JP5455450B2 - マルチキャリアシステムのための新たなフレーム及びトレーニングパターン構造 - Google Patents

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Description

本発明は、マルチキャリアシステムのための新たなフレーム及びトレーニングパターン構造を対象としている。
本発明は、例えば、コンテンツデータ、信号データ、又はパイロット信号などが複数の周波数キャリア上にマッピングされ、所与の送信帯域幅の全体において送信されるシステムを主に対象とする。そうしたシステムには、例えば、有線又は地上波によるデジタル放送システムなどの放送システムが含まれるが、かかる例に限定されるわけではない。受信機は、典型的には、送信帯域幅の全体のうちの部分的なチャネル（全送信帯域幅の一部）にチューニングされ（セグメント受信と呼ばれる場合がある）、それにより各受信機にとって必要な又は望まれるコンテンツデータのみが受信される。例えば、ＩＳＤＢ−Ｔ標準においては、全送信帯域幅は、同等の長さ（同等の周波数キャリア数）を有する１３の固定的なセグメントに分割される。
従って、本発明の目的は、信号の受信側において全送信帯域幅のうちの所望の部分に柔軟にチューニングをすることのできる、新規かつ改良された送信装置及び送信方法、並びにマルチキャリアシステムのための信号構造を提供することにある。
上記本発明の目的は、例えば、請求項１に記載の送信装置により達成される。本発明に係るその送信装置は、フレーム構造に基づいてマルチキャリアシステムにおいて信号を送信するための送信装置であって、各フレームは、周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターン（training patterns）と、少なくとも２つのデータパターン（data patterns）とを含み、上記送信装置は、フレーム内のそれぞれ同じ長さを有する上記少なくとも２つのトレーニングパターンの周波数キャリア上に共通のパイロット信号のシーケンスをマッピングするパイロットマッピング手段と、フレーム内の上記少なくとも２つのデータパターンの周波数キャリア上にデータをマッピングするデータマッピング手段と、時間領域の送信信号を生成するために、上記トレーニングパターンと上記データパターンとを周波数領域から時間領域へ変換する変換手段と、上記時間領域の送信信号を送信する送信手段と、を備える。なお、本明細書において、パターンとは、例えば、周波数領域又は時間領域においてフレーム構造の一部分をなす構成要素であると理解され得る。
また、上記本発明の目的は、例えば、請求項１１に記載の送信方法により達成される。本発明に係るその送信方法は、フレーム構造に基づいてマルチキャリアシステムにおいて信号を送信するための送信方法であって、各フレームは、周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、少なくとも２つのデータパターンとを含み、上記送信方法は、フレーム内のそれぞれ同じ長さを有する上記少なくとも２つのトレーニングパターンのそれぞれの周波数キャリア上に共通するパイロット信号のシーケンスをマッピングするステップと、フレーム内の上記少なくとも２つのデータパターンの周波数キャリア上にデータをマッピングするステップと、時間領域の送信信号を生成するために、上記トレーニングパターンと上記データパターンとを周波数領域から時間領域へ変換するステップと、上記時間領域の送信信号を送信するステップと、を含む。
また、上記本発明の目的は、例えば、請求項１２に記載のフレームパターンにより達成される。本発明に係るそのフレームパターンは、マルチキャリアシステムのためのフレームパターンであって、周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、少なくとも２つのデータパターンとを含み、フレーム内の上記少なくとも２つのトレーニングパターンのそれぞれの周波数キャリア上には、共通するパイロット信号のシーケンスがマッピングされ、各トレーニングパターンは、同じ長さを有し、上記少なくとも２つのデータパターンの周波数キャリア上には、データがマッピングされる。
また、本発明のさらなる目的は、送信帯域幅のうちのどのような所望の部分についても柔軟にチューニングをすることのできる、受信装置及び受信方法、並びに、マルチキャリアシステムにおける信号の送受信システム及び方法を提供することにある。
上記本発明の目的は、例えば、請求項１３に記載の受信装置により達成される。本発明に係るその受信装置は、フレーム構造に基づいてマルチキャリアシステムにおいて送信帯域幅内で信号を受信するための受信装置であって、各フレームは、周波数キャリア上に共通のパイロット信号のシーケンスがマッピングされた周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、周波数キャリア上にデータがマッピングされた少なくとも２つのデータパターンとを含み、上記少なくとも２つのトレーニングパターンは、それぞれ同じ長さを有し、上記受信装置は、上記送信帯域幅のうちの選択部分にチューニングされ当該部分を受信する受信手段と、上記送信帯域幅のうちの上記選択部分において受信された上記パイロット信号に基づいて相関計算を行う相関手段と、を備え、上記送信帯域幅のうち上記選択部分は、上記トレーニングパターンのうちの１つに相当する長さを少なくとも有し、及び受信すべき少なくとも１つのデータパターンをその範囲に含む。
また、上記本発明の目的は、例えば、請求項２３に記載の受信方法により達成される。本発明に係るその受信方法は、フレーム構造に基づいてマルチキャリアシステムにおいて送信帯域幅内で送信された信号を受信するための受信方法であって、各フレームは、周波数キャリア上に共通のパイロット信号のシーケンスがマッピングされた周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、周波数キャリア上にデータがマッピングされた少なくとも２つのデータパターンとを含み、上記少なくとも２つのトレーニングパターンは、それぞれ同じ長さを有し、上記受信方法は、上記送信帯域幅のうち選択部分を受信するステップと、上記送信帯域幅のうちの上記選択部分において受信された上記パイロット信号に基づいて相関計算を行うステップと、を備え、上記送信帯域幅のうち上記選択部分は、上記トレーニングパターンのうちの１つに相当する長さを少なくとも有し、及び受信すべき少なくとも１つのデータパターンをその範囲に含む。
また、上記本発明の目的は、例えば、請求項２４に記載の信号を送受信するためのシステムにより達成される。本発明に係るそのシステムは、フレーム構造に基づいてマルチキャリアシステムにおいて信号を送信するための送信装置であって、各フレームは、周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、少なくとも２つのデータパターンとを含み、上記送信装置は、フレーム内のそれぞれ同じ長さを有する上記少なくとも２つのトレーニングパターンの周波数キャリア上に共通のパイロット信号のシーケンスをマッピングするパイロットマッピング手段と、フレーム内の上記少なくとも２つのデータパターンの周波数キャリア上にデータをマッピングするデータマッピング手段と；
時間領域の送信信号を生成するために、上記トレーニングパターンと上記データパターンとを周波数領域から時間領域へ変換する変換手段と、上記時間領域の送信信号を送信する送信手段と、を備える送信装置と、上記送信装置からの上記時間領域の送信信号を受信する受信装置と、を含む。
また、上記本発明の目的は、例えば、請求項２５に記載の信号を送受信するための方法により達成される。本発明に係るその方法は、フレーム構造に基づいてマルチキャリアシステムにおいて信号を送信するための送信方法、即ち、各フレームは、周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、少なくとも２つのデータパターンとを含み、フレーム内のそれぞれ同じ長さを有する上記少なくとも２つのトレーニングパターンのそれぞれの周波数キャリア上に共通するパイロット信号のシーケンスをマッピングするステップと、フレーム内の上記少なくとも２つのデータパターンの周波数キャリア上にデータをマッピングするステップと、時間領域の送信信号を生成するために、上記トレーニングパターンと上記データパターンとを周波数領域から時間領域へ変換するステップと、上記時間領域の送信信号を送信するステップと、を含む上記送信方法の各ステップと、上記時間領域の送信信号を受信するための受信方法における各ステップと、を含む。
従って、本発明は、時間領域に加えて周波数領域におけるフレーム構造又はフレームパターンを用いるマルチキャリアシステムを提案する。その周波数領域においては、各フレームは、同じ長さ（又は帯域幅）を有し、周波数キャリア上でそれぞれ同一のパイロット信号を伝送する、少なくとも２つの共通するトレーニングパターン（プリアンブルパターンともいう）を含む。また、時間領域に変換された後、その変換後の時間領域において、各フレームは、データシンボルに加えてそれぞれのプリアンブル（トレーニング）シンボルを含む。各フレームパターンは、周波数方向における全帯域幅を全体としてカバーし、それにより全送信帯域幅は、それぞれ共通するトレーニングパターンによって等しく分割される。各フレームのデータパターンは、時間軸上でトレーニングパターンの後に位置する。そして、送信帯域幅のうち受信装置がチューニングされ得る部分が少なくともトレーニングパターンの１つ分の長さを有していれば、受信装置は、送信帯域幅のうちのどのような所望の部分についても、自由にかつ柔軟にチューニングされることがでる。よって、受信装置は、１つのトレーニングパターンの全体についてのパイロット信号をいつでも受信することができ、それにより時間同期（即ち同期時点又は次のフレームの開始時点の定義）、周波数オフセット計算、及び／又はチャネル評価を受信装置において行うための受信パイロット信号についての相関計算が可能となる。
