JP2004221973A - ディジタル情報の無線伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高速伝送においての線形等化を実現し、符号間干渉による波形歪みを解消して、高速高品質伝送を可能とするディジタル情報の無線伝送装置を提供する。
【解決手段】送信側で送信データをブロック化して擬周期化し、受信側で擬周期化された送信データブロックを複数の波形等化手段を用いて波形等化する。分散して復調動作が行えるため、波形等化手段の処理速度を高速化することなく符号間干渉による波形歪みを解消し、高速高品質伝送を可能とする。
【選択図】 図３
【解決手段】送信側で送信データをブロック化して擬周期化し、受信側で擬周期化された送信データブロックを複数の波形等化手段を用いて波形等化する。分散して復調動作が行えるため、波形等化手段の処理速度を高速化することなく符号間干渉による波形歪みを解消し、高速高品質伝送を可能とする。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタル情報を無線伝送するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線によるマルチメディア情報の伝送の要求が高まっている。これに伴い、無線によるデータ伝送の高速化が進んでおり、例えば２．４ＧＨｚ無線ＬＡＮにおいては、２２Ｍｂｐｓ 、５．２ＧＨｚ無線ＬＡＮにおいては、すでに５４Ｍｂｐｓ の伝送が実用化されている。無線伝送では伝送路の周波数選択性フェージングにより、符号間干渉が発生し、これにより受信信号には波形歪みが生じ伝送品質が劣化する。とくに伝送速度が高速になると、マルチパスによる遅延拡がりが小さくても符号間干渉による波形歪みは大きくなる。
符号間干渉を補償する方法としては、判定帰還型等化器による波形等化、遅延波のエネルギも用いて復調を行う復号方法としてＭＬＳＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ ＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄＳｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）型の等化器を用いた最ゆう復号法やＤＤＦＳＥ（Ｄｅｌａｙｅｄ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ）がある（特許文献１参照）。これらの波形等化法により符号間干渉による波形歪みを解消し、伝送品質が劣化することを防止している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３０７５４８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
符号間干渉を補償する方法の１つに、判定帰還型等化器による波形等化がある。しかし、この方式では、遅延波が先行波より大きい場合、従来の方式では遅延波すべてを干渉波としてキャンセルするため、復調する信号のエネルギが小さくなるため受信品質を悪化させていた。
遅延波のエネルギも用いて復調を行う方法としてＭＬＳＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）型の等化器を用いた最ゆう復号法がある。ＭＬＳＥ型の等化器としてビタビ等化器があるが、ビタビ等化器には大きな遅延時間に対応するためには回路規模が極めて大きくなるという難点がある。
【０００５】
このビタビ等化器の問題点を解決するものとして、ＤＤＦＳＥ（Ｄｅｌａｙｅｄ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ）がある。これは、遅延時間がｍシンボル以下のパスについてはビタビ等化を行い、遅延時間がそれ以上のパスについては判定帰還により等化を行う方式である。ＤＤＦＳＥでは到来波のうち最初のｍシンボルのみのエネルギを用いて復調を行っており、ビタビ等化器と比較して回路規模を小さくすることができる利点がある。しかしながら、ＤＤＦＳＥにおいても、データ伝送速度が高速（１０Ｍｂｐｓ 程度以上）の場合には、パイプライン処理となるため、ハード規模を大幅に縮小することが困難である。
以上のような問題を解決するために、従来線形等化が用いられているが、線形等化では等化を行うＦＩＲフィルタのタップ数が多い場合、計算処理に時間がかかり高速動作させることは困難である。図７に、６４タップの線形波形等化回路例を示す。図６に示した線形波形等化回路では、６４回の掛け算処理と、その掛け算結果をすべて加算する処理が実行されるため、多大な処理時間を要し、伝送速度の高速化を妨げている。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであり、高速伝送においての線形等化を実現し、符号間干渉による波形歪みを解消して、高速高品質伝送を可能とするディジタル情報の無線伝送装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載された本発明によるディジタル情報の無線伝送装置は、 送信機においては、
送信データをブロック化し、該ブロック化した送信データを擬周期化するためにガードインターバルを付加して送信ペイロード信号を得るガードインターバル付加手段と、
受信機側で伝送路推定するためのベースバンドの送信プリアンブル信号を生成するプリアンブル生成手段と、
前記ガードインターバル付加手段から出力される前記送信ペイロード信号と前記プリアンブル生成手段から出力される前記送信プリアンブル信号を合成してフレーム合成信号を得るためのフレーム合成手段と、
該フレーム合成信号をマッピングおよびフィルタリングしてフレーム変調信号を得るＩＱ変調手段と、
該フレーム変調信号を無線周波数にアップコンバートして無線周波信号を得るアップコンバート手段と、
アップコンバートされた該無線周波信号を無線周波として無線伝送路に送出する送信アンテナが具備されており、
