成部１１１を経て構成されたＳＣ−ＦＤＥブロックは波形整形部１１５に出力される。
【００６２】
波形整形部１１５には、２倍アップサンプリング及び帯域制限フィルタ処理を行い、デジタル直交変調部１１６に出力する。帯域制限フィルタとしては、ルートロールオフフィルタが通常用いられる。
【００６３】
デジタル直交変調部１１６は、波形整形部１１５による波形成形後、直交変調処理、及びアパーチャ補正処理を行い、アパーチャ補正後のデジタル信号をデジタル・アナログ（ＤＡ）変換部１１７に出力する。
【００６４】
デジタル・アナログ（ＤＡ）変換部１１７は、アパーチャ補正後のデジタル信号をアナログ信号に変換し、周波数変換部１１８に出力する。
【００６５】
周波数変換部１１８は、入力されたアナログ信号の周波数を無線周波数に周波数変換し、電力増幅部１１９に出力する。
【００６６】
電力増幅部１１９は、規定の電力になるよう入力された無線周波数を増力し、送信アンテナ１２０からシングルキャリアの無線周波数（ＲＦ）信号を外部に送信する。
【００６７】
（伝送フレーム構成方法）
ここで、図７を参照しながら、図５を基に、伝送フレーム構成部１１１による伝送フレーム構成方法の一例について詳細に説明する。図５は、本実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおける伝送フレーム構成部１１１による伝送フレーム構成方法として、そのスーパーフレームの構成処理を示すフローチャートである。また、図７は、本実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおけるスーパーフレームと、ＳＣ−ＦＤＥブロック、ＳＣ−ＦＤＥフレーム、ＴＳパケット及びデータフレームとの関係を示す図である。
【００６８】
伝送フレーム構成部１１１は、１スーパーフレームを構成するＳＣ−ＦＤＥのフレーム数ＮＦを予め定められた値で設定する（ステップＳ１）。
【００６９】
続いて、伝送フレーム構成部１１１は、１ＳＣ−ＦＤＥフレームを構成するＳＣ−ＦＤＥブロック数ＮＢを予め定められた値で設定する（ステップＳ２）。
【００７０】
続いて、伝送フレーム構成部１１１は、予め定められたＦＦＴポイント数２ＮＦＦＴ及びＧＩ比で規定される１ＳＣ−ＦＤＥブロックのシンボル数を設定する（ステップＳ３）。
【００７１】
続いて、伝送フレーム構成部１１１は、ＳＣ−ＦＤＥブロック構成部１１１ａを機能させ、図３を参照して説明したように、スタッフィング部１１２により、１ＳＣ−ＦＤＥブロックのペイロード部内にスタッフィング領域のシンボルＳを確保する（ステップＳ４）。
【００７２】
続いて、伝送フレーム構成部１１１は、図３を参照して説明したように、１ＳＣ−ＦＤＥブロックのペイロード部内におけるスタッフィング領域の後段に、ＴＭＣＣシンボルを挿入する（ステップＳ５）。
【００７３】
続いて、伝送フレーム構成部１１１は、１ＳＣ−ＦＤＥブロックのペイロード部内にＴＳパケットのデータを割り当てる（ステップＳ６）。このＴＳパケットのデータの割り当てに関する処理は、図６を参照して後述するが、１データフレームが８個のＴＳパケットで構成されているため、１スーパーフレームで割り当てられるデータフレーム数を整数個とするよう決定することで、１スーパーフレームで割り当てられるＴＳパケットが８の整数倍となるようにする。そして、当該決定したデータフレーム数でＴＳパケットのシンボルが１スーパーフレーム内の各ＳＣ−ＦＤＥブロックに割り当てられる際に、各ＳＣ−ＦＤＥブロックに対し最大割り当てとなるデータ部のシンボル数ＮＤＡＴＡが決定されて、スタッフィング領域のシンボル数Ｓが調整される。
