BRPI0620593A2 - método de modulação de multiportadoras e dispositivos de transmissão e de recepção que usam o método - Google Patents

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Tomohiro Kimura
Yukihiro Omoto
Kenichi Mori
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Matsushita Electric Ind Co Ltd
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Abstract

MéTODO DE MODULAçãO DE MULTIPORTADORAS E DISPOSITIVOS DE TRANSMISSãO E DE RECEPçãO QUE USAM O MéTODO Um objetivo da invenção é gerar um sinal piloto para estimar as características de transmissão de um canal de transmissão, que é adequado para a modulação de multipor- tadoras do tipo OFDM/OQAM. Um símbolo piloto de referência de fase do qual uma amplitude de modulação é suprimida a O, e um sinal piloto de referência de amplitude obtido através de modulação executada usando uma amplitude conhecida por uma extremidade de recepção são transmitidos a partir de uma extremidade de transmissão, e a característica de transmissão do canal de transmissão é estimada e compensada usando o sinal piloto de referência de fase e o sinal piloto de referência de amplitude na extremidade de recepção. Assim, é possível simplificar o processo de geração de quadros executado na extremidade de transmissão, e reduzir a potência de transmissão para o sinal piloto de referência de fase.

Description

"MÉTODO DE MODULAÇÃO DE MULTIPORTADORAS E DISPOSITIVOS DE TRANSMISSÃO E DE RECEPÇÃO QUE USAM O MÉTODO"
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se a um esquema de mo- dulação de multiportadoras capaz de estimar a característica de transmissão de um canal de transmissão usando um sinal piloto bem como um aparelho de transmissão e um aparelho de recepção que usam o esquema, e mais particularmente, a um esquema de modulação de multiportadoras capaz de executar a estimativa anteriormente mencionada de uma forma adequada quando a modulação de multiportadoras OFDM/OQAM (Modulação por Amplitude em Quadratura de Deslocamento) é usada, e um aparelho de transmissão e um aparelho de recepção usam o es- quema .
Fundamentos da Invenção
A modulação de multiportadoras é expandida para a comunicação por rádio ou comunicação por fio. A modulação de multiportadoras é um esquema no qual os dados de transmissão são divididos, e aos dados de transmissão divididos é atri- buída uma pluralidade de portadoras, respectivamente, e as portadoras correspondentes aos respectivos dados de trans- missão são moduladas, e as portadoras moduladas são multi- plexadas. A modulação de multiportadoras chamada de OFDM (Multiplexação Ortogonal por Divisão de Freqüência), que é um tipo de modulação.de multiportadoras, é expandida para o uso prático nos campos de transmissão terrestre de televisão digital, LAN sem fio (Rede de Área Local), xDSL (Linha Digi- tal de Assinante), comunicação pela rede elétrica (PLC: Co- municação através da Rede Elétrica), e seus similares. Como aplicações exemplificadas especificas, o DVB-T é usado para transmissão terrestre de televisão digital, IEEE 802.11a é usado para LAN sem fio, o ADSL é usado para xDSL, HomePlug é usado para a comunicação por rede elétrica. Na descrição se- guinte, em particular, a modulação de multiportadoras que usa o OFDM típico mencionado anteriormente é referida como modulação de multiportadoras OFDM/QAM (Modulação de Amplitu- de em Quadratura) ou simplesmente OFDM/QAM, tal como para ser distinguida de outras modulações de multiportadoras.
(Como OFDM/QAM)
O princípio de OFDM/QAM é descrito no documento não-patente 1.
A OFDM/QAM é uma modulação de multiportadoras para individualmente submeter uma pluralidade de portadoras que têm diferentes freqüências uma da outra à modulação de vetor complexo em cada ciclo de transmissão de símbolo, e multi- plexação das portadoras moduladas. Quando Ts representa um intervalo de tempo de um símbolo, uma pluralidade de símbo- los sendo contínuos na direção do tempo, e fs representa um intervalo de freqüência entre as portadoras adjacentes uma a outra na direção da freqüência, uma expressão geral que re- presenta um sinal de transmissão para a OFDM/QAM pode ser representada pela (Equação 1).
[Equação 1]
<formula>formula see original document page 3</formula>
Na (Equação 1), m representa um número do símbolo, k representa um número da portadora, fc representa uma fre- qüência de referência de uma portadora, e t representa um tempo. dm,k representa um vetor complexo que indica os dados de transmissão a serem transmitidos na portadora ka portado- ra no m° símbolo. O termo g(t-mTs) representa uma função de janela para o m° símbolo, que é obtido deslocando-se no tem- po uma função de janela g(t) para o m° símbolo. Por exemplo, a função de janela g(t) é definida pela (Equação 2).
[Equação 2]
<formula>formula see original document page 4</formula>
Um intervalo de símbolo inclui um intervalo de proteção e um intervalo de símbolo efetivo. Na (Equação 2), Tg representa o comprimento do intervalo de proteção, Tu re- presenta o comprimento do intervalo de símbolo efetivo, e uma relação entre Tg e Tu satisfaz T3 = Tg + Tu. Ademais, uma relação entre o comprimento do intervalo de símbolo efetivo Tu e um intervalo de freqüência de portadora fs satisfaz Tu = 1 / fs.
Na OFDM/QAM, um sinal correspondente ao comprimen- to do intervalo de símbolo efetivo Tu é extraído do interva- lo de símbolo Ts que inclui um intervalo de proteção Tg e demodulado no processo de recebimento executado na extremi- dade de recepção.
Em uma comunicação móvel sem fio, uma propagação de multicaminho freqüentemente causa um problema. A propaga- ção de multicaminho representa um fenômeno em que uma plura- lidade de sinais de transmissão chegando em vários momentos em atraso devido à reflexão de uma onda de rádio é multiple- xada e recebida na extremidade de recepção. Na OFDM/QAM, o símbolo inclui um intervalo de proteção tal que uma diferen- ça de tempo de chegada, causada devido à propagação de mul- ticaminho, entre uma pluralidade de ondas de chegada é ab- sorvida tal como a manter a característica ortogonal entre uma pluralidade de portadoras. O intervalo de proteção habi- lita que um sinal seja recebido na extremidade de recepção mesmo em um ambiente de propagação de multicaminho sem cau- sar uma interferência entre os símbolos e uma interferência entre as portadoras. Tal resistência à propagação de multi- caminho é utilizada no campo de uma comunicação por rádio tal como uma transmissão terrestre de televisão digital e LAN sem fio.
Por outro lado, na comunicação por fio tal como xDSL e comunicação por rede elétrica, um sinal de interfe- rência recebido a partir de um outro sistema e/ou dispositi- vo freqüentemente causa um problema. Em muitos casos, tal sinal de interferência é um sinal de banda estreita. Na OFDM/QAM, as ondas moduladas transmitidas nas respectivas portadoras são recebidas pelos filtros de banda estreita e passa-banda, respectivamente. Portanto, na OFDM/QAM, uma portadora influenciada pelo sinal de interferência pode ser limitada. Ademais, na OFDM/QAM, uma quantidade da informação de dados transmitidos em uma portadora influenciada pelo si- nal de interferência é reduzida, ou a portadora não é usada, desse modo habilitando a melhora da resistência ao sinal de interferência. No campo da comunicação por fio tal como xDSL e comunicação por rede elétrica, tal resistência ao sinal de interferência de banda estreita é utilizada.
Entretanto, o intervalo de proteção para a OFDM/QAM é usado somente para absorver a influência do mul- ticaminho, e não é usado para transmitir informação efetiva.
Então, como descrito no Documento de Patente 1, a OFDM/QAM tem um problema que uma eficiência na qual um espectro é u- sado é baixa, e uma perda de energia é grande.
A OFDM/QAM tem um outro problema que, quando um tempo de atraso causado pela propagação de multicaminho é maior que o intervalo de proteção de uma onda de entrada, a qualidade da transmissão é abruptamente deteriorada. A OFDM/QAM tem ainda outro problema que a banda de passagem de um filtro para receber uma onda modulada não é suficiente- mente estreita, e um efeito de limitação de uma portadora influenciada por um sinal de interferência de banda estreita que é insuficiente.
Como descrito no Documento de Patente 1, uma modu- lação de multiportadoras OFDM/QAM (Modulação de Amplitude por Quadratura de Deslocamento) é conhecida como uma outra modulação de multiportadoras para resolver os problemas an- teriormente mencionados. Na descrição seguinte, a modulação de multiportadoras OFDM/QAM está simplesmente relacionada como uma OFDM/QAM.
(Como OFDM/QAM)
O principio da OFDM/QAM é descrito no Documento de Patente 1, e no Documento Não-Patente 2.
A OFDM/QAM é uma modulação de multiportadoras para individualmente submeter uma pluralidade de portadoras que têm diferentes freqüências uma da outra à modulação de am- plitude em cada ciclo de transmissão de símbolo, e multiple- xar as portadoras moduladas. Quando Ts representa um inter- valo de tempo de um símbolo, uma pluralidade de símbolos sendo contínuos na direção do tempo, e fs representa um in- tervalo de freqüência entre as portadoras adjacentes uma a outra na direção da freqüência, um expressão geral que re- presenta um sinal de transmissão para a OFDM/QAM pode ser representada pela (Equação 3).
[Equação 3]
<formula>formula see original document page 7</formula>
Na [Equação 3], m representa um número de símbolo, k representa um número de portadora, fc representa uma fre- qüência de referência de uma portadora, e t representa um tempo. dm, k representa um valor de amplitude que indica os dados de transmissão transmitidos na ka portadora no m° sím- bolo. g(t-mTs) representa uma função de janela para o m° símbolo, que é obtida deslocando-se no tempo uma função de janela g(t) para o m° símbolo. Om,k representa uma fase de modulação representada pela (Equação 4). Na OFDM/QAM, a mo- dulação é executada tal que a fase é diferente por n/2 radi- anos entre os símbolos adjacentes uns aos outros na direção do tempo, e entre as portadoras adjacentes umas às outras na direção da freqüência.
[Equação 4]
<formula>formula see original document page 7</formula>
Na OFDM/QAM, uma relação entre o intervalo de tem- po Ts de cada um da pluralidade dos símbolos que são contí- nuos na direção do tempo e o intervalo de freqüência fs en- tre as portadoras adjacentes umas às outras na direção da freqüência satisfaz Ts = 1 / (2fs).
Conseqüentemente, quando o intervalo de freqüência de portadora fs é configurado tal como para ser o mesmo na OFDM/OQAM e na OFDM/QAM para fazer uma comparação, nota-se que, na OFDM/QAM, os eixos de fase ortogonais um ao outro na metade (porém não exatamente metade visto que um símbolo in- clui um intervalo de proteção na OFDM/QAM) do ciclo de transmissão de símbolo para a OFDM/QAM são alternativamente submetidos à modulação de amplitude. Qualquer coisa que tem a característica da OFDM/OQAM é usada como a OFDM/OQAM, a presente invenção é aplicada nesta. Por exemplo, a modulação de multiportadoras ortogonais limitada no tempo descrita no Documento de Não-Patente 3, o DWMT (Multitom de Pequena Onda Discreta) descrita no Documento de Não-Patente 4, e a OFDM/MSK e a OFDM/IOTA descritas no Documento de Patente 1 são todas consideradas como sendo a mesma em tipo como OFDM/OQAM, e são genericamente referidas como OFDM/OQAM na seguinte descrição.