また、好適には、上記データパターンのうち少なくともいくつかの長さは互いに異なり、上記データパターンのそれぞれの長さは各トレーニングパターンの長さ以下であってもよい。それにより、受信装置は、所望の部分が送信帯域幅のうちのどの部分であったとしても、その部分に柔軟にかつ制限なくチューニングされることができる。そして、受信装置は、チューニング位置によらず１つのトレーニングパターンの全体についてのパイロット信号を受信できるため、相関計算によって時間同期を獲得することが可能となり、所望のデータパターンを受信することができる。
また、好適には、送信装置において、上記データパターンの長さは、動的に調整されてもよい。本発明において提案するフレーム構造を伴うマルチキャリアシステムは、そのようにデータパターンの長さ、即ちデータパターンごとのデータ量を例えばフレームごとに（又はそれ以外のやり方で）動的に変化させることで、データコンテンツの非常に柔軟な送信を可能とする。その代わりに、データパターンの長さは固定され又は不変であってもよい。
さらに、好適には、上記少なくとも２つのデータパターンは、時間方向において上記少なくとも２つのトレーニングパターンの後に位置しており、各フレームは、時間方向において上記少なくとも２つのデータパターンに後続する追加データパターンであって、それぞれ上記少なくとも２つのデータパターンのうちの対応するデータパターンと同じ長さを有する追加データパターンを含んでもよい。言い換えれば、各フレーム内のデータパターンの構造は、少なくとも２つのデータパターンが周波数軸上で互いに隣り合いながら全送信帯域幅をカバーするように配置され得る。そして、時間方向において上記少なくとも２つのデータパターンに後続する同じフレーム内の追加データパターンは、各追加データパターンが前のデータパターンと（周波数軸あるいは周波数方向において）同じ長さを有するように配置される。従って、受信装置が送信帯域幅のうちの特定の部分にチューニングされると、受信装置は、フレームごとの少なくとも２つのデータパターンであって、同じ長さを有し、一方が時間軸上で他方のあとに続いている当該少なくとも２つのデータパターンを受信する。
さらに、好適には、各フレームは少なくとも２つの信号パターン（signaling pattern）を含み、フレーム内の各信号パターンの周波数キャリア上には信号データがマッピングされてもよい。各信号パターンは、周波数軸上で同じ長さ有してもよい。例えば、フレーム内の各信号パターンは、その周波数キャリア上にマッピングされる共通の信号データを有してもよい。その代わりに、フレーム内の各信号パターンの信号データは、フレーム内の当該信号パターンの位置データを有してもよい。その場合、フレーム内の各信号パターンは、少なくとも同一フレーム内の他の信号パターンと異なる位置データを除いて、その周波数キャリア上にマッピングされる共通の信号データを有する。従って、受信装置は、全送信帯域幅のうちの一部のみを受信する場合であっても、信号データの全体を受信することができる。ここで、さらに好適には、各信号パターンは、上記トレーニングパターンの長さと同じ長さを有し、周波数方向でトレーニングパターンと揃う位置に配置されてもよい。その代わりに、特定のアプリケーションにおいては、各信号パターンは、上記トレーニングパターンの長さよりも短い長さを有してもよい。また、各信号パターンは、上記トレーニングパターンの長さの半分の長さを有してもよい。なお、信号パターンにマッピングされる信号データには、例えば、フレーム構造を定義するデータ又は受信側での受信処理若しくは復調処理に使用されるデータなど、主に制御データに分類されるデータが含まれる。一方、データパターンにマッピングされるデータには、例えばアプリケーションデータなどが含まれ得る。
さらに、好適には、上記信号データは、各信号パターンの周波数キャリア上にエラー検知及び／又はエラー訂正符号と共にマッピングされてもよい。それにより、受信装置は、信号パターンの全体を受信できない場合であっても、信号パターンに含まれる信号データの全体を得ることができる。
好適には、送信帯域幅のうちの選択部分において受信されるパイロット信号に基づいて、自己相関が計算されてもよい。それにより、受信機が送信帯域幅のうちのどの所望の部分に柔軟にチューニングされ得るとしても、受信機は、本発明により提案される新たなフレーム構造に従って１つのトレーニングパターンのパイロット信号の全体をいつでも受信することができる。その際、例えば、送信帯域幅のうちの受信機がチューニングされる選択部分がトレーニングパターンの１つと（周波数方向において）完全にかつ正確には一致していない場合には、受信機は、（周波数方向で）先行するトレーニングパターンの後半部分（last part）、及び（周波数方向で）後続するトレーニングパターンの前半部分（first part）を受信することができる。そして、トレーニングパターンの内容はそれぞれ同一であることから、受信機は、受信したパイロット信号について並び替え又は他の処理を要せずとも、所望の時刻同期を獲得するために、問題なく自己相関を計算することができる。その代わりに、受信装置は、各フレームにおけるトレーニングパターン構造からの（周波数方向での）オフセットを知っている場合には、受信したパイロット信号をもとのシーケンスに再配置してもよい。それにより、受信装置は、予め記憶されているトレーニングパターンと上記送信帯域幅のうちの上記選択部分において受信された（そして再配置された）トレーニングパターンとの間の比較に基づいて、相互相関を計算することができる。いくつかのアプリケーションにおいては、自己相関を用いる場合と比較して、相互相関を用いる方が時間同期のより正確な判定が可能となる。
さらに、好適には、各フレームが（トレーニングパターンとデータパターンに加えて）少なくとも２つの信号パターンを含んでいる場合であって、各信号パターンがその周波数キャリア上にマッピングされた信号データを有している場合には、受信機は、送信帯域幅のうちの受信された選択部分からもとの信号パターンを再構築してもよい。ここで、各信号パターンは、周波数軸上で同じ長さを有していてもよい。例えば、フレーム内の各信号パターンは、その周波数キャリア上にマッピングされる共通の信号データを有し得る。その代わりに、フレーム内の各信号パターンの信号データは、フレーム内の当該信号パターンの位置データを有してもよい。その場合、フレーム内の各信号パターンは、少なくとも同一フレーム内の他の信号パターンと異なる位置データを除いて、その周波数キャリア上にマッピングされる共通の信号データを有する。それにより、例えば、送信帯域幅のうちの受信機がチューニングされる選択部分が（周波数方向における）信号パターン構造と一致していない場合には、受信機は、もとの信号パターンからのオフセットを知ることができる。そして、受信機は、全ての必要な信号データを正確に同定し使用するために、受信した信号データをもとのシーケンス又は順序に再配置することができる。その代わりに、受信機は、もとの信号パターンを再構築するために、受信した信号データに対してエラー検知及び／又はエラー訂正復号を行ってもよい。そして、送信信号パターンは、信号パターンの一部のみしか受信できない場合であっても受信装置にもとの信号パターンを再構築できるようにするための、追加的なエラー符号又は冗長性などを備えてもよい。
好適には、受信機は、受信すべき上記送信帯域幅のうち選択部分の信号パターンの最適な受信が可能となるように、上記送信帯域幅のうち選択部分にチューニングされて当該部分を受信してもよい。特に、１フレーム内で周波数軸上でのデータパターン及び信号パターンの構造が一致しない場合であって、受信機において送信帯域幅のうち受信すべき選択部分が（周波数軸上で）受信すべきデータパターンよりも大きい場合には、例えば、最大の大きさを有する１つの信号パターンと所望のデータパターンの全体を共に受信できるようにチューニング位置を調整することで、信号パターンを最も良好に受信できるようにチューニングを最適化することができる。
一般的に、受信機は、上記送信帯域幅のうち選択部分との関係において上記受信すべき少なくとも１つのデータパターンが中央に位置するように、上記送信帯域幅のうち選択部分にチューニングされるのが好適である。
さらに好適には、受信機は、前のフレームの信号パターン内において受信した信号データに基づいて、上記送信帯域幅のうちの選択部分にチューニングされてもよい。
