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第 113 回

スキャッタードパイロット（正会員）佐 藤 明 彦†
† NHK 放送技術研究所 伝送システム研究部"Scattered Pilot" by Akihiko Sato (Advanced Transmission Systems Research Division, Science & Technology Research Laboratories, NHK, Tokyo)
キーワード： OFDM，スキャッタードパイロット，マルチパス，伝搬路推定

まえがきれるスキャッタードパイロットについて解説します．

陸上無線伝送では，送信局から受信局へ直接到来する直接波のみでなく，地形や物体に反射されて到来する遅延波（マルチパス波）が存在し，これらが合成されて受信されます（図 1）．マ
ルチパス波は，シンボル間干渉や周波数特性の歪みを引き起こすことで，受信品質を劣化させる原因となります．
このようなマルチパス環境で安定した無線伝送を行うためには，周波数特性の歪みを補償し，信号を復元する必要があります．本稿は，OFDM 伝送に
図 1 陸上無線における電波伝搬の様子（地上放送の例）

おいて周波数特性の歪み補償に用いら

OFDM

一回の IFFT（Inverse Fast Fourier

通信方式や，地上デジタル放送方式なT r a n s f o r m ）で 得 る こ と が で き るどに採用されています．

直 交 周 波 数 分 割 多 重（ O F D M :OFDM の時間信号（シンボル）の一部

OFDMのそれぞれのサブキャリヤは

Orthogonal Frequency Divisionを複製したガードインターバル（GI:位相変調（PSK）や直交振幅変調（QAM）Multiplexing）は，データを多数の搬Guard Interval）と呼ばれる区間を設などで変調されます．サブキャリヤの送波（サブキャリヤ）に重畳するマル

けることで，GI 長以下の遅延時間で振幅と位相を複素座標平面空間上で表チキャリヤ変調方式で，高速フーリエ到来するマルチパス波によるシンボル現した図を コンスタレーション と呼変換（FFT: Fast Fourier Transform）

間干渉の影響を低減することができまびます．16QAM-OFDM 変調であればアルゴリズムを用いて変復調を行います（図 2）．また，サブキャリヤの帯域16 個の信号点で変調の状態が表現さす．サブキャリヤは互いに直交するた幅が狭く，周波数選択性フェージングれ，サブキャリヤ毎に 4 ビットの情報め，密に配置されても干渉しません．

に対する耐性もあるため，携帯電話のを伝送できます．

映像情報メディア学会誌 Vol. 70, No. 6, pp. 923 〜 926（2016）（101） 923

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マルチパス波が到来することで，レーションが回転して元の信号点から同じシンボルがずれて合成され，振ずれてしまうため，精度よくデータを幅・位相に歪みが生じるとコンスタ復調するためには信号点のずれを補正する必要があります（図 3）．

図 2 マルチパス波による影響

図 3 マルチパス波による振幅・位相の歪み

924 （102）

映像情報メディア学会誌 Vol. 70, No. 6（2016）

スキャッタードパイロットスキャッタードパイロット

元の位置を戻すことができます．

ます．そこで，周波数方向の分解能とパイロットの挿入方法は，一定間隔時間変動に対する追従性の両方を確保

送信信号が既知であれば，既知信号でパイロットシンボルを挿入する方法する方式として有効なのが，周波数とと受信信号の振幅と位相を比較すること，時間方向に連続的に一定の周波数時間で分散してパイロットを挿入するとで，受信局でマルチパス波の影響に間隔で挿入する方法などがあります

ス キ ャ ッ タ ー ド パ イ ロ ッ ト（ S P :よる歪みの量を算出することができま（図 4）．前者は，移動受信のように伝Scattered Pilot）です．SP は，サブす．そのため，多くの無線伝送方式で搬路が時間で変動する場合には，パイキャリヤ単位で変調することができる

は，あらかじめ決められたパターンでロットを挿入するシンボルの間隔を狭OFDM との親和性が高く，地上デジ変調された パイロット をデータとくしないと追従性が低下します．一方，タル放送など多数の無線伝送方式で採同時に送信しています．受信局は，パ後者は，時間変動に対する追従性は向用されています．

イロットの歪みの量からマルチパス波上しますが，周波数方向の挿入間隔がの影響を逆補正することで，信号点を広くなるので，周波数分解能が低下し

図 4 パイロットの挿入方法

SP による伝搬路推定る伝搬路推定法を紹介します（図 5）．

FIR フィルタによる補間を行います

地上デジタル放送 1）は，周波数方向の（図中②）．このように，時間方向と周パイロットが周波数または時間方向SP 挿入間隔（D f ）が 3 サブキャリヤ，波数方向の両方に対して補間を行うこに分散して挿入される場合，データ部時間方向の SP 挿入間隔（Dt）が 4 シンとで伝搬路が推定されます．

分における周波数特性の歪みの量は，ボルとなっています．SP から算出しこの手法は一例ですが，周波数と時パイロットから算出した歪みの量を基た歪みの量に対して時間方向に線形補間の両方向に対して一括した補間を行に，間を繋ぐ 補間処理 等により推間を施すことで，SP が挿入されていう 2 次 元 D F T 補 間 2 ）や ， 復 調 し た定する必要があります．この一連の処ないサブキャリヤの伝搬路推定をしま

データを再変調することでパイロット理を 伝搬路推定 と呼びます．

す（図中①）．その後，すべてのシンと同様に既知として扱い，データ部分ボルについて，周波数方向に対しての伝搬路推定値を更新する

例として，地上デジタル放送におけ（103） 925

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スキャッタードパイロット

判定指向形 の伝搬路推定法 3）なども提案されています．
伝搬路推定の精度は，周波数方向の挿入間隔 D f と時間方向の挿入間隔 D tが小さく，SP が密に挿入されるほど向上しますが，その分だけ送信できるデータが減少するので伝送効率が低下します．無線伝送方式を設計する際には，要求される伝送効率を満足しながら，充分な伝搬路推定精度を得ることができるように SP を配置することが重要になります． （2016 年 7 月 27 日受付）

図 5 地上デジタル放送における伝搬路推定方法の例

参考文

さ と う

献あきひこ

佐藤 明彦 2011 年，早稲田大学大学院基幹理

1）電波産業会（ARIB）： 地上デジタルテレビジョン放送の伝送方
式 ，STD-B31
2）X.Hou, Z. Zhang and H. kayama: "Low-Complexity Enhanced
DFT-based Channel Estimation for OFDM Systems with Virtual
Subcarriers", IEEE PIMRC'07（Sep. 2007）3）伊藤雅文，須山聡，府川和彦，鈴木博： 高速フェージング変動
環境におけるスキャッタードパイロット OFDM 信号の判定指向形
チャネル推定法 ，信学技報，NS，102，201，（July 2002）

工学研究科情報理工学専攻修士課程修了．同年，
NHK 入局．名古屋放送局を経て，2014 年より，放送技術研究所に勤務．次世代地上放送システムの研究開発に従事．正会員．

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映像情報メディア学会誌 Vol. 70, No. 6（2016）