Por outro lado, em um sistema ao qual a OFDM/QAM é aplicada, usa-se um formato de quadro que inclui um sinal de referência chamado de um sinal piloto que é conhecido para ambas as extremidades de transmissão e de recepção, tal como para estimar a característica de transmissão de um canal de transmissão, e um erro de freqüência e/ou um erro de fase en- tre a extremidade de transmissão e a extremidade de recepção. Por exemplo, o DVB-T (ETS300-744) que é um padrão de transmissão terrestre de televisão digital na Europa usa um formato de quadro mostrado na FIG. 9. A FIG. 9 mostra uma parte cortada de um formato de quadro representado em um plano de coordenada de tempo-freqüência. Na FIG. 9, o eixo das abscissas representa os símbolos localizados na direção do tempo, e o eixo das ordenadas representa as portadoras localizadas na direção da freqüência. Um número no eixo das abscissas representa um número de símbolo na direção do tem- po enquanto que um número no eixo das ordenadas representa um número de portadora na direção da freqüência. Uma marca □ representa um sinal piloto chamado de piloto disperso no DVB-T, e uma marca χ representa um sinal de transmissão de dados. Como mostrado na FIG. 9, o sinal piloto está locali- zado em cada 12 portadoras na direção da freqüência. Ade- mais, o sinal piloto está localizado tal' como para ser des- locado três portadoras na direção da freqüência para cada símbolo prosseguindo na direção do tempo. Como o sinal pilo- to é deslocado três portadoras para cada símbolo, um ciclo de um padrão de localização dos sinais piloto é um período de quatro símbolos. 0 sinal piloto é um sinal obtido através da modulação executada usando-se um vetor de modulação co- nhecido para ambas as extremidades de transmissão e de re- cepção, e é um sinal obtido através da modulação executada usando-se um vetor de modulação que é pré-determinado de a- cordo com o número da portadora localizada. Um sinal de transmissão transmitido a partir da extremidade de transmis- são é recebido como um sinal de recepção na extremidade de recepção através de um canal de transmissão. O sinal de re- cepção recebido na extremidade de recepção tem uma amplitude e uma fase que são diferentes daquelas do sinal de transmis- são transmitido a partir da extremidade de transmissão, de- pendendo da característica de transmissão do canal de trans- missão. Quando a extremidade de recepção observa que o sinal piloto está incluído no sinal de recepção, a extremidade de recepção pode estimar a característica de transmissão do ca- nal de transmissão. Ademais, a característica de transmissão do canal de transmissão, que é estimada com base no sinal piloto, é interpolada de forma bidimensional na direção do tempo e na direção da freqüência tal como para estimar a ca- racterística de transmissão do canal de transmissão para o sinal de transmissão de dados. A extremidade de recepção é permitida a demodular corretamente os dados transmitidos corrigindo uma amplitude e uma fase do sinal de recepção com base na característica de transmissão estimada do canal de transmissão.
Em um outro exemplo, um quadro de comunicação de IEEE 802.11a que é um padrão de uma LAN sem fio usa um for- mato de quadro ilustrado na FIG. 10. A FIG. 10 mostra um quadro de pacote representado em um plano de coordenadas tempo-freqüência. Na FIG. 10, o eixo das abscissas representa os símbolos localizados na direção do tempo, e o eixo das orde- nadas representa as portadoras localizadas direção da na fre- qüência. Um número no eixo das abscissas representa um número de símbolo na direção do tempo enquanto que um número no eixo das ordenadas representa um número de portadora na direção da freqüência. Uma marca □ representa um sinal de referên- cia que inclui um sinal piloto, e uma marca x representa um sinal de parâmetro de transmissão ou um sinal de transmissão de dados para transmitir dados. Os sinais de referência, ca- da um incluindo o sinal piloto, são modulados usando os ve- tores de modulação, respectivamente, conhecidos à extremida- de de recepção. Na FIG. 10, os sinais transmitidos no pri- meiro símbolo e no segundo símbolo, respectivamente, são chamados de curta seqüência de treinamento, e são usados principalmente para controle de ganho automático (AGC), con- trole de freqüência automática (AFC), e detecção de pacotes, na extremidade de recepção. Os sinais transmitidos no ter- ceiro símbolo e no quarto símbolo, respectivamente, são cha- mados de longa seqüência de treinamento, e são usados prin- cipalmente para sincronização de símbolo, e estimativa da característica de transmissão do canal de transmissão na ex- tremidade de recepção. O quinto símbolo é usado principal- mente para transmitir a informação de parâmetro de transmis- são chamada SINAL. O sexto ao m° símbolo são símbolos usados principalmente para transmitir dados. Os sinais piloto in- cluídos no quinto ao m° símbolo, respectivamente, são usados principalmente para estimar, na extremidade de recepção, o deslocamento de fase causado pelo deslocamento na freqüência da portadora e amostrar deslocamento de freqüência daqueles da extremidade de recepção. A extremidade de recepção é per- mitida a demodular corretamente os dados transmitidos pela correção do sinal recebido baseado na característica de transmissão estimada do canal de transmissão e no desloca- mento de fase.
Entretanto, como descrito do Documento de Patente 2, é difícil aplicar, à OFDM/OQAM, um formato de quadro si- milar ao usado para a OFDM/QAM, ou seja, um formato de qua- dro no qual os sinais piloto estão localizados. A razão será descrita com relação à FIG. 11.
A FIG. 11 é um diagrama que ilustra uma parte de um formato de quadro representado em um plano de coordenadas tempo-freqüência. Na FIG. 11, o eixo das abscissas represen- ta os símbolos localizados na direção do tempo, e o eixo das ordenadas representa as portadoras localizadas na direção da freqüência. Um número sobre o e-ixo das abscissas représenta um número de símbolo na direção do tempo, enquanto que um número sobre o eixo das ordenadas representa um número de portadora na direção da freqüência. Um sinal piloto 10 está localizado na ka portadora no m° símbolo e transmitido. Os sinais de transmissão de dados 11 a 18 estão localizados na vizinhança do sinal piloto 10 e transmitidos. Os sinais de transmissão de dados 11 a 13 estão localizados no (k-l)a à (k+l)a portadoras, respectivamente, no (m-l)° símbolo, e transmitidos. Os sinais de transmissão de dados 14 e 15 es- tão localizados na (k-l)a portadora e na (k+l)a portadora, respectivamente, no m° símbolo, e transmitidos. Os sinais de transmissão de dados 16 a 18 estão localizados na (k-l)a portadora à (k+l)a portadora, respectivamente, no (m+l)° símbolo, e transmitidos.
O sinal piloto 10 é obtido através da modulação executada usando um valor de amplitude dm,k conhecido para a extremidade de transmissão e para a extremidade de recepção. Os sinais de transmissão de dados 11 a 18 são obtidos atra- vés da modulação executada usando os valores de amplitude dm-1,k-1, dm-1,k,dm-1,k+1, dm,k+1, dm,+-1, dm k+1, dm+1mk-1, dm+1,k1 e dm+1,k+1, respectivamente, baseado nos dados de transmissão.
O sinal piloto 10 recebido na extremidade de re- cepção em um estado ideal é representado pela (Equação 5). O "estado ideal" descrito acima representa um estado onde uma mudança de amplitude e um deslocamento de fase não ocorrem através da transmissão, ou perturbação, tal como um ruido e uma interferência, não ocorre, e um sinal de transmissão transmitido a partir da extremidade de transmissão é recebi- do à medida que ele é um sinal de recepção na extremidade de recepção.
[Equação 5]
<formula>formula see original document page 13</formula>
Na (Equação 5) , rm,k representa um vetor complexo que representa o sinal piloto 10 recebido no estado ideal. Os termos αm-1,k-1, αm-1,k, αm-1,k+1, αm,k-1, αm,k+1, αm+1,k-1, αm+1,k, e ofm+i,k+i representam coeficientes de interferências especifi- cas, para o sinal piloto 10, causados pelos sinais de trans- missão de dados 11 a 18, respectivamente. Como representado pela (Equação 5), o sinal piloto 10 {rm,k} recebido no estado ideal na extremidade de recepção inclui, no termo de número real (em fase), um valor de amplitude dm,k do sinal piloto 10 obtido através da modulação na extremidade de transmissão, e inclui, no termo de número imaginário (fase de quadratura), as interferências especificas geradas pelos sinais de trans- missão de dados 11 a 18 que estão localizados na vizinhança do sinal piloto 10, e transmitido.
A seguir, a comunicação executada através de um canal de transmissão será descrita. Quando Hm,k representa a característica de transmissão do canal de transmissão para a ka portadora no m° símbolo correspondente ao sinal piloto 10, o sinal piloto 10 {r'm,k) recebido através do canal de transmissão na extremidade de recepção é representado pela (Equação 6) . Aqui, a característica de transmissão Hm,k é re- presentada como um vetor complexo.
[Equação 6]
r' m,k = Hm,krm,k
De modo a estimar a característica de transmissão Hm,k do canal de transmissão usando um sinal piloto r'm,k re- cebido através do canal de transmissão na extremidade de re- cepção, o sinal piloto r'm,k recebido através do canal de transmissão pode ser dividido pelo sinal piloto rm,k a ser recebido no estado ideal, como representado pela (Equação 7).
[Equação 7]
Hm,k= r'm,k/rm,k
<formula>formula see original document page 14</formula>
Entretanto, quando os sinais de transmissão de da- dos 11 a 18 que são obtidos através da modulação usando da- dos desconhecidos à extremidade de recepção, estão localiza- dos na vizinhança do sinal piloto 10 e transmitidos, o com- ponente de interferência gerado no sinal piloto 10 é desco- nhecido à extremidade de recepção, o componente de interfe- rência desconhecido impede a estimativa da característica de transmissão Hm,k do canal de transmissão.
Então, na modulação de multiportadoras convencio- nal descrita no Documento de Patente 2, uma condição de res- trição é imposta em no mínimo um dos sinais de transmissão de dados 11 a 18 que estão localizados na vizinhança do si- nal piloto 10 e transmitido tal como a suprimir uma interfe- rência (interferência específica que ocorre em um componente de fase em quadratura) no sinal piloto 10. Especificamente, uma condição de restrição é imposta a no mínimo um dos valo- res de amplitude dm-i,k-i, dm_i,k/ dm-i,k+i, dm_i,k+i, dm,k-i, dm,k+i, dm+i,k-i, dm+i,k, e dm+i(k+i para demodular os sinais de transmis- são de dados 11 a 18 tal que o termo do número imaginário na (Equação 5) indique zero.
Por exemplo, quando a condição de restrição é im- posta no valor de amplitude dm+i/k para modular o sinal de transmissão de dados 17 a ser transmitido na ka portadora no (m+1)0 símbolo, o valor de amplitude dm+i/k é determinado tal como para satisfazer a (Equação 8).
[Equação 8]
<formula>formula see original document page 15</formula>
Como descrito acima, quando uma interferência é suprimida (interferência específica que ocorre em um compo- nente de fase em quadratura) do sinal de piloto 10 a partir dos sinais de transmissão de dados 11 a 18 que estão locali- zados na vizinhança do sinal piloto 10 e transmitido, uma área do número imaginário do sinal piloto 10 recebido na ex- tremidade de recepção é reconhecida, tal que a estimativa da característica de transmissão Hm,k do canal de transmissão é facilmente executada na extremidade de recepção.
Documento de Patente 1: Tradução Japonesa do Pedi- do Internacional PCT No. 11-510653 (Publicação No. WO96/35278).
Documento de Patente 2: Tradução Japonesa do Pedi- do Internacional PCT No. 2004-509562 (Publicação No. WO2 002/025884).
Documento Não-Patente 1: S. B. Weinstein e Paul M. Ebert, "Transmissão de Dados por Multiplexação de Divisão de Freqüência usando a Transformada de Fourier Discreta", Tran- sação IEEE em Comunicações, vol. COM-19, pág. 628-634, Outu- bro de 1971.
