JP2005027294A - Ｏｆｄｍ信号フレーム生成器、送信機、信号伝送システム及びｏｆｄｍ信号フレーム生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 受信品質が非常に劣悪な通信路においても通信不能となる事態を回避する。
【解決手段】 ＯＦＤＭ信号を送信する送信機１０内のフレーム生成器１３に、受信機３０での受信品質値に基づきＯＦＤＭ信号のパイロット・データ配置形式を決定するパイロット・データ配置形式決定器２０と、受信品質値に基づきパイロットシンボル数を決定するパイロットシンボル数決定器１９と、受信品質値に基づき電力増幅率を決定する電力増幅率決定器１８とを新設することで、受信品質値に応じてパイロット・データ配置形式、パイロットシンボル数及び電力増幅率を変化させて、ＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成できる。このため、受信品質が劣悪な伝送路でも、適応変調技術を用いて伝送速度を十分に低下させるとともにチャネル推定精度も良好に保持することで、通信不能となる事態を回避する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、直交波周波数分割多重（以下「ＯＦＤＭ」（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）という）伝送方式に係る送信信号フレームの生成に関する発明であり、ＯＦＤＭ信号フレーム生成器、送信機、信号伝送システム及びＯＦＤＭ信号フレーム生成方法に関する。

近年、IEEE.11a等の無線LANシステムにＯＦＤＭ伝送方式が実用され、地上波デジタル放送、セルラ通信においても、ＯＦＤＭ伝送方式の適用が検討されている。ＯＦＤＭ信号伝送方式においては、伝搬路による生じるマルチパス干渉の等化が不要であり、広帯域信号伝送に適している。

一般に無線通信においては、受信端末の位置に応じて伝搬路状況が変化するため、伝搬路状況に応じて送信側で伝送速度を変化させる適応変復調技術が用いられる。適応変復調を行う際、送信機は、受信側から受信品質値を取得し、その受信品質値に応じて、伝送速度を変化させる。受信品質値は、受信側で、受信信号電力値、受信信号対雑音電力比、ドップラー周波数等と、所望受信品質値（所望のフレーム誤り率）を用いて決定される。

図１は、適応変復調技術を適用した従来のＯＦＤＭ信号のフレーム生成器９３の例を示している。送信部は、フレーム生成器９３、ＯＦＤＭ変調器９２、RF部９１により構成される。

このうちフレーム生成器９３においては、レート情報決定器９４が、受信品質値を用いてレート情報を決定する。レート情報には、情報ビット数、符号化率、変調多値数、拡散率は勿論のこと、これら以外の情報若しくはこれらのうち一部の情報のみが含まれても良い。レート情報に応じてデータシンボル系列生成器９５でデータシンボル系列が生成される。受信側が復調にレート情報を必要とする場合は、情報シンボル系列にレート情報も含ませる。パイロットシンボル生成器９６は、パイロットシンボルを生成する。マルチプレクサ９７は、生成されたデータシンボル、パイロットシンボルを時間・周波数スロットに配置し、送信信号フレームを生成する。ＯＦＤＭ変調器９２はフレーム内の信号をＯＦＤＭ変調する。ＯＦＤＭ変調された信号は、RF部９１により、周波数変換され送信される。

また、図２は、従来型のフレーム生成器を用いたＯＦＤＭ送受信器のブロック図を示す。送信機９０におけるデータシンボル生成器９５は、符号器９５Ａ、多値変調シンボル生成を行うマッピング器９５Ｂ、拡散器９５Ｃにより構成される。

一方の受信機８０は、ＲＦ部８１、ＯＦＤＭ復調器８２、伝送路推定器８３、受信品質決定器８５、逆拡散・デマッピング・復号器８４により構成される。受信信号は、ＲＦ部８１でダウンコンバートされ、ＯＦＤＭ復調器８２でＯＦＤＭ復調される。伝送路推定器８３は、ＯＦＤＭ復調された信号とパイロットシンボルを用いて伝送路推定を行う。この伝送路推定器８３は、伝送に用いている全てのサブキャリアの伝送路値（振幅と位相）、受信アンテナに加わる雑音の電力値を推定する。受信品質決定器８５は、伝送路推定値と、雑音電力推定値より、受信信号対雑音電力比を計算する。この値と所望受信品質値を用いて受信品質値を決定する。逆拡散・デマッピング・復号器８４は、伝送路推定値、及びＯＦＤＭ復調された信号を用いて、情報シンボル系列を復調する。

