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図面 (5)

課題

STTD送信ダイバーシチ効果を得ながらも、処理遅延の短縮化が図れるマルチキャリア通信方法及びマルチキャリア通信装置を提供する。

解決手段

SFTD符号化部10で、時系列となった送信データディジタルシンボル周波数配置順序位相を調整した送信信号を少なくとも2つ生成し、それぞれの送信信号を、シリアルパラレル変換部11、12でパラレルに変換した後、IDFT部13、14及びパラレル/シリアル変換部15、16でOFDM信号に変換して送信する。このように、マルチキャリア伝送方式を用いることにより、従来時間軸方向にしか符号化できなかったのを、周波数方向に符号化することが可能となり、STTD送信ダイバーシチ方式と同様のダイバーシチ効果を得ながらも、処理遅延の短縮化が図れる。

概要

背景

一般的に移動無線通信環境では、マルチパスフェージングによる影響を大きく受ける。さらに、超広帯域伝送においては周波数選択性による影響はさらに大きいものであり、システム特性劣化させる原因となる。

フェージングによる特性劣化を防ぐためにはダイバーシチの利用が考えられる。ダイバーシチには、従来から受信側で処理を行う受信ダイバーシチが主に利用されているが、最近、送信側でダイバーシチ送信することで、移動端末の負担を軽減しながら簡単な操作でダイバーシチ効果が得られる送信ダイバーシチが注目されている。

従来、送信ダイバーシチのひとつとして、送信信号を複数のアンテナを用いて同時に送信することで最大比合成ダイバーシチ利得が得られるSTTD(Space time coding based transmit antenna diversity)がある(例えば、「下りリンクにおける送信ダイバーシチを用いたOFDM−CDMAのシステム特性」、鄭哲、中川 正雄、社団法人電子情報通信学会)。

このSTTD送信ダイバーシチは、送信信号を時間方向に順序を変えて符号化して複数のアンテナから送信する方式である。図4は、従来のSTTD方式による送信ダイバーシチを説明するための図である。この図において、アンテナ1から、時刻t0でs1信号を送信し、時刻t1でs1信号を送信するとともに、アンテナ2から、時刻t0で−s1*信号を送信し、時刻t1でs0*信号を送信すると、これらの信号は受信側で足し合わされ、更に伝達関数h0,h1が掛けられて、t0のタイミングでの受信信号r0と、t1のタイミングの受信信号r1が得られる。すなわち、
t0:r0=h1s1−h1s1* …(1)
t1:r1=h0s1+h1s0* …(2)
で表される受信信号r0,r1が得られる。なお、式中の「*」はcomplex conjugateである。

式(1)及び式(2)ともにs0とs1の信号が混在しているので、s0とs1を取り出すことができない。そこで、r0にh0*を掛けたものに、h1にr1*を掛けたものを足し合わせると、式(3)に示すように、受信信号s0rとして、s0に定数(h0*h0とh1h1*)を掛けた式を導き出すことができる。

概要

STTD送信ダイバーシチ効果を得ながらも、処理遅延の短縮化が図れるマルチキャリア通信方法及びマルチキャリア通信装置を提供する。

SFTD符号化部10で、時系列となった送信データディジタルシンボル周波数配置の順序と位相を調整した送信信号を少なくとも2つ生成し、それぞれの送信信号を、シリアルパラレル変換部11、12でパラレルに変換した後、IDFT部13、14及びパラレル/シリアル変換部15、16でOFDM信号に変換して送信する。このように、マルチキャリア伝送方式を用いることにより、従来時間軸方向にしか符号化できなかったのを、周波数方向に符号化することが可能となり、STTD送信ダイバーシチ方式と同様のダイバーシチ効果を得ながらも、処理遅延の短縮化が図れる。

目的

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、STTD送信ダイバーシチと同様の効果を得ながらも、処理遅延の短縮化が図れるマルチキャリア通信方法及びマルチキャリア通信装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
8件

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請求項1

送信側において、少なくとも2本のアンテナを使用して、時系列となった送信信号成分周波数配置順序位相を調整して送信信号を生成して送信し、受信側において、1本のアンテナを使用して、前記送信側から送信された無線信号を受信し、受信した無線信号の複数の周波数成分を合成して前記送信信号成分を抽出する、ことを特徴とするマルチキャリア通信方法