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Documento Não-Patente 3: R. Li e G. Stette, "Es- quemas de Modulação de Multiportadoras Ortogonais Limitados no Tempo", Transação IEEE em Comunicações, vol. 43, pág. 1269-1272, Fevereiro/Março/Abril de 1995.
Documento Não-Patente 4: M. A. Tzannes, M. C. Tzannes, J. Proakis e Ρ. M. Heller, "Sistemas DMT, Sistemas DWMT e Bancos de Filtros Digitais", Conferência Internacio- nal IEEE em Comunicações, pág. 311-315, Maio de 1994. Sumário da Invenção
Problemas a serem resolvidos pela Invenção Entretanto, o método convencional para impor a condição de restrição descrita acima tem um problema que é necessário para executar um cálculo tal como a satisfazer a (Equação 8) na extremidade de transmissão, desse modo com- plicando o processamento da extremidade de transmissão. Na descrição acima, embora somente a interferência das ondas moduladas que são adjacentes na direção do tempo e na dire- ção da freqüência seja levada em consideração, uma interfe- rência a partir de uma onda modulada que está localizada em uma localização mais afastada e transmitida realmente ocor- re. Portanto, o cálculo da (Equação 8) para suprimir uma in- fluência real da interferência especifica é enormemente com- plicado. Adicionalmente, quando uma interferência ao sinal piloto dos sinais de transmissão de dados além do sinal de transmissão de dados no qual a condição de restrição imposta é grande, existe um problema que uma amplitude do sinal de transmissão de dados no qual a condição de restrição é im- posta é aumentada de modo a eliminar a interferência, desse modo gerando o aumento da potência de transmissão.
A presente invenção é feita para resolver os pro- blemas mencionados anteriormente da técnica convencional, e um objetivo desta é fornecer um esquema de modulação de mul- tiportadoras capaz de simplificar o processamento da extre- midade de transmissão, e reduzir a potência de transmissão, bem como um aparelho de transmissão e um aparelho de recep- ção que usam o esquema. Solução para os Problemas
O esquema de modulação de multiportadoras de acor- do com a presente invenção é um esquema de modulação de mul- tiportadoras no qual ντ = 1/2 é satisfeito quando τ repre- senta um intervalo de transmissão de símbolo, e ν representa os intervalos de freqüência de uma pluralidade de portado- ras, na qual:
um sinal modulado de multiportadoras gerado execu- tando-se uma modulação no esquema de modulação de multipor- tadoras inclui um sinal piloto de referência de fase, e
o sinal piloto de referência de fase é um sinal nulo (um sinal obtido através de uma modulação executada u- sando um valor de amplitude igual a zero).
Portanto, é possível estimar com precisão um com- ponente de fase de característica de transmissão de um canal de transmissão executando-se um cálculo simplificado em uma extremidade de recepção sem calcular uma quantidade de in- terferência em um sinal piloto a partir de um sinal de transmissão de dados, e executando-se um cálculo para cance- lar a quantidade de interferência em uma extremidade de transmissão. Ademais, no esquema de modulação de multiporta- doras de acordo com a presente invenção, é possível estimar, na extremidade de recepção, o componente de fase da caracte- rística de transmissão do canal de transmissão, um erro de freqüência entre a extremidade de transmissão e a extremida- de de recepção, um erro de fase entre elas, e similares de- tectando-se uma diferença de fase do sinal piloto de refe- rência de fase, e corrigir o componente de fase, a freqüên- cia, a fase e similares. Ademais, no esquema de modulação de multiportadoras da presente invenção, é possível reduzir a potência de transmissão do sinal piloto de referência de fase.
De acordo com a presente invenção, preferencial- mente, uma pluralidade de sinais piloto de referência de fa- se é localizada em uma pluralidade de símbolos, respectiva- mente, que é contínua na direção do tempo em uma portadora pré-determinada.
O esquema de modulação de multiportadoras de acor- do com a presente invenção é um esquema de modulação de mul- tiportadoras no qual vi = 1/2 é satisfeito quando τ repre- senta um intervalo de transmissão de símbolo, e ν representa os intervalos de freqüência de uma pluralidade de portado- ras, na qual:
um sinal modulado de multiportadoras gerado execu- tando-se uma modulação no esquema de modulação de multipor- tadoras inclui um sinal piloto de referência de fase, e um sinal piloto. de referência de amplitude, e
o sinal piloto de referência de fase é um sinal nulo (um sinal obtido através de uma modulação executada u- sando-se um valor de amplitude igual a zero), e o sinal pi- loto de referência de amplitude é um sinal obtido através de uma modulação executada usando um valor de amplitude conhe- cido por uma extremidade de recepção.
De acordo com a presente invenção, o sinal piloto de referência de fase (ou seja, um sinal nulo) do qual uma amplitude de modulação é suprimida a zero e o sinal piloto de referência de amplitude obtido através da modulação exe- cutada usando uma amplitude conhecida que possui um valor maior do que zero, são inseridos na extremidade de transmis- são. Assim, é possível estimar com precisão a característica de transmissão de um canal de transmissão executando um cál- culo simplificado na extremidade de recepção sem calcular uma quantidade de interferência para um sinal piloto a par- tir de um sinal de transmissão de dados e executando um cál- culo para cancelar a quantidade de interferência na extremi- dade de transmissão. Ademais, no esquema de modulação de multiportadoras de acordo com a presente invenção, é possí- vel estimar, na extremidade de recepção, a característica de transmissão do canal de transmissão, um erro de freqüência entre a extremidade de transmissão e a extremidade de recep- ção, um erro de fase entre elas, e similares detectando uma diferença de fase do sinal piloto de referência de fase, e uma diferença de amplitude do sinal piloto de referência de amplitude, e corrigir a característica de transmissão, a freqüência, a fase, e similares. Ademais, no esquema de mo- dulação de multiportadoras da presente invenção, é possível reduzir a potência de transmissão para o sinal piloto de re- ferência de fase. De acordo com a presente invenção, preferencial- mente, o sinal piloto de referência de fase e o sinal piloto de referência de amplitude estão localizados alternadamente em cada outro símbolo sobre uma pluralidade de símbolos, e são contínuos em uma direção do tempo em uma portadora pré- determinada.
De acordo com a presente invenção, preferencial- mente, o sinal piloto de referência de fase e o sinal piloto de referência de amplitude estão localizados alternadamente em cada outra portadora sobre uma pluralidade de portadoras e são contínuos em uma direção da freqüência em um símbolo pré-determinado.
De acordo com a presente invenção, preferencial- mente, o sinal piloto de referência de fase e o sinal piloto de referência de amplitude estão localizados alternadamente em cada outra portadora sobre uma pluralidade de portadoras que são contínuas em uma direção da freqüência, e estão lo- calizadas alternadamente em cada outro símbolo em uma dire- ção do tempo.
Um aparelho de transmissão de acordo com a presen- te invenção gera o sinal modulado de multiportadoras no es- quema de modulação de multiportadoras da presente invenção, e transmite o sinal modulado de multiportadoras.
O aparelho de transmissão de acordo com a presente invenção é um aparelho de transmissão para gerar um sinal modulado de multiportadoras em um esquema de modulação de multiportadoras no qual ντ = 1/2 é satisfeito quando τ re- presenta um intervalo de transmissão de símbolo, e ν repre- senta os intervalos de freqüência de uma pluralidade de por- tadoras, e transmitir o sinal modulado de multiportadoras, e o aparelho de transmissão compreende:
dispositivos de geração de quadro para receber os dados de transmissão, e gerar um sinal de quadro que inclui um valor de amplitude para gerar um sinal de transmissão de dados baseado nos dados de transmissão, e um valor de ampli- tude de zero para gerar um sinal piloto de.referência de fa- se; e
dispositivos de modulação de multiportadoras para gerar o sinal modulado de multiportadoras, que usa a infor- mação de valor de amplitude incluída no sinal de quadro, no esquema de modulação de multiportadoras.
O aparelho de transmissão de acordo com a presente invenção é um aparelho de transmissão para gerar um sinal modulado de multiportadoras em um esquema de modulação de multiportadoras no qual ντ = 1/2 é satisfeito quando τ re- presenta um intervalo de transmissão de símbolo, e ν repre- senta os intervalos de freqüência de uma pluralidade de por- tadoras, a transmitir o sinal modulado de multiportadoras, e o aparelho de transmissão compreende:
dispositivos de geração de quadro para receber os dados de transmissão, e gerar um sinal de quadro incluindo um valor de amplitude para gerar um sinal de transmissão de dados baseado nos dados de transmissão, um valor de amplitu- de de zero para gerar um sinal piloto de referência de fase, e um valor de amplitude, conhecido por uma extremidade de recepção, e para gerar um sinal piloto de referência de am- plitude; e
dispositivos de modulação de multiportadoras para gerar o sinal modulado de multiportadoras, usando a informa- ção de valor de amplitude incluída no sinal de quadro, no esquema de modulação de multiportadoras.
Um aparelho de recepção de acordo com a presente invenção recebe o sinal modulado de multiportadoras gerado no esquema de modulação de multiportadoras da presente in- venção, e
estima um deslocamento de fase do sinal modulado de multiportadoras usando o sinal de referência de fase in- cluído no sinal modulado de multiportadoras, tal como para compensar a fase.
Um aparelho de recepção de acordo com a presente invenção,
recebe o sinal modulado de multiportadoras gerado no esquema de modulação de multiportadoras da presente in- venção,
estima o deslocamento de uma fase do sinal modula- do de multiportadoras usando o sinal piloto de referência de fase incluído no sinal modulado de multiportadoras, tal como para compensar a fase, e
estima uma diferença de amplitude do sinal modula- do de multiportadoras usando o sinal piloto de referência de amplitude incluído no sinal modulado de multiportadoras, tal como para compensar a amplitude.
O aparelho de recepção de acordo com a presente invenção é um aparelho de recepção para receber e demodular um sinal modulado de multiportadoras gerado em um esquema de modulação de multiportadoras no qual vτ = 1/2 é satisfeito quando τ representa um intervalo de transmissão de símbolo, e ν representa os intervalos de freqüência de uma pluralida- de de portadoras, na qual:
O sinal modulado de multiportadoras inclui o sinal de referência de fase que é um sinal nulo (um sinal obtido através de uma modulação executada usando um valor de ampli- tude que é igual a zero), e o aparelho de recepção compreen- de:
dispositivos de demodulação de multiportadoras pa- ra demodular o sinal modulado de multiportadoras recebido, (tal como para gerar um vetor de demodulação, e emitir o ve- tor de demodulação, e
dispositivos de equalização para receber o vetor de demodulação, e estimar um deslocamento de fase do vetor de demodulação de acordo com o sinal piloto de referência de fase, tal como para compensar a fase.
De acordo com a presente invenção, os dispositivos de equalização preferencialmente incluem:
dispositivos de estimativa de fase para extrair o sinal piloto de referência de fase incluído no vetor de de- modulação, e estimar o deslocamento de fase do vetor de de- modulação, e
dispositivos de compensação de fase para compen- sar a fase do vetor de demodulação de acordo com o desloca- mento de fase estimado pelos dispositivos de estimativa de fase.
