JP2000252947A - Ofdm多チャンネル伝送送受信システム - Google Patents

Ofdm多チャンネル伝送送受信システム

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JP2000252947A
JP2000252947A JP11050205A JP5020599A JP2000252947A JP 2000252947 A JP2000252947 A JP 2000252947A JP 11050205 A JP11050205 A JP 11050205A JP 5020599 A JP5020599 A JP 5020599A JP 2000252947 A JP2000252947 A JP 2000252947A
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channel
signal
transmission
ofdm
ofdm multi
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Katsumi Takaoka
勝美 高岡
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の送信機と1台以上の受信機とで構成さ
れるマルチキャリア伝送システムで、複数の送信機が所
定の帯域を有して、複数の直交する搬送波を用いて情報
を伝送する方式に関する。 【解決手段】 OFDM伝送送信システムにおいて、周
波数系列上に印加された信号を時系列のOFDM信号に
変換するIFFT手段1,8,12、直交変調手段2,
9,13及び周波数変換手段3,10,14を複数チャ
ンネル備え、前記IFFT手段のうち1チャンネルIF
FT手段は周波数系列上で一定間隔で間欠的に信号を印
加し、前記間欠的に印加される信号を1つのチャンネル
信号とし、他チャンネルのIFFT手段は前記信号が間
欠的に印加されて空いている帯域に同様にして一定間隔
で間欠的に印加される信号を他のチャンネル信号とし
て、前記複数チャンネルの各IFFT手段で使用される
搬送波は帯域が重ならないようし、前記各周波数変換手
段は周波数変換で使用の周波数を共通にした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の送信機と1台以
上の受信機とで構成されるマルチキャリア伝送システム
で、複数の送信機が所定の帯域を有して、複数の直交す
る搬送波を用いて情報を伝送する方式に関する。
【0002】
【従来の技術】マルチキャリア伝送方式として、OFD
M方式が注目を集めている。OFDMは、直交する複数
のキャリアを用いてデジタル情報を伝送する、周波数分
割多重のデジタル変調方式であり、マルチパスに強く、
他の伝送系に妨害を与えにくく、妨害を受けにくい、周
波数利用効率が比較的高いなどの特徴を有しており、近
年、移動体デジタル音声放送やデジタルテレビジョン放
送に適した変調方式として実用化が進められている。
【0003】複数の搬送波(キャリア)は送信側におい
て逆フーリエ変換を行うIFFT手段を用いて生成すること
が出来、受信においてはフーリエ変換を行うFFT手段に
より搬送波を分離することが出来る。このFFT手段実装
化技術の進歩によりOFDM伝送が現実のものになりつつあ
る。複数の送信機と1台以上の受信機とで構成されるO
FDM伝送を用いた、マルチキャリア伝送システムの従
来例を図2に示す。
【0004】図2では3チャンネル構成のOFDM伝送シス
テムを一例に挙げる。送信機では各チャンネルの信号
を、IFFT手段1,8,12に周波数割り当てを行
い、逆フーリエ変換を行う。逆フーリエ変換されて出力
された時系列の信号について直交変調を行い、OFDM
信号を生成する。そのOFDM信号を周波数変換手段
3,17,18によって周波数変換を行い、所望の帯域
へアップコンバートし伝送する。
【0005】このとき、各チャンネルは所定の帯域2
1,22,23を有し、周波数変換手段3,17,18
によって行われる周波数変換の際の周波数はf1、f
2、f3となっており、いずれのチャンネルも重なるこ
となく伝送帯域に変換される。受信機では、受信された
信号を周波数変換手段5,24,25によって、周波数
f1、f2、f3を用いてベースバンド信号にダウンコ
ンバートを行う。そして、切換えスイッチ26によって
所望するチャンネルを選択し、直交復調手段6により直
交変換を行い、復調後の信号をFFT手段7へ時系列割
り当てを行った後、フーリエ変換を行い周波数系列の復
号信号を得る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】送信機が複数存在する