受信機においては、
伝送された前記無線周波を受信する受信アンテナと、
該受信アンテナで前記無線周波を受信して得られる受信信号をダウンコンバートして受信ベースバンドＩＱ信号に変換するダウンコンバート手段と、
前記受信ベースバンドＩＱ信号のプリアンブル期間から、伝送路特性を推定するための伝送路特性推定手段と、
前記ダウンコンバート手段から出力される前記受信ベースバンドＩＱ信号を複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロックに分配して出力する受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段と、
前記伝送路特性推定手段からの伝送路特性情報を用いて前記複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロックの波形等化をそれぞれ行いさらに当該受信ベースバンドＩＱ信号ブロックに含まれている前記送信データを復調する複数の波形等化手段と、
前記複数の波形等化手段からそれぞれ出力される複数の復調データブロックを合成して復調データを得る復調データブロック合成手段とを備えた構成を有している。
【０００８】
また、請求項２に記載された本発明によるディジタル情報の無線伝送装置は、送信機においては、
送信データをブロック化し、該ブロック化した送信データを擬周期化するためにガードインターバルを付加して送信ペイロード信号を得るガードインターバル付加手段と、
受信機側で伝送路推定するためのベースバンドの送信プリアンブル信号を生成するプリアンブル生成手段と、
前記ガードインターバル付加手段から出力される前記送信ペイロード信号と前記プリアンブル生成手段から出力される前記送信プリアンブル信号を合成してフレーム合成信号を得るためのフレーム合成手段と、
該フレーム合成信号をマッピングおよびフィルタリングしてフレーム変調信号を得るＩＱ変調手段と、
該フレーム変調信号を無線周波数にアップコンバートして無線周波信号を得るアップコンバート手段と、
アップコンバートされた該無線周波信号を無線周波として無線伝送路に送出する送信アンテナが具備されており、
受信機においては、
伝送された前記無線周波を受信する受信アンテナと、
該受信アンテナで前記無線周波を受信して得られる受信信号をダウンコンバートして受信ベースバンドＩＱ信号に変換するダウンコンバート手段と、
前記受信ベースバンドＩＱ信号のプリアンブル期間から、伝送路特性を推定するための伝送路特性推定手段と、
前記ダウンコンバート手段から出力される前記受信ベースバンドＩＱ信号を複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロックに分配して出力する受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段と、
前記伝送路特性推定手段からの伝送路特性情報を用いて前記複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロックの波形等化をそれぞれ行う複数の波形等化手段と、
該複数の波形等化手段からの複数の波形等化出力を合成して波形等化合成データブロックを得る波形等化データブロック合成手段と、
該波形等化データブロック合成手段からの波形等化合成データブロックを復調して伝送された前記送信データの復調データを得る復調手段とを備えた構成を有している。
【０００９】
前記送信ペイロード信号は、ブロック化された送信データ前部に、ブロック化された送信データ後尾からｎビット分の同じ情報をガードインターバルとして付加し、擬周期化を行っている。
【００１０】
【作用】
このように、送信側で送信データをブロック化して擬周期化し、受信側で擬周期化された送信データブロックを複数の波形等化手段を用いて波形等化することにより、分散して復調動作が行えるため、波形等化手段の処理速度を高速化することなく符号間干渉による波形歪みを解消し、高速高品質伝送を可能とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例であるディジタル情報の無線伝送装置の送信機のブロック構成例である。
図１において、ガードインターバル付加手段１によって送信データ１１をブロック化し、そのブロック化したデータを擬周期化するためにガードインターバルを付加して送信ペイロード信号１２を生成している。
プリアンブル生成手段２によって、受信機側で伝送路の伝送特性を推定するためのプリアンブル信号１３を生成し、フレーム合成手段３によってガードインターバル付加手段１から出力される送信ペイロード信号１２と、プリアンブル生成手段２から出力される送信プリアンブル信号１３を合成してフレーム合成信号１４を生成している。
ＩＱ変調手段４によって、フレーム合成信号１４をマッピングおよびフィルタリングしてフレーム変調信号１５を生成し、アップコンバート手段５によって、フレーム変調信号１５を無線周波数にアップコンバートして無線信号１６を生成したのち、送信アンテナ６によって無線信号１６による無線周波を無線伝送路に送信している。
【００１２】
図２は、本発明の一実施例におけるディジタル情報の無線伝送装置の受信機のブロック構成である。
図２において、伝送された無線周波を受信アンテナ２１によって受信して得られる受信信号を、ダウンコンバート手段２２によってダウンコンバートして、受信ベースバンドＩＱ信号３２を生成している。
伝送路特性推定手段２３によって、前記受信ベースバンドＩＱ信号３２のプリアンブル期間から伝送路特性を推定して伝送路特性推定情報３３を生成している。伝送路特性推定手段２３には、例えば、マッチドフィルタが含まれており、プリアンブル期間のマッチドフィルタの出力信号を用いて、伝送路のインパルス応答推定を行っている。
受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段２４によって、前記受信ベースバンドＩＱ信号３２をブロック毎に順次分配して、複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロック３４−１〜３４−Ｎを生成する。