O aparelho de recepção de acordo com a presente invenção é um aparelho de recepção para receber e demodular um sinal modulado de multiportadoras obtido através de uma modulação executada em um esquema de modulação de multipor- tadoras no qual ν τ = 1/2 é satisfeito quando τ representa um intervalo de transmissão de símbolo, e ν representa os in- tervalos de freqüência de uma pluralidade de portadoras, na qual:
o sinal modulado de multiportadoras inclui um si- nal piloto de referência de fase que é um sinal nulo (um si- nal obtido através de uma modulação executada usando um va- lor de amplitude que é igual a zero), e um sinal piloto de referência de amplitude obtido através de uma modulação exe- cutada usando uma amplitude conhecida por uma extremidade de recepção, e o aparelho de recepção compreende:
dispositivos de demodulação de multiportadoras pa- ra demodular o sinal modulado de multiportadoras recebido, tal como para gerar um vetor de demodulação, e emitir o ve- tor de demodulação, e
dispositivos de equalização para receber o vetor de demodulação, e estimar um deslocamento de fase do vetor de demodulação usando o sinal piloto de referência de fase, tal como para compensar a fase, e estimar uma diferença de amplitude do vetor de demodulação usando o sinal piloto de referência de amplitude tal como para compensar a amplitude.
De acordo com a presente invenção, os dispositivos de equalização preferencialmente incluem:
dispositivos de estimativa de fase para extrair o sinal piloto de referência de fase incluído no vetor de de- modulação, e estimar o deslocamento de fase do vetor de de- modulação;
dispositivos de compensação de fase para compensar a fase do vetor de demodulação de acordo com o deslocamento de fase estimado pelos dispositivos de estimativa de fase; dispositivos de estimativa de amplitude para ex- trair o sinal piloto de referencia de amplitude incluido no vetor de demodulação, que é compensado em fase e é emitido pelos dispositivos de compensação de fase, e estimar uma di- ferença de amplitude do vetor de demodulação de fase compen- sada; e
dispositivos de compensação de fase para compen- sar, de acordo com a diferença da amplitude estimada pelos dispositivos de estimativa de amplitude, a amplitude do ve- tor de demodulação que é compensada em fase e é emitida pe- los dispositivos de compensação de fase.
De acordo com a presente invenção, os dispositivos de equalização preferencialmente incluem:
dispositivos de estimativa de fase para extrair o sinal piloto de referência de fase incluido no vetor de de- modulação, e estimar o deslocamento da fase do vetor de de- modulação;
dispositivos de compensação de fase para compensar a fase do vetor de demodulação de acordo com o deslocamento da fase estimado pelos dispositivos de estimativa de fase;
dispositivos de estimativa de amplitude para ex- trair o sinal piloto de referência de amplitude incluido no vetor de demodulação, que é compensado em fase e é emitido pelos dispositivos de compensação de fase, e estimar um des- locamento da amplitude do vetor de demodulação de fase com- pensada; e
dispositivos de compensação para compensar, de a- cordo com o deslocamento da fase estimado pelos dispositivos de estimativa de fase e a diferença da amplitude estimada pelos dispositivos de estimativa de amplitude, a fase e uma amplitude do vetor de demodulação.
Efeito da Invenção
Na modulação de multiportadoras de acordo com a presente invenção, é possível inserir um sinal piloto conhe- cido pré-determinado sem calcular uma interferência em um sinal piloto a partir de um sinal de transmissão de dados na extremidade de transmissão. Ademais, a amplitude de modula- ção do sinal piloto de referência de fase é suprimida a ze- ro, e então o sinal piloto de referência de fase não é transmitido a partir da extremidade de transmissão na práti- ca, tal que o efeito de reduzir a potência de transmissão é exercido.
Breve Descrição dos Desenhos
A FIG. 1 é um diagrama que ilustra um formato de quadro para uma modulação de multiportadoras de acordo com uma modalidade 1 da presente invenção.
A FIG. 2 é um diagrama esquemático que ilustra um sistema de comunicação que usa a modulação de multiportado- ras da presente invenção.
A FIG. 3 é um diagrama de bloco que ilustra uma configuração exemplificada de dispositivos de equalização que usam a modulação de multiportadoras da presente inven- ção.
A FIG. 4 é um diagrama de bloco que ilustra uma outra configuração exemplificada de dispositivos de equali- zação que usam a modulação de multiportadoras da presente invenção.
A FIG. 5 é um diagrama que ilustra um formato de quadro para uma modulação de multiportadoras de acordo com uma modalidade 2 da presente invenção.
A FIG. 6 é um diagrama que ilustra um formato de quadro para uma modulação de multiportadoras de acordo com uma modalidade 3 da presente invenção.
A FIG. 7 é um diagrama que ilustra um formato de quadro para uma modulação de multiportadoras de acordo com uma modalidade 4 da presente invenção.
A FIG. 8 é um diagrama que ilustra um formato de quadro para uma modulação de multiportadoras de acordo com uma modalidade 5 da presente invenção.
A FIG. 9 é um diagrama que ilustra um formato de quadro para um padrão de transmissão terrestre de televisão digital convencional.
A FIG. 10 é um diagrama que ilustra um formato de quadro para um padrão LAN sem fio convencional.
A FIG. 11 é um diagrama que ilustra um formato de quadro para uma modulação de multiportadoras convencional.
Descrição dos Caracteres de Referência
10 - Sinal piloto
11 a 18 - Sinal de transmissão de dados
20 - Sinal piloto de referencia de fase
21 - Sinal piloto de referência de amplitude
22 a 31 - Sinal de transmissão de dados
110 - Extremidade de transmissão
111 - Dispositivo de geração de quadros 112 - Dispositivo de modulação de multiportadoras
120 - Canal de transmissão
130 - Extremidade de recepção
131 - Dispositivo de modulação de multiportadoras
132 - Dispositivo de equalização
141 - Dispositivo de estimativa de fase
142 - Dispositivo de compensação de fase
143 - Dispositivo de estimativa de amplitude
144 - Dispositivo de compensação de amplitude
151 - Dispositivo de estimativa de fase
152 - Dispositivo de compensação de fase
153 - Dispositivo de estimativa de amplitude
154 - Dispositivo de compensação
Descrição Detalhada da Invenção
A seguir, as modalidades da presente invenção se- rão descritas com relação aos desenhos.
[Modalidade 1]
A FIG. 1 é um diagrama que ilustra uma parte cor- tada de um formato de quadro, representado em um plano de coordenadas tempo-freqüência, para um esquema de modulação de multiportadoras de acordo com uma modalidade 1 da presen- te invenção. Na FIG. 1, o eixo das abscissas representa os símbolos localizados na direção do tempo, e o eixo das orde- nadas representa as portadoras localizadas na direção da freqüência. Um número sobre o eixo das abscissas representa um número de símbolo na direção do tempo enquanto que um nú- mero sobre o eixo das ordenadas representa um número de por- tadora na direção da freqüência. Um sinal piloto de referên- cia de fase 20 está localizado na ka portadora, no m° símbo- lo e transmitido. Um sinal piloto de referência de amplitude 21 está localizado na ka portadora, no m° símbolo e transmi- tido. Os sinais de transmissão de dados 22 a 31 estão Ioca- lizados na vizinhança do sinal piloto de referência de fase 20 e do sinal piloto de referência de amplitude 21, e trans- mitidos. Os sinais de transmissão de dados 22 a 24 estão lo- calizados na (k-l)a portadora à (k+l)a portadora, respecti- vamente, no (m-l)° símbolo, e transmitidos. Os sinais de transmissão de dados 25 e 26 estão localizados na (k-l)a portadora à (k+l)a portadora, respectivamente, no m° símbo- lo, e transmitidos. Os sinais de transmissão de dados 27 e 28 estão localizados da (k-l)a portadora à (k+l)a portadora, respectivamente, no (m+l)° símbolo, e transmitidos. Os si- nais de transmissão de dados 29 a 31 estão localizados na (k-l)a portadora à (k+l)a portadora, respectivamente, no (m+2)° símbolo, e transmitidos.
Na presente modalidade, o esquema de modulação de multiportadoras OFDM/OQAM é usado. Este é o mesmo para as outras modalidades descritas abaixo. A OFDM/OQAM é uma modu- lação de multiportadoras para individualidade submeter uma pluralidade de portadoras que têm diferentes freqüências en- tre elas à modulação de amplitude em cada ciclo de transmis- são de símbolo, e multiplexar as portadoras moduladas. Quan- do Ts representa um intervalo de tempo de um símbolo, uma pluralidade de símbolos contínuos na direção do tempo, e fs representa um intervalo de freqüência entre as portadoras adjacentes umas as outras na direção da freqüência, uma ex- pressão geral que representa um sinal de transmissão para a OFDM/OQAM pode ser representada pela (Equação 9).
[Equação 9]
<formula>formula see original document page 31</formula>
Na (Equação 9), m representa um número de símbolo, k representa um número de portadora, fc representa uma fre- qüência de referência de uma portadora, e t representa um tempo. 0 termo dm#k representa um valor de amplitude que re- presenta os dados de transmissão transmitidos na ka portado- ra no m° símbolo. O termo g(t-mTs) representa uma função de janela para o m° símbolo, que é obtida pelo deslocamento no tempo de uma função de janela g(t) para o m° símbolo. O ter- mo Om, k representa uma fase de modulação representada pela (Equação 10) . Na OFDM/OQAM, a modulação é executada tal que uma fase é diferente de n/2 radianos entre os símbolos adja- centes uns aos outros na direção do tempo, e entre as porta- doras adjacentes umas as outras na direção da freqüência.
[Equação 10]
<formula>formula see original document page 31</formula>
Na OFDM/OQAM, uma relação entre o intervalo de tempo Ts de cada um da pluralidade de símbolos que são con- tínuos na direção do tempo e o intervalo de freqüência fs entre as portadoras adjacentes umas as outras na direção da freqüência satisfaz fsTs = 1/2.
O sinal piloto de referência de fase 20 é um sinal obtido através da modulação executada na extremidade de transmissão usando o valor de amplitude dm,k que é igual a zero. Isto é, o sinal piloto de referência de fase 20 é um sinal nulo. Ademais, a extremidade de recepção sabe que o sinal piloto de referência de fase 20 é um sinal nulo.
O sinal piloto de referência de amplitude 21 é um sinal obtido através da modulação usando o valor de amplitu- de dm+i,k que é conhecido pela extremidade de recepção. Os sinais de transmissão de dados 22 a 31 são sinais obtidos através da modulação que usando os valores de amplitude dm_
1,k-1 , dm-1,k+1, dm-i,k+1, dm, k-1, dm,k+1, dm+1/ k-1 , dm+1,k+1/ e dm+1,k+1, dm+2,k-i, dm+2,k e dm+2,k+if respectivamente, baseados nos dados de transmissão.
O sinal piloto de referência de fase 20 recebido na extremidade de recepção no estado ideal é representado pela (Equação 11).
