JP6458010B2 - マルチキャリア信号を配信する変調方法及びデバイス、及び対応する復調方法及びデバイス、及びコンピュータプログラム - Google Patents
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Description
データシンボルを周波数領域から時間領域に変換して、変換されたシンボルを出力する数学的変換ステップと、
変換されたシンボルをフィルタリングして、マルチキャリア信号を出力する多相フィルタリングステップと、
を実施する。
部分逆フーリエ変換をデータシンボルに適用して、C個の変換されたシンボルの第1のサブセットを出力するサブステップと、
上記第1のサブセットから、(M−C)個の変換されたシンボルの第2のサブセットを取得するサブステップであって、この変換されたシンボルの第2のサブセットは、M個の変換されたシンボルのセットを形成するように、変換されたシンボルの第1のサブセットと相補的である、取得するサブステップと、
を含む、変換を用いる。
データシンボルを周波数領域から変換領域に変換して、変換されたシンボルを出力する数学的変換モジュールと、
上記変換されたシンボルをフィルタリングして、マルチキャリア信号を出力する多相フィルタリングモジュールと、
を備える、データシンボル変調デバイスに関する。
上記マルチキャリア信号をフィルタリングして、時間領域におけるデータシンボルを出力する多相フィルタリングステップと、
時間領域におけるデータシンボルを変換領域から周波数領域に変換して、周波数領域におけるデータシンボルを出力する数学的変換ステップと、
を実施する、方法に関する。
上記マルチキャリア信号をフィルタリングして、変換領域におけるデータシンボルを出力する多相フィルタリングモジュールと、
変換領域における上記データシンボルを変換領域から周波数領域に変換して、周波数領域におけるデータシンボルを出力する数学的変換モジュールと、
を備える、デバイスに関する。
本発明の一般的原理は、ナイキスト速度よりも速いデータ送信のためのマルチキャリア変調器/復調器の多相フィルタのエキスパンダ/デシメータにおける圧縮率の使用に基づいている。理論的圧縮率τが0〜1に等しい場合、スループットは、いわゆるナイキスト速度から、
以下では、ナイキスト速度よりも速い(FTN)速度での送信のための複素数値又は実数値を有するデータシンボルの変調及び復調の本発明の様々な例示の実施形態を説明する。
以下では、本明細書の残りの部分において用いられる表記法を説明する。
τ:FTN圧縮率であり、0<τ≦1である;
M:キャリア数であり、例えば、IFFT/FFTタイプの数学的変換のサイズである;
Te:サンプリング周期である;
T0=MTeである;
L:L=b1M+b2であるプロトタイプフィルタの長さであり、ここで、b1及びb2は、b1≧1及び0≦b2≦M−1である整数である;
D=L−1:システムに因果関係をもたせるために導入される遅延パラメータである;
am,n、cm,n:実数又は複素数とすることができる、送信されるデータシンボルである。
以下では、ナイキスト速度よりも速い送信用のOFDM/OQAMモデムを作製することが必要とされる第1の例示の実施形態を提示する。
FTN率Nf:Nfは、
位相項φm,n:例えば、
図3A〜図3Dは、ナイキスト速度よりも速い速度でデータを送信する4つのOFDM/OQAM変調器を示している。
第1の場合には、上記式が考慮され、プロトタイプフィルタg[k]は因果的でないと仮定される。換言すれば、プロトタイプフィルタg[k]は原点k=0を中心にしていると仮定される。ここで、
データシンボルam,nと、位相項
逆高速フーリエ変換を実施して、M個の変換されたシンボルを出力する数学的変換モジュール31と、
変換されたシンボルの周期的繰り返しを実施して、L個の変換されたシンボルを出力する事後処理モジュール33と、
0〜L−1に変化するiについて、i番目の変換されたシンボルに関して、
を備える。
第2の場合では、マルチキャリア信号s[k]の再定式化された方程式は、以下のように僅かに変更される。