波形等化復調手段２５−１から波形等化手段２５−Ｎによって、伝送路特性情報３３を用いて前記受信ベースバンドＩＱ信号ブロック２５−１から受信ベースバンドＩＱ信号ブロック２５−Ｎの波形等化を行いデータを復調して、復調データブロック３５−１から復調データブロック３５−Ｎを生成し、復調データブロック合成手段２６によって、復調データブロック３５−１から復調データブロック３５−Ｎを合成して、送信側から伝送された送信データ１１の復調データ３６を得ている。
【００１３】
図３は、図２に示す本発明の一実施例において、分割する送信データブロックのディジタル情報ビット数を６４ｂｉｔ とし、付加するガードインターバルのビット数を１６ｂｉｔ とした場合の送信信号生成手順である。
ガードインターバル付加手段１において、送信しようとするデータを６４ｂｉｔ 毎に「ａ０ 〜ａ６３」Ｋ個のブロックに分割し、分割されたブロックにガードインターバル「ａ４８〜ａ６３」を付加して、擬周期化を行っている。擬周期化された送信データ１１を図３−（ａ）に示す。
また、ガードインターバル付加手段１で、前記擬周期化された送信データブロックＫ個を合成し、送信ペイロード信号１２を生成している。送信ペイロード信号１２を図３−（ｂ）に示す。
送信ペイロード信号１２はフレーム合成手段３によって、受信機において伝送路特性を求めるための送信プリアンブル信号１３と合成されフレーム合成信号１４が生成される。フレーム合成信号１４を図３−（ｃ）に示す。
フレーム合成信号１４は、ＩＱ変調手段４によってマッピングおよびフィルタリングされ、フレーム変調信号１５となり、アップコンバート手段５で無線周波数に周波数変換したのち送信アンテナ６から無線伝送路に送信される。
【００１４】
ここで、受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段２４の切替タイミングは、１ブロック分の受信ベースバンドＩＱ信号３２が出力されたときであり、受信ベースバンドＩＱ信号ブロック３４−１から受信ベースバンドＩＱ信号ブロック３４−Ｎまで順番に分配して出力され、受信ベースバンドＩＱ信号ブロック３４−Ｎの次は受信ベースバンドＩＱ信号ブロック３４−１に戻って巡回して出力される。
受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段２４の切替段数Ｎおよび波形等化復調手段２５の個数Ｎは、波形等化復調手段２５の処理速度によって決定され、１ブロックの波形等化処理が終了時点で受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段２４の分配手段が１周するＮとする。また、復調データブロック合成手段２６は、受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段２４に同期して動作するものである。
このように、受信側で擬周期化された送信データブロックを複数の波形等化復調手段２５を用いて波形等化復調することにより、分散して復調動作が行えるため、波形等化復調手段２５の処理速度を高速化することなく符号間干渉による波形歪みを解消することができる。
【００１５】
以下、数式を用いて波形等化手段の詳細動作を説明する。
等化低域系で表現したベースバンド受信信号をｒ（ｔ）とする。データ期間において、ｒ（ｔ）をＴ間隔でサンプリングし、波形等化および復調処理を行う。
以下においては、ｔ＝ｍＴ（ｍは整数）におけるｒ（ｔ）のサンプル値をｒｍ と表記する。また、Ｔ間隔で求めた伝送路のインパルス応答をｈｎ と表記する。
送信データａにおける第ｎ番目の変調信号をａｎ と表記する。
送信データａにおいて、最初の変調信号ａ０ の受信タイミングをｒ０ とする。
このとき、送信データａの第ｎ番目の変調信号はｒｎ である。
受信機では、ブロック単位で復調を行う。
このとき、受信信号ｒｎ は次式で表現される。
【００１６】
【数１】
【００１７】
【数２】
となる。ここで、行列Ｐを以下のように定義する。
【００１８】
【数３】
このとき、
【００１９】
【数４】
となる。Ｉは６４次の単位行列である。
【００２０】
１ブロックの受信信号からなる列ベクトルをＲとし、１ブロックの復調信号からなる列ベクトルをＡとする。
式（２）を行列Ｒ，Ａ，Ｐを用いて表すと、
【００２１】
【数５】
となる。
【００２２】
【数６】
とおくと、
【数７】
となる。
【００２３】
Ｑの逆行列Ｑ−１が存在するものとするとし、
【数８】
とおくと、逆行列の定義より、
【数９】
となる。
式（６）と式（８）を式（９）に代入すると、
【００２４】
【数１０】
式（１０）より、
【００２５】
【数１１】
式（１１）を行列で表すと、
【００２６】
【数１２】
式（４）、式（６）、式（１２）より、
【００２７】
【数１３】
【００２８】
Ｑの逆行列をプリアンブル期間に計算し、Ｘを求める。
Ｑ−１の６４行６４列の第１列目がＸとなる。
ここで、式（７）の両辺にＱ−１をかければ、
【数１４】
となり、行列で表すと、次式（１５）の通りである。
【００２９】
【数１５】
【００３０】
Ｘはプリアンブル期間に計算で求めて既知でり、Ｒは受信信号で既知であるので、受信信号Ｒを等化し、信号Ａを復調することができる。
式（１５）は、
【００３１】
【数１６】
と表せる。
【００３２】
式（１６）について、実際の回路化した実施例を図４に示す。
図４において、入力端子から入力される受信信号（ｒ０ 〜ｒ６３）は、ｒ０ から順次シフトレジスタ４０−１〜４０−６３に格納される。受信信号がすべて格納された状態で、レジスタ４０−０の値とｘ０ を、レジスタ４０−１の値とｘ６３…レジスタ４０−６３の値とｘ１ をそれぞれ掛け合わせ、そのすべての結果を加算するとａ０ が出力端より出力される。
【００３３】