図３は、生成される送信フレームの例を示している。詳細なＯＦＤＭ信号パラメータは、図１２に示されている。パイロット・データ配置形式としては、サブキャリア毎に４個のパイロットシンボルをフレームの前後にそれぞれ配置し、１２個のデータシンボルをフレームの中央に配置する構成となっている。図１３は、図３のパイロット・データ配置形式を用いた場合の、受信品質値と、レート情報（符号化率、変調多値数、拡散率、情報ビット数）及び伝送速度の対応表を示している。レート決定器は、受信機８０によりフィードバックされる受信品質値「１〜３」に対応する図１３の対応表の情報を用いて、上記のレート情報を決定する。例えば、受信品質値が「１」のとき、入力された情報シンボル系列「９４５ビット」に対し、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）ビットの１２ビットを加算して９５７ビット（約９６０ビット）となる。これに対し、符号化率「1/2」でのＦＥＣ（Forward Error Correction：伝送エラー訂正）及び２ビット／ヘルツでの「ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying：４位相偏移変調）」を施し、拡散率「１」で拡散することで、符号・変調・拡散後のシンボルとして９６０シンボルのデータシンボルが生成される。

ＯＦＤＭ信号伝送の復調においては、受信側で伝送に利用する全てのサブキャリアの伝送路値を推定する必要がある。ここでは、簡単かつ推定精度の高い伝送路推定法として、各サブキャリアにおいて、合計８つのパイロットシンボルを同期加算して伝送路を推定することを想定する（１フレーム内の伝送路変動は微量であるとする）。

図３のPp/Piはサブキャリア当たりのパイロットシンボル電力（Pp）と逆拡散後の１変調シンボル当たりの電力比を示している。一般に良好なチャネル推定精度を得るには、この値（Pp/Pi）は約６〜１０dB程度が望ましい。図３の場合は、Pp/Piは約９dBとなる。上記の従来型フレーム生成器で生成される送信信号フレームは、パイロット・データ配置形式、パイロットシンボル数が、受信品質値によらず固定されている。

但し、パイロットシンボル数については、伝送環境に応じて適応的に変化させることで、ＯＦＤＭ通信を安定して行う技術が提案されている（下記の特許文献１参照）。

特開２０００−１５１５４８号公報

しかし、上記の従来のフレーム生成器においては、パイロット・データ配置形式が固定されている。パイロット・データ配置形式が固定されると、チャネル推定精度が制限されるため、従来のフレーム生成器を用いたＯＦＤＭ伝送システムにおいては、非常に受信品質の悪い（即ち、信号対雑音電力比が低い）伝送路において、適応変復調技術を用いて十分に伝送速度を低下させて通信を行おうとしても、チャネル推定誤差により、通信が不能となるという問題がある。

例えば、図４は、受信品質値が非常に劣悪な場合に、従来型のフレーム生成器を用いて伝送速度を４kbpsまで低下させた場合の例を示している。この例では、拡散率を２４０として伝送速度を低下させている。図４のPi gainは、図３の構成のPiに対する、図４の構成でのPiの増分を示している。つまり、拡散して伝送速度を落とすことにより、受信側で逆拡散した際に１変調シンボル当たり約２４dBのゲインが得られることになる。ところが、この場合、Pp/Piが「−１４dB」と低下してしまい、チャネル推定精度が劣化してしまう。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、受信品質が非常に劣悪な通信路においても通信不能となる事態を回避できるＯＦＤＭ信号フレーム生成器、送信機、信号伝送システム及びＯＦＤＭ信号フレーム生成方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るＯＦＤＭ信号フレーム生成器は、請求項１に記載したように、受信機により受信されたＯＦＤＭ信号に関する当該受信機での受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のレート情報を決定するレート決定手段と、受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のパイロット・データ配置形式を決定するパイロット・データ配置形式決定手段と、受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のパイロットシンボル数を決定するパイロットシンボル数決定手段と、受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号の電力増幅率を決定する電力増幅率決定手段と、レート情報及び電力増幅率に基づいて、送信されるデータシンボル系列を生成するデータシンボル生成手段と、生成されたデータシンボル、パイロットシンボル数、及びパイロット・データ配置形式に基づいて、送信されるＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成する送信信号フレーム生成手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る送信機は、請求項８に記載したように、ＯＦＤＭ信号を送信する送信機であって、請求項１〜７の何れか１項に記載のＯＦＤＭ信号フレーム生成器を含んで構成されたことを特徴とする。