請求項2

少なくとも2本の送信アンテナと、時系列となった送信信号成分の周波数配置の順序と位相を調整した送信信号を少なくとも2つ生成する信号生成手段と、前記信号生成手段にて生成された少なくとも2つの送信信号それぞれを、それぞれに対応させた前記送信アンテナから送信する送信手段と、を具備することを特徴とするマルチキャリア送信装置

請求項3

送信手段は、信号生成手段にて生成された少なくとも2つの送信信号それぞれを直交周波数分割多重信号に変換して、それぞれに対応させた送信アンテナから送信することを特徴とする請求項2記載のマルチキャリア送信装置。

請求項4

1本の受信アンテナと、前記受信アンテナを介して受信した受信信号の複数の周波数成分を合成することで送信信号成分を取り出す送信信号成分取得手段と、を具備することを特徴とするマルチキャリア受信装置

請求項5

送信信号成分取得手段は、受信信号を直交周波数分割多重復調し、復調した信号及び該信号により推定した回線推定値に基づいて送信信号成分を取り出すことを特徴とする請求項4記載のマルチキャリア受信装置。

請求項6

請求項2又は請求項3記載のマルチキャリア送信装置と、請求項4又は請求項5記載のマルチキャリア受信装置と、を具備することを特徴とするマルチキャリア通信装置

技術分野

背景技術

0002

一般的に移動無線通信環境では、マルチパスフェージングによる影響を大きく受ける。さらに、超広帯域伝送においては周波数選択性による影響はさらに大きいものであり、システム特性劣化させる原因となる。

0003

フェージングによる特性劣化を防ぐためにはダイバーシチの利用が考えられる。ダイバーシチには、従来から受信側で処理を行う受信ダイバーシチが主に利用されているが、最近、送信側でダイバーシチ送信することで、移動端末の負担を軽減しながら簡単な操作でダイバーシチ効果が得られる送信ダイバーシチが注目されている。

0004

従来、送信ダイバーシチのひとつとして、送信信号を複数のアンテナを用いて同時に送信することで最大比合成ダイバーシチ利得が得られるSTTD(Space time coding based transmit antenna diversity)がある(例えば、「下りリンクにおける送信ダイバーシチを用いたOFDM−CDMAのシステム特性」、鄭哲、中川 正雄、社団法人電子情報通信学会)。

0005

このSTTD送信ダイバーシチは、送信信号を時間方向に順序を変えて符号化して複数のアンテナから送信する方式である。図4は、従来のSTTD方式による送信ダイバーシチを説明するための図である。この図において、アンテナ1から、時刻t0でs1信号を送信し、時刻t1でs1信号を送信するとともに、アンテナ2から、時刻t0で−s1*信号を送信し、時刻t1でs0*信号を送信すると、これらの信号は受信側で足し合わされ、更に伝達関数h0,h1が掛けられて、t0のタイミングでの受信信号r0と、t1のタイミングの受信信号r1が得られる。すなわち、
t0:r0=h1s1−h1s1* …(1)
t1:r1=h0s1+h1s0* …(2)
で表される受信信号r0,r1が得られる。なお、式中の「*」はcomplex conjugateである。

0006

式(1)及び式(2)ともにs0とs1の信号が混在しているので、s0とs1を取り出すことができない。そこで、r0にh0*を掛けたものに、h1にr1*を掛けたものを足し合わせると、式(3)に示すように、受信信号s0rとして、s0に定数(h0*h0とh1h1*)を掛けた式を導き出すことができる。

0007

s0r=h0*r0+h1r1*
=h0*h0s0−h0*h1s1*+h0*h1s1*+h1h1*s0
=h0*h0s0+h1h1*s0 …(3)
同様に、−h1にr0*を掛けたものに、r1にh0*を掛けたものを足し合わせると、式(4)に示すように、受信信号s1rとして、s1に定数(h1h1*とh0*h0)を掛けた式を導き出すことができる。