[Equação 11]
<formula>formula see original document page 32</formula>
Na (Equação 11), rm,k representa um vetor complexo que representa o sinal piloto de referência de fase 20 rece- bido no estado ideal. O termo am+i,k representa um coeficien- te de uma interferência em um eixo de fase em quadratura do sinal piloto de referência de fase 20 a partir do sinal pi- loto de referência de amplitude 21. Aqui, o "eixo de fase em quadratura" representa um eixo de fase ortogonal (ou seja, diferente por n/2 radianos) a um eixo de fase no qual cada portadora em cada símbolo é submetida à modulação de ampli- tude na extremidade de transmissão. Ademais, αm-1,k-1/ αm-1,k αm-1,k+1, αm,k-1, αm,k+1, αm+1,k-1, e αm+1,k+1 representam os coefici- entes que representam as magnitudes de interferências no ei- xo de fase em quadratura do sinal piloto de referência de fase 20 a partir dos sinais de transmissão de dados 22 a 28, respectivamente. Como representado pela (Equação 11), o si- nal piloto de referência de fase 20 recebido na extremidade de recepção no estado ideal inclui, somente no termo de nú- mero imaginário, um componente de interferência a partir de cada um dentre o sinal piloto de referência de amplitude 21 e os sinais de transmissão de dados 22 a 28 localizados na vizinhança deste e transmitidos. Então, o do sinal piloto de referência de fase 20 recebido na extremidade de recepção no estado ideal inclui somente o componente de número imaginá- rio. Conseqüentemente, uma fase do sinal piloto de referên- cia de fase 20 {rm,k} é de í n/2 radianos. Na (Equação 11), embora a interferência no eixo de fase em quadratura do si- nal piloto de referência de fase 20 seja baseada em somente sinais modulados localizados adjacentes a esse e transmiti- dos, uma interferência a partir de um sinal modulado locali- zado em uma localização mais afastada realmente ocorre. A interferência a partir de um sinal modulado localizado em uma localização mais afastada do que a localização adjacente ao sinal piloto de referência de fase 20 também ocorre no eixo de fase em quadratura do sinal piloto de referência de fase 20. Assim, a (Equação 11) cobre uma extensão geral na qual a interferência ocorre. Um caso onde a comunicação é executada através de um canal de transmissão será descrito. O sinal piloto de re- ferência de fase 20 é transmitido na ka portadora no m° sim- bolo. Quando Hm,k representa a característica de transmissão de um canal de transmissão para o sinal piloto de referência de fase 20, o sinal piloto de referência de fase 20 {r'm)k} recebido na extremidade de recepção através do canal de transmissão é representado pela (Equação 12). A caracterís- tica de transmissão Hm,k é representada como um.vetor comple- xo .
[Equação 12]
r' m,k = Hm,krm,k
O componente de fase φm,k da característica de transmissão Hm,k do canal de transmissão pode ser estimado baseado no sinal piloto de referência de fase 20 {r'm,k} re- cebido na extremidade de recepção através do canal de trans- missão. O componente de fase φm,k da característica de trans- missão do canal de transmissão pode ser estimado subtraindo- se de uma fase <r'm,k do sinal piloto de referência de fase 20 recebido na extremidade de recepção através do canal de transmissão, +π/2 radianos ou -π/2 radianos que corresponde a uma fase <rm,k do sinal piloto de referência de fase 20 recebido no estado idealístico, como representado na (Equa- ção 13) .
[Equação 13]
<formula>formula see original document page 34</formula>
Embora o componente de fase estimado φm,k da carac- terística de transmissão do canal de transmissão inclua uma incerteza de fase de π radianos como para a fase <rm,k do do sinal piloto de referência de fase 20, a incerteza de fase é removida na etapa de processo descrito abaixo. A "incerteza de fase de π radianos" descrita acima ocorre porque se o si- nal piloto de referência de fase 20 recebido no estado ideal representa +n/2 radianos ou -n/2 radianos é desconhecido neste ponto, e não está claro se a fase é +n/2 radianos ou - n/2 radianos.
O sinal piloto de referência de amplitude 21 rece- bido na extremidade de recepção no estado idealistico é re- presentado pela (Equação 14).
[Equação 14]
<formula>formula see original document page 35</formula>
Na (Equação 14), rm+i/]c representa um vetor complexo que representa o sinal piloto de referência de amplitude 21 recebido no estado ideal. Os termos
<formula>formula see original document page 35</formula>
representam os coeficientes que representam as magnitudes das interferências a partir dos sinais de transmissão de dados 25 a 31, respectivamente, para o eixo de fase em quadratura do sinal piloto de refe- rência de amplitude 21. Como representado pela (Equação 14), o sinal piloto de referência de amplitude 20 recebido na ex- tremidade de recepção no estado ideal inclui, no termo de número real, um valor de amplitude dm+i,k do sinal piloto de referência de amplitude 21 obtido através da modificação na extremidade de transmissão, e inclui, no termo de número i- maginário, os componentes de interferência a partir dos si- nais de transmissão de dados 25 a 31, respectivamente, loca- lizados na vizinhança desse. Um caso onde a comunicação é executada através de um canal de transmissão será descrito. 0 sinal piloto de re- ferência de amplitude 21 é transmitido na ka portadora e no (m+l)° símbolo. Quando Hm+i/k representa a característica de transmissão do sinal piloto de referência de amplitude 21, o sinal piloto de referência de amplitude 21 {r'm+i,k} recebido através do canal de transmissão na extremidade de recepção é representado pela (Equação 15) . Aqui, a característica de transmissão Hm+i,k é representada como um vetor complexo.
[Equação 15]
<formula>formula see original document page 36</formula>
Um componente de amplitude Am+i(k da característica de transmissão Hm+i,k do canal de transmissão pode ser esti- mado com base no sinal piloto de referência de amplitude 21 {r'm+i,k} recebido na extremidade de recepção através do ca- nal de transmissão. Assumindo-se que uma variação temporal na característica de transmissão do canal de transmissão é pequena, a característica de transmissão Hm#k para a ka por- tadora no m° símbolo pode ser a mesma da característica de transmissão Hm+i,k para ka portadora no (m+l)° símbolo. Como representado pela (Equação 16), a fase r'm+i,k do sinal pilo- to de referência de amplitude 21 recebido na extremidade de recepção através do canal de - transmissão é corrigida em fase usando o componente de fase já estimado Om,k da característi- ca de transmissão do canal de transmissão, e um componente de número real do sinal piloto de referência de amplitude de fase corrigida 21 é dividido por um valor de amplitude co- nhecido do sinal piloto de referência de amplitude 21, isto é, pelo valor de amplitude dm+i,k usado na extremidade de transmissão, desse modo capacitando a estimativa do compo- nente de amplitude Am+1,k da característica de transmissão do canal de transmissão.
[Equação 16]
<formula>formula see original document page 37</formula>
As características de transmissão Hm, k e Hm+1,k do canal de transmissão são estimadas, como representado pela (Equação 17), usando o componente de fase Φm,k e o componente de amplitude Am+1, k estimados da maneira mencionada anterior- mente, da característica de transmissão.
[Equação 17]
<formula>formula see original document page 37</formula>
Mesmo quando o componente de fase estimado Φm, k da característica de transmissão é diferente de um valor real por π radianos devido à incerteza de fase, a incerteza de fase é removida. Isto ocorre porque, quando o componente de fase Φm,k da característica de transmissão é estimado em um valor diferente de um valor rela por π radianos, uma polari- dade do componente de amplitude Am+1,k da característica de transmissão, que é estimada na (Equação 16) , é revertida, e os valores dos quais as polaridades são revertidas são mul- tiplicados um pelo outro na (Equação 17), resultando em cada uma das polaridades das características de transmissão esti- madas Hm,k e Hm+1,k sendo a mesma de uma polaridade real.
Um esboço de um sistema de comunicação que usa a modulação de multiportadoras da presente invenção será des- crito cora relação à FIG. 2.
Como mostrado na FIG. 2, o sistema de comunicação inclui uma extremidade de transmissão 110 e uma extremidade de recepção 130. Um sinal modulado de multiportadoras trans- mitido da extremidade de transmissão 110 é recebido pela ex- tremidade de recepção 130 através do canal de transmissão 120.
O canal de transmissão 120 é um canal por fios ou um canal sem fio. Quando o canal de transmissão 120 é sem fio, a extremidade de transmissão 110 é conectada ao canal de transmissão 120 através de uma antena, e o canal de transmissão 120 é conectado à extremidade de recepção 130 através de uma antena.
A extremidade de transmissão 110 inclui dispositi- vos de geração de quadro 111 e dispositivos de modulação de multiportadoras .112. Os dispositivos de geração de quadro 111 recebem os dados de transmissão, e geram um valor de am- plitude para modular um sinal de transmissão de dados basea- do nos dados de transmissão recebidos, e geram um sinal de quadro que inclui o valor de amplitude para modular o sinal de transmissão de dados, um valor de amplitude para modular o sinal piloto de referência de fase, e um valor de amplitu- de para modular o sinal piloto de referência de amplitude. O valor de amplitude, incluído no sinal de quadro, para modu- lar o sinal piloto de referência de fase é zero, e o valor de amplitude, incluído no sinal de quadro, para modular o si- nal piloto de referência de amplitude é um valor conhecido pe- la extremidade de recepção. O dispositivo de modulação de mui- tiportadoras 112 recebe o sinal de quadro gerado pelo dispo- sitivo de geração de quadro 111, e executa a modulação de multiportadoras OFDM/OQAM baseada nos valores de amplitude incluídos no sinal de quadro tal como para gerar um sinal modulado de multiportadoras, e emite o sinal modulado de multiportadoras a partir da extremidade de transmissão 110.
A extremidade de recepção 130 inclui dispositivo de demodulação de multiportadoras 131 e dispositivo de equa- lização 132. 0 dispositivo de demodulação de multiportadoras 131 demodula o sinal modulado de multiportadoras OFDM/OQAM recebido tal como para emitir um vetor de demodulação. 0 dispositivo de equalização 132 recebe o vetor de demodulação emitido pelo dispositivo de demodulação de multiportadoras 131, e estima e compensa a característica de transmissão do canal de transmissão 120 baseado no sinal piloto de referên- cia de fase e no sinal piloto de referência de amplitude. 0 vetor de demodulação do qual a característica de transmissão foi compensada pelo dispositivo de equalização 132, é demo- dulado e emitido como dados recebidos.
O dispositivo de equalização 132 pode ser configu- rado como mostrado, por exemplo, na FIG. 3. Como mostrado na FIG. 3, o dispositivo de equalização 132 inclui dispositivo de estimativa de fase 141, dispositivo de compensação de fa- se 142, dispositivo de estimativa de amplitude 143, disposi- tivo de compensação de amplitude 144. 0 dispositivo de esti- mativa de fase 141 extrai o sinal piloto de referência de fase incluído no vetor de demodulação remitido pelo disposi- tivo de demodulação de multiportadoras 131, e estima um com- ponente de fase da característica de transmissão do canal de transmissão 120 baseado no sinal piloto de referência de fa- se. O dispositivo de compensação de fase 142 compensa uma fase do vetor de demodulação emitido pelo dispositivo de de- modulação de multiportadoras 131 com base no componente de fase da característica de transmissão do canal de transmis- são 120, que é estimado pelo dispositivo de estimativa de fase 141. O dispositivo de estimativa de amplitude 143 ex- trai o sinal piloto de referência de amplitude incluído no vetor de demodulação de fase compensada que é emitido pelo dispositivo de compensação de fase 142, e estima um compo- nente de amplitude da característica de transmissão do canal de transmissão 120, com base no sinal piloto de referência de amplitude. O dispositivo de compensação de amplitude 144 compensa uma amplitude do vetor de demodulação de fase com- pensada que é emitido pelo dispositivo de compensação de fa- se 142, com base no componente de amplitude da característi- ca de transmissão do canal de transmissão 120, que é estima- da pelo dispositivo de estimativa de amplitude 143. O vetor de demodulação do qual a fase e a amplitude foram compensa- das é demodulado e emitido como dados recebidos.