本発明は、送信装置が送信帯域幅の全体にわたってデータを送信し、受信装置が上記送信帯域幅の全体のうちの一部のみを選択的に受信するような、どういった種類のマルチキャリアシステムにも適用され得ることは理解されるべきである。限定としてではなく一例として、そのようなシステムは、例えば、有線又は無線（例えばケーブル放送、地上波放送など）のデジタル映像放送システムなど、現在又は将来における一方向又は双方向の放送システムであってよい。限定としてではなく一例として、マルチキャリアシステムとは、例えばＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex：直交周波数分割多重）システムであってもよく、又は信号データ、パイロット信号、及び他の種類のデータが複数の周波数キャリア上にマッピングされる他のどのような適切なシステムが使用されてもよい。周波数キャリアは、互いに等間隔でそれぞれ同じ長さ（帯域幅）を有していてもよい。その代わりに、本発明は、周波数キャリアが互いに等間隔でなく及び／又はそれぞれ異なる長さを有するマルチキャリアシステムにおいても使用され得る。さらに、本発明は、送信側に適用される全体としての送信帯域幅についても、送信帯域幅のうち受信側においてチューニングされる選択部分についても、特定の周波数の範囲に限定されるものではないことは理解されるべきである。但し、いくつかのアプリケーションにおいては、例えば、（デジタル映像放送又は他の）現行のシステムの受信装置の帯域幅に相当する、送信帯域幅のうちの受信側でチューニング可能な部分などを使用するのが有益である場合もある。限定ではなく一例として、受信側の帯域幅は、例えば８ＭＨｚであってもよい。即ち、その場合、受信側は、送信帯域幅の全体のうち任意の所望の８ＭＨｚの帯域幅にチューニングされ得る。そして、全送信帯域幅は、８ＭＨｚの倍数、例えば、８ＭＨｚ、１６ＭＨｚ、２４ＭＨｚ、３２ＭＨｚなどであってよい。それにより、例えば各トレーニングパターンの長さなど、全帯域幅をセグメント化した長さは、８ＭＨｚとなり得る。しかしながら、例えば（但し限定ではなく）、各トレーニングパターンの長さを６ＭＨｚとするなど、他のセグメント化の形も可能である。
一般的に、受信側の帯域幅を８ＭＨｚとする限定ではない一例の場合には、本発明におけるフレーム構造に用いられる各信号パターンの長さは、８ＭＨｚ（又はそれ以下）である。
以上説明したように、本発明によれば、信号の受信側において全送信帯域幅のうちの所望の部分に柔軟にチューニングをすることができる。
受信側で選択的かつ柔軟に受信することのできる送信帯域幅の全体の概略を示す模式図である。 全送信帯域幅のセグメント化の一例を説明するための説明図である。 本発明の一実施形態に係るフレームの時間領域での構造を表す模式図である。 周波数領域及び時間領域におけるトレーニングパターンの一例を示す説明図である。 周波数領域及び時間領域におけるトレーニングパターンの他の例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る繰り返されるトレーニングパターンを伴う前送信帯域幅の周波数領域における概要を示す説明図である。 送信帯域幅が受信帯域幅と等しいマルチキャリアシステムにおける自己相関のシミュレーション結果を示す説明図である。 受信帯域幅が本発明の一実施形態に係るトレーニングパターンと一致する場合の自己相関のシミュレーション結果を示す説明図である。 受信帯域幅が本発明の一実施形態に係るトレーニングパターンと一致しない場合の自己相関のシミュレーション結果を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るフレーム構造又はパターンの概要の一例を示す説明図である。 図１０に示したフレーム構造の一部を信号パターンの再構築と共に示す説明図である。 受信フィルタの特性の概要の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るフレーム構造又はパターンの概要の他の例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るフレーム構造又はパターンの概要のさらに別の例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る時間軸上のフレーム構造の一例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る送信装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る受信装置の構成の一例を示すブロック図である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付すことにより重複説明を省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係るマルチキャリアシステムにおいて信号を送信する送信装置５４における、送信帯域幅１の全体の概略を示す模式図である。また、図１には、送信帯域幅１のうち選択された部分（以下、選択部分という）２にチューニングされ、当該部分を選択的に受信するよう調整された、本発明の一実施形態に係る受信装置３を示すブロック図も含んでいる。ここで、受信装置３は、送信帯域幅１のうち所望の選択部分２にチューニングされ当該部分を選択的に受信するチューナ４と、各通信システムに応じてさらに必要とされる受信信号の処理、例えば復調及びチャネル復号化などを実行する処理手段５とを備える。本実施形態に係る受信装置のより具体的な構成は、図１７のブロック図において受信装置６３として示されている。図１７を参照すると、受信装置６３は、 例えば、受信インタフェース６４を備える。受信インタフェース６４は、例えば、アンテナ、アンテナパターン、有線若しくはケーブルによる受信インタフェース、又は各送信システム若しくは通信システムにおいて信号を受信する他の任意のインタフェースであってよい。受信装置６３の受信インタフェース６４は、図１に示したチューニング手段４などのチューニング手段を含む受信手段６５と接続される。また、受信インタフェース６４は、各送信又は通信システムに依存し、必要に応じて、例えば受信信号の周波数を中間周波数又はベースバンド周波数にダウンコンバージョンするダウンコンバージョン手段などのさらなる処理要素を含んでもよい。
上述したように、本発明によれば、マルチキャリアシステムのための所定の新たなフレーム構造を提供することにより、送信帯域幅１のうちの所望の選択部分２を柔軟かつ可変的に受信側において受信することが可能となる。図２は、送信帯域幅１のセグメント化の一例を説明するための説明図である。図２を参照すると、本実施形態に係る送信装置５４により映像データ、音声データ又は他の種類のデータが異なるセグメント（セグメント６、７、８、９及び１０）において送信される、送信帯域幅１の全体が示されている。例えば、セグメント６、７、８、９及び１０は、送信装置５４により、異なる種類のデータ、異なる送信元からのデータ、又は宛て先となる異なる受信装置向けのデータなどのためにそれぞれ使用され得る。このうち、例えば、セグメント６及び９は、最大の帯域幅、即ち対応する受信装置６３により受信可能な最大の帯域幅を有する。また、例えば、セグメント７、８及び１０は、相対的に小さい帯域幅を有する。ここで、本実施形態では、送信帯域幅１の全体について、各フレームが周波数方向で互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと複数のデータパターンとを有するフレーム構造を適用するものとする。フレームの各トレーニングパターンは、同じ長さを有し、かつ同一のパイロット信号を有する。換言すれば、送信帯域幅１の全体は、トレーニングパターンのために等間隔で分割される。そして、受信装置がチューニング可能な最大の帯域幅、例えば図２においてセグメント６及び９として示した帯域幅は、各トレーニングパターンの長さと同等又はより大きい長さを有する。ここで、トレーニングパターンの全体を適切に受信することにより、本実施形態に係る受信装置６３は、送信装置５４に正しく同期し、チューニングされ、所望のデータを柔軟かつ制限なく受信することができる。さらに、その受信されたトレーニングパターンに基づいて、受信装置において、周波数オフセット計算及び／又はチャネル推定が行われてもよい。なお、送信帯域幅の中の様々なデータ部分の長さ（周波数キャリアの数）は、後により詳しく説明する各フレームにおけるトレーニングパターンの長さを超えることはできないことは明らかである。
図３は、本発明の一実施形態に係るフレーム１１、１１´及び１１´´の時間領域での構造を表す模式図である。各フレーム１１、１１´及び１１´´は、プリアンブルシンボル（トレーニングシンボル）１２、１２´及び１２´´、１つ以上の信号シンボル（Signaling Symbols）１３及び１３´、並びに複数のデータシンボル１４及び１４´を有する。ここで、時間領域においては、プリアンブルシンボル又はトレーニングシンボルは信号シンボルに先行し、信号シンボルはデータシンボルに先行する。各フレーム１１、１１´及び１１´´は複数のデータシンボルを有してもよく、各フレーム１１、１１´及び１１´´のそれぞれにおけるデータシンボル数が可変であるシステムも可能である。プリアンブルシンボルは、受信装置６３において、時間同期、並びに、チャネル評価及び／又は周波数オフセット計算などの実質的な追加タスクの実行のために用いられる。信号シンボル１３及び１３´は、シグナリング（信号又は信号伝達）に関する情報である信号データを含む。例えば、信号シンボル１３及び１３´は、受信装置６３が受信信号を復号するために必要となる全ての物理層の情報などを含み得る。但し、信号シンボル１３及び１３´に含まれる情報は、レイヤ１（Ｌ１）の信号データに限定されない。信号データは、例えば、様々なデータパターンに対するデータコンテンツの割当て、即ち、例えばどのサービス、データストリーム、変調方式、又はエラー訂正の設定などがどの周波数キャリアに対応付けられているかなどといった情報を含んでいてもよい。それにより、受信装置６３は、全送信帯域のうちのどの部分にチューニングをすべきかの情報を得ることができる。さらに、信号シンボルは、各データパターンのプリアンブル若しくはトレーニングパターン及び／又は信号パターンからのオフセット、を含んでいてもよい。それにより、受信装置６３は、トレーニングパターン及び／又は信号パターンの受信が最適となるように、送信帯域幅のうちの所望の部分へのチューニングを最適化してもよい。本実施形態に係るフレーム構造の使用の利点としては、さらに、データストリームを論理的なブロックに分割することによりフレーム構造の変更がフレームからフレームへ伝達される点である。それにより、先行するフレームは後続するフレームに変更されたフレーム構造を伝達する。そして、そのフレーム構造により、例えば、エラーを生じることなく変調パラメータをシームレスに変化させることが可能となる。
