(57)【要約】【課題】  リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数を変えることなく、ＯＦＤＭＡ方式を用いた多元接続において精度の高い伝搬路推定を行うことができるＯＦＤＭ信号送信装置を提供する【解決手段】  リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数は同数で、パイロット・シンボルを配置する周波数間隔が伝送路の遅延スプレッドに応じて異なる複数のマッピングパターンを備え、パイロット挿入パターン制御回路６が、遅延スプレッドの値とマッピングパターンとを対応付けて記憶しておき、入力された伝送路の遅延スプレッドに対応するマッピングパターンを選択して、当該マッピングパターンをマッピング回路１とパイロット挿入回路３に指示し、当該マッピングパターンに従って、マッピング回路１がデータをリソースブロックに割り振り、パイロット挿入回路３がパイロット・シンボルを挿入するＯＦＤＭ信号送信装置としている。【選択図】        図１
2012085084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサブキャリアを含むリソースブロックに、データ・シンボルとパイロット・シンボルとが特定のマッピングパターンに従ってマッピングされたＯＦＤＭ信号を送信するＯＦＤＭ信号送信装置であって、
指示されたマッピングパターンに従って、前記リソースブロックのデータ・シンボルに相当する位置に送信データをマッピングするマッピング回路と、
前記マッピングされた送信データをサブキャリア変調してデータ・シンボルを生成するサブキャリア変調回路と、
指示されたマッピングパターンに従って、前記サブキャリア変調されたデータ・シンボルが配置されたリソースブロックにパイロット・シンボルを挿入するパイロット挿入回路と、
予め複数のマッピングパターンと遅延スプレッドの値とを対応付けて記憶しておき、伝送路の遅延スプレッドの値が入力されると、前記入力された遅延スプレッドの値に対応するマッピングパターンを特定して、前記特定されたマッピングパターンを前記マッピング回路と前記パイロット挿入回路とに指示するパイロット挿入パターン制御回路とを備え、
前記複数のマッピングパターンは、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数は一定であり、挿入されるパイロット・シンボルのサブキャリア間隔が伝送路の遅延スプレッドの値に応じて異なるマッピングパターンであることを特徴とするＯＦＤＭ信号送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を使用した無線信号の送信装置であって、特に直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式を用いた場合でも、精度の高い伝搬路推定を行うことができるＯＦＤＭ信号送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明］
ＯＦＤＭ方式は、ディジタル変調した情報信号を一定の周波数間隔で並ぶ複数のサブキャリアを用いて送信するマルチキャリア伝送方式であり、ＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial）のようなデジタルテレビ放送や、ＩＥＥＥ８０２．１１ａのような無線ＬＡＮ等の種々のシステムで用いられている。
【０００３】
一般的なＯＦＤＭ方式では、伝搬路変動を補償するために、一部のサブキャリアに既知信号（パイロット・シンボル）を挿入して送信し、受信側ではこのパイロット・シンボルの情報を基に伝搬路推定を行うようにしている。
【０００４】
従来のＯＦＤＭ信号通信装置について図３を用いて説明する。図３は、従来のＯＦＤＭ信号通信装置の構成ブロック図である。
図３に示すように、従来のＯＦＤＭ信号通信装置は、送信処理部１０′と受信処理部２０′とを備え、送信処理部として、マッピング回路１′と、サブキャリア変調回路２と、パイロット挿入回路３′と、ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transform：逆離散フーリエ変換）回路４と、送信ＲＦ部５とを備え、受信処理部として、受信ＲＦ部１１と、ＤＦＴ（Discrete Fourier Transform：離散フーリエ変換）回路１２と、伝搬路推定回路１３′と、補償回路１４と、復調回路１５と、デマッピング回路１６とを備えている。
【０００５】
［送信処理部１０′の各部］
マッピング回路１′は、送信データをサブキャリアに割り振って配置する。
サブキャリア変調回路２は、送信データを予め設定された変調方式でシンボル点に配置して、データ・シンボルとして、送信信号を生成する。
パイロット挿入回路３は、変調された送信データの予め決められたサブキャリア位置にパイロット・シンボルを挿入する。
ＩＤＦＴ回路４は、逆離散フーリエ変換を行って、サブキャリア信号から時間信号に変換する。
送信ＲＦ部５は、入力された信号をアップコンバートし、増幅して送信する。
【０００６】
［受信処理部２０′の各部］
受信ＲＦ部１１は、受信したＯＦＤＭ信号を増幅し、ダウンコンバートする。
ＤＦＴ回路１２は、適切な窓位置を決定後、時間領域のＯＦＤＭ信号を離散フーリエ変換して、各サブキャリアの信号に分離する。
伝搬路推定回路１３は、受信された無線信号が通過してきた無線伝搬路の周波数特性や時間特性、また受信機の回路などにより発生する信号の振幅誤差や位相のひずみを補償するために、所定のサブキャリア位置に挿入されたパイロット・シンボルに基づいて伝搬路の特性を推定する。
【０００７】
補償回路１４は、伝搬路推定結果に基づいて、ＯＦＤＭ受信信号の振幅誤差や位相のひずみを補償する。