0008

s1r=−h1r0*+h0*r1
=−h1h0*s0*+h1h1*s1+h0*h0s1+h0*h1s0*
=h1*h1*s1+h0*h0s1 …(4)
そして、伝達関数h0、h1を予め回線推定により受信側で測定しておいてその値を決めておくことで、最大比合成の結果が得られる。このSTTD送信ダイバーシチによって合成された信号は受信側で行う最大比合成の信号と等価である。なお、上記例では、s0とs1の2つの信号を扱った場合であるが、それ以上であっても結果は同じである。以上がSTTD送信ダイバーシチである。

発明が解決しようとする課題

0009

しかしながら、従来のSTTD送信ダイバーシチにおいては、送信データを構成するチャネルビット時間軸方向順番を変えたり、位相を変えたりしているが、時間軸方向に順番を変えたり位相を変えたりすることで時間的遅延が生ずる問題がある。

0010

本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、STTD送信ダイバーシチと同様の効果を得ながらも、処理遅延の短縮化が図れるマルチキャリア通信方法及びマルチキャリア通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

0011

本発明のマルチキャリア通信方法は、送信側において、少なくとも2本のアンテナを使用して、時系列となった送信信号成分周波数配置の順序と位相を調整して送信信号を生成して送信し、受信側において、1本のアンテナを使用して、前記送信側から送信された無線信号を受信し、受信した無線信号の複数の周波数成分を合成して前記送信信号成分を抽出する、ことを特徴とする。

0012

この方法によれば、マルチキャリア伝送方式を用いることにより、従来時間軸方向にしか符号化できなかったのを、周波数方向に符号化することが可能となる。これによって、STTD送信ダイバーシチ方式と同様のダイバーシチ効果を得ながらも、同時に複数の信号を扱うことができることから、処理遅延の短縮化が図れる。

0013

本発明のマルチキャリア送信装置は、少なくとも2本の送信アンテナと、時系列となった送信信号成分の周波数配置の順序と位相を調整した送信信号を少なくとも2つ生成する信号生成手段と、前記信号生成手段にて生成された少なくとも2つの送信信号それぞれを、それぞれに対応させた前記送信アンテナから送信する送信手段と、を具備する構成を採る。

0014

この構成によれば、マルチキャリア伝送方式を用いることにより、従来時間軸方向にしか符号化できなかったのを、周波数方向に符号化することが可能となる。これによって、STTD送信ダイバーシチ方式と同様のダイバーシチ効果を得ながらも、同時に複数の信号を扱うことができることから、処理遅延の短縮化が図れる。

0015

また、本発明のマルチキャリア送信装置は、上記マルチキャリア送信装置において、送信手段は、信号生成手段にて生成された少なくとも2つの送信信号それぞれを直交周波数分割多重信号に変換して、それぞれに対応させた送信アンテナから送信する。

0016

この構成によれば、マルチキャリア伝送方式の一種である直交周波数分割多重信号(OFDM信号)を用いたもので、上記同様の作用効果が得られる。

0017

本発明のマルチキャリア受信装置は、1本の受信アンテナと、前記受信アンテナを介して受信した受信信号の複数の周波数成分を合成することで、送信信号成分を取り出す送信信号成分取得手段と、を具備する構成を採る。

0018

この構成によれば、マルチキャリア送信装置からの送信信号を復調して元の送信信号成分を得ることができるので、マルチキャリア送信装置と組み合わせることによって、STTD送信ダイバーシチ効果を得ながらも、同時に複数の信号を扱うことができることから、処理遅延の短縮化が図れるマルチキャリア通信装置を実現できる。

0019

また、本発明のマルチキャリア受信装置は、上記マルチキャリア受信装置において、送信信号成分取得手段は、受信信号を直交周波数分割多重復調し、復調した信号及び該信号により推定した回線推定値に基づいて送信信号成分を取り出す。

0020

この構成によれば、マルチキャリア伝送方式の一種である直交周波数分割多重信号(OFDM信号)を用いたもので、上記同様の作用効果が得られる。

0021

本発明のマルチキャリア通信装置は、上記マルチキャリア送信装置と、上記マルチキャリア受信装置と、を具備する構成を採る。

0022

この構成によれば、周波数方向に符号化することが可能となり、STTD送信ダイバーシチ方式と同様のダイバーシチ効果を得ながらも処理遅延を短くすることが可能となる。

発明を実施するための最良の形態

0023

本発明の骨子は、マルチキャリア伝送方式を用いて、周波数方向に符号化することにより、STTDと同様のダイバーシチ効果を得ながらも、処理遅延を短くすることである。

0024

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

0025

(実施の形態1)図1は、本発明の実施の形態1に係るマルチキャリア送信装置の構成を示すブロック図である。この図において、本実施の形態のマルチキャリア送信装置は、SFTD(Space frequency coding based transmit antenna diversity)符号化部10と、シリアルパラレル(S/P)変換部11及び12と、IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform)部13及び14と、パラレル/シリアル(P/S)変換部15及び16と、送信アンテナ17及び18と、を備えて構成される。