【００７４】
続いて、伝送フレーム構成部１１１は、図３を参照して説明したように、１ＳＣ−ＦＤＥブロックのペイロードの前後にＵＷを挿入する（ステップＳ７）。
【００７５】
これにより、図７に示すように、最上位の第１階層（Ｌ１）ではＳＣ−ＦＤＥフレームのフレーム数ＮＦの１スーパーフレーム（図示する「ＳＣ−ＦＤＥスーパーフレーム」）、第２階層（Ｌ２）ではＳＣ−ＦＤＥブロックのブロック数ＮＢのＳＣ−ＦＤＥフレーム、第３階層（Ｌ３）ではＳＣ−ＦＤＥブロック、第４階層（Ｌ４）ではデータフレーム、第５階層（Ｌ５）ではＴＳパケット、の５階層構造の伝送フレーム（スーパーフレーム）が構成される。特に、１伝送フレーム（スーパーフレーム）あたりのＴＳパケット、及びデータフレームの数を整数個とし、尚且つ最小限のスタッフィング領域で最も伝送効率が高くなる伝送フレームが構成される。
【００７６】
そこで、図６を参照して、伝送フレーム構成部１１１におけるＴＳパケットの割り当て処理を説明する。図６は、このスーパーフレームの構成処理に関するＴＳパケットの割り当て処理を示すフローチャートである。
【００７７】
伝送フレーム構成部１１１は、１データフレームが８個のＴＳパケットで構成されているため、１スーパーフレームで割り当てられるデータフレーム数を整数個とするよう決定することで、１スーパーフレームで割り当てられるＴＳパケットが８の整数倍となるようにする（ステップＳ６１）。
【００７８】
続いて、伝送フレーム構成部１１１は、１スーパーフレームで割り当てられる当該決定したデータフレーム数でＴＳパケットのシンボルが１スーパーフレーム内の各ＳＣ−ＦＤＥブロックに割り当てられる際に、各ＳＣ−ＦＤＥブロックに対し最大割り当てとなるデータ部のシンボル数ＮＤＡＴＡを決定する（ステップＳ６２）。
【００７９】
続いて、伝送フレーム構成部１１１は、各ＳＣ−ＦＤＥブロックのデータ部のシンボル数ＮＤＡＴＡにＴＳパケットのシンボルを挿入する際に、各ＳＣ−ＦＤＥブロックに割り当てられているスタッフィング領域のシンボル数Ｓについて必要であるか否かを判定する（ステップＳ６３）。
【００８０】
そして、伝送フレーム構成部１１１は、スタッフィング領域のシンボル数Ｓが不要であれば（ステップＳ６３：Ｎｏ）、事前に確保していたスタッフィング領域を除去し（ステップＳ６５）、スタッフィング領域のシンボル数Ｓが必要であれば（ステップＳ６３：Ｙｅｓ）、各ＳＣ−ＦＤＥ部ロックにおけるスタッフィング領域のシンボル数Ｓを最終的に決定し、Ｎｕｌｌを挿入する（ステップＳ６４）。
【００８１】
最終的に、伝送フレーム構成部１１１は、１スーパーフレーム内の各ＳＣ−ＦＤＥブロックに、ＴＳパケットのシンボルを順次割り当てる（ステップＳ６６）。
【００８２】
定量的に説明すると、図３を参照して上述したが、ＳＣ−ＦＤＥブロック内のデータ領域のシンボル数ＮＤＡＴＡは、式（１）に示すように、ペイロード部のシンボル数（２ＮＦＦＴ−２ＮＦＦＴ×ＧＩ比）に対し、伝送制御で必要なＴＭＣＣのシンボル数ＮＴＭＣＣを引いた値、２ＮＦＦＴ−２ＮＦＦＴ×ＧＩ比−ＮＴＭＣＣを越えない範囲となる。
【００８３】
２ＮＦＦＴ−２ＮＦＦＴ×ＧＩ比−ＮＴＭＣＣ  ≧  ＮＤＡＴＡ            （１）
【００８４】
尚、マッピング部１１０によりマッピングされるＴＳパケットのシンボル数（データシンボル数）は、内符号の符号化率Ｒや変調方式の変調多値数によって異なるため、符号化率Ｒや変調方式の変調多値数を考慮して、伝送する際のＳＣ−ＦＤＥブロック内のデータ領域のシンボル数ＮＤＡＴＡを決定する必要がある。
【００８５】