復調回路１５は、補償後のサブキャリア信号を変調方式に対応する復調方式で復調する。
デマッピング回路１６は、サブキャリアに割り振られたデータを復元して受信データを取り出す。
【０００８】
［従来のＯＦＤＭ信号通信装置における動作：図３］
次に、従来のＯＦＤＭ信号通信装置における動作について図３を用いて説明する。
送信時には、送信データがマッピング回路１′に入力されてサブキャリアに割り振られ、サブキャリア変調回路２で送信データをシンボル点に配置してデータ・シンボルを生成して、送信信号が生成される。
そして、送信信号は、パイロット挿入回路３′で、予め決められたサブキャリア位置にパイロット・シンボルが挿入され、ＩＤＦＴ回路４で逆離散フーリエ変換されて時間信号に変換され、送信ＲＦ部５でアップコンバートされ、送信される。
【０００９】
受信時には、受信ＲＦ部１１において受信された受信信号は、ダウンコンバートされ、ＤＦＴ回路１２でフーリエ変換されて、時間軸信号からサブキャリア信号に変換され、伝搬路推定回路１３で、所定のサブキャリア位置に挿入されたパイロット・シンボルから伝搬路の特性が推定される。
【００１０】
そして、補償回路１４で、伝搬路推定結果に基づいてＯＦＤＭ信号の補償が行われ、復調回路１５で、補償後のサブキャリア信号が復調され、デマッピング回路１６によってサブキャリアに割り振られたデータが統合されて受信データが得られる。
【００１１】
［従来のパイロット・シンボルの挿入例：図４］
次に、従来のＯＦＤＭ信号通信装置におけるパイロット・シンボルの挿入例について図４を用いて説明する。図４は、従来のＯＦＤＭ信号送受信装置におけるパイロット・シンボルの挿入パターン例を示す説明図である。
図４に示すように、複数のＯＦＤＭシンボルにより構成される無線フレームを、周波数軸と時間軸の二次元で考える。
図４（ａ）の挿入パターンは、ある時刻のＯＦＤＭシンボルにおけるすべてのサブキャリアをパイロット・シンボルとする方式である。フレーム内でのパイロット・シンボルの挿入位置により、時間的に前方に配置する場合はプリアンブル、中間に配置する場合はミッドアンブル、後方に配置する場合はポストアンブルとも呼ばれる。
【００１２】
図４（ｂ）の挿入パターンは、時刻を問わず同じ周波数のサブキャリアをパイロット・シンボルとして使用する連続パイロット（ＣＰ：Continuous Pilot）方式である。
また、図４（ｃ）の挿入パターンは、時間的にも周波数的にも連続ではない、飛び飛びの位置にパイロット・シンボルを配置する分散パイロット（ＳＰ：Scattered Pilot）方式である。
（ａ）〜（ｃ）のいずれの方式であっても、パイロット・シンボル以外のデータ・サブキャリアにおける伝送歪みは、周波数／時間領域で配置されたパイロット・シンボル位置でサンプリングされた伝搬路特性を補間することで得られる。
【００１３】
このとき、伝搬路の周波数特性を正しく推定するためには、サンプリング定理を満たす間隔でパイロット・シンボルを配置しなければならない。したがって、長遅延パスが多い伝搬路環境において使用されることが想定される無線システムにおいては、周波数軸方向のパイロット間隔を狭める必要がある。
【００１４】
［ＯＦＤＭＡ方式］
次に、ＯＦＤＭＡ（直交周波数分割多元接続）方式において、パイロット・シンボルによる伝搬路変動補償を行うことを考える。
ＯＦＤＭＡでは、１ユーザあたりに割り当てる無線リソースを、周波数（サブキャリア）方向及び時間（シンボル）方向に細分化されたブロック単位とする場合が多い。
たとえば、Ｍｏｂｉｌｅ  ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）のサブチャネル配置法の一つであるＰＵＳＣ（Partial Usage of SubChannels）では、下りリンクは、１４サブキャリア×２シンボル単位（クラスタという）、上りリンクでは、４サブキャリア×３シンボル単位（タイルという）というようなブロック単位でユーザに領域を割り当て、各ユーザのブロックを帯域内に分散して配置することで、周波数ダイバーシチ効果を得ている。以下、このようなブロックを総称してリソースブロックと呼ぶ。
【００１５】
ＯＦＤＭＡ方式では、複数の送信機からの信号がそれぞれ異なる伝搬路を通過し、それが合成されて受信されるため、受信機における伝搬路特性の推定は、それぞれの送信機との間で別々に行う必要がある。
この場合、各送信機に割り当てられたパイロット・シンボルを用いて伝搬路の推定を行うことになるが、全帯域を１ユーザで使用する場合（いわゆるＯＦＤＭ伝送）と異なり、伝搬路推定をリソースブロック単位で行うことになるため、伝送効率を考慮すると、パイロット・シンボルの数を大きくすることはできない。
そのため、少数のパイロット・シンボルから補間を行うことが可能である０次ホールド補間や線形補間などが使用される。尚、一般的な移動通信環境であるマルチパスフェージング環境では、より高い推定精度が得られるように、２点間を結ぶ線形補間を採用することが好ましい。
【００１６】
［遅延スプレッドによるパイロット・シンボルの配置］
ところで、送信機と受信機との位置関係により、各々の伝搬路の遅延スプレッドは異なることが多い。ＯＦＤＭＡ方式のように、小さなリソースブロック単位で伝搬路推定を行う場合、パイロット・シンボルの数を大きくできないため、遅延スプレッドが大きい無線局間でも良好な伝搬路推定精度を得るためには、周波数軸上のパイロット間隔を狭くする必要がある。
一方、遅延スプレッドが小さい伝搬路環境にある無線局間では、周波数軸上のパイロット間隔を遅延スプレッドが大きい場合と同様に狭くすると、パイロット間隔がナイキスト間隔よりも極めて小さくなってしまい、パイロット・シンボルを有効に活用できなくなってしまう。
【００１７】