O dispositivo de equalização 132 pode ser configu- rado como mostrado na FIG. 4. Como mostrado na FIG. 4, o dispositivo de equalização 132 inclui o dispositivo de esti- mativa de fase 151, o dispositivo de compensação de fase 152, o dispositivo de estimativa de amplitude 153, e dispo- sitivo de compensação 154. O dispositivo de estimativa de fase 151 extrai o sinal piloto de referência de fase incluí- do no vetor de demodulação emitido pelo dispositivo de demo- dulação de multiportadoras 131, e estima um componente de fase da característica de transmissão do canal de transmis- são 120 com base no sinal piloto de referência de fase. O dispositivo de compensação de fase 152 compensa uma fase do sinal piloto de referência de amplitude incluído no vetor de demodulação emitido pelo dispositivo de demodulação de mul- tiportadoras 131, com base no componente de fase da caracte- rística de transmissão do canal de transmissão 120, que é estimada pelo dispositivo de estimativa de fase 151. O dis- positivo de estimativa de amplitude 153 extrai o sinal pilo- to de referência de amplitude incluído no vetor de demodula- ção de fase compensada que é emitido pelo dispositivo de compensação de fase 152, e estima um componente de amplitude da característica de transmissão do canal de transmissão 120, com base no sinal piloto de referência de amplitude. O dispositivo de compensação 154 compensa a fase e a amplitude do vetor de demodulação emitido pelo dispositivo de demodu- lação de multiportadoras 131, com base no componente de fase e no componente de amplitude da característica de transmis- são do canal de transmissão 120, o componente de fase e o componente de amplitude foram estimados pelo dispositivo de estimativa de fase 151 e pelo dispositivo de estimativa de amplitude 153, respectivamente. O vetor de demodulação do qual a fase e a amplitude foram compensadas é demodulado e emitido como dados recebidos.
Embora, na descrição acima para a presente modali- dade, um formato de quadro, que inclui o sinal piloto de re- ferência de fase 20 e o sinal piloto de referência de ampli- tude 21, é descrito, a presente modalidade não é limitada a este exemplo. Quando somente a compensação de fase é execu- tada, um formato de quadro que inclui somente o sinal piloto de referência de fase 20 pode ser usado.
Adicionalmente, embora, na descrição acima para a presente' modalidade, um formato de quadro que inclui o sinal piloto de referência de amplitude 21 em um símbolo que segue imediatamente aquele do sinal piloto de referência de fase 20 na direção do tempo é descrito, a presente modalidade não é limitada a este exemplo. Por exemplo, um formato de quadro que inclui o sinal piloto de referência de amplitude 21 em um símbolo que prossegue imediatamente aquele do sinal pilo- to de referência de fase 20 na direção do tempo pode ser u- sado. Adicionalmente, quando a mudança, pela passagem de tempo, da característica de transmissão do canal de trans- missão, é pequena, o sinal piloto de referência de fase 20 e o sinal piloto de referência de amplitude 21 podem não estar localizados em símbolos, respectivamente, adjacentes um ao outro. Especificamente, um ou mais sinais de transmissão de dados podem estar localizados entre o sinal piloto de refe- rência de fase 20 e o sinal piloto de referência de amplitu- de 21.
Adicionalmente, embora, na descrição acima para a presente modalidade, um formato de quadro que inclui o sinal piloto de referência de amplitude 21 em um símbolo que segue imediatamente aquele do sinal piloto de referência de fase 20 na direção do tempo é descrito, a presente modalidade não é limitada a este exemplo. Um formato de quadro que inclui o sinal piloto de referência de amplitude 21 em uma portadora adjacente àquele do sinal piloto de referência de fase 20 na direção da freqüência pode ser usado. Ademais, quando uma diferença no tempo de chegada, causada devido a um multica- minho, entre uma pluralidade de ondas de entrada é menor do que o ciclo de transmissão de símbolo, e uma banda de fre- qüência coerente é suficientemente ampla quando comparada a um intervalo de freqüência de portadora, o sinal piloto de referência de fase 20 e o sinal piloto de referência de am- plitude 21 podem não estar localizados em portadoras, res- pectivamente, adjacentes uma a outra na direção da freqüên- cia. Especificamente, um ou mais sinais de transmissão de dados podem estar localizados entre o sinal piloto de refe- rência de fase 20 e o sinal piloto de referência de amplitu- de 21.
Ademais, uma polaridade do sinal piloto de refe- rência de amplitude 21 do qual a amplitude é conhecida pela extremidade de recepção pode ser escolhido tal que o compo- nente de interferência específico aumentado é gerado na fase em quadratura do sinal piloto de referência de fase 20 na extremidade de recepção. Então, quando o componente de fase da característica de transmissão do canal de transmissão é estimado na extremidade de recepção, com base no sinal pilo- to de referência de fase 20, a precisão da estimativa é me- lhorada.
Como descrito acima, no esquema de modulação de multiportadoras da presente invenção, o sinal piloto de re- ferência de fase 20 (ou seja, um sinal nulo) do qual uma am- plitude de modulação é suprimida a zero, e o sinal piloto de referência de amplitude obtido através da modulação executa- da usando uma amplitude conhecida que tem um valor além de zero, são inseridos na extremidade de transmissão. Assim, é possível estimar com precisão a característica da transmis- são do canal de transmissão executando-se um cálculo simpli- ficado na extremidade de recepção sem calcular uma quantida- de de interferências para um sinal piloto a partir de um si- nal de transmissão de dados e executando-se um cálculo para cancelar uma quantidade de interferência, na extremidade de transmissão. Ademais, no esquema de modulação de multiporta- doras da presente invenção, a extremidade de recepção é per- mitida a estimar a característica de transmissão do canal de transmissão, um erro de freqüência entre a extremidade de transmissão e a extremidade de recepção, um erro de fase en- tre elas, e similares detectando-se uma diferença de fase do sinal piloto de referência de fase entre elas e a diferença de amplitude do sinal piloto de referência de amplitude en- tre elas, tal como para corrigir a característica de trans- missão, a freqüência, e a fase, e similares. Além disso, no esquema de modulação de multiportadoras da presente inven- ção, a potência de transmissão para o sinal piloto de refe- rência de fase pode ser reduzida.
[Modalidade 2]
A FIG. 5 é um diagrama que ilustra uma parte re- cortada de um formato de quadro representado em um plano de coordenadas tempo-freqüência, para um esquema de modulação de multiportadoras de acordo com uma modalidade 2 da presen- te invenção. Na FIG. 5, o eixo das abscissas representa os símbolos localizados na direção do tempo, e o eixo das orde- nadas representa as portadoras localizadas na direção da freqüência. Um número sobre o eixo das abscissas representa um número de símbolo na direção do tempo enquanto que um nú- mero sobre o eixo das ordenadas representa um número da por- tadora na direção da freqüência. Uma marca □ representa um sinal piloto de referência de fase, uma marca · representa um sinal piloto de referência de amplitude, e uma marca χ representa um sinal de transmissão de dados. Na modalidade 2, como mostrado na FIG. 5, o sinal piloto de referência de fase e o sinal piloto de referência de amplitude estão loca- lizados alternadamente em cada outro símbolo na ka portadora na direção do tempo, e transmitidos.
A amplitude de modulação do sinal piloto de refe- rência de fase é suprimida a zero na extremidade de trans- missão. Isto é, o sinal piloto de referência de fase é um sinal nulo. Ademais, a extremidade de recepção sabe que o sinal piloto de referência de fase é um sinal nulo. O sinal piloto de referência de amplitude é obtido através de modu- lação usando um valor de amplitude conhecido pela extremida- de de recepção.
Na modalidade 2, é preferível que uma polaridade da modulação de amplitude de cada sinal piloto de referência de amplitude que está localizado em cada outro símbolo na direção do tempo e transmitido, seja determinada tal que ca- da polaridade representa a mesma fase em uma freqüência de uma portadora na qual cada sinal piloto de referência de am- plitude é transmitido.
Na modalidade 2, como no esquema de modulação de multiportadoras da modalidade 1, na extremidade de recepção, um componente de fase da característica de transmissão do canal de transmissão pode ser estimado com base no sinal pi- loto de referência de fase, e um componente de amplitude da característica de transmissão do canal de transmissão pode ser estimado com base no sinal piloto de referência de am- plitude. Com base em uma diferença da fase estimada do sinal piloto de referência de fase, e em uma diferença da amplitu- de estimada do sinal piloto de referência de amplitude, a extremidade de recepção é permitida a estimar a caracterís- tica de transmissão do canal de transmissão, um erro de fre- qüência entre a extremidade de transmissão e a extremidade de recepção, um erro de fase entre elas, e seus similares tal como a corrigir a característica de transmissão, a fre- qüência, a fase, e seus similares. Em particular, no esquema de modulação de multiportadoras da presente invenção, as portadoras para transmitir os sinais piloto de referência de fase e os sinais piloto de referência de amplitude são tra- tados como portadoras piloto.
Como descrito acima, no esquema de modulação de multiportadoras da presente modalidade, os sinais piloto de referência de fase dos quais as amplitudes de modulação são suprimidas a zero, e os sinais piloto de referência de am- plitude, cada um obtido através da modulação executada usan- do-se uma amplitude conhecida são inseridos entre os sinais de transmissão de dados na extremidade de transmissão, e en- tão é possível estimar com precisão a característica de transmissão do canal de transmissão executando-se um cálculo simplificado na extremidade de recepção sem calcular ' uma quantidade de interferência para um sinal piloto a partir de um sinal de transmissão de dados, e executando-se um cálculo para cancelar a quantidade de interferência em uma extremi- dade de transmissão. Ademais, no esquema de modulação de multiportadoras da presente invenção, uma diferença de fase do sinal piloto de referência de fase e uma diferença de am- plitude do sinal piloto de referência de amplitude são de- tectadas na extremidade de recepção, tal como para habilitar a estimativa da característica de transmissão do canal de transmissão, um erro de freqüência entre a extremidade de transmissão e a extremidade de recepção, um erro de fase en- tre elas, e similares e a correção da característica de transmissão, da freqüência, da fase, e similares. Além dis- so, no esquema de modulação de multiportadoras da presente invenção, a potência de transmissão para o sinal piloto de referência de fase pode ser reduzida.
Em particular, na modulação de multiportadoras da presente invenção, quando uma polaridade de modulação de am- plitude de cada sinal piloto de referência de amplitude que está localizado em cada outro símbolo e transmitido é deter- minada tal que cada polaridade representa a mesma fase em uma freqüência de uma portadora na qual cada sinal é trans- mitido, o seguinte efeito pode ser exercido. Especificamen- te, esta relação de fase leva a um aumento de uma interfe- rência específica nos sinais piloto de referência de fase a partir de cada sinal piloto de referência de amplitude. Por- tanto, uma amplitude é aumentada no eixo em quadratura do sinal piloto de referência de fase na extremidade de recep- ção, desse modo habilitando a melhora da precisão para de- tectar uma fase baseada no sinal piloto de referência de fase.
[Modalidade 3]
A FIG. 6 é um diagrama que ilustra uma parte re- cortada de um formato de quadro representado em um plano de coordenadas tempo-freqüência, para um esquema de modulação de multiportadoras de acordo com uma modalidade 3 da presen- te invenção. Na FIG. 6, o eixo das abscissas representa os símbolos localizados na direção do tempo, o eixo das ordena- das representa as portadoras localizadas na direção da fre- qüência. Um número sobre o eixo das abscissas representa um número de símbolo na direção do tempo enquanto que um número sobre o eixo das ordenadas representa um número da portadora na direção da freqüência. Uma marca □ representa um sinal piloto de referência de fase, e uma marca χ representa um sinal de transmissão de dados. Na modalidade 3, como mostra- do na FIG. 6, os sinais piloto de referência de fase estão localizados na ka portadora na direção do tempo e são conti- nuamente transmitidos.
A amplitude de modulação do sinal piloto de refe- rência de fase é suprimida a zero na extremidade de trans- missão. Ou seja, o sinal piloto de referência de fase é um sinal nulo. Ademais, a extremidade de recepção sabe que o sinal piloto de referência de fase é um sinal nulo. Na modalidade 3, como no esquema de modulação de multiportadoras da modalidade 1, na extremidade de recepção, uma diferença de fase causada por uma diferença de freqüên- cia de portadora a partir da extremidade de transmissão e uma diferença de freqüência de amostragem a partir dessa po- dem ser estimadas com base no sinal piloto de referência de fase, tal como para corrigir a fase. Em particular, no es- quema de modulação de multiportadoras da presente modalida- de, as portadoras para transmitir os sinais piloto de refe- rência de fase são tratadas como portadoras piloto.
