수신 장치 document_id A220623046577

본 발명은 예를 들면, 직교 주파수 분할 다중(OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 변조 방식에 의해 디지털 무선통신을 실행하는 수신 장치에 관한 것으로서, 특히, 파일럿 캐리어를 주파수 방향으로 분산하여(예를 들면, 등간격으로) 배치하고 또한 시간 방향으로 연속적으로 배치하는 CP(Continual Pilot) 모드와, 파일럿 캐리어를 주파수 방향으로 분산하여(예를 들면, 등간격으로) 배치하고 또한 시간 방향으로 분산하여(예를 들면, 등간격으로) 배치하는 SP(Scattered Pilot) 모드를 포함하는 2개 이상의 모드 중의 어느 것인지를 판별하는 기술에 관한 것이다. 최근, 이동체용 디지털 전송이나 지상 디지탈방송에의 응용에 적합한 변조 방식으로서, 멀티패스 페이딩이나 고스트에 강하다고 하는 특징이 있는 직교 주파수 분할 다중 변조 방식(OFDM 변조 방식)이 주목을 받고 있다. OFDM 변조 방식은 멀티캐리어 변조 방식의 일종이며, 서로 직교하는 복수인 n개(n은 예를 들면 수십∼수백)의 반송파(캐리어)에 각각 디지탈변조를 실시하는 전송방식이다. 예를 들면, 디지털 텔레비전 방송 시스템에서는 텔레비전 방송 프로그램의 소재로 되는 영상이나 음성을 카메라나 마이크에 의해 취득하고, 취득한 영상 등을 중계국으로 되는 자동차에 탑재된 FPU(Field Pickup Unit) 등으로부터 방송국 등으로 무선에 의해 송신한다. OFDM 변조 방식은 일례로서 이러한 방송 시스템에서 사용되고 있으며, 또한 다른 각종의 시스템에서 사용된다. 또한, 각 캐리어의 디지털 변조 방식으로서는 16진 직교 진폭 변조(16 QAM: 16 Quadrature Amplitude Modulation)나 64 QAM 등의 다진 변조 방식이 흔히 이용되고 있다. 16QAM이나 64QAM의 변조 방식에서는 각 캐리어의 진폭 및 위상에 정보를 갖게 하고 있기 때문에, 복조시에는 수신캐리어의 절대 진폭 및 절대 위상을 정확하게 재생할 필요가 있다. 이 때문에, 진폭과 위상이 일정한 파일럿 캐리어를 수캐리어마다 배치하고, 수신기에서는 파일럿 캐리어에 의거하여 전송로 특성을 추정하여 진폭 및 위상의 등화를 실행하는 방식이 이용되고 있다. OFDM 변조 방식에서는 CP 모드와 SP 모드라는 2종류의 모드 중의 어느 하나의 모드가 사용되어 무선통신이 실행되고, 또한 통신중에 이들 모드를 전환하는 것도 가능하다. 도 2에는 CP 모드시의 캐리어 배치의 일례를 나타내고 있다. 횡축은 주파수(캐리어)의 방향을 나타내고 있고, 종축은 시간(심볼)의 방향을 나타내고 있다. 도시되는 바와 같이, CP 모드시의 캐리어 배치에서는 주로, 데이터 캐리어와 파일럿 캐리어를 배치해서 구성되고, 파일럿 캐리어는 주파수 방향으로는 분산되어(본 예에서는 8캐리어의 등간격으로) 배치되고, 시간 방향으로는 연속적으로 배치된다. 여기서, 모든 캐리어의 수는 예를 들면 800개 정도 등의 다수이며, 파일럿 캐리어의 수는 예를 들면 모든 캐리어의 수에 대해 (1/8)로 된다. 또한, 예를 들면, 다른 캐리어로서 제어용의 캐리어가 10개 정도 배치되지만, 도시를 생략하고 있다. 