これを防ぐために、遅延スプレッドの小さい伝搬路環境にある無線局との通信においては、パイロット・シンボルを間引いて、その分、伝送速度を上げるような制御を行うことも考えられる。
しかし、多元接続において、遅延スプレッドに応じてパイロット・シンボルを間引いて伝送速度を上げる制御を行う場合、通信先毎にリソースブロック当たりのデータシンボル数が異なることになるため、リソースブロックにおけるマッピング処理が複雑になり、更に、チャネルコーディングや上位レイヤとのインタフェースの観点からも好ましくない。
また、多元接続でなくても、遅延スプレッドに応じて無線フレームにおけるパイロット・シンボルの数を変更するのは処理が複雑になってしまう。
【００１８】
［関連技術］
尚、ＯＦＤＭ信号を送受信する通信装置に関する技術としては、国際公開ＷＯ２００７／１３８７５３号公報「マルチキャリア通信における符号化信号配置方法及び通信装置」（出願人：株式会社日立コミュニケーションテクノロジー、特許文献１）がある。
特許文献１には、ＯＦＤＭなどのマルチキャリア通信方式において、符号化した信号を、リソースブロックに分割して、パイロット信号の配置と無関係に信号を配置し、パイロット信号と同位置に配置された信号は送信時にパンクチャすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００７／１３８７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、従来のＯＦＤＭ信号通信装置では、遅延スプレッドの大きさに応じて無線フレーム当たりのパイロット・シンボルの数を変えると、マッピング処理が複雑になり、負荷が大きくなってしまうという問題点があった。
特に、ＯＦＤＭＡ方式を用いた多元接続を行う場合には、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数を変えずに精度の高い伝搬路推定を行うことは困難であるという問題点があった。
【００２１】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数を変えることなく、ＯＦＤＭＡ方式を用いた多元接続において精度の高い伝搬路推定を行うことができるＯＦＤＭ信号送信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、複数のサブキャリアを含むリソースブロックに、データ・シンボルとパイロット・シンボルとが特定のマッピングパターンに従ってマッピングされたＯＦＤＭ信号を送信するＯＦＤＭ信号送信装置であって、指示されたマッピングパターンに従って、リソースブロックのデータ・シンボルに相当する位置に送信データをマッピングするマッピング回路と、マッピングされた送信データをサブキャリア変調してデータ・シンボルを生成するサブキャリア変調回路と、指示されたマッピングパターンに従って、サブキャリア変調されたデータ・シンボルが配置されたリソースブロックにパイロット・シンボルを挿入するパイロット挿入回路と、予め複数のマッピングパターンと遅延スプレッドの値とを対応付けて記憶しておき、伝送路の遅延スプレッドの値が入力されると、当該入力された遅延スプレッドの値に対応するマッピングパターンを特定して、特定されたマッピングパターンをマッピング回路とパイロット挿入回路とに指示するパイロット挿入パターン制御回路とを備え、複数のマッピングパターンは、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数は一定であり、挿入されるパイロット・シンボルのサブキャリア間隔が伝送路の遅延スプレッドの値に応じて異なるマッピングパターンであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、複数のサブキャリアを含むリソースブロックに、データ・シンボルとパイロット・シンボルとが特定のマッピングパターンに従ってマッピングされたＯＦＤＭ信号を送信するＯＦＤＭ信号送信装置であって、指示されたマッピングパターンに従って、リソースブロックのデータ・シンボルに相当する位置に送信データをマッピングするマッピング回路と、マッピングされた送信データをサブキャリア変調してデータ・シンボルを生成するサブキャリア変調回路と、指示されたマッピングパターンに従って、サブキャリア変調されたデータ・シンボルが配置されたリソースブロックにパイロット・シンボルを挿入するパイロット挿入回路と、予め複数のマッピングパターンと遅延スプレッドの値とを対応付けて記憶しておき、伝送路の遅延スプレッドの値が入力されると、当該入力された遅延スプレッドの値に対応するマッピングパターンを特定して、特定されたマッピングパターンをマッピング回路とパイロット挿入回路とに指示するパイロット挿入パターン制御回路とを備え、複数のマッピングパターンは、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数は一定であり、挿入されるパイロット・シンボルのサブキャリア間隔が伝送路の遅延スプレッドの値に応じて異なるマッピングパターンであるＯＦＤＭ信号送信装置としているので、伝送路の遅延スプレッドの大きさに応じてパイロット・シンボルの配置を適切な周波数間隔とすることができ、例えば、遅延が大きい場合には周波数間隔を狭くしてサンプリング間隔を狭めて伝搬路推定の精度を向上させ、遅延が小さい場合にはパイロット・シンボルが挿入されない周波数領域を広くすると共に隣接するサブキャリアにパイロット・シンボルを配置するマッピングパターンとして雑音の影響を低減して、精度の高い伝搬路推定を行って通信の信頼性を向上させることができ、更に、リソースブロック当たりのデータ・シンボル数を一定として、マッピング処理が複雑になるのを防ぐことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ信号送信装置（本送信装置）が用いられたＯＦＤＭ信号通信装置の構成ブロック図である。