図４及び図５は、本実施形態において使用され得るプリアンブルの構造を、限定ではなく一例として示している。但し、他のプリアンブルの構造が使用されてもよいことは理解されるべきである。図４の４Ａを参照すると、複数の周波数キャリア１６（図示された例では、２０４８本のキャリア）がそれぞれパイロット信号を伝送するプリアンブルあるいはトレーニングパターン１５の周波数領域での様子が示されている。言い換えれば、トレーニングパターン１５の全ての周波数キャリアは、パイロット信号を伝送する。一方、図４の４Ｂを参照すると、４Ａに示したトレーニングパターンの時間領域における送信後の様子が示されている。時間領域のトレーニングシンボルは、１つの繰返し単位において時間領域での複数のサンプル１７（図示された例では、２０４８サンプル）を有する。言い換えれば、この場合、時間領域のトレーニングシンボルでは、時間領域のサンプルについての繰返しは存在しない。一方、図５の５Ａを参照すると、限定ではなく一例として、複数の周波数キャリア（図示された例では、５１２本のキャリア）を含む周波数領域のプリアンブルパターン１８が示されている。この場合、４本に１本のサブキャリアのみがパイロット信号１９を伝送し、他の全てのサブキャリア２０はパイロット信号を伝送しない。そして、図５の５Ｂに示されているように、時間領域への変換後では、時間領域のプリアンブルあるいはトレーニングシンボル２１は、それぞれ同一（同じ値かつ同じ数）のサンプル２３を含む４つの繰返し単位２２を有している。この場合、時間領域のトレーニングシンボルは、２０４８サンプルの時間長を有し、各繰返し単位２２は５１２サンプルを有する。一般的な規則として、時間領域における繰返しの数は、周波数領域におけるパイロット信号の繰返し率に相当する。周波数領域におけるパイロット信号の間隔が大きくなると、時間領域における繰返しの数は増加する。時間領域におけるプリアンブルあるいはトレーニングシンボルの繰返しは、“短縮化された（shortened）”トレーニングシンボルと呼ばれる場合がある。図５の５Ｂの例では、時間領域のシンボルは即ち４つの短縮化されたトレーニングシンボル（以下、短縮トレーニングシンボルという）を含む。いくつかのアプリケーションにおいては、時間領域の信号パターンのような擬似ノイズを取得するために、擬似ノイズパイロット信号シーケンスを用いるのが有効となり得る。また、いわゆるＣＡＺＡＣ（constant amplitude zero auto correlation）シーケンスが、パイロット信号、又は信号パターンのような擬似ノイズとなるシーケンスであって周波数及び時間領域において良好な相関特性を有する他の適したシーケンスとして使用されてもよい。そうしたシーケンスは、本実施形態に係る受信装置６３における時間同期を可能とする。また、そうしたシーケンスは、周波数軸においてナイキスト基準が満たされる場合に、受信装置６３における信頼性の高いチャネル評価を可能とする。さらに、そうしたシーケンスは、受信装置６３における周波数オフセット計算及び／又はチャネル評価を可能とする。
上述したように、本発明は、送信装置５４の全送信帯域幅についての周波数領域でのフレーム構造あるいはフレームパターンを提案する。かかるフレーム構造あるいはフレームパターンにおいて、全送信帯域幅にわたって周波数方向で互いに隣り合う同一のトレーニングパターンが繰り返される。図６は、全送信帯域幅２４における、そのような同一かつ近接するトレーニングパターン２５、２６、２７及び２８の概要を可視化した説明図である。言い換えれば、パイロット信号の同じシーケンスが各トレーニングパターン２５、２６、２７及び２８の周波数キャリア上にマッピングされ、それにより、各トレーニングパターンは、同じ長さ（あるいは帯域幅）及び同じ周波数キャリア数（周波数サブキャリアは等間隔でそれぞれ同じ長さあるいは帯域幅を有するものとする）を有する。好適には、図８に示しているように、全送信帯域幅２４は、それぞれ同じ長さのトレーニングパターン２５、２６、２７及び２８に等しく分割される。また、トレーニングパターン２５、２６、２７及び２８の長さは、本実施形態に係る受信装置６３がいつでも全トレーニングパターンを受信して同期（並びにチャネル評価、及び／又は周波数オフセット計算）できるように、受信装置６３が信号の受信のためにチューニング可能な最小の帯域幅に相当する長さであってよい。
従って、本実施形態において、受信装置６３は、非常に柔軟な形でチャネル全体の帯域幅２４のうちのどの位置にもチューニングされることができる。また、その際、例えば図１７に示した受信装置６３の相関手段６７において、受信されたパイロット信号の相関を計算することにより、信頼性の高い同期を実行することもできる。上述したように、本発明は、全送信周波数帯域２４を、それぞれ同一のパイロット信号の繰返しを有し、それにより同じ長さを有するトレーニングパターンをそれぞれ含む近接する複数のサブブロックあるいはセグメントに分割する。各トレーニングパターンの長さは、それにより、受信装置６３がチューニング可能な帯域幅に相当する点で有利である。例えば、図１７に示したように、受信装置６３は、アンテナ又は有線の受信インタフェースなどの受信インタフェース６４を備える。そして、受信信号は、当該受信インタフェース６４からチューナを含む受信手段６５へ入力され、受信処理が行われる。ここで、例えば、ある１つのトレーニングパターンに適合し又は一致する送信帯域幅の一部に受信装置６３がチューニングされた場合、パイロット信号シーケンスは、もとの順序の通りに受信される。また、送信帯域幅の任意の部分又は例えば２つのトレーニングパターンの間の部分に受信装置６３がチューニングされた場合、１つのトレーニングパターンのパイロット信号の全部が受信されるが、そのシーケンスはもとのシーケンスの通りではない。しかし、パイロットシーケンスの順序の周期性により、特に各トレーニングパターンにおいてパイロット信号に擬似ノイズシーケンスが使用される場合には非常に良好な相関特性を得ることができ、及び、自己相関、即ち受信されたパイロット信号同士の相関の計算において本実施形態に係る受信装置６３の相関手段６７は良好な結果を算出することができる。特に、ケーブルシステムなどの有線システムにおいては、信号対雑音比が高いことにより、良好な自己相関の結果が算出されることが予想される。また、そのようなシーケンスにより、受信装置６３は、周波数オフセット計算及び／又はチャネル評価を行うことができる。
図７は、トレーニングパターンをセグメント化することなく、即ち送信帯域幅と受信帯域幅が同一である形で６４サンプルの擬似ノイズシーケンスをマルチキャリアシステムのために使用した場合の、シミュレーション結果の一例を示している。図７において、相関のピークは明らかに視認できる。図８は、本実施形態に係るシステムの場合、即ち、全送信帯域幅が複数の同一のトレーニングパターンを有し、受信側が送信帯域幅の一部にチューニングされる場合の、シミュレーション結果の一例を示している。なお、図８に結果を示したシミュレーションにおいて、受信側は、最初のセグメント、即ち全送信帯域幅のうちの最初のトレーニングパターンにチューニングされ及び適合された。言い換えれば、図８のシミュレーション結果は、受信装置がもとの順序のトレーニングパターンのパイロット信号を受信する状況での自己相関結果を示している。この場合も、相関のピークは明らかに視認できる。図９は、受信側が２つのトレーニングパターンの間の位置にチューニングされ、パイロット信号をもとの順序では受信できず、しかし後続するトレーニングパターンの前半部分の前に先行するトレーニングパターンの後半部分を受信した場合の、図８のシステムについてのシミュレーション結果を示している。この場合にも、パイロットシーケンス及びトレーニングパターンの周期性により、図９に示したような自己相関のピークを得ることができている。
受信装置６３がそのチューニング位置、即ちフレームの先頭から又は各トレーニングパターンの先頭からのオフセットを知っている場合、任意的に設けられる再配置手段６６により、受信されたパイロット信号がもとのシーケンスに再配置されてもよい。それにより、相互相関結果を取得するために、予め記憶されている想定されるトレーニングパターンとの比較に基づいて、相互相関を計算することができる。そうした相互相関結果は、通常、ノイズの影響を受けにくく、自己相関よりも高い品質を有し得る。従って、信号対雑音比が低いシステムについては、相互相関がよりよい選択肢となり得る。