0026

SFTD符号化部10は、時系列で入力される送信データディジタルシンボルs0,s1,……を、周波数配置の順序と位相を調整(SFTD符号化)して、2本のアンテナ系列へ出力する。この場合、無調整の送信データディジタルシンボルs0,s1,……と、調整した送信データディジタルシンボル−s1*,s0*,……を出力する。無調整の送信データディジタルシンボルs0,s1,……はシリアル/パラレル変換部11でパラレル変換されてIDFT部13に入力される。IDFT部13は、入力されたパラレルの送信データディジタルシンボルs0,s1,……を周波数変換して出力する。パラレル/シリアル変換部15は、IDFT部13からの信号をシリアル変換してOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交周波数分割多重)信号として送信アンテナ17へ出力する。

0027

一方、調整された送信データディジタルシンボル−s1*,s0*,……は、シリアル/パラレル変換部12でパラレル変換されてIDFT部14に入力される。IDFT部14は、入力されたパラレルの送信データディジタルシンボル−s1*,s0*,……を周波数変換して出力する。パラレル/シリアル変換部16は、IDFT部14からの信号をシリアル変換してOFDM信号として送信アンテナ18へ出力する。

0028

このように、時系列で入力された送信データデジィタルシンボルs0,s1,……を、SFTD符号化部10で周波数配置の順序と位相を調整して、2本の送信アンテナ系列へ送り、それぞれのアンテナ系列に送った送信信号系列を、シリアル/パラレル変換部11及び12でパラレル変換した後、IDFT部13及び14並びにパラレル/シリアル変換部15及び16でOFDM信号を生成して送信アンテナ17及び18から送信する。

0029

本発明では、マルチキャリアを使用することによって、同一時間に複数の帯域で信号を送れるようになるので、従来のような、時間軸方向に送信信号成分の周波数配置の順序と位相を入れ替える処理を行うものと違って、処理遅延を極短くすることができる。そして、マルチキャリアを使用したSFTD送信ダイバーシチにおいても、STTD送信ダイバーシチと同様に、最大比合成した受信信号を取り出すことができる。

0030

図2は、本実施の形態におけるSFTD方式による送信ダイバーシチを説明するための図である。図2に示すように、送信アンテナ17から、周波数f0でs0信号を送信し、また周波数f1でs1信号を送信するとともに、他方の送信アンテナ18から、周波数f0で−s1*信号を送信し、周波数f1でs0*信号を送信すると、受信側で足し合わされ、伝達関数h0,h1が掛けられて、f0のタイミングでの受信信号r0と、f1のタイミングの受信信号r1が得られる。すなわち、

0031

f0:r0=h0s0+h1(−s1*) …(5)
f1:r1=h0s1+h1s0* …(6)
で表される受信信号r0,r1が得られる。なお、式中の「*」はcomplex conjugateである。

0032

式(5)、式(6)ともにs0とs1の信号が混在しているので、s0とs1を取り出すことができない。そこで、r0にh0*を掛けたものに、h1にr1*を掛けたものを足し合わせると、式(7)に示すように、受信信号s0rとして、s0に定数(h0*h0とh1h1*)を掛けた式を導き出すことができる。

0033

s0r=h0*r0+h1r1*
=h0*h0s0−h0*h1s1*+h0*h1s1*+h1h1*s0
=h0*h0s0+h1h1*s0 …(7)
同様に、−h1にr0*を掛けたものに、r1にh0*を掛けたものを足し合わせると、式(8)に示すように、受信信号s1rとして、s1に定数(h1h1*とh0*h0)を掛けた式を導き出すことができる。

0034

s1r=−h1r0*+h0*r1
=−h1h0*s0*+h1h1*s1+h0*h0s1+h0*h1s0*
=h1*h1*s1+h0*h0s1 …(8)

