(57)【要約】【課題】片偏波システムにおいてＳＴＣ−ＳＦＮを実現する。【解決手段】送信装置１は、１系統のＴＳ信号又はＴＬＶ信号に対応するシンボルについて、ｎ（ｎ＞１）個のシンボルごとに時空間符号化し、ｎ系統の時空間符号化信号を生成する時空間符号化部１３と、前記ｎ系統の時空間符号化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ｎ系統のＯＦＤＭシンボルを生成し、該ｎ系統のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して同一周波数帯域のｎ系統のＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ変調部１４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の送信アンテナにより送信される同一周波数帯域の複数系統のＯＦＤＭ信号を生成する送信装置であって、
１系統のＴＳ信号又はＴＬＶ信号に対応するシンボルについて、ｎ（ｎ＞１）個のシンボルごとに時空間符号化し、ｎ系統の時空間符号化信号を生成する時空間符号化部と、
前記ｎ系統の時空間符号化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ｎ系統のＯＦＤＭシンボルを生成し、該ｎ系統のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して同一周波数帯域のｎ系統のＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ変調部と、
を備えることを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記時空間符号化部は、時間方向に時空間符号化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】
前記時空間符号化部は、周波数方向に時空間符号化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４】
前記時空間符号化部は、時間方向及び周波数方向に時空間符号化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５】
複数の送信アンテナにより送信された同一周波数帯域の複数系統のＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、
片偏波の受信アンテナで受信したｎ（ｎ＞１）系統のＯＦＤＭ信号を復調して複素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、
前記複素ベースバンド信号について、ｎ個の複素ベースバンド信号ごとに前記伝送路応答を用いて時空間復号し、１系統のＴＳ信号又はＴＬＶ信号に対応するシンボル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】
前記時空間復号部は、時間方向に時空間復号することを特徴とする、請求項５に記載の受信装置。
【請求項７】
前記時空間復号部は、周波数方向に時空間復号することを特徴とする、請求項５に記載の受信装置。
【請求項８】
前記時空間復号部は、時間方向及び周波数方向に時空間復号することを特徴とする、請求項５に記載の受信装置。
【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系統のＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）信号を送信する送信装置、及び該ＯＦＤＭ信号を受信する受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本の地上デジタル放送（ＩＳＤＢ−Ｔ）では、全国に電波を届けるために各放送局は多くの送信局・中継局を設置し、送信ネットワークを構築している。送信ネットワークの構築方法は、送信局・中継局の送信周波数の割り当て方によって２通りに大別できる。同じ送信周波数を繰り返し使用してネットワークを構築するＳＦＮ（Single Frequency Network）と、異なる送信周波数を使用してネットワークを構築するＭＦＮ（Multiple Frequency Network）である。
【０００３】
図２１に、ＳＦＮとＭＦＮの概要図を示す。図２１（ａ）は中継局Ａと中継局Ｂが同じ送信周波数（ＵＨＦ２７ｃｈ）を使用するＳＦＮを示し、図２１（ｂ）は中継局Ａと中継局Ｂが異なる送信周波数（ＵＨＦ２７ｃｈとＵＨＦ４０ｃｈ）を使用するＭＦＮについて示している。現在の地上デジタル放送においてＳＦＮは一部の地域では使用されており、今後の次世代ＴＶ方式における送信ネットワーク構築においても、現状の地上放送の周波数がひっ迫しているためにＳＦＮを中心にした送信ネットワーク構築が必要となる。
【０００４】
しかし、同じ送信周波数を繰り返し使用するＳＦＮは、ＭＦＮよりも周波数を有効利用できる半面、従来のＳＦＮ技術では、中継局Ａからの電波と中継局Ｂからの電波が同程度の大きさで到来する地点で受信特性が劣化するという問題があった。この原因は、中継局Ａ局からの送信信号と、中継局Ｂからの送信信号が全く同じであるため、受信地点によっては双方からの信号が逆位相の関係で合成されて受信されてしまい、受信信号に波形歪みが発生するためである。
【０００５】
そこで、水平偏波（Ｈ偏波）と垂直偏波（Ｖ偏波）を同時に使用する２×２の偏波ＭＩＭＯシステムにおいて、中継局Ａの送信信号と中継局Ｂの送信信号に、時空間符号化処理（ＳＴＣ：Space Time Coding）を施すことによってＳＦＮにおける受信特性改善を図る技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。これを偏波ＭＩＭＯ用ＳＴＣ−ＳＦＮ技術と呼ぶ。
【０００６】