また、本発明に係る信号伝送システムは、請求項９に記載したように、ＯＦＤＭ信号を送信する送信機と、当該ＯＦＤＭ信号を受信する受信機とを含んで構成された信号伝送システムであって、受信機は、受信されたＯＦＤＭ信号に関する当該受信機での受信品質値を決定する受信品質値決定手段と、決定された受信品質値を送信機にフィードバックするフィードバック手段とを備え、送信機は、フィードバックにより得られた受信品質値に基づいて、ＯＦＤＭ信号のレート情報を決定するレート決定手段と、受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のパイロット・データ配置形式を決定するパイロット・データ配置形式決定手段と、受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のパイロットシンボル数を決定するパイロットシンボル数決定手段と、受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号の電力増幅率を決定する電力増幅率決定手段と、レート情報及び電力増幅率に基づいて、送信されるデータシンボル系列を生成するデータシンボル生成手段と、生成されたデータシンボル、パイロットシンボル数、及びパイロット・データ配置形式に基づいて、送信されるＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成する送信信号フレーム生成手段とを備えたことを特徴とする。

更に、本発明に係るＯＦＤＭ信号フレーム生成方法は、請求項１０に記載したように、ＯＦＤＭ信号を受信機に送信する送信機にて、当該ＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成するＯＦＤＭ信号フレーム生成方法であって、受信機により受信されたＯＦＤＭ信号に関する当該受信機での受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のレート情報を決定するレート決定工程と、受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のパイロット・データ配置形式を決定するパイロット・データ配置形式決定工程と、受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のパイロットシンボル数を決定するパイロットシンボル数決定工程と、受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号の電力増幅率を決定する電力増幅率決定工程と、レート情報及び電力増幅率に基づいて、送信されるデータシンボル系列を生成するデータシンボル生成工程と、生成されたデータシンボル、パイロットシンボル数、及びパイロット・データ配置形式に基づいて、送信されるＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成する送信信号フレーム生成工程とを有することを特徴とする。

これらの発明によれば、受信機により受信されたＯＦＤＭ信号に関する当該受信機での受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のレート情報、当該ＯＦＤＭ信号のパイロット・データ配置形式、当該ＯＦＤＭ信号のパイロットシンボル数、及び当該ＯＦＤＭ信号の電力増幅率が、それぞれ決定される。さらに、レート情報及び電力増幅率に基づいて、送信されるデータシンボル系列が生成され、生成されたデータシンボル、パイロットシンボル数、及びパイロット・データ配置形式に基づいて、送信されるＯＦＤＭ信号の送信信号フレームが生成される。

このように本発明では、受信品質値に応じて、パイロット・データ配置形式、パイロットシンボル数及び電力増幅率を変化させて、ＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成することができる。これにより、受信品質が劣悪な伝送路においても、適応変調技術を用いて伝送速度を十分に低下させると同時に、パイロットシンボル数及びパイロット・データ配置形式を変化させてチャネル推定精度も良好に保持することで、通信不能となる事態を回避することができる。

なお、ＯＦＤＭ信号の送信信号フレームの生成については、パイロットシンボル数の個数分のパイロットシンボルを一旦生成した後、生成されたパイロットシンボルとデータシンボルとをパイロット・データ配置形式に従って合成してもよいし、パイロット・データ配置形式に従った合成処理の中でデータシンボルと、シンボル数の個数分のパイロットシンボルとを合成してもよい。

ところで、上記において、受信品質値は、請求項２に記載したように、受信機により当該ＯＦＤＭ信号フレーム生成器に対しフィードバックされる構成とすることが望ましい。受信品質値を、受信機からＯＦＤＭ信号フレーム生成器へフィードバックすることで、ＯＦＤＭ信号フレーム生成器では、適正な受信品質値に応じてパイロット・データ配置形式及びパイロットシンボル数を変化させて、ＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成することができる。

また、パイロット・データ配置形式は、請求項３に記載したように、利用するサブキャリア番号と、利用するサブキャリアにおけるパイロットシンボル数及びデータシンボル数とに関して決定される構成とすることができる。この場合、生成されたデータシンボル、パイロットシンボル数及び当該パイロット・データ配置形式に基づいて、ＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成することができる。