また、１ＳＣ−ＦＤＥフレーム内のブロック数をＮＢ、１スーパーフレーム内のＳＣ−ＦＤＥフレーム数をＮＦとすると、これらのＮＢ、ＮＦの値についても考慮して、伝送する際のＳＣ−ＦＤＥブロック内のデータ領域のシンボル数ＮＤＡＴＡを決定する必要がある。
【００８６】
そこで、まず、誤り訂正に用いる内符号の複数の符号化率Ｒについて、既約分数で表現した符号化率の分母の最小公倍数をＮＬＣＭとする。即ち、符号化率Ｒを１（符号化なし），１／２，２／３，３／４，５／６としたとき、ＮＬＣＭ＝１２である。また、当該データシンボルの変調方式の変調多値数を２Ｍ（Ｍは正の整数）とする。
【００８７】
そして、１データフレームが８個のＴＳパケットで構成されているため、１スーパーフレームで割り当てられるデータフレーム数を整数個とするよう決定することで、ｋを正の整数として、１スーパーフレームで割り当てられる２０４バイトのＴＳパケットが８の整数倍（８×ｋ）となるようにすると、式（２）が成り立つ。尚、式（２）の右辺の（１／８）はビット単位をバイト単位として、式（２）の左辺と合わせるための係数である。
【００８８】
２０４×８×ｋ  ＝  ＮＤＡＴＡ×Ｍ×Ｒ×（１／８）×ＮＢ×ＮＦ        （２）
【００８９】
上記の式（１）及び式（２）を満たすデータシンボル数ＮＤＡＴＡとすることで、１スーパーフレームあたりのデータフレーム数及びＴＳパケット数を整数個とすることができる。
【００９０】
ただし、単に上記の式（１）及び式（２）を満たすのみでは、必ずしも伝送効率として好ましい状態とはならない場合も含まれる。このため、１スーパーフレームで割り当てられる当該決定したデータフレーム数でＴＳパケットのシンボルが１スーパーフレーム内の各ＳＣ−ＦＤＥブロックに割り当てられる際に、各ＳＣ−ＦＤＥブロックに対し最大割り当てとなるデータ部のシンボル数ＮＤＡＴＡを決定する。
【００９１】
即ち、上記の式（１）及び式（２）を満たし、尚且つスタッフィング領域のシンボル数Ｓを最小化するようにして伝送可能な情報量を最大とするために、ＮＢ＝２０４×ｋ’、ＮＦ＝８×ｋ''として、式（３）を満たす最大のｎ（ｎは正の整数）を決定する。ここで、符号化率Ｒや変調方式の変調多値数を考慮して、ｋ’は正の整数、１／２，１／４のうちのいずれかとする。また、ｋ''は正の整数、１／２、１／４、１／８のいずれかとする。
【００９２】
２ＮＦＦＴ−２ＮＦＦＴ×ＧＩ比−ＮＴＭＣＣ  ≧  ＮＤＡＴＡ
ＮＤＡＴＡ＝８×ＮＬＣＭ÷ｋ’÷ｋ''×ｎ                              （３）
【００９３】
式（３）を満たす最大のｎを設定することで、１スーパーフレームあたりのＴＳパケット、及びデータフレームの数を整数個とすることが可能となり、尚且つスタッフィング領域のシンボル数Ｓを最小化するようにしており、伝送可能な情報量が最大となる。また、２ＮＦＦＴ−２ＮＦＦＴ×ＧＩ比−ＮＴＭＣＣとＮＤＡＴＡとの差分となるスタッフィング領域のシンボル数Ｓについては、ＴＭＣＣシンボルの前段にそのＳシンボル分のＮＵＬＬを挿入することで、スタッフィング領域より前段のＵＷに対する前ゴーストの影響を軽減することが可能となる。
【００９４】
例えば、ＮＬＣＭ＝１２、ｋ’＝４、ｋ''＝１として、本実施形態のように、ＦＦＴポイント数２ＮＦＦＴ＝２０４８、ＧＩ比１／８、ＴＭＣＣ信号のシンボル数ＮＴＭＣＣ＝３２、ＳＣ−ＦＤＥフレーム内のＳＣ−ＦＤＥブロック数ＮＢ＝８１６＝２０４×４、１スーパーフレーム内のＳＣ−ＦＤＥフレーム数ＮＦ＝８＝８×１、内符号の符号化率Ｒを１／２、２／３、３／４、５／６、（１：内符号の符号化なし）、変調多値数２Ｍの次数Ｍ＝１〜５とすると、
２０４８−２０４８×１／８−３２  ≧  ８×１２÷４÷１×ｎ