例えば、Ｓ０，Ｓ２の順番で送信される中継局ＡのＨ偏波信号に対し、中継局ＢのＨ偏波信号は、時間方向の順番と符号を入れ替える時空間符号化処理により−Ｓ２＊、Ｓ０＊の順番で送信される。この処理によって、中継局Ａと中継局ＢのＨ偏波信号は同じにならないため、中継局Ａと中継局Ｂの電波が同程度の強さで到来する地点でも、その受信信号への波形歪み発生を防ぐことができる。同様に中継局Ａと中継局ＢのＶ偏波信号も時空間符号化処理が実施される。
【０００７】
受信機側では、伝搬路推定用の既知のパイロット信号（ＳＰ信号）によって得られる伝搬路情報ｈ００，ｈ０１，ｈ０２，ｈ０３，ｈ１０，ｈ１１，ｈ１２，ｈ１３を用いて４×４行列のＳＴＣ復号を行うことで、中継局Ａからの信号と中継局Ｂからの信号に分離できる。そして、両者の信号を比較・合成することによって、送信ダイバーシチ効果により、１波のみの受信時よりも特性を改善させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−０６２５６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、これまで検討されてきたＳＴＣ−ＳＦＮ技術は、水平偏波と垂直偏波を送受で同時に使用するＭＩＭＯシステムを前提とするものであった。現在の日本の一般的な受信装置は１つの偏波のみを受信するため、偏波ＭＩＭＯ用のＳＴＣ−ＳＦＮ技術をそのまま適用することはできず、片偏波に対応したＳＴＣ−ＳＦＮ技術が求められている。
【００１０】
また、従来の４×４行列を使用する偏波ＭＩＭＯ用ＳＴＣ−ＳＦＮ技術では、中継局（送信局）の数が２局までしかＳＴＣ−ＳＦＮシステムを構築できず、現在の日本の地上デジタル放送で広く使用されている３局以上の中継局によるＳＦＮを構築することができなかった。
【００１１】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、片偏波の受信アンテナを有する受信装置に対応することが可能な、ＳＴＣ−ＳＦＮシステム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】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る送信装置は、複数の送信アンテナにより送信される同一周波数帯域の複数系統のＯＦＤＭ信号を生成する送信装置であって、１系統のＴＳ信号又はＴＬＶ信号に対応するシンボルについて、ｎ（ｎ＞１）個のシンボルごとに時空間符号化し、ｎ系統の時空間符号化信号を生成する時空間符号化部と、前記ｎ系統の時空間符号化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ｎ系統のＯＦＤＭシンボルを生成し、該ｎ系統のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して同一周波数帯域のｎ系統のＯＦＤＭ信号を生成するＯＦＤＭ変調部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係る送信装置において、前記時空間符号化部は、時間方向に時空間符号化することを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る送信装置において、前記時空間符号化部は、周波数方向に時空間符号化することを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係る送信装置において、前記時空間符号化部は、時間方向及び周波数方向に時空間符号化することを特徴とする。
【００１６】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る受信装置は、複数の送信アンテナにより送信された同一周波数帯域の複数系統のＯＦＤＭ信号を受信する受信装置であって、片偏波の受信アンテナで受信したｎ（ｎ＞１）系統のＯＦＤＭ信号を復調して複素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、前記複素ベースバンド信号について、ｎ個の複素ベースバンド信号ごとに前記伝送路応答を用いて時空間復号し、１系統のＴＳ信号又はＴＬＶ信号に対応するシンボルを生成する時空間復号部と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明に係る受信装置において、前記時空間復号部は、時間方向に時空間復号することを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明に係る受信装置において、前記時空間復号部は、周波数方向に時空間復号することを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明に係る受信装置において、前記時空間復号部は、時間方向及び周波数方向に時空間復号することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、現在の地上デジタル放送と同様の片偏波システムにおいて、特段の追加アンテナ工事を行うことなく、ＳＴＣ−ＳＦＮを実現することができる。また、現在の日本の地上デジタル放送で広く使用されている３局以上の中継局によるＳＦＮを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る送信装置において、４シンボルごとに時間方向に時空間符号化する様子を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る送信装置において、４シンボルごとに周波数方向に時空間符号化する様子を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る送信装置において、４シンボルごとに時間方向及び周波数方向に時空間符号化する様子を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る送信装置において、８シンボルごとに時間方向に時空間符号化する様子を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る送信装置において、８シンボルごとに周波数方向に時空間符号化する様子を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る送信装置において、８シンボルごとに時間方向及び周波数方向に時空間符号化する様子を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る送信装置のＯＦＤＭ変調部の構成例を示すブロック図である。