マルチキャリア伝送システムを想定した場合、各送信機
は、チャンネルとして割り当てられた所定の帯域を対象
として変調を行い、所望の伝送帯域に信号をのせ伝送を
行う。それに対し受信機では、希望のチャンネルを選択
し、所望のチャンネルをベースバンドにダウンコンバー
ト出来るように各チャンネルで異なる周波数変換を行
い、復調して所望の信号を得る。つまり、一般に複数の
帯域の信号を復調するためには、複数の復調器を用いて
行うことになり、装置の構成が大きくなり、コスト的に
不利である。また、所定の帯域をチャンネル毎にに割り
当てるが、伝送帯域中において、特定周波数へ妨害が生
じた場合、ある特定チャンネルへダメージが大きくなる
ことも起こり得る。
【0007】無線技術や無線機器の発達に伴い、使用出
来る周波数帯域も制限され、極度の周波数不足を招くと
同時に、無線機器が他の機器に与える影響も問題となっ
て来ている。よって、周波数の使い回しが可能で、比較
的ローカルなエリアでの伝送が可能なシステム、つま
り、他の機器へ与える干渉が小さく出来るような微弱電
波を用いた伝送システムが要求されている。しかし、微
弱無線伝送を想定した場合、伝送帯域内において、伝送
するキャリアをチャンネル毎にまとめて配置した場合、
各チャンネルについて所定帯域内の送信電力が集中して
しまい、微弱無線電波の規定を満足するために送信電力
を抑える必要があり、所望する伝送距離を満たすことが
出来ない。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1の発明は、OFDM多チャンネル伝送送
信システムにおいて、周波数系列上に印加された信号を
時系列のOFDM信号に変換するためのIFFT手段、
直交変調手段及び周波数変換手段を複数チャンネル備
え、前記複数チャンネルのIFFT手段のうち1チャン
ネルのIFFT手段は周波数系列上で一定間隔で間欠的
に信号を印加し、前記間欠的に印加される信号を1つの
チャンネル信号とし、他チャンネルのIFFT手段は前
記信号が間欠的に印加されて空いている帯域に同様にし
て一定間隔で間欠的に印加される信号を他のチャンネル
信号として、前記複数チャンネルの各IFFT手段で使
用される搬送波は帯域が重ならないようし、前記各周波
数変換手段は周波数変換で使用される周波数を共通にす
るようにしたことを特徴とするOFDM多チャンネル伝
送送信システムを提供する。
【0009】また、請求項2の発明は、請求項1に記載
のOFDM多チャンネル伝送送信システムによりの信号
を受信するOFDM多チャンネル伝送受信システムにお
いて、時系列のOFDM信号を周波数系列に変換するた
めのFFT手段を備え、前記送信システムから間欠的に
配置され送信される多チャンネル信号を、少なくとも1
台の受信機によって一括して受信復調することを特徴と
するOFDM多チャンネル伝送受信システムを提供す
る。
【0010】さらに、請求項3の発明は、請求項1に記
載のOFDM多チャンネル伝送送信システム夫々から、
所定のチャンネルを使用して情報を送信し、請求項2に
記載のOFDM多チャンネル無線伝送受信システムで受
信し、所望のチャンネル、または複数のチャンネルを一
括して復調するOFDM多チャンネル伝送システムにお
いて、前記OFDM多チャンネル伝送送信システムの夫
々のIFFT手段により生成される時系列のシンボル信号列
を送出するタイミングを合わせるためのシンボル同期信
号発生手段を備えたことを特徴とするOFDM多チャン
ネル伝送システムを提供する。
【0011】( 作 用 )IFFT手段では、周波数系
列上で間欠的に信号を印加して、その信号を一つのチャ
ンネルとし、空いた帯域に同様に間欠的に印加する信号
を他のチャンネルとして、複数のチャンネルを構成する
ため、受信機においてFFT演算を行うと、複数のチャ
ンネルの信号が送信されていれば、同時にそれら複数の
信号を復号することが出来る。
【0012】各チャンネルの復調のために、複数の復調
手段を用いて行う必要がなく、コスト的に有利になる。
伝送帯域内において、間欠的にチャンネルの信号を配置
するため、特定の帯域に周波数妨害があっても、特定の
チャンネルのみ致命的な劣化を起こすことなく、複数の
チャンネルに劣化が分散され緩和される。
【0013】複数の送信機と1台の受信機でシステムを
構成した場合、シンボル同期信号発生手段により複数の
送信機からのシンボル信号列送信のタイミングを合わせ
ているが、送信機の設置場所によっては受信機に到達す
るまでの距離が異なり、シンボル間干渉を引き起こす
が、ガードインターバルを設定することで、その等価的
なマルチパスを吸収することが出来る。所定帯域内にお
ける帯域幅内送信電力を所定値に押さえ、微弱無線電波
のように制限される既定値を守りつつ、希望する伝送レ