【図２】本通信装置におけるパイロット挿入パターンの例を示す説明図である。
【図３】従来のＯＦＤＭ信号通信装置の構成ブロック図である。
【図４】従来のＯＦＤＭ信号送受信装置におけるパイロット・シンボルの挿入パターン例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ信号送信装置は、複数の無線機とＯＦＤＭＡによる多元接続を行い、遅延スプレッドの大きさに対応付けて、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数を変えずに、サブキャリア間隔を変えて配置した複数のパイロット・シンボルの挿入パターンを備え、通信先毎に、入力された遅延スプレッドに対応するパイロット・シンボルの挿入パターンを用いて送信信号にパイロット・シンボルを挿入して送信するようにしているので、相手先毎に異なる伝送路の遅延に応じてパイロット・シンボルの挿入位置を適切な周波数間隔とすることができ、受信装置において精度の高い伝搬路推定を可能とし、また、リソースブロック当たりのデータ・シンボルの数を一定にして、マッピング処理が複雑になるのを防ぐことができるものである。
【００２６】
また、本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ信号送信装置は、遅延スプレッドの大きさに対応付けて、無線フレーム当たりのパイロット・シンボルの数を変えずに、サブキャリア間隔を変えて配置した複数のパイロット・シンボルの挿入パターンを備え、伝送路の遅延スプレッドの大きさが入力されると、送信データに当該入力された遅延スプレッドに対応する挿入パターンでパイロット・シンボルを配置して送信するＯＦＤＭ信号送信装置としており、伝送路の遅延スプレッドに応じて、パイロット・シンボルの挿入位置を適切な周波数間隔として受信装置において精度の高い伝搬路推定を可能とすることができ、また、無線フレーム当たりのデータ・シンボルの数を一定にして、マッピング処理が複雑になるのを防ぐことができるものである。
【００２７】
また、本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ信号送信装置は、受信装置に、パイロット・シンボルの挿入パターンを変更する際には、新たなパイロット・シンボルの挿入パターンを含む制御メッセージに、変更前の挿入パターンでパイロット・シンボルを挿入して送信するようにしており、受信装置にパイロット・シンボルの配置パターンを確実に報知して、受信装置で精度の高い伝搬路推定を行うことができるものである。
【００２８】
また、本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ信号通信装置は、受信処理部と送信処理部とを備え、受信処理部が、受信信号に基づいて伝送路の遅延スプレッドを検出し、遅延スプレッドを送信処理部に出力すると共に、受信した制御メッセージで指定された挿入パターンに基づいて、受信信号中のパイロット・シンボルから伝搬路推定を行って受信データを補償し、送信処理部が、受信処理部から入力された遅延スプレッドの大きさに対応付けて、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数を変えずにサブキャリア間隔を変えて配置した複数のパイロット・シンボルの挿入パターンを記憶しており、受信処理部から伝送路の遅延スプレッドの大きさが入力されると、当該遅延スプレッドに対応するパイロット・シンボルの挿入パターンを選択して当該挿入パターンを制御メッセージで報知後、当該挿入パターンに従ってパイロット・シンボルを配置して送信するＯＦＤＭ信号通信装置としており、伝送路の遅延スプレッドに応じて、パイロット・シンボルの挿入位置を適切な周波数間隔として、受信装置において精度の高い伝搬路推定を可能とし、また、リソースブロック当たりのデータ・シンボルの数を一定にして、マッピング／デマッピング処理が複雑になるのを防ぐことができるものである。
【００２９】
［本実施の形態に係るＯＦＤＭ信号通信装置：図１］
本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ信号通信装置（本通信装置）について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ信号送信装置（本送信装置）が用いられたＯＦＤＭ信号通信装置の構成ブロック図である。
図１に示すように、本通信装置は、送信処理部１０と受信処理部２０とから構成される。
送信処理部１０は、マッピング回路１と、サブキャリア変調回路２と、パイロット挿入回路３と、ＩＤＦＴ回路４と、送信ＲＦ部５と、本装置の特徴部分であるパイロット挿入パターン制御回路６とを備えている。また、マッピング回路１とパイロット挿入回路３の処理が従来とは一部異なっている。
尚、送信処理部１０は、本実施の形態に係るＯＦＤＭ信号送信装置に相当するものである。
【００３０】
また、受信処理部２０は、受信ＲＦ部１１と、伝搬路推定回路１３と、補償回路１４と、復調回路１５と、デマッピング回路１６と、伝搬路推定制御回路１７と、遅延プロファイル検出回路７とを備えている。
伝搬路推定制御回路１７と、遅延プロファイル検出回路７は、従来とは異なる部分であり、伝搬路推定回路１３の処理が従来とは一部異なっている。
【００３１】
送信処理部１０、受信処理部２０の各構成部分の内、図３に示した従来のＯＦＤＭ信号通信装置と同じ番号を付した部分は、従来のＯＦＤＭ信号通信装置と同様の構成及び動作であるため、ここでは説明を省略する。
【００３２】
［本送信装置の特徴概要］
本送信装置の特徴部分について説明する。