또한, 그 밖의 캐리어가 배치되어도 좋지만, 본 예에서는 설명을 간략화하기 위해 생략한다. 또한, 예를 들면, 데이터 캐리어의 평균적인 전력이 1(=12)일 때, 파일럿 캐리어의 전력은 (4/3)2이며, 제어용의 캐리어의 전력은 (4/3)2이다. 도 3에는 SP 모드시의 캐리어 배치의 일례를 나타내고 있다. 횡축은 주파수(캐리어)의 방향을 나타내고 있고, 종축은 시간(심볼)의 방향을 나타내고 있다. 도시되는 바와 같이, SP 모드시의 캐리어 배치에서는 주로, 데이터 캐리어와 파일럿 캐리어를 배치해서 구성되고, 파일럿 캐리어는 주파수 방향으로 분산되어(본 예에서는 8캐리어의 등간격으로) 배치되고 또한 시간 방향으로 분산되어(본 예에서는 2이상인 n심볼의 등간격으로) 배치된다. 여기서, 모든 캐리어의 수는 예를 들면 800개 정도 등의 다수이며, 파일럿 캐리어의 수는 예를 들면 모든 캐리어의 수에 대해 (1/8)로 된다. 또한, 예를 들면, 다른 캐리어로서 제어용의 캐리어가 10개 정도 배치되지만, 도시를 생략하고 있다. 또한, 그 밖의 캐리어가 배치되어도 좋지만, 본 예에서는 설명을 간략화하기 위해 생략한다. 또한, 예를 들면, 데이터 캐리어의 평균적인 전력이 1(=12)일 때, 파일럿 캐리어의 전력은 (4/3)2이며, 제어용의 캐리어의 전력은 (4/3)2이다. 수신측에서는 파일럿 캐리어를 이용하여 등화 처리를 실행한다. 일반적으로, 도 2에 나타내는 바와 같은 CP의 파일럿 배치에서는 고속의 이동전송과 같이 변동이 심한 전송로에 적합하고, 한편, 도 3에 나타내는 바와 같은 SP의 파일럿 배치에서는 시간응답성은 낮아지지만, 등화 가능한 멀티패스의 지연 시간이 길어진다고 하는 특징이 있다. 또한, 전송성능을 향상시키기 위해, 파일럿 캐리어의 진폭을 통상의 데이터 캐리어의 진폭보다도 조금 크게 설정하는 경우가 많다. 예를 들면, 파일럿 캐리어의 진폭을 데이터 캐리어에 비해 (4/3)배의 진폭비로 설정한다. 복수의 캐리어(데이터 캐리어나 파일럿 캐리어)는 서로 직교관계를 유지하도록 가산되고, 이것에 의해 OFDM의 시간축 파형이 생성된다. 이 가산 처리는 각 캐리어에 대해 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)의 처리를 실행하는 것에 의해 실현된다. IFFT 처리후의 시간축 파형인 유효심볼과, 해당 유효심볼의 일부를 복사하여 해당 유효심볼의 전에 부가한 가드 인터벌로 OFDM의 심볼이 구성된다. 이러한 처리에 의해 생성된 OFDM 신호는 고주파수(RF: Radio Frequency)의 신호로 주파수 변환된 후에, 무선에 의해 송신된다. 상술한 바와 같이, 사용하는 파일럿 캐리어의 배치로서는 이동전송에서는 CP 모드가 적합하고, 장(長)지연 멀티패스환경에서는 SP 모드가 적합하며, 대상으로 하는 전송로의 특성에 의해 최적의 파일럿 모드를 선정하는 것이 바람직하다. 또한, 선정하는 것이 가능한 전송 모드(전송방식)로서는 파일럿 모드 이외에, 변조 방식이나 에러정정 부호화 방식 등과 같은 다른 복수의 전송 모드에 대해서도 전송로 특성에 의거하여 선정하는 경우가 있다. 