このようなパイロット・データ配置形式において、利用するサブキャリア番号は、請求項４に記載したように、送信信号フレームの周波数スロット上において一定間隔で選ばれるようにしてもよい。この場合、周波数スロット上において一定間隔で選ばれた複数のサブキャリアを用いることで、周波数ダイバーシチ効果を得ることができ、フェージングの軽減及び通信品質の改善を図ることができる。

また、利用するサブキャリア番号は、請求項５に記載したように、フレーム番号に応じて変化させるようにしてもよく、この場合、異なる送信フレーム（異なる時間）で異なるサブキャリアを用いるため、周波数ダイバーシチ利得を得ることができる。

また、パイロット・データ配置形式では、請求項６に記載したように、受信品質値に応じてフレーム長が可変とされる構成とすることが望ましい。この場合、送信信号フレームの生成における自由度が増し、柔軟な制御が可能となる。例えば、１フレーム内で伝送路の変動が微量であり、一定（伝送路の変動無し）とみなせる場合は、フレーム長を長くすることで、データシンボルに用いる電力のゲインを増大させることができる。更に、パイロット・データ配置形式決定手段は、受信品質値に基づいてパイロット・データ配置形式を適用するサブキャリアを、ブロック毎に指定することが望ましい。具体的には、伝搬路に変動が少ない場合、例えば１０フレーム分同じ伝搬路推定値で受信することが可能な状況がある。このような場合、例えば、１フレーム目は、パイロットのみを含む配置形式とし、２から１０フレーム目は、データのみの配置形式とすることで複数フレームに渡ってフレーム情報を決定することにより、伝送データ量を増大させることができる。

本発明によれば、受信品質値に応じて、パイロット・データ配置形式、パイロットシンボル数及び電力増幅率を変化させて、ＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成することができる。これにより、受信品質が劣悪な伝送路においても、適応変調技術を用いて伝送速度を十分に低下させると同時に、パイロットシンボル数及びパイロット・データ配置形式を変化させてチャネル推定精度も良好に保持することで、通信不能となる事態を回避することができる。

以下、本発明に係る実施の形態について説明する。

［装置構成］
図５には、本実施形態におけるＯＦＤＭ信号のフレーム生成器１３のブロック図を示す。図１の従来のフレーム生成器９３との差異は以下である。即ち、図５のフレーム生成器１３は、パイロット・データ配置形式決定器２０を有し、受信品質値に応じてパイロット・データ配置形式を可変としている。また、パイロットシンボル数決定器１９を有し、受信品質値に応じてパイロットシンボル数を可変としている。更に、電力増幅率決定器１８を有し、受信品質値に応じて電力増幅率を可変としている。

図６には、上記のフレーム生成器１３を用いたＯＦＤＭ信号伝送システム１のブロック図を示す。このＯＦＤＭ信号伝送システム１は、図５のフレーム生成器１３を備えた送信機１０と、受信機３０とから構成される。なお、受信機３０の構成は、既に述べた図２の受信機８０の構成と同様であるので、ここでは説明を省略する。

ＯＦＤＭ信号伝送システム１では、送信機１０が備えたフレーム生成器１３の構成に特徴がある。フレーム生成器１３内のレート情報決定器１４は、従来型と同様に、受信品質値に応じてレート情報（符号化率、多値数、拡散率）を決定する。この際に、図１４に示される受信品質値とレート情報との対応表が用いられる。この図１４には、受信品質値０に対応するレート情報として、４kbpsの低速レート情報が追加されている。

パイロット・データ配置形式決定器２０は、図１５に示される受信品質値とパイロット・データ配置形式との対応表を用いてパイロット・データ配置形式を決定する。この図１５より明らかなように、受信品質値が０の場合（低レート伝送の場合）は、受信品質値が０以外（１〜３）の場合とは異なるパイロット・データ配置形式が用いられる。

パイロットシンボル数決定器１９は、図１６に示される受信品質値とパイロットシンボル数との対応表を用いてパイロットシンボル数を決定する。受信品質値が０の場合（低レート伝送の場合）は、受信品質値が０以外（１〜３）の場合とは異なるパイロットシンボル数が用いられる。