本送信装置は、複数のパイロット・シンボルの挿入パターン（パイロット挿入パターン、マッピングパターン）を備え、入力された遅延スプレッドの値に応じて適切なパイロット挿入パターンを選択して、当該パターンでパイロット・シンボルを送信データに挿入して、ＩＤＦＴ送信するものである。
【００３３】
そして、本送信装置の特徴として、複数のパイロット挿入パターンはいずれも、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数は一定、つまり無線フレーム当たりのパイロット・シンボルの数は一定であり、パイロット・シンボルの周波数間隔が異なる配置となっている。
【００３４】
［パイロット挿入パターン制御回路６］
送信処理部１０のパイロット挿入パターン制御回路６は、受信処理部２０から入力される遅延スプレッドに基づいて、適切なサブキャリア間隔でパイロット・シンボルを挿入するパイロット挿入パターンを選択してマッピング回路１及びパイロット挿入回路３に指示するものである。
【００３５】
具体的には、パイロット挿入パターン制御回路６は、予め、遅延スプレッドの範囲とパイロット挿入パターン名とを対応付けて記憶しておき、入力された遅延スプレッドの値に対応するパイロット挿入パターン名を選択し、当該パイロット挿入パターンを選択する指示をマッピング回路１及びパイロット挿入回路３に出力すると共に、受信側の装置に当該パイロット挿入パターンを通知する制御メッセージを生成して、マッピング回路１に出力するものである。
【００３６】
尚、パイロット挿入パターン制御回路６は、遅延スプレッドに基づく判断の結果、パイロット挿入パターンが切り替わる場合のみ、マッピング回路１及びパイロット挿入回路３に新しく選択するパイロット挿入パターン名を指示するようにしてもよい。更に、パイロット挿入パターンが２種類の場合には、パイロット挿入パターンが切り替わる場合に、単に切り替えの指示を出力するようにしてもよい。
【００３７】
［マッピング回路１］
本通信装置のマッピング回路１は、予め複数のパイロット挿入パターンを記憶しており、パイロット挿入パターン制御回路６の指示に従って、指定されたパイロット挿入パターンに基づいてデータ信号をサブキャリアにマッピングする。
また、マッピング回路１は、パイロット挿入パターン制御回路６から受信側の装置への制御メッセージが入力されると、現在選択されているパイロット挿入パターンでマッピングして、サブキャリア変調回路２に出力する。
【００３８】
［パイロット挿入回路３］
パイロット挿入回路３は、マッピング回路１と同じ複数のパイロット挿入パターンを記憶しており、パイロット挿入パターン制御回路６から指示されたパイロット挿入パターンに従って、サブキャリア変調された送信信号にパイロット・シンボルを挿入する。
【００３９】
尚、ここでは、マッピング回路１とパイロット挿入回路３とがそれぞれ複数のパイロット挿入パターンを記憶しており、パイロット挿入パターン制御回路６がどれを選択するかの指示を出力するものとしているが、パイロット挿入パターン制御回路６に複数のパイロット挿入パターンを備えておき、パイロット挿入パターン制御回路６がマッピング回路１とパイロット挿入回路３にパイロット挿入パターンそのものを指示するようにしてもよい。
【００４０】
［パイロット挿入パターンの切り替え］
マッピング回路１及びパイロット挿入回路３は、現在使用中のパイロット挿入パターンを記憶しておき、パイロット挿入パターン制御回路６からの指示でパイロット挿入パターンを切り替える場合には、当該切り替えを通知する制御メッセージをマッピングした後でパイロット挿入パターンの切り替えを行う。
マッピング回路１とパイロット挿入回路３は同一のリソースブロックについては同一のパイロット挿入パターンを用いてマッピングする。
【００４１】
［遅延プロファイル検出回路７］
受信処理部２０の遅延プロファイル検出回路７は、受信され、フーリエ変換されたサブキャリア信号のパイロット・シンボルに基づいて遅延プロファイルを推定し、遅延スプレッドの大きさを検出して、遅延スプレッドの値を伝搬路推定回路１３と送信処理部１０のパイロット挿入パターン制御回路６に出力する。
【００４２】
［伝搬路推定制御回路１７］
伝搬路推定制御回路１７は、受信処理部２０のデマッピング回路１６から出力され分岐された制御メッセージを入力し、当該制御メッセージに含まれるパイロット挿入パターンを指定するデータを伝搬路推定回路１３に出力する。
【００４３】
［伝搬路推定回路１３］
伝搬路推定回路１３は、フーリエ変換されたサブキャリア信号のパイロット・シンボルに基づいて伝搬路を推定する。その際、伝搬路推定回路１３は、遅延プロファイル検出回路７で検出された遅延スプレッドの値で遅延時間を補正して、伝搬路推定制御回路１７から指示されたパイロット挿入パターンに従って、所定のサブキャリア位置に入っている受信パイロット・シンボルから伝搬路を推定する。伝搬路推定回路１３は、送信処理部１０のマッピング回路１及びパイロット挿入回路３と同じ複数のパイロット挿入パターンを記憶している。
【００４４】
［別の構成］
尚、本送信装置では、マッピング回路１でマッピングされ、サブキャリア変調回路２でサブキャリア変調された送信データに、パイロット挿入回路３が既知のパイロット・シンボルを挿入するようにしているが、別の構成として、パイロット挿入回路３を設けずに、マッピング回路１で送信データとパイロット信号とを両方ともサブキャリアに割りつけ、その後でサブキャリア変調を行う構成としてもよい。
その場合、パイロット挿入パターン制御回路６は、マッピング回路１にパイロット挿入パターンを指示し、マッピング回路１が、パイロット挿入パターンに従って、送信データとパイロット信号とをマッピングする。
【００４５】
［パイロット挿入パターン：図２］
次に、本通信装置におけるパイロット挿入パターンについて図２を用いて説明する。図２は、本通信装置におけるパイロット挿入パターンの例を示す説明図である。