図１０は、一実施形態に係るフレーム構造あるいはパターン２９の周波数領域における表現の概要の一例を示す説明図である。フレーム構造２９は、周波数方向において全送信帯域幅２４をカバーする。そして、フレーム構造２９は、それぞれの周波数キャリア上でパイロット信号の同一のシーケンスを伝送し、同じ長さを有し、周波数方向において互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターン３０を含む。なお、図４に示した例においては、全送信帯域幅２４は４つのトレーニングパターン３０に分割されていたが、トレーニングパターンの数としてより多い数又はより少ない数が適切である場合もある。図１６に示した本実施形態に係る送信装置５４において、パイロットマッピング手段５５は、パイロット信号を各トレーニングパターンの周波数キャリア上にマッピングする。好適には、擬似ノイズシーケンス又はＣＡＺＡＣシーケンスがパイロット信号に使用されるが、良好な擬似ノイズ及び／又は相関特性を伴う他の任意のシーケンスが用いられてもよい。また、パイロットマッピング手段５５は、図４に関連して説明したように、パイロット信号をトレーニングパターン内の各周波数キャリア上にマッピングしてもよい。その代わりに、パイロットマッピング手段５５は、図５に関連して説明したように、パイロット信号をｍ個（ｍは、１よりも大きい自然数）ごとの周波数キャリアにマッピングしてもよい。各トレーニングパターン３０の長さあるいは帯域幅３９は、受信装置６３のチューナがチューニングし得る帯域幅３８と同じ値となる。しかしながら、送信帯域幅のうち受信装置６３のチューナがチューニング可能な部分は、トレーニングパターン３０の長さよりも大きくてよい。また、受信装置６３の相関手段６７における相関計算に加えて、チャネル評価手段８９におけるフレーム内の周波数キャリアについてのチャネル評価のために、受信されたパイロットはさらに使用され得る。チャネル評価手段８９におけるチャネル評価により、受信されたデータ信号内のデータの正確なデマッピングを可能とするために必要なチャネル評価情報が、デマッピング手段７０に供給される。また、受信されたパイロットは、受信装置６３において、図１７に示されていない相応の手段による周波数オフセット計算のために使用されてもよい。
フレーム構造あるいはパターン２９は、さらに、時間方向においてトレーニングパターン３０の後に続く、周波数方向において互いに近接する少なくとも２つの信号パターン３１を有する。各信号パターン３１は、それぞれ先行するトレーニングパターン３０と同じ長さ及び帯域幅を有し、周波数方向における各信号パターン３１の先頭部と終端部は、それぞれの（時間方向において）先行するトレーニングパターン３０の先頭部と終端部と同一である。それにより、信号パターン３１の周波数構造は、トレーニングパターン３０の周波数構造と同一となる。言い換えれば、信号パターン３１は、トレーニングパターン３０と同等の位置に配置される。図１６に示した本実施形態に係る送信装置５４は、信号データを各信号パターン３１の周波数キャリア上に信号データをマッピングする信号マッピング手段５７を備える。ここで、各信号パターン３１は、例えば、フレーム内での信号パターン３１の位置データを含む。例えば、各フレーム内の各信号パターン３１は、フレーム内の信号パターン３１ごとに異なるフレーム内でのそれぞれの信号パターンの位置データを除き、同一の信号データを有し及び伝送してもよい。信号データは、例えば、受信装置６３が受信した信号を復号するために必要となる物理層の全ての情報を含むレイヤ１の信号データなどであってもよい。但し、信号パターン３１には、他の任意の適切な信号データも含まれ得る。信号パターン３１は、例えば、それぞれのデータセグメント３２、３３、３４、３５及び３６の位置データが含まれてもよい。それにより、受信装置６３は、所望のデータセグメントがどこに位置しているかを知ることができる。そして、受信装置６３のチューナは、その所望のデータセグメントを受信するために、対応する位置にチューニングをすることができる。図１７に示したように、受信装置６３は、チューナを伴う受信手段６５に続いて、受信された時間領域の信号を周波数領域に変換する変換手段６８を備える。そして、信号データは、（任意的に、再構築手段７１により再構築された後）、デマッピング手段７２によりデマッピングされ、評価手段７３により評価される。評価手段７３は、例えば、受信された信号データから必要かつ要求される信号情報を抽出する。また、必要に応じて、追加的な信号パターンが時間方向で信号パターン３１の直後に続けて設けられてもよい。
フレーム構造あるいはパターン２９は、さらに、周波数方向において全周波数帯閾幅２４にわたって広がり、時間方向において信号パターン３１の後に続く少なくとも２つのデータセグメントを含む。図１０の例では、信号パターン３１が位置するタイムスロットの直後に続くタイムスロットにおいて、フレーム構造２９の中に、複数のデータセグメント３２、３３、３４、３５、３６及び３７が示されている。かかるデータセグメント３２、３３、３４、３５、３６及び３７は、様々な長さ、即ちデータがマッピングされた様々な数の周波数キャリアを有する。フレーム構造２９は、さらに、後に続くタイムスロットにおいて、それぞれ先行するデータパターンと同じ長さ及び周波数キャリア数を有する追加的なデータパターンを有する。例えば、データパターン３２、３２´及び３２´´は、最初のデータパターン３２と同じ長さを有する。データパターン３３、３３´及び３３´´は、データセグメント（データパターン）３３と同じ長さを有する。言い換えれば、追加的なデータパターンは、信号パターン３１の後の最初のタイムスロットにおける複数のデータパターン３２、３３、３４、３５、３６及び３７と同じ周波数領域の構造を有する。従って、受信装置６３が、例えば、データパターン３５を受信するために送信帯域幅のうちの一部分であるセグメント３８にチューニングされた場合、データパターン３５と同じ長さを有し、時間方向で後続する全てのデータパターン３５´、３５´´及び３５´´´が適切に受信され得る。
本発明により提案されるフレーム構造あるいはパターン２９の柔軟かつ可変的なデータパターン構造は、例えば、図１６に示したような本実施形態に係る送信装置５４において、様々な異なるデータストリームをマッピングすることにより実装する。かかる様々な異なるデータストリームは、図１６において、データ１、２及び３として示された異なる種類のデータ、及び／又は異なる送信元からのデータを伴っている。それぞれのデータは、それぞれのデータマッピング手段５８、５８´及び５８´´により、それぞれのデータパターンの周波数キャリア上にマッピングされる。上述したように、周波数キャリアがそれぞれ等間隔で同じ帯域幅を有している場合に、様々なデータパターンの少なくともいくつかは、異なる長さ、即ち異なる周波数キャリア数を有し得る。その代わりに、周波数方向におけるデータパターンの数は、例えば、トレーニングパターンの数と同じであってもよい。その場合には、各データパターンの長さ（あるいは帯域幅）は、各トレーニングパターンと同一の長さであって、互いに同じ位置に配置されてもよい（この場合、周波数方向で同じ構造となる）。また、各データパターンは同じ長さを有し、データパターンの数はトレーニングパターンの数の定数倍であって、周波数構造と配置が同じであってもよい。従って、例えば、２個、３個、４個又はそれ以上のデータパターンが、個々のトレーニングパターンに対応して配置され得る。一般的には、データパターンの長さは、最大で有効な受信帯域幅と等しく、又はそれ以下であって、それによりデータパターンは受信装置６３において受信されることができる。さらに、送信装置５４は、データパターン構造を変化させてもよい。例えば、データパターンの長さ及び／又は数が動的に変更されてもよい。その代わりに、データパターンの構造は、固定され又は不変であってもよい。
さらに、有利な点として、受信側での精度のよいチャネル評価を可能とするために、データパターンは、周波数キャリアのいくつかの上にマッピングされるパイロット信号を含んでもよい。その場合、パイロット信号は、規則的な又は不規則なパターンでデータと共に複数のキャリアの中に散在し得る。
送信装置５４において、パイロットマッピング手段５５から出力されるパイロット信号を伴う周波数キャリア、信号マッピング手段５７から出力される信号データを伴う周波数キャリア、並びに様々なデータマッピング手段５８、５８´及び５８´´から出力されるデータを伴う周波数キャリアは、フレーム形成手段５９により合成され、本実施形態に係るフレームパターンあるいは構造２９が生成される。
一般的に、本実施形態に係るフレーム構造は固定され又は不変であってよく、即ち、全帯域幅及び時間方向における各フレームの拡張部分は常に同じであってよい。その代わりに、フレーム構造は柔軟に変化してもよく、即ち、全帯域幅及び／又は時間方向における各フレームの拡張部分は所望の適用対象に依存して柔軟に時間的に変化してもよい。例えば、データパターンを伴うタイムスロット数は、柔軟に変化し得る。その場合、その変化の内容は、信号パターンの部分にマッピングされる信号データを用いて、受信装置に伝達される。