【図９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】図１６に示したパイロット信号配置に対し、図１３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１８】本発明の一実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係る受信装置のＯＦＤＭ復調部の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係る受信装置の時空間復号部の処理の様子を示す図である。
【図２１】ＳＦＮとＭＦＮの概要図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
（送信装置）
本発明の一実施形態に係る送信装置について説明する。図１に、本発明の一実施形態に係る送信装置の構成例を示す。図１に示すように、送信装置１は、誤り訂正符号化部１１と、キャリア変調部１２と、時空間符号化部１３と、ＯＦＤＭ変調部１４とを備える。
【００２４】
送信装置１は、１系統のＴＳ（Transport Stream）信号又はＴＬＶ（Type-Length-Value）信号を入力して、複数の送信アンテナにより送信される、同一周波数帯域の複数系統のＯＦＤＭ信号を生成する。そして、生成したＯＦＤＭ信号をそれぞれ送信局１５に送信する。なお、本実施形態では系統数ｎ＝４としているが、系統数ｎは４に限定されるものではない。
【００２５】
送信局１５−１〜１５−４は、同一周波数帯域のＯＦＤＭ信号を片偏波の送信アンテナにより送信し、ＳＦＮを構築する。なお、片偏波の送信アンテナは、全て同一の偏波であってもよいし、そうでなくてもよい。
【００２６】
誤り訂正符号化部１１は、１系統のＴＳ信号又はＴＬＶ信号を誤り訂正符号化し、キャリア変調部１２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。
【００２７】
キャリア変調部１２は、サブキャリアごとに所定の変調方式に応じて、ＩＱ平面へマッピングされたシンボルを生成し、時空間符号化部１３に出力する。
【００２８】
時空間符号化部１３は、キャリア変調部１２から入力されるシンボルに対して、系統数ｎ＝４の場合は４シンボルごとに時空間符号化して４系統の時空間符号化信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを生成する。
【００２９】
図２は、４シンボルごとに時間方向に時空間符号化する様子を示す図である。キャリア変調部１２から時間方向に入力される４シンボルの複素数を（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）とすると、時空間符号化部１３は、時空間符号化信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを式（１）のように決定する。ここで、ｔはある離散時間を表し、＊は複素共役を表す。
【００３０】
【数１】
2018007017.tif 000003
【００３１】
図３は、４シンボルごとに周波数方向に時空間符号化する様子を示す図である。キャリア変調部１２から周波数方向に入力される４シンボルの複素数を（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）とすると、時空間符号化部１３は、時空間符号化信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを式（１）と同様に決定する。つまり、この場合は離散周波数ｆを用いて、式（１）のｔをｆに読み替えるものとする。
【００３２】
図４は、４シンボルごとに時間方向及び周波数方向に時空間符号化する様子を示す図である。キャリア変調部１２から時間方向及び周波数方向に入力される４シンボルの複素数を（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）とすると、時空間符号化部１３は、時空間符号化信号ａ，ｂ，ｃ，ｄを式（１）と同様に決定する。つまり、この場合は離散時間ｔ及び離散周波数ｆを用いて、式（１）の（ｔ），（ｔ+１），（ｔ+２），（ｔ+３）をそれぞれ（ｔ，ｆ），（ｔ，ｆ+１），（ｔ＋１，ｆ），（ｔ＋１，ｆ＋１）に読み替えるものとする。
【００３３】
本実施形態では系統数ｎ＝４としているが、ｎ＝８の場合について説明する。系統数ｎ＝８の場合には８シンボルごとに時空間符号化する。
【００３４】
図５は、８シンボルごとに時間方向に時空間符号化する様子を示す図である。キャリア変調部１２から時間方向に入力される８シンボルの複素数を（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７）とすると、時空間符号化部１３は、時空間符号化信号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈを式（２）のように決定する。
【００３５】
【数２】
2018007017.tif 000004
【００３６】