図２に示すように、本通信装置では２種類のパイロット挿入パターンを備えている。太枠で囲まれた領域は、各ユーザ（通信先）に送信するデータを割り当てるリソース単位（リソースブロック）であり、ここでは１０サブキャリア×３シンボルとしている。
図２（ａ）は、通常の通信環境で用いられる基本的なパイロット挿入パターンであり、パイロット・パターンＡとする。パイロット・パターンＡは、通常時及び遅延スプレッドが大きい場合に用いられるパイロット・シンボル間の周波数間隔が狭いパターンであり、リソースブロック内にパイロット・シンボルを周波数方向に均等に離散的に配列して、パイロット・シンボル間の周波数間隔を狭くした配置となっている。
【００４６】
これにより、本通信装置では、通常及び遅延スプレッドが大きい環境の場合には、パイロット・シンボルの周波数間隔を小さくして伝搬路のサンプリング間隔を狭め、受信側で信頼性の高い伝搬路推定を可能とするものである。
尚、パイロット・シンボルを用いた伝搬路推定では、パイロット・シンボルの周波数間隔の最も広い部分が等化に有効に作用するため、ここでは、配置パターンの「パイロット・シンボルの周波数間隔の内、最も広い部分」の間隔について、「パイロット・シンボル間隔が狭い／広い」と記載している。
【００４７】
また、図２（ｂ）は、遅延スプレッドが小さい場合に用いるパイロット・パターンＢで、リソースブロック内のパイロット・シンボルの数はＡのパターンと同じであるが、複数のパイロット・シンボルを１つのグループとして隣接したサブキャリアに挿入し、各グループをリソースブロック内の周波数軸上の上端と下端に配置している。そのため、パイロット・シンボルが挿入されていない部分の周波数間隔を広く（パイロット・シンボル間隔を広く）したパターンとなっている。
【００４８】
遅延スプレッドが小さい環境の場合には、サンプリング間隔は広くても構わないのでパイロット・シンボルの周波数間隔を大きくする一方、サブキャリア間隔に対する伝搬路の周波数特性の相関が大きいため、パイロット・シンボルを隣接したサブキャリアに配置して、隣接するパイロット・シンボル同士を平均化し、雑音の影響を軽減して、伝搬路推定の精度を向上させることができるものである。
【００４９】
また、パイロット・パターンＡとパイロット・パターンＢとは、リソースブロック当たりのパイロット・シンボル数は８個と同数であり、パイロット・シンボルのサブキャリア間隔のみを変えた配置となっている。
本通信装置では、リソースブロック当たりのパイロット・シンボル数が同数であるため、マッピング処理を通信先毎に変える必要はなく、遅延スプレッドが小さい場合にパイロット・シンボルを間引く処理を行った場合に比べて、マッピング処理を簡易にすることができるものである。
【００５０】
尚、図２において、リソースブロック内の２シンボル目には、パイロット・シンボルが挿入されていないが、２シンボル目の伝搬路特性は、１シンボル目と３シンボル目の伝搬路推定結果を補間することにより求めることができるものである。
【００５１】
また、ここでは、ＯＦＤＭＡ方式で多元接続を行うことを前提としているが、多元接続を行わない場合（通信先が１つの場合）でも同様に適用でき、通信先が変わって通信環境が変わっても遅延スプレッドに応じて精度の高い伝搬路推定を行うことができるものである。
【００５２】
［本通信装置の動作］
次に、本通信装置の動作について図１を用いて説明する。
通信に伴う基本的な動作は、図３を用いて説明した従来の通信装置とほぼ同様であるため、主として、本通信装置の特徴的な部分である、検出された遅延スプレッドに応じてパイロット挿入パターンを切り替える動作について説明する。
【００５３】
本通信装置では、ＴＤＤ（Time Division Duplex：時分割複信）による無線通信を行い、送受信信号は同一周波数を使用するものとする。
まず、送信側の装置から送信されたＯＦＤＭ信号は、伝搬路を通って受信側の装置のアンテナで受信される。
受信されたＯＦＤＭ信号は、受信ＲＦ部１１で増幅、周波数変換される。ＤＦＴ回路１２で、適切な窓位置を設定して離散フーリエ変換が行われ、サブキャリア信号が遅延プロファイル推定回路７と、伝搬路推定回路１３と、補償回路１４に入力される。
【００５４】
遅延プロファイル推定回路７では、受信したパイロット・シンボルから遅延プロファイルを推定し、伝搬路の遅延スプレッドの大きさを検出する。このとき、ＴＤＤ方式であるから、信号の方向を問わず伝搬路は一致すると考えることができる。
検出された遅延スプレッドの値は、伝搬路推定回路１３と、パイロット挿入パターン制御回路６に入力される。
【００５５】
伝搬路推定回路１３は、遅延スプレッドを考慮した上で、入力されたパイロット・シンボルに基づいて伝搬路推定を行う。伝搬路推定回路１３は、予め複数のパイロット挿入パターンを記憶しており、運用開始時はデフォルトの（基本の）パイロット挿入パターンを用いて伝搬路推定を行うが、伝搬路推定制御回路１７から別のパイロット挿入パターンが指定されると、当該指定されたパイロット挿入パターンを用いて伝搬路推定を行う。伝搬路推定回路１３は、伝搬路推定制御回路１７から次の指示が入力されるまで同じパイロット挿入パターンを使用して伝搬路推定を行う。
【００５６】
そして、パイロット挿入パターン制御回路６は、遅延スプレッドの値が入力されると、当該遅延スプレッドの値を予め記憶しているしきい値と比較して、しきい値を超えていれば、図２（ａ）に示したパイロット・パターンＡを選択し、また、入力された遅延スプレッドの値がしきい値以下であれば、図２（ｂ）に示したパイロット・パターンＢを選択して、選択されたパイロット挿入パターンが現在使用中のパターンと異なる場合（パイロット挿入パターンが切り替わった場合）に、パイロット挿入パターンが切り替わったことを受信側に報知する制御メッセージをマッピング回路１に出力すると共に、マッピング回路１とパイロット挿入回路３に切り替え指示として新たに選択されたパイロット挿入パターン名を指示する。
