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技術 無線通信システム、無線通信方法および送信装置

出願人 日本電信電話株式会社
発明者 福園隼人岩谷純一永瀬文昭布房夫中村宏之
出願日 2015年2月12日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2015-025515
公開日 2016年8月18日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2016-149642
状態 特許登録済
技術分野 交流方式デジタル伝送 時分割方式以外の多重化通信方式 有線伝送方式及び無線の等化,エコーの低減
主要キーワード データ信号成分 通信路推定 割当帯域 信号配置 リファレンス信号 DFT PAPR データ変調
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この項目の情報は公開日時点(2016年8月18日)のものです。
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図面 (4)

課題

リファレンス信号埋め込みによるスペクトル漏洩を抑制し、スペクトル効率を改善する。

解決手段

送信装置で所定のシンボルサブキャリアにリファレンス信号を埋め込み、受信装置で該リファレンス信号から通信路応答推定してシングルキャリア周波数領域等化を行う無線通信システムにおいて、送信装置は、データ変調後の所定のシンボルに対してN点の離散フーリエ変換を行うN点DFT手段と、所定のシンボルのN点のサブキャリア上のデータ信号のうち、リファレンス信号を配置するN−M点(N>M)のサブキャリア上のデータ信号を削除し、N−M点のリファレンス信号に置換するリファレンス信号配置手段と、リファレンス信号を配置した信号に対してN点の逆離散フーリエ変換を行い、リファレンス信号の埋め込みを行うN点IDFT手段とを備える。

概要

背景

LTE(long term evolution )などで採用される伝送ステムでは、受信側で受信信号等化を行うために通信路推定が行われる。LTEでの通信路推定は既知であるリファレンス信号を利用して行われ、リファレンス信号は周波数領域でサブキャリア方向に配置される(非特許文献1)。

図2は、従来の無線通信システム送信装置の構成例を示す。
図2において、送信装置は、送信する情報ビットを例えばQAM(quadrature amplitude modulation )でデータ信号変調するデータ信号変調部21、データ信号の所定のシンボル(0,4,…)についてM点離散フーリエ変換を行うM点DFT部22、M個のサブキャリアにN−M個(N>M)のリファレンス信号を配置するためのスペース空けるデータ信号配置部23、そのスペースにN−M個のリファレンス信号を配置するリフレス信号配置部24、N点逆離散フーリエ変換を行ってリファレンス信号を埋め込むN点IDFT部25、データ信号に対して遅延波影響を除去するためのサイクリックプレフィックス(CP)を挿入するCP挿入部26、以上の信号処理により生成された信号をアンテナから送出するための変換を行う送信信号変換部27により構成される。なお、データ信号変調部21の前段には、送信したい情報ビットを生成する機能部があり、当該機能部には誤り訂正符号化機能、インターリーブ機能を備えてもよい。

図2には、M点DFT部22、データ信号配置部23、リファレス信号配置部24の動作イメージを示す。M点DFTによりシンボル(0,4,…)におけるM個のサブキャリアのデータ信号配置に対して、N−M個のリファレンス信号を配置するためのスペースを空けて当該スペースにリファレンス信号を配置し、N点IDFTによりリファレンス信号の埋め込みを行う。なお、図2に示すシンボルとサブキャリアは、受信装置におけるDFT/IDFTの各点を示し、送信装置ではシンボル(0,4,…)に対してDFT/IDFT処理が行われる。

図3は、従来の無線通信システムの受信装置の構成例を示す。
図3において、受信装置は、アンテナで受信した信号を信号処理するための変換を行う受信信号変換部31、遅延波影響を除去するためのサイクリックプレフィックスを除去するCP除去部32、N点離散フーリエ変換を行うN点DFT部33、リファレンス信号から通信路応答推定する通信路推定部34、推定された通信路応答からデータ信号の周波数領域等化を行う周波数領域等化部35、M点逆離散フーリエ変換を行うM点IDFT部36、データ信号を復調するデータ信号復調部37により構成される。データ信号復調部37の後段には、復調信号から情報ビットを検出する機能部があり、当該機能部には送信装置に合わせて誤り訂正復号機能、デインターリーブ機能を備えてもよい。