１７６０  ≧  ２４×ｎ
となり、ｎ＝７３の時、ＮＤＡＴＡ＝１７５２、Ｓ＝８となる。
【００９５】
本例のように、最大のＮＤＡＴＡが１７５２シンボルとなることから、Ｓ＝８が割り当てられるが、データ部に割り当てるデータシンボル数や、ＦＦＴポイント数２ＮＦＦＴ、ＧＩ比、ＴＭＣＣ信号のシンボル数ＮＴＭＣＣの値によって可変であり、スタッフィング領域のシンボル数Ｓ＝０とすることもできる。
【００９６】
尚、上述した実施形態の例では、図５及び図６の動作フローに基づき、伝送フレーム構成部１１１によって逐次決定する例を説明したが、本実施形態の無線伝送システムの利用時点で伝送フレーム（スーパーフレーム）を構成するのに必要な全てのパラメータが事前に分かっているときは、予め設定テーブルを用意しておき、伝送フレーム構成部１１１によって当該設定テーブルに基づいて伝送フレーム（スーパーフレーム）を構成することもできる。
【００９７】
例えば、このような設定テーブルの例を図８に示している。図８（ａ）,（ｂ）,（ｃ）は、それぞれ本実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおけるスーパーフレームに関する典型的な設定例を示す図である。
【００９８】
図８（ａ）,（ｂ）,（ｃ）では、便宜上、１スーパーフレームあたりの“ＳＣ−ＦＤＥブロック数”、“ＳＣ−ＦＤＥフレーム数”、“ＦＦＴポイント数”、“ＧＩ比”、“データシンボル数”、及び“スタッフィングシンボル数”の順に、その組み合わせをまとめており、データ部に割り当てるデータシンボル数や、ＦＦＴポイント数２ＮＦＦＴ、ＧＩ比、ＴＭＣＣ信号のシンボル数ＮＴＭＣＣの値等のパラメータによって可変であることを示しているが、これらのパラメータに応じたいずれの組み合わせにおいても、１スーパーフレームあたりのＴＳパケット、及びデータフレームの数を整数個とすることが可能となり、尚且つスタッフィング領域のシンボル数Ｓを最小化するようにしており、伝送可能な情報量が最大となる。従って、本実施形態によれば、１スーパーフレームを、ＴＳパケットの数、及びデータフレームの数を整数個とし、尚且つ伝送パラメータ（ここでは、ＦＦＴサイズ、ＧＩ比及び符号化処理）で変動する信号伝送量に対し最大伝送効率となるよう構成するため、伝送効率の優れた伝送が可能となる。
【００９９】
（受信装置）
図９は、本発明による一実施形態のシングルキャリア方式の無線伝送システムにおける受信装置２００の概略構成を示すブロック図である。尚、図９に示す受信装置２００は、受信ブランチ数を１とする例である。
【０１００】
受信装置２００は、受信アンテナ２０１、周波数変換部２０２、アナログ・デジタル（ＡＤ）変換部２０３、デジタル直交復調部２０４、帯域制限フィルタ部２０５、ブロック同期部２０６、自動周波数制御部２０７、フーリエ変換部２０８、チャネル推定部２０９、周波数領域等化部２１０、逆フーリエ変換部２１１、スタッフィング除去部２１２、ＴＭＣＣ復号部２１３、ビット尤度計算部２１４、時間デインタリーブ部２１５、ビットデインタリーブ部２１６、ビタビ復号部２１７、伝送フレーム同期部２１８、バイトデインタリーブ部２１８ａ、リードソロモン復号部２１９、エネルギー逆拡散部２２０、フレーム同期部２２１、及びＤＶＢ−ＡＳＩ出力インタフェース部２２２を備える。
【０１０１】
受信装置２００は、受信アンテナ２０１を介して、送信装置１００からシングルキャリア方式のＲＦ信号を受信すると、周波数変換部２０２は、ＲＦ信号の無線周波数を中間周波数（ＩＦ）に周波数変換し、そのＩＦ信号をＡＤ変換部２０３に出力する。
【０１０２】