【００５７】
例えば、サブキャリア間隔がｆ0[Hz]の場合、しきい値を１／１００ｆ0[sec]として、遅延スプレッドτが、τ＞１／１００ｆ0[sec]であれば、基本の周波数間隔のパイロット挿入パターン（パイロット・パターンＡ）を選択し、τ≦１／１００ｆ0[sec]であれば、パイロット・シンボルの周波数間隔を広くした配置のパイロット挿入パターン（パイロット・パターンＢ）を選択する。
尚、しきい値は、基本となるパターンにおけるパイロット・シンボルの周波数間隔や、リソースブロックにおける周波数方向のサブキャリア数に依存するため、システムに応じて適切な値が設定されるものである。
【００５８】
マッピング回路１は、パイロット挿入パターン制御回路６から指示されたパイロット挿入パターンに従って、パイロット信号を以外の位置にデータを割り付け、サブキャリア変調回路２に出力する。
サブキャリア変調回路２は、特定の変調方式でサブキャリア変調を行って送信データを出力する。
【００５９】
パイロット挿入回路３は、パイロット挿入パターン制御回路６から指示されたパイロット挿入パターンに従って、サブキャリア変調された送信データにパイロット・シンボルを挿入する。
【００６０】
また、マッピング回路１は、パイロット挿入パターン制御回路６から、受信側にパイロット挿入パターンを通知する制御メッセージが入力されると、今まで使用していたパイロット挿入パターンでマッピングを行い、その後のデータから新たに指示されたパターンを用いる。
同様に、パイロット挿入回路３は、制御メッセージを送信する際には、今まで使用していたパイロット挿入パターンでパイロット・シンボルを挿入し、その後、新たに指示されたパターンを用いる。
これにより、送信側の装置から送信された制御メッセージを受信側で確実に受信することができるものである。
【００６１】
パイロット・シンボルを挿入された制御メッセージは、ＩＤＦＴ回路４で逆フーリエ変換され、送信ＲＦ部５で周波数変換され、増幅されて送信される。
受信側で受信された制御メッセージは、デマッピング回路１６を経て伝搬路推定制御回路１７に入力され、伝搬路推定制御回路１７が、制御メッセージに含まれるパイロット挿入パターンを伝搬路推定回路１３に指示し、伝搬路推定回路１３が当該パイロット挿入パターンのパイロット挿入位置に従って伝搬路推定を行う。
【００６２】
そして、補償回路１４は伝搬路推定結果に基づいて受信信号を補償し、データを含むサブキャリア部分を復調回路１５で同期検波して復調し、デマッピング回路１６から受信データが取り出される。
このようにして、本通信装置の動作が行われるものである。
【００６３】
［実施の形態の効果］
本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ信号送信装置によれば、マッピング回路１とパイロット挿入回路３が、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数は同数で、パイロット・シンボルを配置する周波数間隔が異なる複数のパイロット挿入パターンを記憶しており、パイロット挿入パターン制御回路６が、遅延スプレッドの値とパイロット挿入パターンとを対応付けて記憶しておき、通信先毎に、入力された遅延スプレッドに対応するパイロット挿入パターンを選択して、当該選択されたパイロット挿入パターンを受信側に報知する制御メッセージを生成してマッピング回路１に出力すると共に、当該パイロット挿入パターンをマッピング回路１とパイロット挿入回路３に指示し、マッピング回路１が当該パイロット挿入パターンに従ってデータをサブキャリアに割り振ると共に、パイロット挿入回路３が、サブキャリア変調後の送信信号に、当該パイロット挿入パターンに従ってパイロット・シンボルを挿入するＯＦＤＭ信号送信装置としているので、遅延スプレッドが大きい環境では、パイロット・シンボルの周波数間隔を狭くして伝搬路推定におけるサンプリング間隔を狭めて伝搬路推定の精度を向上させ、遅延スプレッドが小さい環境では、複数のパイロット・シンボルを１つのグループとして隣接したサブキャリアに配置する共にパイロット・シンボルが挿入されていない周波数領域を広くして、雑音の影響を低減させることができ、ＯＦＤＭＡのようなパイロット・シンボルの数を多くできない通信方式であっても受信側において精度の高い伝搬路推定を行うことができると共に、マッピング処理が複雑になるのを防ぐことができる効果がある。
【００６４】
また、本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ信号通信装置によれば、制御メッセージを受信すると、伝搬路推定制御回路１７が、当該制御メッセージに含まれるパイロット挿入パターンを伝搬路推定回路１３に指示し、伝搬路推定回路１３が指示されたパイロット挿入パターンに従って、受信したパイロット・シンボルに基づいて伝搬路推定を行うようにしているので、送信側で挿入したパイロット・シンボルの挿入パターンを受信側で確実に認識することができ、伝搬路推定の精度を向上させることができる効果がある。
【００６５】
また、本発明の実施の形態に係るＯＦＤＭ信号送信装置によれば、パイロット挿入回路３が、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数は同数で、パイロット・シンボルを配置する周波数間隔が異なる２種類のパイロット挿入パターンを記憶しており、パイロット挿入パターン制御回路６が、通信先毎に、入力された遅延スプレッドとしきい値とを比較して、入力された遅延スプレッドがしきい値より大きい場合には、周波数間隔の狭いパイロット挿入パターンを選択し、入力された遅延スプレッドがしきい値以下である場合には、周波数間隔の広いパイロット挿入パターンを選択し、選択されたパイロット挿入パターンが現在使用中のパイロット挿入パターンと異なる場合に、マッピング回路１に制御メッセージを出力すると共に、マッピング回路１とパイロット挿入回路３にパイロット挿入パターンの切り替え指示を出力するようにしているので、パイロット挿入パターンの選択、指示、通知に伴う処理を軽減することができる効果がある。