概要

リファレンス信号埋め込みによるスペクトル漏洩を抑制し、スペクトル効率を改善する。送信装置で所定のシンボルのサブキャリアにリファレンス信号を埋め込み、受信装置で該リファレンス信号から通信路応答を推定してシングルキャリア周波数領域等化を行う無線通信システムにおいて、送信装置は、データ変調後の所定のシンボルに対してN点の離散フーリエ変換を行うN点DFT手段と、所定のシンボルのN点のサブキャリア上のデータ信号のうち、リファレンス信号を配置するN−M点(N>M)のサブキャリア上のデータ信号を削除し、N−M点のリファレンス信号に置換するリファレンス信号配置手段と、リファレンス信号を配置した信号に対してN点の逆離散フーリエ変換を行い、リファレンス信号の埋め込みを行うN点IDFT手段とを備える。

目的

本発明は、リファレンス信号埋め込みによるスペクトル漏洩を抑制し、スペクトル効率を改善することができる無線通信システム、無線通信方法および送信装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

送信装置で所定のシンボルサブキャリアリファレンス信号を埋め込み、受信装置で該リファレンス信号から通信路応答推定してシングルキャリア周波数領域等化を行う無線通信システムにおいて、前記送信装置は、データ変調後の前記所定のシンボルに対してN点の離散フーリエ変換を行うN点DFT手段と、前記所定のシンボルのN点のサブキャリア上のデータ信号のうち、前記リファレンス信号を配置するN−M点(N>M)のサブキャリア上のデータ信号を削除し、N−M点のリファレンス信号に置換するリファレンス信号配置手段と、前記リファレンス信号を配置した信号に対してN点の逆離散フーリエ変換を行い、前記リファレンス信号の埋め込みを行うN点IDFT手段とを備えたことを特徴とする無線通信システム。

請求項2

請求項1に記載の無線通信システムにおいて、前記送信装置および前記受信装置は、前記リファレンス信号配置手段で削除されたデータ信号成分誤り訂正符号を用いて補償する手段を含むことを特徴とする無線通信システム。

請求項3

送信装置で所定のシンボルのサブキャリアにリファレンス信号を埋め込み、受信装置で該リファレンス信号から通信路応答を推定してシングルキャリア周波数領域等化を行う無線通信方法において、前記送信装置は、データ変調後の前記所定のシンボルに対してN点の離散フーリエ変換を行うN点DFT処理ステップと、前記所定のシンボルのN点のサブキャリア上のデータ信号のうち、前記リファレンス信号を配置するN−M点(N>M)のサブキャリア上のデータ信号を削除し、N−M点のリファレンス信号に置換するリファレンス信号配置処理ステップと、前記リファレンス信号を配置した信号に対してN点の逆離散フーリエ変換を行い、前記リファレンス信号の埋め込みを行うN点IDFT処理ステップとを有することを特徴とする無線通信方法。

請求項4

請求項3に記載の無線通信方法において、前記送信装置および前記受信装置は、前記リファレンス信号配置手段で削除されたデータ信号成分を誤り訂正符号を用いて補償する処理ステップを含むことを特徴とする無線通信方法。

請求項5

送信装置で所定のシンボルのサブキャリアにリファレンス信号を埋め込み、受信装置で該リファレンス信号から通信路応答を推定してシングルキャリア周波数領域等化を行う無線通信システムの送信装置において、データ変調後の前記所定のシンボルに対してN点の離散フーリエ変換を行うN点DFT手段と、前記所定のシンボルのN点のサブキャリア上のデータ信号のうち、前記リファレンス信号を配置するN−M点(N>M)のサブキャリア上のデータ信号を削除し、N−M点のリファレンス信号に置換するリファレンス信号配置手段と、前記リファレンス信号を配置した信号に対してN点の逆離散フーリエ変換を行い、前記リファレンス信号の埋め込みを行うN点IDFT手段とを備えたことを特徴とする送信装置。

請求項6

請求項5に記載の送信装置において、前記リファレンス信号配置手段で削除されたデータ信号成分を誤り訂正符号を用いて補償するための誤り訂正符号化手段を含むことを特徴とする送信装置。

技術分野

0001

本発明は、シングルキャリア周波数領域等化(SC−FDE: single carrier frequency domain equalization)に用いるリファレンス信号埋め込みを行う無線通信システム無線通信方法および送信装置に関する。

背景技術

0002

LTE(long term evolution )などで採用される伝送ステムでは、受信側で受信信号等化を行うために通信路推定が行われる。LTEでの通信路推定は既知であるリファレンス信号を利用して行われ、リファレンス信号は周波数領域でサブキャリア方向に配置される(非特許文献1)。