図６は、８シンボルごとに周波数方向に時空間符号化する様子を示す図である。キャリア変調部１２から周波数方向に入力される８シンボルの複素数を（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７）とすると、時空間符号化部１３は、時空間符号化信号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈを式（２）と同様に決定する。つまり、この場合は離散周波数ｆを用いて、式（３）の（ｔ），（ｔ＋１），（ｔ＋２），（ｔ＋３），（ｔ＋４），（ｔ＋５），（ｔ＋６），（ｔ＋７）をそれぞれ（ｆ），（ｆ＋１），（ｆ＋２），（ｆ＋３），（ｆ＋４），（ｆ＋５），（ｆ＋６），（ｆ＋７）に読み替えるものとする。
【００３７】
図７は、８シンボルごとに時間方向及び周波数方向に時空間符号化する様子を示す図である。キャリア変調部１２から時間方向及び周波数方向に入力される８シンボルの複素数を（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７）とすると、時空間符号化部１３は、時空間符号化信号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈを式（２）と同様に決定する。つまり、この場合は離散周波数ｆを用いて、式（２）の（ｔ），（ｔ＋１），（ｔ＋２），（ｔ＋３），（ｔ＋４），（ｔ＋５），（ｔ＋６），（ｔ＋７）をそれぞれ（ｔ，ｆ），（ｔ，ｆ＋１），（ｔ，ｆ＋２），（ｔ，ｆ＋３），（ｔ＋１，ｆ），（ｔ＋１，ｆ＋１），（ｔ＋１，ｆ＋２），（ｔ＋１，ｆ＋３）に読み替えるものとする。
【００３８】
ＯＦＤＭ変調部１４は、時空間符号化部１３から入力される４系統の時空間符号化信号ａ，ｂ，ｃ，ｄ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系統のＯＦＤＭシンボルを生成し、該４系統のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して同一周波数帯域の４系統のＯＦＤＭ信号を生成する。
【００３９】
図８は、ＯＦＤＭ変調部１４の構成例を示すブロック図である。図８に示すように、ＯＦＤＭ変調部１４は、パイロット信号生成部１４１と、ＯＦＤＭシンボル構成部１４２（１４２−１〜１４２−４）と、ＩＦＦＴ部１４３（１４３−１〜１４３−４）と、ＧＩ付加部１４４（１４４−１〜１４４−４）と、直交変調部１４５（１４５−１〜１４５−４）と、Ｄ／Ａ変換部１４６（１４６−１〜１４６−４）とを備える。
【００４０】
パイロット信号生成部１４１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、それぞれ異なるパターンの４種類のパイロット信号を生成し、ＯＦＤＭシンボル構成部１４２に出力する。
【００４１】
ＯＦＤＭシンボル構成部１４２は、時空間符号化部１３から入力される時空間符号化信号ａ，ｂ，ｃ，ｄに対して、パイロット信号生成部１４１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１４３に出力する。
【００４２】
ここで、パイロット信号生成部１４１が生成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。以下に説明するパイロット信号を用いることで、受信装置において伝送路応答を精度良く推定することができる。
【００４３】
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９〜図１４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９〜図１４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、送信局１５−１〜１５−４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９〜図１１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１２及び図１３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１４は図９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。
【００４４】
なお、図示はしていないが、パイロット信号生成部１４１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９〜図１１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。
【００４５】
このように、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。
【００４６】
図１５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１５（ａ）に示すように格子状に配置するか、図１５（ｂ）に示すように千鳥状に配置するか、図１５（ｃ）に示すように斜めに配置するのが好適である。図１５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。
【００４７】
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１６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１７は、図１５（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１７は、図１６に示したパイロット信号配置に対し、図１３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。なお、パイロット信号のキャリア方向の挿入間隔は、ＯＦＤＭ信号のＦＦＴサイズに応じて変更すればよい。