Como descrito acima, no esquema de modulação de multiportadoras da presente modalidade, os sinais piloto de referência de fase dos quais as amplitudes de modulação são suprimidas a zero são inseridas na extremidade de transmis- são. Então, é possível estimar com precisão um erro de fre- qüência entre a extremidade de transmissão e a extremidade de recepção, um erro de fase entre elas, e similares execu- tando-se um cálculo simplificado na extremidade de recepção sem calcular uma quantidade de interferência em um sinal pi- loto a partir de um sinal de transmissão de dados e execu- tando-se um cálculo para cancelar a quantidade de interfe- rência na extremidade de transmissão, tal como para corrigir a freqüência e a fase. Ademais, no esquema de modulação de multiportadoras da presente invenção, uma diferença de fase do sinal piloto de referência de fase é detectada na extre- midade de recepção, tal como para habilitar a estimativa de um erro de freqüência entre a extremidade de transmissão e a extremidade de recepção, um erro de fase entre elas, e simi- lares, e correção da freqüência e da fase. Além disso, no esquema de modulação de multiportadoras da presente inven- ção, a potência de transmissão para o sinal piloto de refe- rência de fase pode ser reduzida.
Em particular, o esquema de modulação de multipor- tadoras da presente modalidade é aplicável à modulação de multiportadoras usando uma portadora piloto para executar a compensação de fase.
[Modalidade 4]
A FIG. 7 é um diagrama que ilustra uma parte re- cortada de um formato de quadro, representado em um plano de coordenadas tempo-freqüência, para um esquema de modulação de multiportadoras de acordo com uma modalidade 4 da presen- te invenção. Na FIG. 7, o eixo das abscissas representa os símbolos localizados na direção do tempo, o eixo das ordena- das representa as portadoras localizadas na direção da fre- qüência. Um número sobre o eixo das abscissas representa um número de símbolo na direção do tempo enquanto que um número sobre o eixo das ordenadas representa um número da portadora na direção da freqüência. Uma marca □ representa um sinal piloto de referência de fase, uma marca · representa um si- nal piloto de referência de amplitude, e uma marca χ repre- senta um sinal de transmissão de dados. Na modalidade 4, co- mo mostrado na FIG. 7, o sinal piloto de referência de fase e o sinal piloto de referência de amplitude estão localiza- dos alternadamente em cada outra portadora no m° símbolo na direção da freqüência, e transmitidos.
A amplitude de modulação do sinal piloto de refe- rência de fase é suprimida a zero na extremidade de trans- missão. Isto é, o sinal piloto de referência de fase é um sinal nulo. Adicionalmente, a extremidade de recepção sabe que o sinal piloto de referência de fase que é um sinal nu- lo. 0 sinal piloto de referência de amplitude é obtido atra- vés da modulação usando um valor de amplitude conhecido pela extremidade de recepção.
Na modalidade 4, como no esquema de modulação de multiportadoras da modalidade 1, na extremidade de recepção, um componente de fase da característica de transmissão do canal de transmissão pode ser estimado com base no sinal pi- loto de referência de fase, e um componente de amplitude da característica de transmissão do canal de transmissão pode ser estimado com base no sinal piloto de referência de am- plitude. Na modalidade 4, baseada em uma diferença da fase estimada do sinal piloto de referência de fase, e em uma di- ferença da amplitude estimada do sinal piloto de referência de amplitude, a extremidade de recepção é permitida a inter- polar um componente de fase e um componente de amplitude da característica de transmissão do canal de transmissão tal como a habilitar estimativa e correção da característica de transmissão do canal de transmissão para o sinal de trans- missão de dados. Em particular, mo esquema de modulação de multiportadoras da presente modalidade, um símbolo para transmitir os sinais piloto de referência de fase e os si- nais piloto de referência de amplitude é tratado como um símbolo piloto.
Embora, na descrição acima para a presente modali- dade, os sinais piloto de referência de fase e os sinais pi- loto de referência de amplitude estão localizados no m° sím- bolo e transmitidos, e os sinais de transmissão de dados es- tão localizados em símbolos que precedem e seguem o m° sím- bolo e transmitidos, a presente modalidade não é limitada a isto. Por exemplo, um símbolo para transmitir os sinais pi- loto de referência de fase e os sinais piloto de referência de amplitude podem estar a frente de um quadro em rajada ou um símbolo particular pode estar localizado precedendo e se- guindo o símbolo e transmitido.
Como descrito acima, no esquema de modulação de multiportadoras da presente modalidade, os sinais piloto de referência de fase dos quais as amplitudes de modulação são suprimidas a zero, e os sinais piloto de referência de am- plitude, cada um obtido através da modulação executada usan- do uma amplitude conhecida são inseridos entre os sinais de transmissão de dados na extremidade de transmissão, e por- tanto, é possível estimar com precisão a característica de transmissão do canal de transmissão executando-se um cálculo simplificado na extremidade de recepção sem calcular uma quantidade de interferência a um sinal piloto a pattir de um sinal de transmissão de dados é executando-se um cálculo pa- ra cancelar a quantidade de interferência na extremidade de transmissão. Ademais, no esquema de modulação de multiporta- doras da presente invenção, uma diferença de fase do sinal piloto de referência de fase e uma diferença de amplitude do sinal piloto de referência de amplitude são detectadas na extremidade de recepção, tal cómo para habilitar a estimati- va da característica de transmissão do canal de transmissão, um erro de freqüência entre a extremidade de transmissão e a extremidade de recepção, um erro de fase entre elas, e simi- lares, e correção da característica de transmissão, da fre- qüência, da fase, e similares. Além disso, no esquema de mo- dulação de multiportadoras da presente invenção, a potência de transmissão para o sinal piloto de referência de fase po- de ser reduzida. Adicionalmente, a potência de transmissão reduzida pela transmissão piloto de referência de fase é u- sada para o sinal piloto de referência de amplitude, tal que uma precisão para estimar a característica de transmissão do canal de transmissão pode ser melhorada enormemente na ex- tremidade de recepção.
Em particular, o esquema de modulação de multipor- tadoras da presente modalidade é aplicável à modulação de multiportadoras usando um símbolo piloto ou um símbolo de referência para estimar a característica do canal de trans- missão.
[Modalidade 5]
A FIG. 8 é um diagrama que ilustra uma parte re- cortada de um formato de quadro, representado em um plano de coordenadas tempo-freqüência, para um esquema de modulação de multiportadoras de acordo com uma modalidade 5 da presen- te invenção. Na FIG. 8, o eixo das abscissas representa os símbolos localizados na direção do tempo, o eixo das ordena- das representa as portadoras localizadas na direção da fre- qüência. Um número sobre o eixo das abscissas representa um número de símbolo na direção do tempo enquanto que um número sobre o eixo das ordenadas representa um número da portadora na direção da freqüência. Uma marca □ representa um sinal piloto de referência de fase, uma marca • representa um si- nal piloto de referência de amplitude, e uma marca χ repre- senta um sinal de transmissão de dados. Na modalidade 5, co- mo mostrado na FIG. 8, o sinal piloto de referência de fase e o sinal piloto de referência de amplitude estão localiza- dos alternadamente em cada outro símbolo e cada outra porta- dora, por exemplo, no m° ao (m+3)° símbolo, e transmitidos.
A amplitude de modulação de cada sinal piloto de referência de fase é suprimida a zero na extremidade de transmissão. Isto é, o sinal piloto de referência de fase é um sinal nulo. Ademais, a extremidade de recepção sabe que o sinal piloto de referência de fase é um sinal nulo. O sinal piloto de referência de amplitude é obtido através da modu- lação usando um valor de amplitude conhecido pela extremida- de de recepção.
Na modalidade 5, como no esquema de modulação de multiportadoras da modalidade 1, na extremidade de recepção, um componente de fase da característica de transmissão do canal de transmissão pode ser estimado no sinal piloto de referência de fase, e um componente de amplitude da caracte- rística de transmissão do canal de transmissão pode ser es- timado baseado no sinal piloto de referência de amplitude. Na modalidade 5, com base em uma diferença da fase estimada do sinal piloto de referência de fase e uma diferença da am- plitude estimada do sinal piloto de referência de amplitude, a extremidade de recepção é permitida a estimar a caracte- ristica de transmissão do canal de transmissão, um erro de freqüência entre a extremidade de transmissão e a extremida- de de recepção, um erro de fase entre elas, e seus similares tal como para corrigir a característica de transmissão, a freqüência, a fase, e similares. Em particular, no esquema de modulação de multiportadoras da presente modalidade, os símbolos para transmitir os sinais piloto de referência de fase e os sinais piloto de referência de amplitude são tra- tados como símbolos pilotos.
Na modalidade 5, é preferível que uma polaridade da modulação de amplitude de cada sinal piloto de referência de amplitude que está localizado em cada outro símbolo na direção do tempo e transmitido seja determinada tal que cada polaridade represente a mesma fase em uma freqüência de uma portadora na qual cada sinal piloto de referência de ampli- tude é transmitido.
Na modalidade 5, o número de símbolos piloto cons- truídos acima é preferencialmente configurado tal como para corresponder ao comprimento de uma resposta no tempo de uma onda modulada de um símbolo, ou mais longo. Assim, uma am- plitude do sinal piloto de referência de fase recebido na extremidade de recepção no estado ideal é unicamente deter- minada, e um símbolo para determinar unicamente uma fase do sinal piloto de referência de amplitude é gerado, e uma fase e uma amplitude da característica de transmissão do canal de transmissão podem ser estimadas simultaneamente para todas as portadoras nesse símbolo.
Embora na descrição acima para a presente modali- dade, os sinais piloto de referência de fase e os sinais pi- loto de referência de amplitude estejam localizados no m° símbolo ao (m+3)° símbolo e transmitidos, e os sinais de transmissão de dados estejam localizados nos símbolos prece- dentes e seguintes ao m° símbolo ao (m+3)° símbolo e trans- mitidos, a modalidade 5 não é limitada a este exemplo. Espe- cificamente, o número de símbolos para transmitir continua- mente os sinais piloto de referência de fase e os sinais pi- loto de referência de amplitude pode ser opcionalmente esco- lhido. Ademais, os símbolos para transmitir continuamente os sinais piloto de referência de fase e os sinais piloto de referência de amplitude podem ser uma parte principal de um quadro em rajada ou um símbolo particular pode estar locali- zado precedendo e seguindo os símbolos e transmitido.
Como descrito acima, no esquema de modulação de multiportadoras da presente modalidade, os sinais piloto de referência de fase dos quais as amplitudes de modulação são suprimidas a zero, e os sinais piloto de referência de am- plitude, sendo cada uma obtido através de modulação executa- da usando-se uma amplitude conhecida, são inseridos entre os sinais de transmissão de dados na extremidade de transmis- são, e então é possível estimar com precisão a característi- ca de transmissão do canal de transmissão executando-se um cálculo simplificado na extremidade de recepção sem calcular uma quantidade de interferência para um sinal piloto a par- tir de um sinal de transmissão de dados e executando-se um cálculo para cancelar a quantidade de interferência na ex- tremidade de transmissão. Adicionalmente, no esquema de mo- dulação de multiportadoras da presente invenção, uma dife- rença de fase do sinal piloto de referência de fase e uma diferença de amplitude do sinal piloto de referência de am- plitude são detectadas na extremidade de recepção, tal como para habilitar a estimativa da característica de transmissão do canal de transmissão, um erro de freqüência entre a ex- tremidade de transmissão e a extremidade de recepção, um er- ro de fase entre elas, e similares e a correção da caracte- rística de transmissão, da freqüência, da fase, e similares. Além disso, no esquema de modulação de multiportadoras da presente invenção, a potência de transmissão para o sinal piloto de referência de fase pode ser reduzida. Adicional- mente, a potência de transmissão reduzida pela transmissão piloto de referência de fase é usada para o sinal piloto de referência de amplitude, tal que uma precisão para estimar a característica de transmissão do canal de transmissão pode ser melhorada enormemente na extremidade de recepção.