次に、レジスタ４０−１〜４０−６３を右方向に１シフトし、レジスタ４０−０の値をレジスタ４０−６３に格納する巡回動作を行う。この状態で、前記と同様にｘをそれぞれ掛け合わせ、そのすべての結果を加算器７０により加算すると復調信号ａ１ が出力される。この巡回動作を６３回行うことにより、受信信号（ｒ０ 〜ｒ６３）は波形等化信号（ａ０ 〜ａ６３）として出力され、復調器７１で復調されて復調データ３６となる。
【００３４】
以上は、図２に示した受信機側において、複数の波形等化復調手段２５−１，２５−２，…２５−Ｎの各出力に得られる複数の復調データブロック３５−１，３５−２，…３５−Ｎを復調データブロック合成手段２６によりブロック合成して、復調データ３６を得るようにした第１の実施例に基づき説明した。
【００３５】
しかし、本発明における受信機側は、図５に示す第２の実施例のように、受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段２４の出力側に配置された複数の波形等化手段２５ａ−１，２５ａ−２，…２５ａ−Ｎからの各出力として波形等化データブロック３５ａ−１，３５ａ−２，…３５ａ−Ｎをとり出し、これらの各出力３５ａ−１，３５ａ−２，…３５ａ−Ｎを波形等化データブロック合成手段２６ａにより合成して得られる波形等化合成データブロックを復調器２７により復調することにより、復調データ３６ａを得ることができる。
【００３６】
図５の実施例に用いられている波形等化手段２５ａ−１，２５ａ−２，…２５ａ−Ｎは、図６に示すように構成することができる。その他の構成回路と動作は、図２と同様である。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に述べたように、本発明においては、送信側で送信データをブロック化して擬周期化し、受信側で擬周期カウンタされた送信データブロックを複数の波形等化手段を用いて波形等化することにより、分散して復調動作が行えるため、波形等化手段の処理速度を高速カウンタすることなく符号間干渉による波形歪みを解消し、高速高品質伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるディジタル情報の無線伝送装置の送信機のブロック構成例である。
【図２】本発明の一実施例におけるディジタル情報の無線伝送装置の受信機のブロック構成である。
【図３】図２に示す本発明の一実施例において、分割する送信データブロックのディジタル情報ビット数を６４ｂｉｔ とし、付加するガードインターバルのビット数を１６ｂｉｔ とした場合の送信信号生成手順である。
【図４】図２に示す本発明の実施例に用いる波形等化復調手段の１例を示すブロック図である。
【図５】本発明の他の実施例におけるディジタル情報の無線伝送装置の受信機のブロック構成図である。
【図６】図５に示す本発明の実施例に用いる波形等化復調手段の１例を示すブロック図である。
【図７】６４タップの線形波形等化回路例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ガードインターバル付加手段
２ プリアンブル生成手段
３ フレーム合成手段
４ ＩＱ変調手段
５ アップコンバート手段
６ 送信アンテナ
１１ 送信データ
１２ 送信ペイロード信号
１３ 送信プリアンブル信号
１４ フレーム合成信号
１５ フレーム変調信号
１６ 無線信号
２１ 受信アンテナ
２２ ダウンコンバート信号
２３ 伝送路特性推定手段
２４ 受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段
２５，２５−１，２５−２，…２５−Ｎ 波形等化復調手段
２５ａ，２５ａ−１，２５ａ−２，…２５ａ−Ｎ 波形等化手段
２６ 復調データブロック合成手段
２７ 復調器
３１ 受信信号
３２ 受信ベースバンドＩＱ信号
３３ 伝送路特性情報
３４−１，３４−２，…３４−Ｎ 受信ベースバンドＩＱ信号ブロック
３５−１，３５−２，…３５ 復調データブロック
３５ａ−１，３５ａ−２，…３５ａ−Ｎ 波形等化データブロック
３６ 復調データ
４０−０，…４０−６３ レジスタ
７０ 加算器
７１ 復調器
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタル情報を無線伝送するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線によるマルチメディア情報の伝送の要求が高まっている。これに伴い、無線によるデータ伝送の高速化が進んでおり、例えば２．４ＧＨｚ無線ＬＡＮにおいては、２２Ｍｂｐｓ 、５．２ＧＨｚ無線ＬＡＮにおいては、すでに５４Ｍｂｐｓ の伝送が実用化されている。無線伝送では伝送路の周波数選択性フェージングにより、符号間干渉が発生し、これにより受信信号には波形歪みが生じ伝送品質が劣化する。とくに伝送速度が高速になると、マルチパスによる遅延拡がりが小さくても符号間干渉による波形歪みは大きくなる。
符号間干渉を補償する方法としては、判定帰還型等化器による波形等化、遅延波のエネルギも用いて復調を行う復号方法としてＭＬＳＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ ＬｉｋｅｌｉｈｏｏｄＳｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）型の等化器を用いた最ゆう復号法やＤＤＦＳＥ（Ｄｅｌａｙｅｄ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ）がある（特許文献１参照）。これらの波形等化法により符号間干渉による波形歪みを解消し、伝送品質が劣化することを防止している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３０７５４８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
符号間干渉を補償する方法の１つに、判定帰還型等化器による波形等化がある。しかし、この方式では、遅延波が先行波より大きい場合、従来の方式では遅延波すべてを干渉波としてキャンセルするため、復調する信号のエネルギが小さくなるため受信品質を悪化させていた。