電力増幅率決定器１８は、図１７に示される受信品質値と電力増幅率との対応表を用いて電力増幅率を決定する。この電力増幅率は、パイロット・データ配置形式として、一部のサブキャリアのみを用いる場合に用いられる（詳細は後述する）。例えば、利用可能なサブキャリアのうち半分のみを用いて、その半分のサブキャリアに全送信電力を集中させる場合は、電力増幅率２となる。電力増幅を行わない場合は、電力増幅率を１に固定しておけばよい。

［ＯＦＤＭ信号フレーム生成処理］
次に、図５のフレーム生成器１３において実行されるＯＦＤＭ信号フレーム生成処理を、図１９に基づいて説明する。

まず、Ｓ１にて、受信機３０により受信されたＯＦＤＭ信号に関する当該受信機３０での受信品質値に基づいて、送信されるＯＦＤＭ信号のレート情報、当該ＯＦＤＭ信号のパイロット・データ配置形式、当該ＯＦＤＭ信号のパイロットシンボル数、及び当該ＯＦＤＭ信号の電力増幅率をそれぞれ決定する。このとき、レート情報はレート情報決定器１４により、パイロット・データ配置形式はパイロット・データ配置形式決定器２０により、パイロットシンボル数はパイロットシンボル数決定器１９により、電力増幅率は電力増幅率決定器１８により、それぞれ決定される。なお、上記の受信品質値は、受信機３０から送信機１０に対しフィードバックされた値である。

次に、Ｓ２では、データシンボル系列及びパイロットシンボルがそれぞれ生成される。このとき、データシンボル系列生成器１５は、入力された情報シンボル系列に対し、Ｓ１で決定されたレート情報及び電力増幅率に応じた加工を行うことで、データシンボル系列を生成する。パイロットシンボル生成器１６は、決定されたパイロットシンボル数だけのパイロットシンボルを生成する。

そして、Ｓ３では、生成されたデータシンボルとパイロットシンボルとを、パイロット・データ配置形式に基づいて合成することで、ＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成する。

このようにして、本実施形態では、受信品質値に応じてパイロット・データ配置形式、パイロットシンボル数及び電力増幅率を変化させて、ＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成することができる。これにより、受信品質が劣悪な伝送路においても、適応変調技術を用いて伝送速度を十分に低下させると同時に、パイロットシンボル数及びパイロット・データ配置形式を変化させてチャネル推定精度も良好に保持することで、通信不能となる事態を回避することができる。

［受信品質値０に対応する低速伝送用パイロット・データ配置形式の各種の例］
以下では、受信品質値０に対応する低速伝送（４kbps）用のパイロット・データ配置形式の各種の例を説明する。ここでは、以下の仮定の下で、低速伝送を実現するためのパイロット・データ配置形式を決定する指針を示す。

（仮定）
１）伝送に使用するキャリア毎にパイロットシンボルを挿入し、チャネル推定を行う。
２）１フレームの伝送に用いる送信電力をＰとする。
３）１フレームの伝送で送る多値変調後・拡散前のデータシンボル数をＮとする。
４）データシンボルに用いる電力をＰiとする。
５）パイロットシンボルに用いる電力をＰp=Ｐ−Ｐiとする。
６）伝送に用いるサブキャリア数をＫとする。

前述したように、一般に信号伝送において、良好な伝送路推定精度を得るには、１キャリア当たりに用いるパイロットシンボルの電力と拡散前の１変調データシンボルの電力比を一定（８dB程度）に保つ必要がある。この電力比をDとすると、上記の条件は、以下の式（１）のように表すことができる。

この式（１）をＰ_iについて解くと、以下の式（２）となる。

受信品質（受信信号電力対雑音電力比）が劣悪な伝送路においては、Ｐ_iを増大させる必要がある。このために、サブキャリア数Ｋはより少ないことが望ましいことが、式（２）より分かる。しかし、フェージングチャネルにおいては、サブキャリア数Ｋを少なくすると、復調時に周波数ダイバーシチ効果による品質改善が得にくくなるというトレードオフもある。

そこで、以上の考察より、低速伝送においては、周波数ダイバーシチ効果が得られる程度に、利用するサブキャリア数を少なくし、当該少数のサブキャリアに電力を集中させるように送信信号フレームを構成することが望ましい。