アナログ・デジタル（ＡＤ）変換部２０３は、入力されたアナログＩＦ信号をデジタルＩＦ信号へ変換し、デジタル直交復調部２０４へ出力する。
【０１０３】
デジタル直交復調部２０４は、デジタルＩＦ信号と自動周波数制御部２０７からの補正情報を基に、複素ベースバンド信号を生成、周波数ずれを補正し、周波数補正後の複素ベースバンド信号を帯域制限フィルタ部２０５に出力する。
【０１０４】
帯域制限フィルタ部２０５は、デジタル直交復調部２０４から複素ベースバンド信号を入力し、フィルタ処理により帯域制限を行い、帯域制限した複素ベースバンド信号をブロック同期部２０６に出力する。帯域制限フィルタとしては、ルートロールオフ特性を有するフィルタが通常用いられる。
【０１０５】
ブロック同期部２０６は、帯域制限フィルタ部２０５から帯域制限された複素ベースバンド信号を入力し、ＳＣ−ＦＤＥブロックの同期タイミングを検出し、ＵＷの部分（２５６シンボル）と、その後のスタッフィング領域のシンボル、ＴＭＣＣシンボル、データシンボル、ＵＷの部分（２０４８シンボル）とをシンボル速度の２倍速にて抽出する。また、ブロック同期部２０６は、自動周波数制御のために位相差情報を生成する。
【０１０６】
自動周波数制御部２０７は、ブロック同期部２０６から位相差情報を入力し、位相差情報から周波数ずれを補正するための情報を生成し、生成した補正情報をデジタル直交復調部２０４に出力する。
【０１０７】
フーリエ変換部２０８は、ブロック同期部２０６で抽出した２×２０４８シンボルのスタッフィング領域のシンボル、ＴＭＣＣシンボル、データシンボル、ＵＷの部分に対してフーリエ変換を行い、周波数領域の信号に変換し周波数領域等化部２１０へ出力する。
【０１０８】
チャネル推定部２０９は、ブロック同期部２０６で抽出した２×２５６シンボルのＵＷの部分に対してフーリエ変換を行い、周波数領域の信号に変換し、既知の周波数領域に変換されたＵＷを参照信号として用いてチャネル推定を行う。チャネル推定によって得られた伝搬路情報は周波数領域等化部２１０へ出力される。
【０１０９】
周波数領域等化部２１０は、スタッフィング領域のシンボル、ＴＭＣＣシンボル、データシンボル、ＵＷの周波数領域の信号と周波数領域の伝搬路情報が入力され、周波数領域での等化処理が行われる。周波数領域で等化されたスタッフィング領域のシンボル、ＴＭＣＣシンボル、データシンボル、ＵＷの周波数領域の信号は、逆フーリエ変換部２１１へ出力される。
【０１１０】
逆フーリエ変換部２１１は、入力された周波数領域のスタッフィング領域のシンボル、ＴＭＣＣシンボル、データシンボル、ＵＷの信号に対して、逆フーリエ変換を行い、時間領域の信号をスタッフィング除去部２１２へ出力する。
【０１１１】
スタッフィング除去部２１２は、８シンボルのスタッフィングシンボルとＵＷを除去した後の、ＴＭＣＣシンボル、及びデータシンボルからなる信号をＴＭＣＣ復号部２１３へ出力する。
【０１１２】
ＴＭＣＣ復号部２１３は、ＴＭＣＣシンボルに該当する信号に対し、シンボル判定を行い、所定のＴＭＣＣのシンボル配置に基づいて復号し、ＴＭＣＣ信号を復元してフレーム番号、変調方式等の情報を得る。更に、ＴＭＣＣ復号部２１３は、ＴＭＣＣシンボルを除いた、データシンボルを後段のビット尤度計算部２１４へ出力する。
【０１１３】
ビット尤度計算部２１４は、変調方式に応じたマッピングルールに基づき、各シンボルにおける各ビットの尤度を理想的な信号点配置と受信信号との２乗ユークリッド距離から求め、得られたビット尤度を時間デインタリーブ部２１５へ出力する。
【０１１４】
時間デインタリーブ部２１５は、送信装置１００の時間インタリーブ部１０９の時間インタリーブ回路の対となるデインタリーブ回路により、入力されたビット尤度の時間デインタリーブを行い、ビットデインタリーブ部２１６へ出力する。