이 때문에, 정확한 전송을 실행하기 위해서는 송신측과 수신측의 사이에서 이들의 전송 모드가 모두 일치할 필요가 있지만, 예를 들면, 조작자의 설정 에러(설정 미스)를 피해, 신속하게 전송을 완료하기 위해서는 수신측에서 전송 모드를 자동 판별하는 기능을 마련하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 지상 디지털 텔레비전 방송 방식(예를 들면, ARIB STD-B31 참조)이나 프로그램 소재 전송용 OFDM 방식 무선 전송 시스템(예를 들면, ARIB STD-B33 참조)에서는 TMCC(Transmission and Multiplexing Configuration Control)라 불리는 캐리어에 각종 전송 모드 정보를 할당하여 송신측으로부터 수신측으로 송신하고, 수신측에서 수신한 TMCC를 해독하여 전송 모드의 자동인식을 실행한다. TMCC는 주파수 선택성 페이딩에 의해 복조 에러가 생기지 않도록, 랜덤하게 배치되어 있다. 도 7에는 CP 모드시의 캐리어 배치의 일례를 TMCC 캐리어를 포함하여 나타내고 있다. 종축은 심볼 방향(시간 방향)을 나타내고 있고, 횡축은 캐리어 방향(주파수 방향)을 나타내고 있다. 캐리어로서는 데이터 캐리어와, 파일럿 캐리어와, TMCC(Transmission and Multiplexing Configuration Control)캐리어가 배치된다. CP 모드에서는 파일럿 캐리어를 심볼 방향으로 연속적으로 배치하고, 캐리어 방향으로 분산하여(예를 들면, 등간격으로) 배치한다. 도 7의 예에서는 소정의 캐리어번호 k=0, 8, 16, …의 위치에 파일럿 캐리어가 등간격으로 배치되어 있고, 또한 소정의 캐리어번호 k=60, 294, …의 위치에 TMCC 캐리어가 배치되어 있으며, 다른 캐리어번호 k의 위치에 데이터 캐리어가 배치되어 있다. 또한, 파일럿 캐리어와 TMCC 캐리어는 심볼 방향으로 연속적으로 배치되어 있다. 도 8에는 SP 모드시의 캐리어 배치의 일례를 TMCC 캐리어를 포함하여 나타내고 있다. 종축은 심볼 방향(시간 방향)을 나타내고 있고, 횡축은 캐리어 방향(주파수 방향)을 나타내고 있다. 캐리어로서는 데이터 캐리어와, 파일럿 캐리어와, TMCC 캐리어가 배치된다. SP 모드에서는 파일럿 캐리어를 심볼 방향으로 분산하여(예를 들면, 등간격으로) 배치하고, 캐리어 방향으로 분산하여(예를 들면, 등간격으로) 배치한다. 도 8의 예에서는 심볼 방향에 있어서, 소정의 캐리어번호 k=0, 8, 16,…의 위치에 파일럿 캐리어가 등간격으로 배치되는 패턴과, 그곳으로부터 2개 어긋난 캐리어번호 k=2, 10, 18,…의 위치에 파일럿 캐리어가 등간격으로 배치되는 패턴과, 그곳으로부터 2개 어긋난 캐리어번호 k=4, 12, 20,…의 위치에 파일럿 캐리어가 등간격으로 배치되는 패턴과, 그곳으로부터 2개 어긋난 캐리어번호 k=6, 14, 22,…의 위치에 파일럿 캐리어가 등간격으로 배치되는 패턴과 같은 4종류의 패턴이 반복되어 있다. 또한, 소정의 캐리어번호 k=61, 295, …의 위치에 TMCC 캐리어가 배치되어 있고, 다른 캐리어번호 k의 위치에 데이터 캐리어가 배치되어 있다. 또한, TMCC 캐리어는 심볼 방향으로 연속적으로 배치되어 있다. 여기서, 데이터 캐리어는 통신 대상으로 되는 정보(데이터)를 통신하기 위한 캐리어이다. 