データシンボルam,nと、位相項
逆高速フーリエ変換を実施して、M個の変換されたシンボルを出力する数学的変換モジュール31と、
変換されたシンボルの周期的繰り返しを実施して、L個の変換されたシンボルを出力する事後処理モジュール33と、
0〜L−1に変化するiについて、i番目の変換されたシンボルに関して、g[i]で示されるプロトタイプフィルタgとi番目の係数との乗算と、FTN率Nfによる伸長と、(i+1)z−1のオフセットとを実施する多相フィルタリングモジュール32と、
を備える。
部分逆高速フーリエ変換を実施してC個の変換されたシンボルを出力し、(M−C)個の変換されたシンボルの再構成を実施して全ての変換されたシンボルを出力し、M≠Lである場合には変換されたシンボルの並べ替え及び繰り返しを実施してL個の変換されたシンボルを出力する数学的変換モジュール35と、
0〜L−1に変化するiについて、i番目の変換されたシンボルに関して、g[i]で示されるプロトタイプフィルタgとi番目の係数との乗算と、FTN率Nfによる伸長と、(i+1)z−1のオフセットとを実施する多相フィルタリングモジュール32と、
を備える。
部分逆高速フーリエ変換を実施してC個の変換されたシンボルを出力し、(M−C)個の変換されたシンボルの再構成を実施して全ての変換されたシンボルを出力し、M≠Lである場合には変換されたシンボルの並べ替え及び繰り返しを実施してL個の変換されたシンボルを出力する数学的変換モジュール35と、
0〜L−1に変化するiについて、i番目の変換されたシンボルに関して、g[i]で示されるプロトタイプフィルタgとi番目の係数との乗算と、FTN率Nfによる伸長と、(i+1)z−1のオフセットとを実施する多相フィルタリングモジュール32と、
を備える。
b2−1が奇数である場合、
図4を参照して、ナイキスト速度よりも速い速度でデータを受信するOFDM/OQAM復調器を以下に開示する。
0〜L−1に変化するiについて、(i+1)z−1のオフセットと、FTN率Nfによる間引きと、g[i]で示されるプロトタイプフィルタgと係数[i]との乗算とを実施して、変換領域におけるL個のデータシンボルの出力する多相フィルタリングモジュール41と、
変換領域(例えば時間領域)におけるM個のデータシンボルの抽出を実施する事前処理モジュール44と、
高速フーリエ変換を実施して、周波数領域におけるM個のデータシンボルを出力する数学的変換モジュール42と、
周波数領域におけるデータシンボルと、位相項
実部の抽出モジュール45と、
を備える。
ナイキスト速度よりも速い送信のためのOFDMモデムを作製する試みが行われる第2の例示の実施形態を以下に開示する。
図5を参照して、ナイキスト速度よりも速いデータの送信のためのOFDM変調器を提示する。
f(t)は、プロトタイプ関数とも呼ばれる積分可能二乗関数であり;
T0は、マルチキャリアシンボルの持続時間であり;
F0は、2つの連続したキャリア間の間隔であり;
θm,nは、任意に選ぶことができる位相項であり;
j2=−1である。
データシンボルcm,nと、圧縮率を考慮に入れた項
逆高速フーリエ変換を実施して、M個の変換されたシンボルを出力する数学的変換モジュール51と、
変換されたシンボルの周期的繰り返しを実施して、L個の変換されたシンボルを出力する事後処理モジュール53と、
0〜L−1に変化するiについて、i番目の変換されたシンボルに関して、g[i]で示されるプロトタイプフィルタgとi番目の係数との乗算と、FTN率Nfによる伸長と、(i+1)z−1のオフセットとを適用する多相フィルタリングモジュール52と、
を備える。
以下では、図6を参照して、ナイキスト速度よりも速い速度でデータを受信することが可能なOFDM復調器を説明する。
0〜L−1に変化するiについて、(i+1)z−1のオフセットと、FTN率Nfによる間引きと、g[i]で示されるプロトタイプフィルタgと係数[i]との乗算とを適用して、変換領域におけるL個のデータシンボルの出力する多相フィルタリングモジュール61と、