0003

図2は、従来の無線通信システムの送信装置の構成例を示す。
図2において、送信装置は、送信する情報ビットを例えばQAM(quadrature amplitude modulation )でデータ信号変調するデータ信号変調部21、データ信号の所定のシンボル(0,4,…)についてM点離散フーリエ変換を行うM点DFT部22、M個のサブキャリアにN−M個(N>M)のリファレンス信号を配置するためのスペース空けるデータ信号配置部23、そのスペースにN−M個のリファレンス信号を配置するリフレス信号配置部24、N点逆離散フーリエ変換を行ってリファレンス信号を埋め込むN点IDFT部25、データ信号に対して遅延波影響を除去するためのサイクリックプレフィックス(CP)を挿入するCP挿入部26、以上の信号処理により生成された信号をアンテナから送出するための変換を行う送信信号変換部27により構成される。なお、データ信号変調部21の前段には、送信したい情報ビットを生成する機能部があり、当該機能部には誤り訂正符号化機能、インターリーブ機能を備えてもよい。

0004

図2には、M点DFT部22、データ信号配置部23、リファレス信号配置部24の動作イメージを示す。M点DFTによりシンボル(0,4,…)におけるM個のサブキャリアのデータ信号配置に対して、N−M個のリファレンス信号を配置するためのスペースを空けて当該スペースにリファレンス信号を配置し、N点IDFTによりリファレンス信号の埋め込みを行う。なお、図2に示すシンボルとサブキャリアは、受信装置におけるDFT/IDFTの各点を示し、送信装置ではシンボル(0,4,…)に対してDFT/IDFT処理が行われる。

0005

図3は、従来の無線通信システムの受信装置の構成例を示す。
図3において、受信装置は、アンテナで受信した信号を信号処理するための変換を行う受信信号変換部31、遅延波影響を除去するためのサイクリックプレフィックスを除去するCP除去部32、N点離散フーリエ変換を行うN点DFT部33、リファレンス信号から通信路応答推定する通信路推定部34、推定された通信路応答からデータ信号の周波数領域等化を行う周波数領域等化部35、M点逆離散フーリエ変換を行うM点IDFT部36、データ信号を復調するデータ信号復調部37により構成される。データ信号復調部37の後段には、復調信号から情報ビットを検出する機能部があり、当該機能部には送信装置に合わせて誤り訂正復号機能、デインターリーブ機能を備えてもよい。

先行技術

0006

3rd Generation Partnership Project; Technical Specification Group Radio Access Network; E-UTRA and E-UTRAN; Overall description; Stage 2 (Release 12), 3GPP TS 36.300 V12.2.0 (2014-06), pp. 48-50, Section 5.2.

発明が解決しようとする課題

0007

従来の送信装置で生成される送信信号は、OFDM(orthogonal frequency division multiplexing)と比較してPAPR(peak-to-average power ratio )が小さいが、M点DFT、M個のサブキャリアに対してN−M個のリファレンス信号追加、N点IDFTの処理により、所定のシンボルの周波数方向にリファレンス信号を埋め込む際に、スペクトルがOFDMのスペクトルに近づき、帯域外へのスペクトル漏洩がOFDM同様に大きい問題がある。帯域外へのスペクトル漏洩基準が厳しいシステムでは、割当帯域の中央側に配置する必要が生じ、スペクトル効率下げてしまう。

0008

本発明は、リファレンス信号埋め込みによるスペクトル漏洩を抑制し、スペクトル効率を改善することができる無線通信システム、無線通信方法および送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

0009

第1の発明は、送信装置で所定のシンボルのサブキャリアにリファレンス信号を埋め込み、受信装置で該リファレンス信号から通信路応答を推定してシングルキャリア周波数領域等化を行う無線通信システムにおいて、送信装置は、データ変調後の所定のシンボルに対してN点の離散フーリエ変換を行うN点DFT手段と、所定のシンボルのN点のサブキャリア上のデータ信号のうち、リファレンス信号を配置するN−M点(N>M)のサブキャリア上のデータ信号を削除し、N−M点のリファレンス信号に置換するリファレンス信号配置手段と、リファレンス信号を配置した信号に対してN点の逆離散フーリエ変換を行い、リファレンス信号の埋め込みを行うN点IDFT手段とを備える。

0010

第1の発明の無線通信システムにおいて、送信装置および受信装置は、リファレンス信号配置手段で削除されたデータ信号成分誤り訂正符号を用いて補償する手段を含む。

0011

第2の発明は、送信装置で所定のシンボルのサブキャリアにリファレンス信号を埋め込み、受信装置で該リファレンス信号から通信路応答を推定してシングルキャリア周波数領域等化を行う無線通信方法において、送信装置は、データ変調後の所定のシンボルに対してN点の離散フーリエ変換を行うN点DFT処理ステップと、所定のシンボルのN点のサブキャリア上のデータ信号のうち、リファレンス信号を配置するN−M点(N>M)のサブキャリア上のデータ信号を削除し、N−M点のリファレンス信号に置換するリファレンス信号配置処理ステップと、リファレンス信号を配置した信号に対してN点の逆離散フーリエ変換を行い、リファレンス信号の埋め込みを行うN点IDFT処理ステップとを有する。