図７には、上記指針を用いて提供される低速伝送用パイロット・データ配置形式の第１の例を示す。なお、このときの情報シンボル系列の変調フローは、例えば以下のようになる。入力された情報シンボル系列「２ビット」に対し、ＣＲＣビットの２ビットを加算して４ビットとなる。これに対し、レート「4/7」のＢＣＨ符号を用いた符号化率「4/7」でのＦＥＣ及び２ビット／ヘルツでの「ＱＰＳＫ」を施し、拡散率「４」で拡散することで、符号・変調・拡散後のシンボルとして１６チップスのデータシンボルが生成される。

この図７においては、あらかじめ伝送に用いるサブキャリアを４つ選んでおき、１フレームの伝送に４つのサブキャリアのみを用いるものである。この場合、４つのサブキャリアに全電力を集中させるため、電力増幅率は２０となる。拡散率が４であることも考慮することにより、この場合、図３と比較したＰiゲインは８０（２０×４）、即ち、約１９dBとなり、且つＰp/Ｐiを約６dbに保持することができる。また、４つのサブキャリアを用いることで周波数ダイバーシチ利得を得ることもできる。なお、上記にて利用するキャリア数を４以上にしても構わない。

図８には、本発明で提供される低速用パイロット・データ配置形式の第２の例を示す。この図８においては、伝送に利用するサブキャリアを１つに絞り、その単一のサブキャリアに全送信電力を集中させている（電力増幅率は８０）。なお、このときの情報シンボル系列の変調フローは、例えば以下のようになる。入力された情報シンボル系列「２ビット」に対し、ＣＲＣビットの２ビットを加算して４ビットとなる。これに対し、レート「4/7」のＢＣＨ符号を用いた符号化率「4/7」でのＦＥＣ及び２ビット／ヘルツでの「ＱＰＳＫ」を施し、拡散率「２」で拡散することで、符号・変調・拡散後のシンボルとして８チップスのデータシンボルが生成される。この場合、Ｐiゲインを約２２dB、Ｐp/Ｐiも約８dBに増大させることができる。但し、この場合は、単一のサブキャリアを用いているため、復調時の周波数ダイバーシチが得られない。ところが、受信器が複数の受信アンテナを有する場合には、受信ダイバーシチ利得によって周波数ダイバーシチの損失を補うことができる。

図９には、本発明で提供される低速用パイロット・データ配置形式の第３の例を示す。この図９においては、フレーム番号に応じて、伝送に用いるサブキャリア（図９では１つのサブキャリア）の番号を切り替えている。切り替え基準としては、あらかじめ受信機が既知のパターンを用いることができる。この構成を用いれば、異なる送信フレーム（異なる時間）で異なるサブキャリアを用いるため、周波数ダイバーシチ効果が期待できる。なお、この例での情報シンボル系列の変調フローは、上記第２の例と同様である。

図１０、図１１には、それぞれ本発明で提供されるパイロット・データ配置形式の第４、第５の例を示す。前述した第１〜第３の例（図７〜図９の構成）と比較して、ＯＦＤＭ信号パラメータを変更している。その詳細を示す図１８より、フレーム長を長くすることにより、Ｐiゲインを増大させることができることが分かる。なお、ここでも１フレーム内でのフェージングによる伝送路の変動は微量であると仮定している。また、図１０の第４の例での情報シンボル系列の変調フローは、例えば以下のようになる。入力された情報シンボル系列「８ビット」に対し、ＣＲＣビットの３ビットを加算して１１ビットとなる。これに対し、４ビットのＢＣＨ符号を用いたＦＥＣ及び２ビット／ヘルツでの「ＱＰＳＫ」を施し、拡散率「８」で拡散することで、符号・変調・拡散後のシンボルとして６４チップスのデータシンボルが生成される。一方、図１１の第５の例での情報シンボル系列の変調フローは、例えば以下のようになる。入力された情報シンボル系列「８ビット」に対し、ＣＲＣビットの３ビットを加算して１１ビットとなる。これに対し、４ビットのＢＣＨ符号を用いたＦＥＣ及び２ビット／ヘルツでの「ＱＰＳＫ」を施し、拡散率「４」で拡散することで、符号・変調・拡散後のシンボルとして３２チップスのデータシンボルが生成される。

以上述べた第１〜第５の例（図７〜図１１）より、低速で伝送するためのフレーム構成の候補として複数のフレーム構成を挙げることができる。よって、これらのうち１つを選び、図１５におけるパイロット・データ配置形式を「０」とすればよい。また、パイロット・データ配置形式「０」において、変調多値数、符号化率、拡散率を多様化し、４kbps以外の複数のレート情報も含めることも可能である。さらに、パイロット・データ配置形式の数を増加させることも可能である。