図１０を参照すると、受信装置６３がチューニングされた部分３８は、トレーニングパターン３０及び信号パターン３１の周波数構造と適合していない。しかしながら、そうした場合でも、上で説明したように、受信装置６３の相関手段６７は、パイロット信号シーケンスの周期性により、自己相関（又は相互相関）を計算することができる。さらに、図１０に示した状況において、受信装置６３は、受信した信号のキャリアを再構築手段７１においてもとの信号パターン３１の信号シーケンスに再配置できるように、フレームパターン２９の周波数構造との関係における上記部分３８のオフセットについての知識を必要とする。これは、信号パターン３１がトレーニングパターン３０と同じ長さ及び周波数構造を有するという事実のためである。
受信装置６３のスタートアップ段階あるいは初期化段階において、受信装置６３は、全送信帯域幅のうちの任意の周波数部分にチューニングを行う。限定ではなく一例として、ケーブル放送システムの場合、１つのトレーニングパターン３０は、例えば８ＭＨｚの帯域幅を有する。そして、スタートアップ段階の間、受信装置６３は、受信されたトレーニングパターン３０から、もとの又は並び替えられた順序でのトレーニングパターン３０の全体と、もとの又は並び替えられた順序での信号パターン３１の全体とを受信することができる。また、受信装置６３は、時間同期を獲得するために、相関手段６７において相関を計算する。さらに、受信装置６３は、変換手段６８における時間領域の受信信号の周波数領域への変換の後、チャネル評価手段６９におけるチャネル評価（通常は粗いチャネル評価である）、及び／又は周波数オフセット計算を行う。受信装置６３の評価手段７３において、例えば、フレーム内における受信された信号パターンの位置などの受信された信号データが評価される。それにより、受信側は、例えば図１０における上記部分３８などのようなそれぞれの所望の周波数位置に、自由かつ柔軟にチューニングをすることができる。トレーニングパターン３０及び信号パターン３１の周波数構造と必ずしも通常は適合しない新たなチューニング位置においても、受信装置６３は、トレーニングパターン３０のパイロット信号に基づき、その周期的な特性によって時間同期、チャネル評価及び周波数オフセット計算を行うことができる。しかしながら、信号パターン３１の信号データを適切に評価できるようにするためには、受信された信号パターンの信号（signaling signals）は、上述した再構築手段７１において再配置されなければならない。図１１は、そうした再配置の概要について説明するための説明図である。図１１を参照すると、前の信号パターンの後半部分３１´が、後続する信号パターンの前半部分３１´´よりも前に受信されている。その後、再構築手段７１は、もとの信号データのシーケンスを再構築するために、上記後半部分３１´を上記前半部分３１´´の後に配置している。さらに、対応するデマッピング手段７２における周波数キャリアからの信号データのデマッピングの後、並び替えられた信号パターンは評価手段７３により評価される。なお、このような並び替えが可能であるために、各信号パターン３１の内容は同じであることに留意すべきである。
ここで、受信装置において、チューニングされた受信帯域幅の全体にわたってフラットな周波数応答が供給されない場合が少なくない。それに加えて、送信システムは、通常、受信帯域幅の境界部において強くなる減衰に直面する。図１２は、典型的なフィルタ特性の形状の一例の概略を表す説明図である。図１２において、フィルタ特性は矩形ではなく、受信装置は、例えば、８ＭＨｚの帯域幅の代わりに７．４ＭＨｚの有効な帯域幅のみを得ている。その結果として、信号パターン３１が受信装置６３の受信帯域幅と同じ長さ及び帯域幅を有しており、それにより当該受信帯域幅の境界部においていくつかの信号が欠損して受信できない場合には、受信装置６３は、図１１に関連して説明したような信号データの並び替えを実行することができない可能性がある。このような問題及び他の問題を克服するために、及び受信装置６３がいつでも１つの完全な信号パターンをもとの順序で受信し、受信された信号パターン内の信号を並び替え又は再配置しなくてもよいように、本実施形態の代替的又は追加的な構成として、トレーニングパターン３０と比較して短い長さを有する信号パターン３１ａを用いることを提案する。図１３に示した例では、トレーニングパターンの長さの正確に半分の長さを有し、但し周波数構造はトレーニングパターン３０と同じである信号パターン３１ａが提案されている。言い換えれば、半分の長さの２つずつの（即ちペアごとの）信号パターン３１ａは、図１３に示したように、１つずつのトレーニングパターン３０にそれぞれ適合し、同じ位置に配置される。ここで、信号パターン３１ａの各ペアは、それぞれのフレーム内での信号パターン３１ａの位置データを含む同一の信号データを有する。但し、他のペアとの関係では、それぞれフレーム内での位置は異なるため、信号データの内容は位置データを除いて同一である。ここで、以前と同じ量の信号データが伝送されることを保証するために、半分の長さの追加的な信号パターン３１ｂが、信号パターン３１ａに後続するタイムスロットであってデータパターン３２、３３、３４、３５、３６及び３７の前のタイムスロットに追加されてもよい。そのような追加信号パターン３１ｂは、信号パターン３１ａと同じ時間及び周波数配置／位置を有する一方、信号パターン３１ａに含まれる信号データとは異なる追加的な情報を含み得る。このような手法で、受信装置６３は、信号パターン３１ａ及び３１ｂを完全にかつもとのシーケンスで受信することができ、それにより再構築処理あるいは並び替え処理が必要でなくなる。この場合、受信装置６３の再構築手段７１は、省略されてもよい。また、全ての必要な信号データが半分の長さの中で送信可能であり、追加信号パターン３１ｂが必要でない場合には、１つのタイムスロットのみにおいて半分の長さの信号パターン３１ａのみが供給されてもよい。その代わりに、信号パターン３１ｂの後に続くタイムスロットにおいて、半分の長さのさらなる信号パターンが使用されてもよい。一般的には、本発明の各実施形態において、トレーニングパターン、データパターン及び／又は信号パターンの長さ（あるいは帯域幅）は、例えば、最大では受信装置６３の有効な受信帯域幅（例えば、上述した受信側の帯域通過フィルタの出力帯域幅など）に等しく、又はそれ以下であってよいことに留意すべきである。
さらに、一般的には、本実施形態において示されるフレーム構造におけるトレーニングパターン、信号パターン及び／又はデータパターンは、追加的なガードバンド、即ちそれぞれのパターン又はフレームの先頭部及び／又は終端部において使用されないキャリアを含んでもよいことに留意すべきである。例えば、各トレーニングパターンは、各パターンの先頭部と終端部とにおいてガードバンドを含んでもよい。その代わりに、いくつかのアプリケーションにおいては、図１０の例では例えば位置３９におけるトレーニングパターンなどに相当する各フレームの先頭のトレーニングパターンの先頭部のみ、及び各フレームの最後のトレーニングパターンの終端部のみにガードバンドが含まれてもよい。その代わりに、いくつかのアプリケーションにおいては、図１０の例では例えば位置３９におけるトレーニングパターンなどに相当する各フレームの先頭のトレーニングパターンの先頭部と終端部のみ、及び各フレームの最後のトレーニングパターンの先頭部と終端部のみにガードバンドが含まれてもよい。いくつかの又は全てのトレーニングパターンに含まれるガードバンドの長さは、例えば、最大では受信装置が処理することのできる最大の周波数オフセットと等しく、又はそれよりも短い長さであってよい。各トレーニングパターンが８ＭＨｚの帯域幅を有する上述した例においては、例えば、ガードバンドは、２５０から５００ｋＨｚ又は他の適した長さを有し得る。また、トレーニングパターンに含まれるガードバンドのそれぞれの長さは、少なくとも、図１２に関連して説明したフィルタ特性により受信装置において受信されないキャリア分の長さであってよい。また、信号パターンがガードバンドを有する場合には、トレーニングパターンに含まれる各ガードバンドの長さは、少なくとも信号パターンの各ガードバンドの長さであってよい。
その代わりに又はそれに加えて、各データパターンは、その先頭部と終端部における使用されないキャリアにおいてガードバンドを含んでもよい。ここで、ガードバンドの長さは、例えば、信号パターンがガードバンドを有する場合のそのガードバンドと同じ長さであってよい。その代わりに、いくつかのアプリケーションにおいては、各フレームの先頭のデータパターンの先頭部のみ、及び各フレームの最後のトレーニングパターンの終端部のみにガードバンドが含まれてもよい。例えば、図１０及び図１３の例では、各フレームの先頭のデータパターンとはデータパターン３２、３２´、３２´´及び３２´´´、各フレームの最後のデータパターンとはデータパターン３７、３７´、３７´´及び３７´´´に相当する。この場合のデータパターンのガードバンドの長さは、例えば、信号パターンのガードバンドの長さと同じであっても異なっていてもよい。
その代わりに又はそれに加えて、信号パターン３１が部分的に受信装置６３において受信できない状況が生じ得る問題に対処するために、送信装置５４は、任意的にエラー訂正符号化手段５６を備えてもよい。エラー訂正符号化手段５６は、例えば、繰返し符号などのエラー符号あるいは冗長性の一種を、信号マッピング手段５７により信号パターンの周波数キャリア上にマッピングされた信号データに付加する。このような追加的なエラー訂正符号は、図１０に示したように、トレーニングパターン３０と同じ長さの信号パターン３１を送信装置５４が使用することを可能にする。これは、受信装置６３において、例えば、再構築手段７１により、もとの信号パターンを再構築するためにある種のエラー検知及び／又は訂正を行うことが可能となるためである。