【００４８】
ＩＦＦＴ部１４３は、ＯＦＤＭシンボル構成部１４２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１４４に出力する。
【００４９】
ＧＩ付加部１４４は、ＩＦＦＴ部１４３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１４５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。
【００５０】
直交変調部１４５は、ＧＩ付加部１４４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１４６に出力する。
【００５１】
Ｄ／Ａ変換部１４６は、直交変調部１４５から入力されるＯＦＤＭ信号をアナログ信号に変換する。
【００５２】
このように、本発明に係る送信装置１は、時空間符号化部１３により、１系統のＴＳ信号又はＴＬＶ信号に対応するシンボルについて、ｎ（ｎ＞１）個のシンボルごとに時空間符号化し、ｎ系統の時空間符号化信号を生成し、ＯＦＤＭ変調部１４により、ｎ系統の時空間符号化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ｎ系統のＯＦＤＭシンボルを生成し、該ｎ系統のＯＦＤＭシンボルの各キャリアを変調して同一周波数帯域のｎ系統のＯＦＤＭ信号を生成する。かかる構成により、現在の地上デジタル放送と同様の片偏波システムにおいて、既存の送信局１５を用いてＳＴＣ−ＳＦＮを実現することが可能となり、従来のＳＦＮ方式と比べて特性改善を図ることができる。また、多数の送信局によるＳＦＮも構築することができるため、より一層ＳＦＮ中心の送信ネットワークを構築することが可能となり、周波数を有効に利用することができる。例えば、系統数ｎ＝８であれば、最大８局のＳＦＮを構築することができる。
【００５３】
時空間符号化部１３が時間方向に時空間符号化する場合は、時間方向にｔ〜ｔ＋ｎ−１までのシンボルをためてから符号化するため、処理遅延が生じるものの、周波数変動の影響を受けにくくすることができる。時空間符号化部１３が時間方向に時空間符号化する場合は、周波数変動の影響を受けやすいものの、時間変動の影響を受けにくくすることができる。時空間符号化部１３が時間方向及び周波数方向に時空間符号化する場合は、時間変動の影響及び周波数変動の影響をともに受けにくくすることができる。
【００５４】
（受信装置）
つぎに、本発明の一実施形態に係る受信装置について説明する。図１８は、本発明の一実施形態に係る受信装置の構成例を示すブロック図である。図１８に示す受信装置２は、ＯＦＤＭ復調部２１と、時空間復号部２２と、キャリア復調部２３と、誤り訂正復号部２４とを備える。
【００５５】
受信装置２は、片偏波の複数の送信アンテナにより送信された同一周波数帯域の複数系統のＯＦＤＭ信号を、１本（片偏波）の受信アンテナで受信する。
【００５６】
ＯＦＤＭ復調部２１は、受信した４つのＯＦＤＭ信号を復調して複素ベースバンド信号ｙ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ｈ０，ｈ１，ｈ２，ｈ３を推定する。
【００５７】
図１９は、ＯＦＤＭ復調部２１の構成を示すブロック図である。図１９に示すように、ＯＦＤＭ復調部２１は、Ａ／Ｄ変換部２１１と、直交復調部２１２と、ＧＩ除去部２１３と、ＦＦＴ部２１４と、パイロット信号生成部２１５と、パイロット信号抽出部２１６と、伝送路応答推定部２１７と、伝送路応答補間部２１８とを備える。
【００５８】
Ａ／Ｄ変換部２１１は、受信アンテナ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２１２に出力する。
【００５９】
直交復調部２１２は、Ａ／Ｄ変換部２１１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２１３に出力する。
【００６０】
ＧＩ除去部２１３は、直交復調部２１２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２１４に出力する。
【００６１】
ＦＦＴ部２１４は、ＧＩ除去部２１３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ｙを生成し、パイロット信号抽出部２１６に出力する。
【００６２】
パイロット信号生成部２１５は、送信装置１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１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２１６に出力する。また、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２１７に出力する。
【００６３】
パイロット信号抽出部２１６は、送信装置１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、ＦＦＴ部２１４から入力される複素ベースバンド信号ｙから、パイロット信号の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２１７に出力する。
【００６４】
伝送路応答推定部２１７は、パイロット信号抽出部２１６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。
【００６５】
伝送路応答補間部２１８は、算出し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。
【００６６】