【０１１５】
ビットデインタリーブ部２１６は、送信装置１００のビットインタリーブ部１０８のビットインタリーブ回路の対となるデインタリーブ回路により、入力されたビット尤度のビットデインタリーブを行い、ビタビ復号部２１７へ出力する。
【０１１６】
ビタビ復号部２１７は、入力されたビットデインタリーブ後のビット尤度を用いて、硬判定または軟判定によるビタビ復号を行い、そのビタビ復号による誤り訂正後の０又は１のビット系列をバイトデインタリーブ部２１８へ出力する。
【０１１７】
伝送フレーム同期部２１８は、スーパーフレームの同期を確立し、バイトデインタリーブ部２１８ａの処理（及びこれ以降の処理）によるデータフレーム構造の先頭位置を特定する。即ち、送信装置１００側でＴＳパケットの数、及びデータフレームの数が整数個となるよう１スーパーフレームを構成して伝送されているため、データフレーム毎に同期確立して改めてフレームを再構成する必要が無くなる。また、既に復号したＴＭＣＣ信号は、ＳＣ−ＦＤＥブロック内に必ず割り当てられているため、その内符号の符号化率Ｒ、ＳＣ−ＦＤＥブロックのブロック番号、及びスーパーフレームのフレーム番号も直ちに把握することができる。このように、本実施形態によれば、伝送される１スーパーフレームが、ＴＳパケットの数、及びデータフレームの数を整数個とし、尚且つ伝送パラメータ（ここでは、ＦＦＴサイズ、ＧＩ比及び符号化処理）で変動する信号伝送量に対し最大伝送効率となるよう構成されているため、受信側の処理効率が優れたものとなる。
【０１１８】
バイトデインタリーブ部２１８ａは、スーパーフレームの同期位置との関係から求まるデータフレームの同期位置を基準に、入力されたビット系列をバイト単位の系列に変換し、送信装置１００のバイトインタリーブ部１０５のバイトインタリーブ回路と対になるデインタリーブ回路により、バイトデインタリーブを行い、リードソロモン復号部２１９へ出力する。
【０１１９】
リードソロモン復号部２１９は、入力されたバイト単位のデータ系列に対し、リードソロモン復号による誤り訂正復号を行い、その誤り訂正後の信号を、エネルギー逆拡散部２２０へ出力する。
【０１２０】
エネルギー逆拡散部２２０は、送信装置１００のエネルギー拡散部１０３で行ったエネルギー拡散処理に対応するエネルギー逆拡散処理を行い、フレーム同期部２２１へ出力する。
【０１２１】
フレーム同期部２２１は、入力されたデータフレームの先頭のＢ８ｈを４７ｈに戻し、ＴＳパケットの再構成を行い、ＤＶＢ−ＡＳＩ出力インタフェース部２２２へ出力する。
【０１２２】
ＤＶＢ−ＡＳＩ出力インタフェース部２２２は、２０４バイトのＴＳ信号をＤＶＢ−ＡＳＩ信号に変換して出力する。
【０１２３】
以上のように、本実施形態の無線伝送システムにおける送信装置１００及び受信装置２００によれば、周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式で構成しながら、ＴＳパケットの数、及びデータフレームの数が整数個となるよう１スーパーフレームを構成して伝送可能となる。例えば外符号がリードソロモン（２０４，１８８）符号の場合に、ＳＣ−ＦＤＥブロック内のデータシンボル数を適切に選択挿入することができる。このため、１スーパーフレームの同期からＴＳパケットやデータフレームの同期も行うことが可能となり、受信側の処理負担を軽減し、その処理効率を向上させることができる。
【０１２４】
また、本実施形態の無線伝送システムにおける送信装置１００及び受信装置２００によれば、１ＳＣ−ＦＤＥブロック内に制御信号（ＴＭＣＣ信号）が挿入されるため、１ＳＣ−ＦＤＥブロックの相対配置関係を直ちに把握することができる。