Em particular, o esquema de modulação de multipor- tadoras da presente modalidade é adicionalmente aplicável à modulação de multiportadoras usando um símbolo piloto ou um símbolo de referência para estimular a característica do ca- nal de transmissão.
Aplicabilidade Industrial
O esquema de modulação de multiportadoras de acor- do com a presente invenção bem como o aparelho de transmis- são e o aparelho de recepção que usam o esquema são capazes de simplificar o processo de geração de quadro, particular- mente para a modulação de multiportadoras OFDM./OQAM, na ex- tremidade de transmissão, e reduzindo a potência de trans- missão para transmitir um sinal piloto. 0 esquema de modula- ção de multiportadoras de acordo com a presente invenção bem como o aparelho de transmissão e o aparelho de recepção que usam o esquema são aplicáveis ao esquema de modulação usado para comunicação por rádio tal como transmissão terrestre de televisão digital, um telefone móvel, e uma LAN sem fio, e comunicação por fio tal como xDSL e comunicação por rede e- létrica. Ademais, o esquema de modulação de multiportadoras de acordo com a presente invenção bem como o aparelho de transmissão e o aparelho de recepção que usam o esquema po- dem também ser aplicados a uma outra comunicação e análise acústica.

Claims (16)

1. Esquema de modulação de multiportadoras no qual ντ = 1/2 é satisfeito quando τ representa um intervalo de transmissão de símbolo, e ν representa os intervalos de fre- qüência de uma pluralidade de portadoras, CARACTERIZADO pelo fato de que um sinal modulado de multiportadoras gerado execu- tando-se uma modulação no esquema de modulação de multipor- tadoras inclui um sinal piloto de referência de fase, e o sinal piloto de referência de fase é um sinal nulo (um sinal obtido através de uma modulação executada u- sando-se um valor de amplitude que é igual a zero).
2. Esquema de modulação de multiportadoras, de a- cordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma pluralidade de sinais piloto de referência de fase está localizada em uma pluralidade de símbolos, respectivamente, que são contínuos na direção do tempo em uma portadora pré- determinada.
3. Esquema de modulação de multiportadoras no qual ντ = 1/2 é satisfeito quando T representa um intervalo de transmissão de símbolo, e ν representa os intervalos de fre- qüência de uma pluralidade de portadoras, CARACTERIZADO pelo fato de que um sinal modulado de multiportadoras gerado execu- tando-se uma modulação no esquema de modulação de multipor- tadoras inclui um sinal piloto de referência de fase e um sinal piloto de referência de amplitude, e o sinal piloto de referência de fase é um sinal nulo (um sinal obtido através de uma modulação executada u- sando-se um valor de amplitude que é igual a zero) , e o si- nal piloto de referência de amplitude é um sinal obtido a- través de uma modulação executada usando-se um valor de am- plitude de valor conhecido por uma extremidade de recepção.
4. Esquema de modulação de multiportadoras, de a- cordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal piloto de referência de fase e o sinal piloto de re- ferência de amplitude estão localizados alternadamente em cada outro símbolo em uma pluralidade de símbolos que são contínuos na direção do tempo em uma portadora pré- determinada.
5. Esquema de modulação de multiportadoras, de a- cordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal piloto de referência de fase e o sinal piloto de re- ferência de amplitude estão localizados alternadamente em cada outra portadora em uma pluralidade de portadoras que são contínuas na direção da freqüência em um símbolo pré- determinado.
6. Esquema de modulação de multiportadoras, de a- cordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o sinal piloto de referência de fase e o sinal piloto de re- ferência de amplitude estão localizados alternadamente em cada outra portadora na direção da freqüência, e estão Ioca- lizados alternadamente em cada outro símbolo na direção do tempo.
7. Aparelho de transmissão para executar a modula- ção no esquema de modulação de multiportadoras, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que é usa- do para gerar o sinal modulado de multiportadoras, e para transmitir o sinal modulado de multiportadoras.
8. Aparelho de transmissão para gerar o sinal rao- dulado de multiportadoras em um esquema de modulação de mul- tiportadoras no qual vτ = 1/2 é satisfeito quando τ repre- senta um intervalo de transmissão de símbolo, e ν representa os intervalos de freqüência de uma pluralidade de portado- ras, e transmitir o sinal modulado de multiportadoras, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: dispositivo de geração de quadro para receber os dados de transmissão, e gerar um sinal de quadro que inclui um valor de amplitude para gerar um sinal de transmissão de dados baseado nos dados de transmissão, e um valor de ampli- tude de zero para gerar um sinal piloto de referência de fase; e dispositivo de modulação de multiportadoras para gerar o sinal modulado de multiportadoras, que usa a infor- mação do valor de amplitude incluído no sinal de quadro, no esquema de modulação de multiportadoras.
9. Aparelho de transmissão para gerar o sinal mo- dulado de multiportadoras em um esquema de modulação de mul- tiportadoras no qual vτ = 1/2 é satisfeito quando τ repre- senta um intervalo de transmissão de símbolo, e ν representa os intervalos de freqüência de uma pluralidade de portado- ras, e para transmitir o sinal modulado de multiportadoras, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: dispositivo de geração de quadro para receber os dados de transmissão, e gerar um sinal de quadro que inclui um valor de amplitude para gerar um sinal de transmissão de dados baseado nos dados de transmissão, um valor de amplitu- de de zero para gerar um sinal piloto de referência de fase, e um valor de amplitude, conhecido por uma extremidade de recepção, para gerar um sinal piloto de referência de ampli- tude; e dispositivo de modulação de multiportadoras para gerar o sinal modulado de multiportadoras, usando informação do valor de amplitude incluído no sinal de quadro, no esque- ma de modulação de multiportadoras.
10. Aparelho de recepção, CARACTERIZADO pelo fato de que: o sinal modulado de multiportadoras gerado no es- quema de modulação de multiportadoras de acordo com a rei- vindicação 1 é recebido; e um deslocamento de fase do sinal modulado de mul- tiportadoras é estimado usando o sinal piloto de referência de fase incluído no sinal modulado de multiportadoras, tal como para compensar a fase.
11. Aparelho de recepção, CARACTERIZADO pelo fato de que: o sinal modulado de multiportadoras gerado no es- quema de modulação de multiportadoras de acordo com a rei- vindicação 3 é recebido; um deslocamento de fase do sinal modulado de mul- tiportadoras é estimado usando o sinal piloto de referência de fase incluído no sinal modulado de multiportadoras, tal como para compensar a fase; e uma diferença de amplitude do sinal modulado de multiportadoras é estimada usando o sinal piloto de referên- cia de amplitude incluído no sinal modulado de multiportado- ras, tal como para compensar a amplitude.
12. Aparelho de recepção para receber e demodular um sinal modulado de multiportadoras gerado em um esquema de modulação de multiportadoras no qual vi = 1/2 é satisfeito quando τ representa um intervalo de transmissão de símbolo, e ν representa os intervalos de freqüência de uma pluralida- de de portadoras, CARACTERIZADO pelo fato de que: o sinal modulado de multiportadoras inclui um si- nal piloto de referência de fase que é um sinal nulo (um si- nal obtido através de uma modulação executada usando um va- lor de amplitude que é igual a zero), o aparelho de recepção compreende: dispositivo de demodulação de multiportadoras para demodular o sinal modulado de multiportadoras recebido tal como para gerar um vetor de demodulação, e emitir o vetor de demodulação; e dispositivo de equalização para receber o vetor de demodulação, e estimar um deslocamento de fase do vetor de demodulação de acordo com o sinal piloto de referência de fase, tal como para compensar a fase.
13. Aparelho de recepção, de acordo com a reivin- dicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de equalização inclui: dispositivo de estimativa de fase para extrair o sinal piloto de referência de fase no vetor de demodulação, e estimar o deslocamento de fase do vetor de demodulação; e dispositivo de compensação de fase para compensar a fase do vetor de demodulação de acordo com o deslocamento da fase estimada pelo dispositivo de estimativa de fase.
14. Aparelho de recepção para receber e demodular um sinal modulado de multiportadoras obtido através de uma modulação executada em um esquema de modulação de multipor- tadoras no qual vi = 1/2 é satisfeito quando τ representa um intervalo de transmissão de símbolo, e ν representa os in- tervalos de freqüência de uma pluralidade de portadoras, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: o sinal modulado de multiportadoras inclui um si- nal piloto de referência de fase que é um sinal nulo (um si- nal obtido através de uma modulação executada usando um va- lor de amplitude que é igual a zero) , e um sinal piloto de referência de amplitude obtido através de uma modulação exe- cutada usando uma amplitude conhecida por uma extremidade de recepção, o aparelho de recepção compreende: dispositivo de demodulação de multiportadoras para demodular o sinal modulado de multiportadoras recebido tal como para gerar um vetor de demodulação, e emitir o vetor de demodulação; e dispositivo de equalização para receber o vetor de demodulação, e estimar um deslocamento de fase do vetor de demodulação usando o sinal piloto de referência de fase, tal como para compensar a fase, e estimar uma diferença de am- plitude do vetor de demodulação usando o sinal piloto de re- ferência de amplitude tal como para compensar a amplitude.
15. Aparelho de recepção, de acordo com a reivin- dicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de equalização inclui: dispositivo de estimativa de fase para extrair o sinal piloto de referência de fase no vetor de demodulação, e estimar o deslocamento de fase do vetor de demodulação; dispositivo de compensação de fase para compensar a fase do vetor de demodulação de acordo com o deslocamento da fase estimada pelo dispositivo de estimativa de fase; dispositivo de estimativa de amplitude para extra- ir o sinal piloto de referência de amplitude incluído no ve- tor de demodulação que é compensada em fase e é emitido pelo dispositivo de compensação de fase, e estimar uma diferença de amplitude do vetor de demodulação de fase compensada; e dispositivo de compensação de amplitude para com- pensar, de acordo com a diferença da amplitude estimada pelo dispositivo de estimativa de amplitude, a amplitude do vetor de demodulação que é compensado em fase e é emitido pelo dispositivo de compensação de fase.
16. Aparelho de recepção, de acordo com a reivin- dicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que o dispositivo de equalização inclui: dispositivo de estimativa de fase para extrair o sinal piloto de referência de fase incluído no vetor de de- modulação, e estimar o deslocamento de fase do vetor de de- modulação; dispositivo de compensação de fase para compensar a fase do vetor de demodulação de acordo com o deslocamento da fase estimada pelo dispositivo de estimativa de fase; dispositivo de estimativa de amplitude para extra- ir o sinal piloto de referência de amplitude incluído no ve- tor de demodulação que é compensado em fase e é emitido pelo dispositivo de compensação de fase, e estimar uma diferença de amplitude do vetor de demodulação de fase compensada; e dispositivo de compensação para compensar, de a- cordo com um deslocamento da fase estimada pelo dispositivo de estimativa de fase e pela diferença da amplitude estimada pelo dispositivo de compensação de amplitude, a fase e a am- plitude do vetor de demodulação.
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