時空間復号部２２は、ＯＦＤＭ復調部２１から入力される複素ベースバンド信号ｙについて、系統数ｎ＝４の場合は４個の複素ベースバンド信号ごとに伝送路応答ｈ０，ｈ１，ｈ２，ｈ３を用いて時空間復号し、時空間復号信号Ｓ（１系統のＴＳ信号又はＴＬＶ信号に対応するシンボル）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。
【００６７】
図２０は、時空間復号部２２の処理の様子を示す図である。送信装置１により、図２及び式（１）で示した時間方向の時空間符号化がなされている場合には、複素ベースバンド信号ｙは式（３）の行列式で表される。よって、時空間復号信号Ｓは、逆行列演算により４シンボル（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）ずつ求めることができる。
【００６８】
【数３】
2018007017.tif 000005
【００６９】
送信装置１により、図３で示した周波数方向の時空間符号化がなされている場合には、式（３）のｔをｆに読み替えることで時空間復号信号Ｓを求めることができる。
【００７０】
送信装置１により、図４で示した時間方向及び周波数方向の時空間符号化がなされている場合には、式（３）の（ｔ），（ｔ+１），（ｔ+２），（ｔ+３）をそれぞれ（ｔ，ｆ），（ｔ，ｆ+１），（ｔ＋１，ｆ），（ｔ＋１，ｆ＋１）に読み替えることで時空間復号信号Ｓを求めることができる。
【００７１】
本実施形態では系統数ｎ＝４としているが、ｎ＝８の場合について説明する。系統数ｎ＝８の場合には８個の複素ベースバンド信号ごとに伝送路応答ｈ０，ｈ１，ｈ２，ｈ３，ｈ４，ｈ５，ｈ６，ｈ７を用いて時空間復号する。
【００７２】
送信装置１により、図５及び式（２）で示した時間方向の時空間符号化がなされている場合には、複素ベースバンド信号ｙは式（４）の行列式で表される。よって、時空間復号信号Ｓは、逆行列演算により８シンボル（Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７）ずつ求めることができる。
【００７３】
【数４】
2018007017.tif 000006
【００７４】
送信装置１により、図６で示した周波数方向の時空間符号化がなされている場合には、式（４）のｔをｆに読み替えることで、時空間復号信号Ｓを求めることができる。
【００７５】
送信装置１により、図７で示した時間方向及び周波数方向の時空間符号化がなされている場合には、式（４）の（ｔ），（ｔ＋１），（ｔ＋２），（ｔ＋３），（ｔ＋４），（ｔ＋５），（ｔ＋６），（ｔ＋７）をそれぞれ（ｆ），（ｆ＋１），（ｆ＋２），（ｆ＋３），（ｆ＋４），（ｆ＋５），（ｆ＋６），（ｆ＋７）に読み替えることで、時空間復号信号Ｓを求めることができる。
【００７６】
キャリア復調部２３は、時空間復号部２２から入力される時空間復号信号Ｓ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２４に出力する。
【００７７】
誤り訂正復号部２４は、キャリア復調部２３から入力される信号に対して、誤り訂正を行い、送信装置１から送信された信号を復号する。
【００７８】
このように、本発明に係る受信装置２は、ＯＦＤＭ復調部２１により、片偏波の受信アンテナで受信したｎ（ｎ＞１）系統のＯＦＤＭ信号を復調して複素ベースバンド信号ｙ及び伝送路応答ｈ０〜ｈｎを推定し、時空間復号部２２により、複素ベースバンド信号ｙについて、ｎ個の複素ベースバンド信号ｙごとに伝送路応答ｈ０〜ｈｎを用いて時空間復号し、１系統のＴＳ信号又はＴＬＶ信号に対応するシンボルを生成する。かかる構成により、片偏波の受信アンテナを有する受信装置に対応することができ、現在の日本の一般視聴者宅においても特段の追加アンテナの工事を行うことなく、ＳＴＣ−ＳＦＮシステムを構築することができる。
【００７９】
時空間復号部２２が時間方向に時空間復号する場合は、時間方向にｔ〜ｔ＋ｎ−１までのシンボルをためてから符号化するため、処理遅延が生じるものの、周波数変動の影響を受けにくくすることができる。時空間復号部２２が時間方向に時空間復号する場合は、周波数変動の影響を受けやすいものの、時間変動の影響を受けにくくすることができる。時空間復号部２２が時間方向及び周波数方向に時空間復号する場合は、時間変動の影響及び周波数変動の影響をともに受けにくくすることができる。
【００８０】
なお、上述の実施形態は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。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１      送信装置
２      受信装置
１１    誤り訂正符号化部
１２    キャリア変調部
１３    時空間符号化部
１４    ＯＦＤＭ変調部
１５    送信局
２１    ＯＦＤＭ復調部
２２    時空間復号部
２３    キャリア復調部
２４    誤り訂正復号部
１４１  パイロット信号生成部
１４２  ＯＦＤＭシンボル構成部
１４３  ＩＦＦＴ部
１４４  ＧＩ付加部
１４５  直交変調部
１４６  Ｄ／Ａ変換部
２１１  Ａ／Ｄ変換部
２１２  直交復調部
２１３  ＧＩ除去部
２１４  ＦＦＴ部
２１５  パイロット信号生成部
２１６  パイロット信号抽出部
２１７  伝送路応答推定部
２１８  伝送路応答補間部
【図１】
2018007017.tif 000007
【図２】
2018007017.tif 000008
【図３】
2018007017.tif 000009
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2018007017.tif 000021
【図１６】
2018007017.tif 000022
【図１７】
2018007017.tif 000023
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2018007017.tif 000027