遅延波のエネルギも用いて復調を行う方法としてＭＬＳＥ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）型の等化器を用いた最ゆう復号法がある。ＭＬＳＥ型の等化器としてビタビ等化器があるが、ビタビ等化器には大きな遅延時間に対応するためには回路規模が極めて大きくなるという難点がある。
【０００５】
このビタビ等化器の問題点を解決するものとして、ＤＤＦＳＥ（Ｄｅｌａｙｅｄ Ｄｅｃｉｓｉｏｎ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ）がある。これは、遅延時間がｍシンボル以下のパスについてはビタビ等化を行い、遅延時間がそれ以上のパスについては判定帰還により等化を行う方式である。ＤＤＦＳＥでは到来波のうち最初のｍシンボルのみのエネルギを用いて復調を行っており、ビタビ等化器と比較して回路規模を小さくすることができる利点がある。しかしながら、ＤＤＦＳＥにおいても、データ伝送速度が高速（１０Ｍｂｐｓ 程度以上）の場合には、パイプライン処理となるため、ハード規模を大幅に縮小することが困難である。
以上のような問題を解決するために、従来線形等化が用いられているが、線形等化では等化を行うＦＩＲフィルタのタップ数が多い場合、計算処理に時間がかかり高速動作させることは困難である。図７に、６４タップの線形波形等化回路例を示す。図６に示した線形波形等化回路では、６４回の掛け算処理と、その掛け算結果をすべて加算する処理が実行されるため、多大な処理時間を要し、伝送速度の高速化を妨げている。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであり、高速伝送においての線形等化を実現し、符号間干渉による波形歪みを解消して、高速高品質伝送を可能とするディジタル情報の無線伝送装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に記載された本発明によるディジタル情報の無線伝送装置は、 送信機においては、
送信データをブロック化し、該ブロック化した送信データを擬周期化するためにガードインターバルを付加して送信ペイロード信号を得るガードインターバル付加手段と、
受信機側で伝送路推定するためのベースバンドの送信プリアンブル信号を生成するプリアンブル生成手段と、
前記ガードインターバル付加手段から出力される前記送信ペイロード信号と前記プリアンブル生成手段から出力される前記送信プリアンブル信号を合成してフレーム合成信号を得るためのフレーム合成手段と、
該フレーム合成信号をマッピングおよびフィルタリングしてフレーム変調信号を得るＩＱ変調手段と、
該フレーム変調信号を無線周波数にアップコンバートして無線周波信号を得るアップコンバート手段と、
アップコンバートされた該無線周波信号を無線周波として無線伝送路に送出する送信アンテナが具備されており、
受信機においては、
伝送された前記無線周波を受信する受信アンテナと、
該受信アンテナで前記無線周波を受信して得られる受信信号をダウンコンバートして受信ベースバンドＩＱ信号に変換するダウンコンバート手段と、
前記受信ベースバンドＩＱ信号のプリアンブル期間から、伝送路特性を推定するための伝送路特性推定手段と、
前記ダウンコンバート手段から出力される前記受信ベースバンドＩＱ信号を複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロックに分配して出力する受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段と、
前記伝送路特性推定手段からの伝送路特性情報を用いて前記複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロックの波形等化をそれぞれ行いさらに当該受信ベースバンドＩＱ信号ブロックに含まれている前記送信データを復調する複数の波形等化手段と、
前記複数の波形等化手段からそれぞれ出力される複数の復調データブロックを合成して復調データを得る復調データブロック合成手段とを備えた構成を有している。
【０００８】
また、請求項２に記載された本発明によるディジタル情報の無線伝送装置は、送信機においては、
送信データをブロック化し、該ブロック化した送信データを擬周期化するためにガードインターバルを付加して送信ペイロード信号を得るガードインターバル付加手段と、
受信機側で伝送路推定するためのベースバンドの送信プリアンブル信号を生成するプリアンブル生成手段と、
前記ガードインターバル付加手段から出力される前記送信ペイロード信号と前記プリアンブル生成手段から出力される前記送信プリアンブル信号を合成してフレーム合成信号を得るためのフレーム合成手段と、
該フレーム合成信号をマッピングおよびフィルタリングしてフレーム変調信号を得るＩＱ変調手段と、
該フレーム変調信号を無線周波数にアップコンバートして無線周波信号を得るアップコンバート手段と、
アップコンバートされた該無線周波信号を無線周波として無線伝送路に送出する送信アンテナが具備されており、
受信機においては、
伝送された前記無線周波を受信する受信アンテナと、
該受信アンテナで前記無線周波を受信して得られる受信信号をダウンコンバートして受信ベースバンドＩＱ信号に変換するダウンコンバート手段と、
前記受信ベースバンドＩＱ信号のプリアンブル期間から、伝送路特性を推定するための伝送路特性推定手段と、
前記ダウンコンバート手段から出力される前記受信ベースバンドＩＱ信号を複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロックに分配して出力する受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段と、
前記伝送路特性推定手段からの伝送路特性情報を用いて前記複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロックの波形等化をそれぞれ行う複数の波形等化手段と、