本実施形態に関連し、受信装置６３における信号パターンのより良好な受信を保証するために、受信装置６３においてチューニング位置が最適化されてもよい。図１０及び図１３に示した例において、受信側では、受信すべきデータパターンの周波数帯域幅に合わせてその周囲にわたるチューニング位置をセンタリングすることにより、送信帯域幅のうちの一部分３８にチューニングが行われる。その代わりに、受信装置６３は、所望のデータパターンを完全に受信できる信号パターン３１の最大の部分に上記部分３８を位置させる形で、信号パターン３１の受信を最適化するようにチューニングされてもよい。また、各データパターンの長さは、各プリアンブルパターン３０及び信号パターン３１の長さに対して、例えば１０％など所定の割合を超えて異なることがないように実装されてもよい。そのような手法の一例は、図１４に示されている。図１４において、データパターン４２、４３、４４及び４５の間の境界は、（周波数方向において）プリアンブルパターン３０の境界及び信号パターン３１の境界から、例えば（限定ではない）１０％以上変化していない。このような小さな変化割合は、信号パターン３１における上述した追加的なエラー訂正符号により補正されることができる。
図１５は、本実施形態に係るフレーム４７の時間領域における表現の一例を示している。送信装置５４において、フレーム形成手段５９によりフレームパターンあるいは構造が生成された後、周波数領域でのフレームパターンは変換手段６０により時間領域へと変換される。その結果としての時間領域でのフレームの一例が、図１５に示されている。図１６を参照すると、フレーム４７は、複数の短縮されたトレーニングシンボル４８、それに続くガードインターバル４９、信号シンボル５０、さらなるガードインターバル５１、及び複数のデータシンボル５２を含む。このうち、短縮されたトレーニングシンボル４８は、パイロットマッピング手段５５によりｍ個ごとの周波数キャリア（ｍは２以上の自然数）のみにパイロット信号がマッピングされたシンボルである。データシンボル５２は、それぞれガードインターバル５３により区切られる。図１３に関連して説明したように、２つの信号パターン３１ａ及び３１ｂが存在する場合には、フレーム４７は、ガードインターバルによって区切られる２つの信号シンボルを含む。ガードインターバルは、例えば、各シンボルのうち有効な部分の周期的な拡張であってもよい。同期の信頼性は、一般的には、最後のトレーニングシンボルを反転させること、即ち先行する（全ての位相が同じである）トレーニングシンボルに対して最後のトレーニングシンボルの位相を反転させることにより、向上され得る。そして、時間領域でのフレームは、送信手段６１へ転送される。送信手段６１は、時間領域での信号（フレーム）に対し、使用されるマルチキャリアシステムに応じて、例えば所望の送信周波数に信号をアップコンバージョンするなどの処理を行う。そして、送信信号は、有線インタフェース又はアンテナなどの無線インタフェースである送信インタフェース６２を介して送信される。
フレーム４７内の短縮されたトレーニングシンボル４８の数は、所望の実装及び使用される送信方式に依存する。限定ではなく一例として、短縮されたトレーニングシンボル４８の数は、相関計算の複雑さと同期の信頼性のバランスを考慮し、例えば８個などであってよい。
さらに、図１５は、所定の数のフレームが結合されることによりスーパーフレームが生成されることも示している。スーパーフレームごとのフレーム数、即ち時間方向における各スーパーフレームの長さは、一定であってもよく、又は変化してもよい。ここで、スーパーフレームが動的に設定され得る最大限の長さがあってもよい。また、スーパーフレーム内での各フレームの信号パターン内での信号データが同じであって、信号データ内の変化がスーパーフレーム間でのみ生じるような形態も有益である。言い換えれば、変調、符号化、及びデータパターン数などが１つのスーパーフレーム内のフレーム間で同じであり、後続するスーパーフレームとの間では異なるような形態である。例えば、放送システムにおけるスーパーフレームの長さは、信号データが頻繁には変化しないため相対的に長く、双方向システムにおけるスーパーフレームの長さは、受信側から送信側へのフィードバックに基づいて送受信パラメータが最適化されるため相対的に短い場合が多い。
ここまで、図１６のブロック図を用いて、送信装置５４の構成要素及び機能について説明した。なお、送信装置５４の実質的な実装においては、各システムにおける送信装置の実質的な運用のために必要とされる追加的な構成要素又は機能が含まれ得ることは理解されるべきである。図１６では、本発明の理解のために必要な構成要素と機能のみが示されている。また、図１７のブロック図を用いて説明した受信装置６３についても同様である。図１７においても、本発明の理解のために必要な構成要素と機能のみが示されている。即ち、受信装置６３の実質的な運用のために必要とされる構成要素又は機能が追加されてもよい。さらに、送信装置５４及び受信装置６３の構成要素と機能は、本明細書において説明され又はクレームされた機能を実現するためのどういった装置、機器、又はシステムなどに実装されてもよい。
さらに、本発明の一実施形態として、上述した実施形態の代わりに、２以上のデータパターンであって、各データパターンが他のデータパターンと異なる長さを有するフレーム構造（及び、それに対応する上述した送信装置及び受信装置並びにそれらの方法）が使用されてもよい。そのような可変的な長さを有するデータパターンの構造は、上述した同一の長さ及び内容を有するトレーニングパターンのシーケンス、又は少なくとも１つのトレーニングパターンが他のトレーニングパターンと異なる長さ及び／又は内容を有する可変的なトレーニングパターン長のシーケンスと組み合わせることもできる。いずれの場合においても、受信装置６３は、変化するデータパターン長についてのいくつかの情報を必要とする。そのような情報は、別個の信号データチャネル、又は上述したフレーム構造内の信号データパターン内に含まれる信号データを用いて伝送され得る。そして、後者の場合について、例えば、１つの可能な実装として、各フレーム内の最初のトレーニングパターンと最初の信号パターンの長さを常に同じ長さとし、それにより、その最初のトレーニングパターンと信号パターンとを受信することで、変化するデータパターンに関する情報を全ての又は必要なフレームにおいて受信装置が常に取得できるようにすることが考えられる。もちろん、他の実装も可能である。また、トレーニングパターン、データパターン及び信号パターン、並びに可能な実装に関連して上述した以外の技術についても、送信装置５４及び受信装置６３において適用可能である。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属すものと了解される。
１ 送信帯域幅
２ 選択部分
３ 受信装置
４ チューナ
５ 処理手段
５４ 送信装置
５５ パイロットマッピング手段
５６ エラー訂正符号化手段
５７ 信号マッピング手段
５８ データマッピング手段
５９ フレーム形成手段
６０ 変換手段
６１ 送信手段
６２ 送信インタフェース
６３ 受信装置
６４ 受信インタフェース
６５ 受信手段
６６ 再配置手段
６７ 相関手段
６８ 変換手段
６９ チャネル評価手段
７０ デマッピング手段
７１ 再構築手段
７２ デマッピング手段
７３ 評価手段

Claims (26)

  1. フレーム構造に基づいてマルチキャリアシステムにおいて信号を送信するための送信装置であって、
    各フレームは、周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、少なくとも２つのデータパターンとを含み、
    前記送信装置は、
    フレーム内のそれぞれ同じ長さを有する前記少なくとも２つのトレーニングパターンのそれぞれの周波数キャリア上に共通のパイロット信号のシーケンスをマッピングするパイロットマッピング手段と；
    フレーム内の前記少なくとも２つのデータパターンの周波数キャリア上にデータをマッピングするデータマッピング手段と；
    時間領域の送信信号を生成するために、前記トレーニングパターンと前記データパターンとを周波数領域から時間領域へ変換する変換手段と；
    前記時間領域の送信信号を送信する送信手段と；
    を備える送信装置。
  2. 前記データパターンのうち少なくともいくつかの長さは互いに異なり、前記データパターンのそれぞれの長さは各トレーニングパターンの長さ以下である、請求項１に記載の送信装置。
  3. 全ての前記データパターンの長さは同じであり、及び各トレーニングパターンの長さ以下である、請求項１に記載の送信装置。
  4. 前記データパターンの長さは、動的に調整される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の送信装置。
  5. 前記少なくとも２つのデータパターンは、時間方向において前記少なくとも２つのトレーニングパターンの後に位置しており、
    各フレームは、時間方向において前記少なくとも２つのデータパターンに後続する追加データパターンであって、それぞれ前記少なくとも２つのデータパターンのうちの対応するデータパターンと同じ長さを有する追加データパターンを含む、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の送信装置。