또한, 파일럿 캐리어는 예를 들면, 진폭이나 위상을 등화(보정)하기 위한 기준으로 되는 캐리어이다. 파일럿 캐리어는 예를 들면, 기준으로 되는 일정한 진폭 및 일정한 위상을 갖는 심볼로 구성되고, 그 기준으로 되는 값이 미리 송신측(송신 장치)과 수신측(수신 장치)에 설정된다. 또한, TMCC 캐리어는 예를 들면, 통신에 관한 각종의 제어 정보를 통신하기 위한 캐리어이다. TMCC 캐리어는 예를 들면 ARIB STD-B33에서 규정되어 있는 바와 같이, 데이터 캐리어나 파일럿 캐리어 등과 같은 다른 캐리어에 비해 캐리어 개수가 적고, 임의의 정해진 위치에 배치되며, 그 위치는 일부 중복되지만 CP 모드와 SP 모드에서 다른 것으로 되어 있다. 또한, 파일럿 캐리어나 TMCC 캐리어의 전력은 데이터 캐리어의 전력보다도 큰 것으로 되어 있고, 예를 들면, ARIB STD-B33에서는 데이터 캐리어의 (4/3)2배의 전력으로 정의되어 있다. 수신 신호에 대해, 등화나 복조 등의 처리를 실행하기 위해서는 파일럿 캐리어나 TMCC 캐리어의 위치를 정확하게 파악할 필요가 있기 때문에, 송신측에서 CP 모드와 SP 모드를 전환하는 경우에는 수신측에서는 수동으로 CP 모드와 SP 모드를 전환할 필요가 있다. OFDM 변조 방식에 의해 무선 송신된 신호를 수신하는 수신 장치에서는 수신 신호에 대해 등화나 복조 등의 처리를 실행하기 위해서는 파일럿 캐리어의 위치를 정확하게 파악할 필요가 있다. 이 때문에, 송신측에서 CP 모드와 SP 모드를 전환할 때에는 수신측에 있어서도 수동으로 CP 모드와 SP 모드를 전환할 필요가 있었다. 또, 일반적으로, CP 모드는 이동중인 무선통신에 유효하며, SP 모드는 멀티패스와 같이 지연파가 있을 때에 유효하다고 한 바와 같이, 각각의 모드에는 장점과 단점이 있어, 구별되어 사용된다. 동기 모드와 차동 모드에 대해 설명한다. 동기 모드에서는 예를 들면 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 변조 방식이나 QAM(Quadrature Amplitude Modulation) 변조 방식 등과 같이, 각 심볼의 절대 진폭이나 절대 위상을 이용하여 변조 및 복조하는 방식(동기 변조 방식)을 이용하여, 데이터 캐리어의 변복조가 실행된다. 동기 모드로서는 CP 모드와 SP 모드가 있다. 차동 모드에서는 예를 들면 DQPSK(Differential QPSK) 변조 방식 등과 같이, 심볼간의 차분(예를 들면, 위상의 차분)을 이용하여 변조 및 복조하는 방식(차동 변조 방식)을 이용하여, 데이터 캐리어의 변복조가 실행된다. 또한, 차동 모드에 있어서의 TMCC 캐리어의 위치는 CP 모드에 있어서의 TMCC 캐리어의 위치와 동일하다. 또한, TMCC 캐리어는 예를 들면, BPSK(Binary Phase Shift Keying) 변조 방식을 이용하여 변조 및 복조되고, 축 위(예를 들면, 직교 xy 좌표에 있어서의 x축 위 또는 y축 위)에서 +1 또는 -1의 값이 된다. (특허문헌 1) 일본국 특허공개공보 제 2004-134883호 (비특허문헌 1) 「텔레비젼 방송 프로그램 소재 전송용 휴대형 OFDM 방식 디지털 무선전송 시스템」, ARIB STD-B33, 사단법인 전파산업회