該複数の波形等化手段からの複数の波形等化出力を合成して波形等化合成データブロックを得る波形等化データブロック合成手段と、
該波形等化データブロック合成手段からの波形等化合成データブロックを復調して伝送された前記送信データの復調データを得る復調手段とを備えた構成を有している。
【０００９】
前記送信ペイロード信号は、ブロック化された送信データ前部に、ブロック化された送信データ後尾からｎビット分の同じ情報をガードインターバルとして付加し、擬周期化を行っている。
【００１０】
【作用】
このように、送信側で送信データをブロック化して擬周期化し、受信側で擬周期化された送信データブロックを複数の波形等化手段を用いて波形等化することにより、分散して復調動作が行えるため、波形等化手段の処理速度を高速化することなく符号間干渉による波形歪みを解消し、高速高品質伝送を可能とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例であるディジタル情報の無線伝送装置の送信機のブロック構成例である。
図１において、ガードインターバル付加手段１によって送信データ１１をブロック化し、そのブロック化したデータを擬周期化するためにガードインターバルを付加して送信ペイロード信号１２を生成している。
プリアンブル生成手段２によって、受信機側で伝送路の伝送特性を推定するためのプリアンブル信号１３を生成し、フレーム合成手段３によってガードインターバル付加手段１から出力される送信ペイロード信号１２と、プリアンブル生成手段２から出力される送信プリアンブル信号１３を合成してフレーム合成信号１４を生成している。
ＩＱ変調手段４によって、フレーム合成信号１４をマッピングおよびフィルタリングしてフレーム変調信号１５を生成し、アップコンバート手段５によって、フレーム変調信号１５を無線周波数にアップコンバートして無線信号１６を生成したのち、送信アンテナ６によって無線信号１６による無線周波を無線伝送路に送信している。
【００１２】
図２は、本発明の一実施例におけるディジタル情報の無線伝送装置の受信機のブロック構成である。
図２において、伝送された無線周波を受信アンテナ２１によって受信して得られる受信信号を、ダウンコンバート手段２２によってダウンコンバートして、受信ベースバンドＩＱ信号３２を生成している。
伝送路特性推定手段２３によって、前記受信ベースバンドＩＱ信号３２のプリアンブル期間から伝送路特性を推定して伝送路特性推定情報３３を生成している。伝送路特性推定手段２３には、例えば、マッチドフィルタが含まれており、プリアンブル期間のマッチドフィルタの出力信号を用いて、伝送路のインパルス応答推定を行っている。
受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段２４によって、前記受信ベースバンドＩＱ信号３２をブロック毎に順次分配して、複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロック３４−１〜３４−Ｎを生成する。
波形等化復調手段２５−１から波形等化手段２５−Ｎによって、伝送路特性情報３３を用いて前記受信ベースバンドＩＱ信号ブロック２５−１から受信ベースバンドＩＱ信号ブロック２５−Ｎの波形等化を行いデータを復調して、復調データブロック３５−１から復調データブロック３５−Ｎを生成し、復調データブロック合成手段２６によって、復調データブロック３５−１から復調データブロック３５−Ｎを合成して、送信側から伝送された送信データ１１の復調データ３６を得ている。
【００１３】
図３は、図２に示す本発明の一実施例において、分割する送信データブロックのディジタル情報ビット数を６４ｂｉｔ とし、付加するガードインターバルのビット数を１６ｂｉｔ とした場合の送信信号生成手順である。
ガードインターバル付加手段１において、送信しようとするデータを６４ｂｉｔ 毎に「ａ０ 〜ａ６３」Ｋ個のブロックに分割し、分割されたブロックにガードインターバル「ａ４８〜ａ６３」を付加して、擬周期化を行っている。擬周期化された送信データ１１を図３−（ａ）に示す。
また、ガードインターバル付加手段１で、前記擬周期化された送信データブロックＫ個を合成し、送信ペイロード信号１２を生成している。送信ペイロード信号１２を図３−（ｂ）に示す。
送信ペイロード信号１２はフレーム合成手段３によって、受信機において伝送路特性を求めるための送信プリアンブル信号１３と合成されフレーム合成信号１４が生成される。フレーム合成信号１４を図３−（ｃ）に示す。
フレーム合成信号１４は、ＩＱ変調手段４によってマッピングおよびフィルタリングされ、フレーム変調信号１５となり、アップコンバート手段５で無線周波数に周波数変換したのち送信アンテナ６から無線伝送路に送信される。
【００１４】
ここで、受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段２４の切替タイミングは、１ブロック分の受信ベースバンドＩＱ信号３２が出力されたときであり、受信ベースバンドＩＱ信号ブロック３４−１から受信ベースバンドＩＱ信号ブロック３４−Ｎまで順番に分配して出力され、受信ベースバンドＩＱ信号ブロック３４−Ｎの次は受信ベースバンドＩＱ信号ブロック３４−１に戻って巡回して出力される。
受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段２４の切替段数Ｎおよび波形等化復調手段２５の個数Ｎは、波形等化復調手段２５の処理速度によって決定され、１ブロックの波形等化処理が終了時点で受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段２４の分配手段が１周するＮとする。また、復調データブロック合成手段２６は、受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段２４に同期して動作するものである。