【０１２５】
また、本実施形態の無線伝送システムにおける送信装置１００及び受信装置２００によれば、１ＳＣ−ＦＤＥブロック内のペイロード部に伝送効率のよい態様でスタッフィング領域を設けることで、同期捕捉と伝送効率の観点からバランスのよい伝送フレーム（スーパーフレーム）を構成することができる。
【０１２６】
また、本実施形態の無線伝送システムにおける送信装置１００及び受信装置２００によれば、１ＳＣ−ＦＤＥブロックの先頭（前段）に位置するＵＷと挿入される制御信号（ＴＭＣＣ信号）との間に当該スタッフィング領域（ＮＵＬＬ値が挿入される領域）を設けることで、当該前段のＵＷに対する前ゴーストの影響を低減することができ、伝送エラーに対する耐性を向上させることができる。
【０１２７】
以上、特定の実施形態の例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前述の実施形態の例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、ダイバーシチ合成処理を行うシングルキャリア方式の送信装置及び受信装置にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明によれば、周波数領域でのチャネル等化を可能とするシングルキャリア方式の無線伝送システムにおいて、ＴＳパケットの数、及びデータフレームの数が整数個となるよう１スーパーフレームを構成して伝送可能となり、受信側の処理負担を軽減し、その処理効率を向上させることができるので、シングルキャリア方式の放送又は通信等の無線伝送システムに有用である。
【符号の説明】
【０１２９】
１００  シングルキャリア方式の送信装置
１０１  ＤＶＢ−ＡＳＩ入力インタフェース部
１０２  フレーム同期部
１０３  エネルギー拡散部
１０４  リードソロモン符号化部
１０５  バイトインタリーブ部
１０６  畳込み符号化部
１０７  遅延補正部
１０８  ビットインタリーブ部
１０９  時間インタリーブ部
１１０  マッピング部
１１１  伝送フレーム構成部
１１１ａ  ＳＣ−ＦＤＥブロック構成部
１１２  スタッフィング部
１１３  ＴＭＣＣ挿入部
１１４  ユニークワード（ＵＷ）挿入部
１１５  波形整形部
１１６  デジタル直交変調部
１１７  デジタル・アナログ（ＤＡ）変換部
１１８  周波数変換部
１１９  電力増幅部
１２０  送信アンテナ
２００  シングルキャリア方式の受信装置
２０１  受信アンテナ
２０２  周波数変換部
２０３  アナログ・デジタル（ＡＤ）変換部
２０４  デジタル直交復調部
２０５  帯域制限フィルタ部
２０６  ブロック同期部
２０７  自動周波数制御部
２０８  フーリエ変換部
２０９  チャネル推定部
２１０  周波数領域等化部
２１１  逆フーリエ変換部
２１２  スタッフィング除去部
２１３  ＴＭＣＣ復号部
２１４  ビット尤度計算部
２１５  時間デインタリーブ部
２１６  ビットデインタリーブ部
２１７  ビタビ復号部
２１８  伝送フレーム同期部
２１８ａ  バイトデインタリーブ部
２１９  リードソロモン復号部
２２０  エネルギー逆拡散部
２２１  フレーム同期部
２２２  ＤＶＢ−ＡＳＩ出力インタフェース部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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