変換領域(例えば時間領域)におけるM個のデータシンボルの抽出を適用する事前処理モジュール64と、
高速フーリエ変換を適用して、周波数領域におけるM個のデータシンボルを出力する数学的変換モジュール62と、
周波数領域におけるデータシンボルと、圧縮率を考慮に入れた項
を備える。
最後に、本発明の1つの特定の実施形態によるマルチキャリア信号を変調する変調器の単純化した構造及びマルチキャリア信号を復調する復調器の構造が、それぞれ図7及び図8を参照して説明される。
なお、出願当初の特許請求の範囲の記載は以下の通りである。
請求項1:
データシンボルを変調して、マルチキャリア信号を出力する方法であって、
データシンボルを前記周波数領域から時間領域に変換して、変換されたシンボルを出力する数学的変換ステップ(11)と、
前記変換されたシンボルをフィルタリングして、前記マルチキャリア信号を出力する多相フィルタリングステップ(12)と、
を実施する、方法において、
前記多相フィルタリングステップ(12)は、圧縮率τを考慮に入れた伸長率を用い、
前記圧縮率τは0〜1の数である、
ことを特徴とする、方法。
請求項2:
前記伸長率は、前記データシンボルが実数値である場合には、
請求項3:
前記変調方法は、前記数学的変換ステップ(11)の前に実施される、前記データシンボルの事前処理ステップ(10)を含むことを特徴とし、前記事前処理ステップ(10)は、前記データシンボルと、前記圧縮率τを考慮に入れた項との乗算を実施することを特徴とする、請求項1又は2に記載の変調方法。
請求項4:
前記変調方法は、前記多相フィルタリングステップ(12)の前に実施される、前記変換されたシンボルを事後処理するステップを含むことを特徴とし、前記数学的変換ステップ(11)は、M個の変換されたシンボルを出力し、ここで、Mはキャリアの数に等しい整数であり、前記事後処理ステップは、前記M個の変換されたシンボルのブロックを単位とした繰り返しを実施して、M個の変換されたシンボルのb 1 個のブロック及びb 2 個の変換されたシンボルのサブブロックを出力し、ここで、b 1 はb 1 >0の整数であり、b 2 は0≦b 2 <Mの整数であることを特徴とし、
前記多相フィルタリングステップ(12)は、M個の変換されたシンボルのb 1 個のブロック及び前記b 2 個の変換されたシンボルのサブブロックを入力として用いるサイズL=b 1 M+b 2 を有するプロトタイプフィルタを用いることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の変調方法。
請求項5:
b 1 は4に等しく、b 2 は0に等しいことを特徴とする、請求項4に記載の変調方法。請求項6:
OFDM/OQAMタイプの変調及び実数値を有するデータシンボルについて、前記数学的変換ステップ(11)は、前記周波数領域から前記時間領域への変換であって、以下のサブステップ、すなわち、
部分逆フーリエ変換を前記データシンボルに適用して、C個の変換されたシンボルの第1のサブセットを出力するサブステップと、
前記第1のサブセットから、(M−C)個の変換されたシンボルの第2のサブセットを取得するサブステップであって、該変換されたシンボルの第2のサブセットは、前記M個の変換されたシンボルのセットを形成するように、前記変換されたシンボルの第1のサブセットと相補的である、取得するサブステップと、
前記M個の変換されたシンボルの繰り返し及び並べ替えを行って、L個の変換されたシンボルを出力するサブステップと、
を実施し、ここで、L、M、及びCは、L>M>Cである整数であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の変調方法。
請求項7:
前記圧縮率τは1よりも厳密に小さいことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の変調方法。
請求項8:
データシンボルを変調して、マルチキャリア信号を出力するデバイスであって、
データシンボルを前記周波数領域から時間領域に変換して、変換されたシンボルを出力する数学的変換モジュール(31、35、51)と、