また、第２、第３の例（図８、図９）からも分かるように、１フレーム内で伝送路の変動が微量であり、一定（伝送路の変動無し）とみなせる場合は、フレーム長を長くすることで、Ｐiゲインを増大させることができる。よって、図１５においてフレーム長の異なるパイロット・データ配置形式を用いることも可能である。なお、パイロットシンボル数については、パイロット・データ配置形式が決定すると同時に決定される。例えば、パイロット・データ配置形式が「０」に決定された場合、図１５、図１６の対応関係より明らかなように、受信品質値が「０」で、パイロットシンボル数は「４８」となる。

上記実施形態に記載のパイロット・データ配置形式は、全サブキャリアのうち一部分のサブキャリアブロック（例えば、サブキャリア番号１から５のブロック）を指定する場合でもよい。例えば、予めサブキャリアをブロック分けしておき、ブロック毎に指定する場合が考えられる。具体的には、伝搬路に変動が少ない場合、例えば１０フレーム分同じ伝搬路推定値で受信することが可能な状況がある。このような場合、例えば、１フレーム目は、パイロットのみを含む配置形式とし、２から１０フレーム目は、データのみの配置形式とすることで複数フレームに渡ってフレーム情報を決定することにより、伝送データ量を増大させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、受信品質値に応じて、パイロット・データ配置形式、パイロットシンボル数及び電力増幅率を変化させて、ＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成することができる。これにより、受信品質が劣悪な伝送路においても、適応変調技術を用いて伝送速度を十分に低下させると同時に、パイロットシンボル数及びパイロット・データ配置形式を変化させてチャネル推定精度も良好に保持することで、通信不能となる事態を回避することができる。

また、上述した実施形態では、パイロット信号の配置とデータ信号の配置を両方可変とした例を示しているが、図２０に示すようにデータ部分の配置形式のみを可変とすることも可能である。

また、上述した実施形態では、ヘッドとテイルパイロットの両方を用いるフレーム構成に基づく実施形態を示したが、本発明は、ヘッドとテイルパイロットのうち一方のみを用いるフレーム構成、又はスキャッタードパイロットを用いるフレーム構成にも容易に適用することができる。

従来のフレーム生成器の構成図である。 従来のフレーム生成器を用いたＯＦＤＭ信号伝送システムのブロック図である。 従来型フレーム構成例を示す図である。 従来型低速フレーム構成例を示す図である。 発明の実施形態でのフレーム生成器の構成図である。 発明の実施形態でのフレーム生成器を用いたＯＦＤＭ信号伝送システムのブロック図である。 パイロット・データ配置形式の第１の例を示す図である。 パイロット・データ配置形式の第２の例を示す図である。 パイロット・データ配置形式の第３の例を示す図である。 パイロット・データ配置形式の第４の例を示す図である。 パイロット・データ配置形式の第５の例を示す図である。 ＯＦＤＭ信号のパラメータの第１の例を示す表である。 従来のレート決定器で用いられる受信品質値とレート情報との対応例を示す表である。 実施形態のレート決定器で用いられる受信品質値とレート情報との対応例を示す表である。 実施形態のパイロット配置形式決定器で用いられる受信品質値とパイロット・データ配置形式との対応例を示す表である。 実施形態のパイロットシンボル数決定器で用いられる受信品質値とパイロットシンボル数との対応例を示す表である。 実施形態の電力増幅率決定器で用いられる受信品質値と電力増幅率との対応例を示す表である。 ＯＦＤＭ信号のパラメータの第２の例を示す表である。 ＯＦＤＭ信号フレーム生成処理の内容を示す流れ図である。 データ部分の配置形式のみが可変とされた例を示す図である。

符号の説明

１…ＯＦＤＭ信号伝送システム、１０…送信機、１１…ＲＦ部、１２…ＯＦＤＭ変調器、１３…フレーム生成器、１４…レート情報決定器、１５…データシンボル系列生成器、１５Ａ…符号器、１５Ｂ…マッピング器、１５Ｃ…拡散器、１６…パイロットシンボル生成器、１７…マルチプレクサ、１８…電力増幅率決定器、１９…パイロットシンボル数決定器、２０…パイロット・データ配置形式決定器、３０…受信機、３１…ＲＦ部、３２…ＯＦＤＭ復調器、３３…伝送路推定器、３４…逆拡散・デマッピング・復号器、３５…受信品質決定器。