0035

ここで、伝達関数h0,h1を予め回線推定により受信側で測定しておいて、その値を決めておくことで、最大比合成の結果が得られる。このSFTD送信ダイバーシチによって合成された信号は受信側で行う最大比合成の信号と等価である。なお、上記例では、s0とs1の2つの信号を扱った場合であるが、それ以上であっても結果は同じである。

0036

このように、本実施の形態のマルチキャリア送信装置によれば、マルチキャリア伝送方式を用いて、同一時間に複数の帯域で信号を送信するようにしたので、従来のSTTD送信ダイバーシチのような、時間軸方向に送信信号成分の周波数配置の順序と位相を入れ替える処理を行うものと違って、処理遅延を極短くすることができる。

0037

したがって、STTD送信ダイバーシチ効果を得ながらも、処理遅延の短縮化が図れるマルチキャリア通信装置及びマルチキャリア通信方法を提供することが可能となる。

0038

なお、上記実施の形態によれば、マルチキャリア伝送方式として、OFDMを用いたが、これに限定されるものではなく、他の方式を用いても構わない。

0039

また、上記実施の形態によれば、時系列で入力される送信データディジタルシンボルs0,s1,……を、図1に示すようにして周波数配置の順序と位相を調整するようにしたが、周波数配置の順序と位相はどのようであっても構わない。すなわち、送信側と受信側で事前取り決めるようにしても良いし、送信側でパイロット信号等に周波数配置の順序と位相の入れ替えを示す情報を入れて送信し、受信側でその情報に基づいて送信信号成分を取り出すようにしても良い。

0040

(実施の形態2)図3は、本発明の実施の形態2に係るマルチキャリア受信装置の構成を示すブロック図である。

0041

この図において、本実施の形態のマルチキャリア受信装置は、受信アンテナ20、シリアル/パラレル(S/P)変換部21、DFT(Discrete Fourier Transform)部22、パラレル/シリアル(P/S)変換部23、回線推定部24と、SFTD復号化部25とを備えて構成される。

0042

シリアル/パラレル変換部21は、受信アンテナ20で捉えられたOFDM信号をパラレル変換することで各周波数成分の信号を取り出す。DFT部22は、シリアル/パラレル変換部21で取り出された信号をOFDM復調して各周波数成分毎の受信信号r0,r1……を得る。パラレル/シリアル変換部23は、DFT部22で得られた各周波数成分毎の受信信号r0,r1……をシリアル変換して出力する。回線推定部24は、受信信号中のパイロット信号等により回線の状態を推定し、推定結果である回線推定値h0,h1を出力する。SFTD復号化部25は、受信信号及び回線推定値h0,h1によってSFTD復号し、元の送信ディジタルシンボルs0,s1,……を得る。

0043

このように、本実施の形態のマルチキャリア受信装置によれば、実施の形態1のマルチキャリア送信装置から送信されたOFDM信号を復調して元の送信ディジタルシンボルs0,s1,……を得ることができる。したがって、実施の形態1のマルチキャリア送信装置と組み合わせることによって、STTD送信ダイバーシチ効果を得ながらも、処理遅延の短縮化が図れるマルチキャリア通信装置を実現できる。

0044

なお、上記実施の形態によれば、マルチキャリア伝送方式として、OFDMを用いたが、これに限定されるものではなく、他の方式を用いても構わない。

発明の効果

0045

以上説明したように、本発明によれば、STTD送信ダイバーシチ効果を得ながらも、処理遅延の短縮化が図れるマルチキャリア通信装置及びマルチキャリア通信方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0046

図1本発明の実施の形態1に係るマルチキャリア送信装置の構成を示すブロック図
図2本発明の実施の形態1に係るマルチキャリア送信装置による送信ダイバーシチを説明するための図
図3本発明の実施の形態2に係るマルチキャリア受信装置の構成を示すブロック図
図4従来のSTTD方式による送信ダイバーシチを説明するための図

--

0047

10SFTD符号化部
11、12、21シリアル/パラレル変換部
13、14 IDFT部
15、16、23パラレル/シリアル変換部
17、18送信アンテナ
20受信アンテナ
22 DFT部
24回線推定部
25 SFTD復号化部

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