前記変換されたシンボルをフィルタリングして、前記マルチキャリア信号を出力する多相フィルタリングモジュール(32、52)と、
を備える、デバイスにおいて、
前記多相フィルタリングモジュール(32、52)は、圧縮率τを考慮に入れた伸長率を用い、
前記圧縮率τは0〜1の数である、
ことを特徴とする、デバイス。
請求項9:
マルチキャリア信号を復調して、推定されたデータシンボルを出力する方法であって、
前記マルチキャリア信号をフィルタリングして、前記時間領域におけるデータシンボルを出力する多相フィルタリングステップ(21)と、
前記時間領域における前記データシンボルを時間領域から前記周波数領域に変換して、該周波数領域におけるデータシンボルを出力する数学的変換ステップ(22)と、
を実施する、方法において、
前記多相フィルタリングステップ(21)は、圧縮率τを考慮に入れた間引き率を実施し、
前記圧縮率τは0〜1の数である、
ことを特徴とする、方法。
請求項10:
前記間引き率は、変調前の前記データシンボルが実数値である場合には、
請求項11:
前記復調方法は、前記推定されたデータシンボルを出力する、前記周波数領域におけるデータシンボルの事後処理ステップ(23)を含み、
前記事後処理ステップは、前記周波数領域における前記データシンボルと前記圧縮率τを考慮に入れた項との乗算を実施することを特徴とする、請求項9又は10に記載の復調方法。
請求項12:
マルチキャリア信号を復調して、推定されたデータシンボルを出力するデバイスであって、
前記マルチキャリア信号をフィルタリングして、前記時間領域におけるデータシンボルを出力する多相フィルタリングモジュール(41、61)と、
前記時間領域における前記データシンボルを時間領域から前記周波数領域に変換して、該周波数領域におけるデータシンボルを出力する数学的変換モジュール(42、62)と、
を含む、デバイスにおいて、
前記多相フィルタリングモジュール(41、61)は、圧縮率τを考慮に入れた間引き率を使用し、
前記圧縮率τは0〜1の数である、
ことを特徴とする、デバイス。
請求項13:
コンピュータプログラムであって、このプログラムがプロセッサを用いて実行されると、請求項1に記載の方法又は請求項9に記載の方法を用いるための命令を含む、コンピュータプログラム。
Claims (10)
- データシンボルを変調して、マルチキャリア信号を出力する方法であって、
データシンボルを前記周波数領域から時間領域に変換して、変換されたシンボルを出力する数学的変換ステップ(11)と、
前記変換されたシンボルをフィルタリングして、前記マルチキャリア信号を出力する多相フィルタリングステップ(12)と、
を実施する、方法において、
前記多相フィルタリングステップ(12)は、圧縮率τを考慮に入れた伸長率を用い、
前記圧縮率τは0〜1の数であり、
前記伸長率は、前記データシンボルが実数値である場合には、
前記圧縮率τは1よりも小さいことを特徴とする、方法。 - 前記変調方法は、前記数学的変換ステップ(11)の前に実施される、前記データシンボルの事前処理ステップ(10)を含むことを特徴とし、前記事前処理ステップ(10)は、前記データシンボルと、前記圧縮率τを考慮に入れた項との乗算を実施することを特徴とする、請求項1に記載の変調方法。
- 前記変調方法は、前記多相フィルタリングステップ(12)の前に実施される、前記変換されたシンボルを事後処理するステップを含むことを特徴とし、前記数学的変換ステップ(11)は、M個の変換されたシンボルを出力し、ここで、Mはキャリアの数に等しい整数であり、前記事後処理ステップは、前記M個の変換されたシンボルのブロックを単位とした繰り返しを実施して、M個の変換されたシンボルのb1個のブロック及びb2個の変換されたシンボルのサブブロックを出力し、ここで、b1はb1>0の整数であり、b2は0≦b2<Mの整数であることを特徴とし、