【００６６】
また、上記構成例では、パイロット挿入パターンを２種類として説明したが、３種類以上としてもよい。
つまり、パイロット挿入パターン制御回路６は、遅延スプレッドの範囲を判定するしきい値を２つ以上備えて、遅延スプレッドを３段階以上に分類可能とし、それぞれの段階に対応して、適当な周波数間隔としたパイロット挿入パターンを記憶しておく。
そして、パイロット挿入パターン制御回路６は、２つ以上のしきい値と入力された遅延スプレッドとの大小を比較して、入力された遅延スプレッドの段階を判定し、当該段階に対応するパイロット挿入パターンを選択して、マッピング回路１とパイロット挿入回路３に通知するものとすればよい。
【００６７】
更に、上記のＯＦＤＭ信号通信装置ではＴＤＤ方式を用いるものとして説明したが、送信と受信とで異なる周波数を用いるＦＤＤ方式にも適用可能であり、その場合には、受信側の通信装置において検出した遅延スプレッドの値を、制御メッセージを用いて送信側の装置に通知し、送信側のパイロット挿入パターン制御回路６が受信された制御メッセージに含まれる遅延スプレッドに基づいてパイロット挿入パターンを選択することが考えられる。
【００６８】
また、本発明の別の構成のＯＦＤＭ信号送信装置によれば、パイロット挿入回路３を設けず、マッピング回路１が、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数は同数で、パイロット・シンボルを配置する周波数間隔が異なる複数のパイロット挿入パターンを記憶しており、パイロット挿入パターン制御回路６が、遅延スプレッドの値とパイロット挿入パターンとを対応付けて記憶しておき、通信先毎に、入力された遅延スプレッドに対応するパイロット挿入パターンを選択して、当該選択されたパイロット挿入パターンを受信側に報知する制御メッセージを生成してマッピング回路１に出力すると共に、当該パイロット挿入パターンをマッピング回路１に指示し、マッピング回路１が当該パイロット挿入パターンに従ってデータ及びパイロット信号をリソースブロックのサブキャリアに配置するＯＦＤＭ信号送信装置としているので、パイロット・シンボルの配置を、遅延スプレッドに応じて適切な周波数間隔として、精度の高い伝搬路推定を行うことができ、また、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数を一定として、マッピング処理が複雑になるのを防ぐことができる効果がある。
更に、マッピング回路１にパイロット挿入パターン制御回路６の機能を含めて一体として構成することも可能である。
【００６９】
［本発明の特徴］
［特徴１］
本発明は、複数のサブキャリアを含むリソースブロックに、データ・シンボルとパイロット・シンボルとが特定のマッピングパターンに従ってマッピングされたＯＦＤＭ信号を送信するＯＦＤＭ信号送信装置であって、指示されたマッピングパターンに従って、リソースブロックのデータ・シンボルに相当する位置に送信データをマッピングするマッピング回路と、マッピングされた送信データをサブキャリア変調してデータ・シンボルを生成するサブキャリア変調回路と、指示されたマッピングパターンに従って、サブキャリア変調されたデータ・シンボルが配置されたリソースブロックにパイロット・シンボルを挿入するパイロット挿入回路と、予め複数のマッピングパターンと遅延スプレッドの値とを対応付けて記憶しておき、伝送路の遅延スプレッドの値が入力されると、当該入力された遅延スプレッドの値に対応するマッピングパターンを特定して、特定されたマッピングパターンをマッピング回路とパイロット挿入回路とに指示するパイロット挿入パターン制御回路とを備え、複数のマッピングパターンは、リソースブロック当たりのパイロット・シンボルの数は一定であり、挿入されるパイロット・シンボルのサブキャリア間隔が伝送路の遅延スプレッドの値に応じて異なるマッピングパターンであることを特徴としている。
【００７０】
［特徴２］
本発明は、パイロット信号が挿入されたＯＦＤＭ信号を送信するＯＦＤＭ信号送信装置であって、マッピングパターンに応じて、無線フレーム内の複数のサブキャリアに送信ビットとパイロット・シンボルとをマッピングするマッピング部を備え、マッピングパターンは、伝搬路の遅延スプレッドの大きさに応じて、送信信号に挿入するパイロット・シンボルの周波数間隔を変化させるよう、切り替え可能としたことを特徴としている。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ）方式を用いた場合でも、精度の高い伝搬路推定を行うことができるＯＦＤＭ信号送信装置に適している。
【符号の説明】
【００７２】
１，１′...マッピング回路、  ２...サブキャリア変調回路、  ３，３′...パイロット挿入回路、  ４...ＩＤＦＴ回路、  ５...送信ＲＦ部、  ６...パイロット挿入パターン制御回路、  ７...遅延プロファイル検出回路、  １０...送信処理部、  １１...受信ＲＦ部、  １２...ＤＦＴ部、  １３，１３′...伝搬路推定回路、  １４...補償回路、  １５...復調回路、  １６...デマッピング回路、  １７...伝搬路推定制御回路、  ２０，２０′...受信処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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