  6. 各フレームは、少なくとも２つの信号パターンを含み、
    前記送信装置は、フレーム内の各信号パターンの周波数キャリア上に信号データをマッピングする信号マッピング手段、をさらに備える、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の送信装置。
  7. 各信号パターンは、前記トレーニングパターンの長さと同じ長さを有する、請求項６に記載の送信装置。
  8. 各信号パターンは、前記トレーニングパターンの長さよりも短い長さを有する、請求項６に記載の送信装置。
  9. 各信号パターンは、前記トレーニングパターンの長さの半分の長さを有する、請求項８に記載の送信装置。
  10. 前記信号マッピング手段は、エラー訂正符号と共に周波数キャリア上に前記信号データをマッピングする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の送信装置。
  11. フレーム構造に基づいてマルチキャリアシステムにおいて信号を送信するための送信方法であって、
    各フレームは、周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、少なくとも２つのデータパターンとを含み、
    前記送信方法は、
    フレーム内のそれぞれ同じ長さを有する前記少なくとも２つのトレーニングパターンのそれぞれの周波数キャリア上に共通するパイロット信号のシーケンスをマッピングするステップと；
    フレーム内の前記少なくとも２つのデータパターンの周波数キャリア上にデータをマッピングするステップと；
    時間領域の送信信号を生成するために、前記トレーニングパターンと前記データパターンとを周波数領域から時間領域へ変換するステップと；
    前記時間領域の送信信号を送信するステップと；
    を含む送信方法。
  12. マルチキャリアシステムのためのフレームパターンを生成するための方法であって、前記フレームパターンは、
    周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、少なくとも２つのデータパターンとを含み、
    フレーム内の前記少なくとも２つのトレーニングパターンのそれぞれの周波数キャリア上には、共通するパイロット信号のシーケンスがマッピングされ、
    各トレーニングパターンは、同じ長さを有し、
    前記少なくとも２つのデータパターンの周波数キャリア上には、データがマッピングされる、
    方法。
  13. マルチキャリアシステムのためのフレームパターンを生成するための装置であって、前記フレームパターンは、
    周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、少なくとも２つのデータパターンとを含み、
    フレーム内の前記少なくとも２つのトレーニングパターンのそれぞれの周波数キャリア上には、共通するパイロット信号のシーケンスがマッピングされ、
    各トレーニングパターンは、同じ長さを有し、
    前記少なくとも２つのデータパターンの周波数キャリア上には、データがマッピングされる、
    装置。
  14. フレーム構造に基づいてマルチキャリアシステムにおいて送信帯域幅内で信号を受信するための受信装置であって、
    各フレームは、周波数キャリア上に共通のパイロット信号のシーケンスがマッピングされた周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、周波数キャリア上にデータがマッピングされた少なくとも２つのデータパターンとを含み、
    前記少なくとも２つのトレーニングパターンは、それぞれ同じ長さを有し、
    前記受信装置は、
    前記送信帯域幅のうちの選択部分にチューニングされ当該部分を受信する受信手段と；
    前記送信帯域幅のうちの前記選択部分において受信された前記パイロット信号に基づいて相関計算を行う相関手段と；
    を備え、
    前記送信帯域幅のうち前記選択部分は、前記トレーニングパターンのうちの１つに相当する長さを少なくとも有し、及び受信すべき少なくとも１つのデータパターンをその範囲に含む、
    受信装置。
  15. 前記相関手段は、前記送信帯域幅のうちの前記選択部分において受信された前記パイロット信号に基づいて自己相関を計算する、請求項１４に記載の受信装置。
  16. 前記相関手段は、予め記憶されているトレーニングパターンと前記送信帯域幅のうちの前記選択部分において受信されたトレーニングパターンとの間の比較に基づいて、相互相関を計算する、請求項１４に記載の受信装置。
  17. 前記受信装置は、
    前記送信帯域幅のうち前記受信手段がチューニングされた前記選択部分がトレーニングパターン構造に適合しない場合に、受信された前記パイロット信号をもとのシーケンスの通りに再配置する再配置手段、
    をさらに備える、請求項１６に記載の受信装置。
  18. 各フレームは、周波数キャリア上に信号データがマッピングされた少なくとも２つの信号パターンを含み、
    前記受信装置は、前記送信帯域幅のうち受信された前記選択部分から元の信号パターンを再構築する再構築手段、をさらに備える、
    請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の受信装置。
  19. 前記再構築手段は、前記送信帯域幅のうち前記受信手段がチューニングされた前記選択部分が信号パターン構造に適合しない場合に、受信された信号パターン内の信号をもとの信号パターンの通りに再配置する、請求項１８に記載の受信装置。
  20. 前記再構築手段は、もとの信号パターンを再構築するために、前記受信された信号パターンの信号についてエラー訂正復号を行う、請求項１８に記載の受信装置。
  21. 前記受信手段は、受信すべき前記送信帯域幅のうち選択部分の信号パターンの最適な受信が可能となるように、前記送信帯域幅のうち選択部分にチューニングされて当該部分を受信する、請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の受信装置。
  22. 前記受信手段は、受信すべき前記送信帯域幅のうち選択部分との関係において前記受信すべき少なくとも１つのデータパターンが中央に位置するように、前記送信帯域幅のうち選択部分にチューニングされて当該部分を受信する、請求項１４〜２０のいずれか１項に記載の受信装置。
  23. 前記受信手段は、以前のフレームの信号パターンにおいて受信された信号データに基づいて、前記送信帯域幅のうち選択部分にチューニングされて当該部分を受信する、請求項１４〜２２のいずれか１項に記載の受信装置。
  24. フレーム構造に基づいてマルチキャリアシステムにおいて送信帯域幅内で送信された信号を受信するための受信方法であって、
    各フレームは、周波数キャリア上に共通のパイロット信号のシーケンスがマッピングされた周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、周波数キャリア上にデータがマッピングされた少なくとも２つのデータパターンとを含み、
    前記少なくとも２つのトレーニングパターンは、それぞれ同じ長さを有し、
    前記受信方法は、
    前記送信帯域幅のうち選択部分を受信するステップと；
    前記送信帯域幅のうちの前記選択部分において受信された前記パイロット信号に基づいて相関計算を行うステップと；
    を備え、
    前記送信帯域幅のうち前記選択部分は、前記トレーニングパターンのうちの１つに相当する長さを少なくとも有し、及び受信すべき少なくとも１つのデータパターンをその範囲に含む、
    受信方法。
  25. 信号を送受信するためのシステムであって、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の送信装置と、
    前記送信装置からの前記時間領域の送信信号を受信する請求項１４〜２３のいずれか１項に記載の受信装置と、
    を含むシステム。
  26. フレーム構造に基づいてマルチキャリアシステムにおいて信号を送信するための送信方法を含む、信号を送受信するための方法であって、
    各フレームは、周波数方向に互いに近接する少なくとも２つのトレーニングパターンと、少なくとも２つのデータパターンとを含み、
    前記信号を送受信するための方法は、
    フレーム内のそれぞれ同じ長さを有する前記少なくとも２つのトレーニングパターンのそれぞれの周波数キャリア上に共通するパイロット信号のシーケンスをマッピングするステップと；
    フレーム内の前記少なくとも２つのデータパターンの周波数キャリア上にデータをマッピングするステップと；
    時間領域の送信信号を生成するために、前記トレーニングパターンと前記データパターンとを周波数領域から時間領域へ変換するステップと；
    前記時間領域の送信信号を送信するステップと；
    前記時間領域の送信信号を受信するための請求項２４に記載の受信方法における各ステップと、
    を含む、信号を送受信するための方法。
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