前記多相フィルタリングステップ(12)は、M個の変換されたシンボルのb1個のブロック及び前記b2個の変換されたシンボルのサブブロックを入力として用いるサイズL=b1M+b2を有するプロトタイプフィルタを用いることを特徴とする、請求項1又は2に記載の変調方法。 - b1は4に等しく、b2は0に等しいことを特徴とする、請求項3に記載の変調方法。
- OFDM/OQAMタイプの変調及び実数値を有するデータシンボルについて、前記数学的変換ステップ(11)は、前記周波数領域から前記時間領域への変換であって、以下のサブステップ、すなわち、
部分逆フーリエ変換を前記データシンボルに適用して、C個の変換されたシンボルの第1のサブセットを出力するサブステップと、
前記第1のサブセットから、(M−C)個の変換されたシンボルの第2のサブセットを取得するサブステップであって、該変換されたシンボルの第2のサブセットは、前記M個の変換されたシンボルのセットを形成するように、前記変換されたシンボルの第1のサブットと相補的である、取得するサブステップと、
前記M個の変換されたシンボルの繰り返し及び並べ替えを行って、L個の変換されたシンボルを出力するサブステップと、
を実施し、ここで、L、M、及びCは、L>M>Cである整数であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の変調方法。 - データシンボルを変調して、マルチキャリア信号を出力するデバイスであって、
データシンボルを前記周波数領域から時間領域に変換して、変換されたシンボルを出力する数学的変換モジュール(31、35、51)と、
前記変換されたシンボルをフィルタリングして、前記マルチキャリア信号を出力する多相フィルタリングモジュール(32、52)と、
を備える、デバイスにおいて、
前記多相フィルタリングモジュール(32、52)は、圧縮率τを考慮に入れた伸長率を用い、
前記圧縮率τは0〜1の数であり、
前記伸長率は、前記データシンボルが実数値である場合には、
前記圧縮率τは1よりも小さいことを特徴とする、デバイス。 - マルチキャリア信号を復調して、推定されたデータシンボルを出力する方法であって、
前記マルチキャリア信号をフィルタリングして、前記時間領域におけるデータシンボルを出力する多相フィルタリングステップ(21)と、
前記時間領域における前記データシンボルを時間領域から前記周波数領域に変換して、該周波数領域におけるデータシンボルを出力する数学的変換ステップ(22)と、
を実施する、方法において、
前記多相フィルタリングステップ(21)は、圧縮率τを考慮に入れた間引き率を実施し、
前記圧縮率τは0〜1の数であり、
前記間引き率は、変調前の前記データシンボルが実数値である場合には、
前記圧縮率τは1よりも小さいことを特徴とする、方法。 - 前記復調方法は、前記推定されたデータシンボルを出力する、前記周波数領域におけるデータシンボルの事後処理ステップ(23)を含み、
前記事後処理ステップは、前記周波数領域における前記データシンボルと前記圧縮率τを考慮に入れた項との乗算を実施することを特徴とする、請求項7に記載の復調方法。 - マルチキャリア信号を復調して、推定されたデータシンボルを出力するデバイスであって、
前記マルチキャリア信号をフィルタリングして、前記時間領域におけるデータシンボルを出力する多相フィルタリングモジュール(41、61)と、
前記時間領域における前記データシンボルを時間領域から前記周波数領域に変換して、該周波数領域におけるデータシンボルを出力する数学的変換モジュール(42、62)と、
を含む、デバイスにおいて、
前記多相フィルタリングモジュール(41、61)は、圧縮率τを考慮に入れた間引き率を使用し、
前記圧縮率τは0〜1の数であり、
前記間引き率は、変調前の前記データシンボルが実数値である場合には、
前記圧縮率τは1よりも小さいことを特徴とする、デバイス。 - コンピュータプログラムであって、このプログラムがプロセッサを用いて実行されると、請求項1に記載の方法又は請求項7に記載の方法を用いるための命令を含む、コンピュータプログラム。
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