このように、受信側で擬周期化された送信データブロックを複数の波形等化復調手段２５を用いて波形等化復調することにより、分散して復調動作が行えるため、波形等化復調手段２５の処理速度を高速化することなく符号間干渉による波形歪みを解消することができる。
【００１５】
以下、数式を用いて波形等化手段の詳細動作を説明する。
等化低域系で表現したベースバンド受信信号をｒ（ｔ）とする。データ期間において、ｒ（ｔ）をＴ間隔でサンプリングし、波形等化および復調処理を行う。
以下においては、ｔ＝ｍＴ（ｍは整数）におけるｒ（ｔ）のサンプル値をｒｍ と表記する。また、Ｔ間隔で求めた伝送路のインパルス応答をｈｎ と表記する。
送信データａにおける第ｎ番目の変調信号をａｎ と表記する。
送信データａにおいて、最初の変調信号ａ０ の受信タイミングをｒ０ とする。
このとき、送信データａの第ｎ番目の変調信号はｒｎ である。
受信機では、ブロック単位で復調を行う。
このとき、受信信号ｒｎ は次式で表現される。
【００１６】
【数１】
【数２】
【００１８】
【数３】
【００１９】
【数４】
【００２０】
１ブロックの受信信号からなる列ベクトルをＲとし、１ブロックの復調信号からなる列ベクトルをＡとする。
式（２）を行列Ｒ，Ａ，Ｐを用いて表すと、
【００２１】
【数５】
【００２２】
【数６】
【数７】
【００２３】
Ｑの逆行列Ｑ−１が存在するものとするとし、
【数８】
【数９】
式（６）と式（８）を式（９）に代入すると、
【００２４】
【数１０】
【００２５】
【数１１】
【００２６】
【数１２】
【００２７】
【数１３】
Ｑの逆行列をプリアンブル期間に計算し、Ｘを求める。
Ｑ−１の６４行６４列の第１列目がＸとなる。
ここで、式（７）の両辺にＱ−１をかければ、
【数１４】
【００２９】
【数１５】
Ｘはプリアンブル期間に計算で求めて既知でり、Ｒは受信信号で既知であるので、受信信号Ｒを等化し、信号Ａを復調することができる。
式（１５）は、
【００３１】
【数１６】
【００３２】
式（１６）について、実際の回路化した実施例を図４に示す。
図４において、入力端子から入力される受信信号（ｒ０ 〜ｒ６３）は、ｒ０ から順次シフトレジスタ４０−１〜４０−６３に格納される。受信信号がすべて格納された状態で、レジスタ４０−０の値とｘ０ を、レジスタ４０−１の値とｘ６３…レジスタ４０−６３の値とｘ１ をそれぞれ掛け合わせ、そのすべての結果を加算するとａ０ が出力端より出力される。
【００３３】
次に、レジスタ４０−１〜４０−６３を右方向に１シフトし、レジスタ４０−０の値をレジスタ４０−６３に格納する巡回動作を行う。この状態で、前記と同様にｘをそれぞれ掛け合わせ、そのすべての結果を加算器７０により加算すると復調信号ａ１ が出力される。この巡回動作を６３回行うことにより、受信信号（ｒ０ 〜ｒ６３）は波形等化信号（ａ０ 〜ａ６３）として出力され、復調器７１で復調されて復調データ３６となる。
【００３４】
以上は、図２に示した受信機側において、複数の波形等化復調手段２５−１，２５−２，…２５−Ｎの各出力に得られる複数の復調データブロック３５−１，３５−２，…３５−Ｎを復調データブロック合成手段２６によりブロック合成して、復調データ３６を得るようにした第１の実施例に基づき説明した。
【００３５】
しかし、本発明における受信機側は、図５に示す第２の実施例のように、受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段２４の出力側に配置された複数の波形等化手段２５ａ−１，２５ａ−２，…２５ａ−Ｎからの各出力として波形等化データブロック３５ａ−１，３５ａ−２，…３５ａ−Ｎをとり出し、これらの各出力３５ａ−１，３５ａ−２，…３５ａ−Ｎを波形等化データブロック合成手段２６ａにより合成して得られる波形等化合成データブロックを復調器２７により復調することにより、復調データ３６ａを得ることができる。
【００３６】
図５の実施例に用いられている波形等化手段２５ａ−１，２５ａ−２，…２５ａ−Ｎは、図６に示すように構成することができる。その他の構成回路と動作は、図２と同様である。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に述べたように、本発明においては、送信側で送信データをブロック化して擬周期化し、受信側で擬周期カウンタされた送信データブロックを複数の波形等化手段を用いて波形等化することにより、分散して復調動作が行えるため、波形等化手段の処理速度を高速カウンタすることなく符号間干渉による波形歪みを解消し、高速高品質伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるディジタル情報の無線伝送装置の送信機のブロック構成例である。
【図２】本発明の一実施例におけるディジタル情報の無線伝送装置の受信機のブロック構成である。
【図３】図２に示す本発明の一実施例において、分割する送信データブロックのディジタル情報ビット数を６４ｂｉｔ とし、付加するガードインターバルのビット数を１６ｂｉｔ とした場合の送信信号生成手順である。
【図４】図２に示す本発明の実施例に用いる波形等化復調手段の１例を示すブロック図である。
【図５】本発明の他の実施例におけるディジタル情報の無線伝送装置の受信機のブロック構成図である。
【図６】図５に示す本発明の実施例に用いる波形等化復調手段の１例を示すブロック図である。
【図７】６４タップの線形波形等化回路例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ガードインターバル付加手段
２ プリアンブル生成手段
３ フレーム合成手段
４ ＩＱ変調手段
５ アップコンバート手段
６ 送信アンテナ
１１ 送信データ
１２ 送信ペイロード信号
１３ 送信プリアンブル信号
１４ フレーム合成信号
１５ フレーム変調信号
１６ 無線信号
２１ 受信アンテナ
２２ ダウンコンバート信号
２３ 伝送路特性推定手段
２４ 受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段
２５，２５−１，２５−２，…２５−Ｎ 波形等化復調手段