0012

第2の発明の無線通信方法において、送信装置および受信装置は、リファレンス信号配置手段で削除されたデータ信号成分を誤り訂正符号を用いて補償する処理ステップを含む。

0013

第3の発明は、送信装置で所定のシンボルのサブキャリアにリファレンス信号を埋め込み、受信装置で該リファレンス信号から通信路応答を推定してシングルキャリア周波数領域等化を行う無線通信システムの送信装置において、データ変調後の所定のシンボルに対してN点の離散フーリエ変換を行うN点DFT手段と、所定のシンボルのN点のサブキャリア上のデータ信号のうち、リファレンス信号を配置するN−M点(N>M)のサブキャリア上のデータ信号を削除し、N−M点のリファレンス信号に置換するリファレンス信号配置手段と、リファレンス信号を配置した信号に対してN点の逆離散フーリエ変換を行い、リファレンス信号の埋め込みを行うN点IDFT手段とを備える。

0014

第3の発明の送信装置において、リファレンス信号配置手段で削除されたデータ信号成分を誤り訂正符号を用いて補償するための誤り訂正符号化手段を含む。

発明の効果

0015

本発明は、送信装置においてリファレンス信号埋め込み処理に用いるDFTとIDFTの点数を等しくすることにより、帯域外へのスペクトル漏洩を抑制してスペクトル効率を改善することができる。
また、リファレンス信号を埋め込むために削除されたデータ信号成分については、誤り訂正符号を用いて補償することができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の無線通信システムの送信装置の実施例構成を示す図である。
従来の無線通信システムの送信装置の構成例を示す図である。
従来の無線通信システムの受信装置の構成例を示す図である。

実施例

0017

図1は、本発明の無線通信システムの送信装置の実施例構成を示す。
図1において、本実施例の送信装置のデータ信号変調部11、N点IDFT部15、CP挿入部16、送信信号変換部17については、図2に示す従来の送信装置のデータ信号変調部21、N点IDFT部25、CP挿入部26、送信信号変換部27と同様の構成である。

0018

本発明の特徴とするところは、データ信号の所定のシンボル(0,4,…)についてN点離散フーリエ変換を行うN点DFT部12、データ信号削除部13、リファレンス信号配置部14の構成にある。データ信号削除部13は、所定のシンボル(0,4,…)のN点のサブキャリア上のデータ信号のうち、リファレンス信号を配置するN−M点(N>M)のサブキャリア上のデータ信号を削除する。リファレンス信号配置部14は、そのデータ信号を削除したサブキャリアにN−M点のリファレンス信号に配置し、N点IDFT部25でN点逆離散フーリエ変換を行ってリファレンス信号を埋め込む。

0019

このように、リファレンス信号を埋め込む所定のシンボル(0,4,…)において、データサブキャリアをリファレンス信号で置き換え、DFTとIDFTを同じDFTポイント数で処理する構成とすることにより、シングルキャリア伝送と等価となり、帯域外へのスペクトル漏洩を抑制してスペクトル効率を改善することができる。

0020

なお、本発明の送信装置では、リファレンス信号を埋め込むために一部をサブキャリア上のデータ信号を削除しており、当該削除されたデータ信号成分を誤り訂正符号を用いて補償するため、受信装置側も含めて誤り訂正符号化機能を備えることは有効である。また、本発明の送信装置に対応する受信装置は、図3に示す従来の受信装置におけるM点IDFT部36をN点IDFT部に代えることにより対応することができる。

0021

以上説明した送信装置の各機能部のうち、少なくともN点DFT部12、データ信号削除部13、リファレンス信号配置部14、N点IDFT部25については、コンピュータによる処理で実現するようにしてもよい。その場合、各機能部の要素それぞれを実現するためのプログラムコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。

0022

11データ信号変調部
12 N点DFT部
13 データ信号削除部
14リファレンス信号配置部
15 N点IDFT部
16 CP挿入部
17送信信号変換部
21 データ信号変調部
22 M点DFT部
23 データ信号配置部
24 リファレンス信号配置部
25 N点IDFT部
26 CP挿入部
27 送信信号変換部
31受信信号変換部
32 CP除去部
33 N点DFT部
34通信路推定部
35周波数領域等化部
36 M点IDFT部
37 データ信号復調部

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