Claims (10)

1. 受信機により受信されたＯＦＤＭ信号に関する当該受信機での受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のレート情報を決定するレート決定手段と、
   前記受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のパイロット・データ配置形式を決定するパイロット・データ配置形式決定手段と、
   前記受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のパイロットシンボル数を決定するパイロットシンボル数決定手段と、
   前記受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号の電力増幅率を決定する電力増幅率決定手段と、
   前記レート情報及び前記電力増幅率に基づいて、送信されるデータシンボル系列を生成するデータシンボル生成手段と、
   生成されたデータシンボル、前記パイロットシンボル数、及び前記パイロット・データ配置形式に基づいて、送信されるＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成する送信信号フレーム生成手段と、
   を備えたＯＦＤＭ信号フレーム生成器。
2. 前記受信品質値は、前記受信機により当該ＯＦＤＭ信号フレーム生成器に対しフィードバックされることを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ信号フレーム生成器。
3. 前記パイロット・データ配置形式は、利用するサブキャリア番号と、利用するサブキャリアにおけるパイロットシンボル数及びデータシンボル数とに関して決定されることを特徴とする請求項１又は２に記載のＯＦＤＭ信号フレーム生成器。
4. 前記利用するサブキャリア番号は、送信信号フレームの周波数スロット上において一定間隔で選ばれることを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ信号フレーム生成器。
5. 前記利用するサブキャリア番号は、フレーム番号に応じて変化させることを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ信号フレーム生成器。
6. 前記パイロット・データ配置形式では、前記受信品質値に応じてフレーム長が可変とされることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のＯＦＤＭ信号フレーム生成器。
7. 前記パイロット・データ配置形式決定手段は、前記受信品質値に基づいてパイロット・データ配置形式を適用するサブキャリアを、ブロック毎に指定することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のＯＦＤＭ信号フレーム生成器。
8. ＯＦＤＭ信号を送信する送信機であって、
   請求項１〜７の何れか１項に記載のＯＦＤＭ信号フレーム生成器を含んで構成された送信機。
9. ＯＦＤＭ信号を送信する送信機と、当該ＯＦＤＭ信号を受信する受信機とを含んで構成された信号伝送システムであって、
   前記受信機は、
   受信されたＯＦＤＭ信号に関する当該受信機での受信品質値を決定する受信品質値決定手段と、
   決定された受信品質値を前記送信機にフィードバックするフィードバック手段とを備え、
   前記送信機は、
   フィードバックにより得られた受信品質値に基づいて、ＯＦＤＭ信号のレート情報を決定するレート決定手段と、
   前記受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のパイロット・データ配置形式を決定するパイロット・データ配置形式決定手段と、
   前記受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のパイロットシンボル数を決定するパイロットシンボル数決定手段と、
   前記受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号の電力増幅率を決定する電力増幅率決定手段と、
   前記レート情報及び前記電力増幅率に基づいて、送信されるデータシンボル系列を生成するデータシンボル生成手段と、
   生成されたデータシンボル、前記パイロットシンボル数、及び前記パイロット・データ配置形式に基づいて、送信されるＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成する送信信号フレーム生成手段とを備えた、
   ことを特徴とする信号伝送システム。
10. ＯＦＤＭ信号を受信機に送信する送信機にて、当該ＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成するＯＦＤＭ信号フレーム生成方法であって、
    前記受信機により受信されたＯＦＤＭ信号に関する当該受信機での受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のレート情報を決定するレート決定工程と、
    前記受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のパイロット・データ配置形式を決定するパイロット・データ配置形式決定工程と、
    前記受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号のパイロットシンボル数を決定するパイロットシンボル数決定工程と、
    前記受信品質値に基づいて、当該ＯＦＤＭ信号の電力増幅率を決定する電力増幅率決定工程と、
    前記レート情報及び前記電力増幅率に基づいて、送信されるデータシンボル系列を生成するデータシンボル生成工程と、
    生成されたデータシンボル、前記パイロットシンボル数、及び前記パイロット・データ配置形式に基づいて、送信されるＯＦＤＭ信号の送信信号フレームを生成する送信信号フレーム生成工程と、
    を有するＯＦＤＭ信号フレーム生成方法。

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