２５ａ，２５ａ−１，２５ａ−２，…２５ａ−Ｎ 波形等化手段
２６ 復調データブロック合成手段
２７ 復調器
３１ 受信信号
３２ 受信ベースバンドＩＱ信号
３３ 伝送路特性情報
３４−１，３４−２，…３４−Ｎ 受信ベースバンドＩＱ信号ブロック
３５−１，３５−２，…３５ 復調データブロック
３５ａ−１，３５ａ−２，…３５ａ−Ｎ 波形等化データブロック
３６ 復調データ
４０−０，…４０−６３ レジスタ
７０ 加算器
７１ 復調器
Claims (2)
- 送信機においては、
送信データをブロック化し、該ブロック化した送信データを擬周期化するためにガードインターバルを付加して送信ペイロード信号を得るガードインターバル付加手段と、
受信機側で伝送路推定するためのベースバンドの送信プリアンブル信号を生成するプリアンブル生成手段と、
前記ガードインターバル付加手段から出力される前記送信ペイロード信号と前記プリアンブル生成手段から出力される前記送信プリアンブル信号を合成してフレーム合成信号を得るためのフレーム合成手段と、
該フレーム合成信号をマッピングおよびフィルタリングしてフレーム変調信号を得るＩＱ変調手段と、
該フレーム変調信号を無線周波数にアップコンバートして無線周波信号を得るアップコンバート手段と、
アップコンバートされた該無線周波信号を無線周波として無線伝送路に送出する送信アンテナが具備されており、
受信機においては、
伝送された前記無線周波を受信する受信アンテナと、
該受信アンテナで前記無線周波を受信して得られる受信信号をダウンコンバートして受信ベースバンドＩＱ信号に変換するダウンコンバート手段と、
前記受信ベースバンドＩＱ信号のプリアンブル期間から、伝送路特性を推定するための伝送路特性推定手段と、
前記ダウンコンバート手段から出力される前記受信ベースバンドＩＱ信号を複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロックに分配して出力する受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段と、
前記伝送路特性推定手段からの伝送路特性情報を用いて前記複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロックの波形等化をそれぞれ行いさらに当該受信ベースバンドＩＱ信号ブロックに含まれている前記送信データを復調する複数の波形等化手段と、
前記複数の波形等化手段からそれぞれ出力される複数の復調データブロックを合成して復調データを得る復調データブロック合成手段とを備えたディジタル情報の無線伝送装置。 - 送信機においては、
送信データをブロック化し、該ブロック化した送信データを擬周期化するためにガードインターバルを付加して送信ペイロード信号を得るガードインターバル付加手段と、
受信機側で伝送路推定するためのベースバンドの送信プリアンブル信号を生成するプリアンブル生成手段と、
前記ガードインターバル付加手段から出力される前記送信ペイロード信号と前記プリアンブル生成手段から出力される前記送信プリアンブル信号を合成してフレーム合成信号を得るためのフレーム合成手段と、
該フレーム合成信号をマッピングおよびフィルタリングしてフレーム変調信号を得るＩＱ変調手段と、
該フレーム変調信号を無線周波数にアップコンバートして無線周波信号を得るアップコンバート手段と、
アップコンバートされた該無線周波信号を無線周波として無線伝送路に送出する送信アンテナが具備されており、
受信機においては、
伝送された前記無線周波を受信する受信アンテナと、
該受信アンテナで前記無線周波を受信して得られる受信信号をダウンコンバートして受信ベースバンドＩＱ信号に変換するダウンコンバート手段と、
前記受信ベースバンドＩＱ信号のプリアンブル期間から、伝送路特性を推定するための伝送路特性推定手段と、
前記ダウンコンバート手段から出力される前記受信ベースバンドＩＱ信号を複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロックに分配して出力する受信ベースバンドＩＱ信号ブロック分配手段と、
前記伝送路特性推定手段からの伝送路特性情報を用いて前記複数の受信ベースバンドＩＱ信号ブロックの波形等化をそれぞれ行う複数の波形等化手段と、
該複数の波形等化手段からの複数の波形等化出力を合成して波形等化合成データブロックを得る波形等化データブロック合成手段と、
該波形等化データブロック合成手段からの波形等化合成データブロックを復調して伝送された前記送信データの復調データを得る復調手段とを備えたディジタル情報の無線伝送装置。
Priority Applications (1)
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| JP2003007309A JP2004221973A (ja) | 2003-01-15 | 2003-01-15 | ディジタル情報の無線伝送装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007295494A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 受信機、送信機、伝送システム、及び伝送方法 |
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| JP2009268107A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Nec Electronics Corp | 遅延判定帰還型系列推定器と方法 |
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-
2003
- 2003-01-15 JP JP2003007309A patent/JP2004221973A/ja active Pending
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