ートの信号を所定の距離伝送出来る。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明のOFDM多重チャンネル
伝送システムの一実施例について図1と共に説明する。
図2の従来例と同一構成要素には同一番号を付してあ
る。本発明のOFDM多チャンネル伝送システムのう
ち、送信機1A,2A,3Aは、IFFT手段1,8,
12、直交変調手段2,9,13、周波数変換手段3,
10,14、及びシンボル同期信号発生手段16を有し
て構成され、また、受信機1Bは、周波数変換手段5、
直交復調手段6、及びFFT手段7を有して構成され
る。
【0015】図2の従来例に対し、図1の実施例では、
構成するチャンネルの信号帯域を所定の帯域に区切って
伝送するのではなく、間欠的に信号を配置し、伝送帯域
内に各チャンネルの信号を分散させて、変復調を行う。
図1は、3チャンネル構成をとる伝送システムの一実施
例であり、3台の送信機1A,2A,3Aを用いて各チ
ャンネル毎に個々に伝送を行い、1台の受信機1Bによ
って各チャンネルの復調を行うものである。ここで、O
FDM信号は1024ポイントのFFTを用い、オーバ
ーサンプリングにより送信波を生成する。
【0016】まず、送信装置(送信機)1Aにおいて
は、チャンネル1の信号をIFFT手段1に周波数割り
当てを行う。このとき、1024ポイントにおいて、基
底周波数0,3,6,9,12 … 3n番目に、間欠
的で、規則的に信号の入力を行う。送信機2A,3Aの
チャンネル2,3についても、同様にIFFT手段8,
12に周波数割り当てを行うが、その際、使用する搬送
波(キャリア)の周波数が重ならないように割り当てを
行う。チャンネル2の信号は、1024ポイントにおい
て、基底周波数1,4,7,10,13 … (3n+
1)番目に、間欠的で、規則的に信号の入力を行い、チ
ャンネル3の信号は、1024ポイントにおいて、基底
周波数2,5,8,11,14 … (3n+2)番目
に、間欠的で、規則的に信号の入力を行う。入力された
チャンネル1,2,3の各信号をIFFT手段1,8,
12によりそれぞれ逆フーリエ変換を行い、時系列の信
号を出力する。IFFT手段1,8,12により出力さ
れた各時系列の信号は、直交変調手段2,9,13によ
り、それぞれ直交変換を行い、OFDM信号を出力す
る。
【0017】直交変調手段2,9,13より、出力され
た各OFDM信号は、周波数変換手段3,10,14に
より、それぞれ周波数変換を行い、伝送帯域にアップコ
ンバートを行った後、各アンテナより送信する。周波数
変換手段3,10,14で、周波数変換に使用する周波
数はf1とし、各周波数変換手段で共通である。各チャ
ンネルの信号をIFFT手段1,8,12に割り当てる
際に、印加する基底周波数をずらしたことにより、共通
の周波数を用いて伝送帯域にアップコンバートすること
が出来る。
【0018】送信された信号をスペクトラムで見ると、
図1に示したように、チャンネル1の信号は、スペクト
ラム4、チャンネル2の信号は、スペクトラム11、チ
ャンネル3の信号は、スペクトラム15のようになる。
この図1で、少し太い実線が実際に送信されている搬送
波(キャリア)を示す。つまり、各送信機1A,2A,
3Aから送信された伝送信号は、伝送帯域において、重
なることなく、間欠的に均一に分散して、2キャリア置
きに配置された状態で、各アンテナより受信側に伝送さ
れる。
【0019】次に本発明のOFDM多チャンネル伝送シ
ステムの受信システムの一実施例について図1と共に説
明する。OFDM多チャンネル受信機1Bにおいては、
受信された信号を周波数変換手段5によって、送信側で
の周波数変換で使用した周波数f1を用いて、ベースバ
ンドにダウンコンバートを行う。ベースバンドに変換さ
れた信号を、直交復調手段6により、直交変換を行い、
直交する信号を出力する。
【0020】直交復調手段6より出力された信号を、F
FT手段7に入力し、フーリエ変換を行い、周波数系列
に割り当てられた復号信号を出力する。各チャンネルの
信号を1024ポイントの中で割り当てるため、従来例
のように、各チャンネル毎のフィルタやPLL等のアナ
ログ手段を用意する必要がない。また、複数のチャンネ
ルの信号が送信されている場合、フーリエ変換により、
一度に複数のチャンネルを復調することが出来る。
【0021】上述のように、受信機において一括して複
数のチャンネルを復調するには、各送信機において、伝
送信号を送信する際、次の条件を満たす必要がある。最
初の条件として、各送信機から単位時間当たりに送出さ
れるシンボル信号列それぞれの長さは、等しくなければ
ならない。つまり、シンボルレートを一定に保持する必
要がある。そうしないと、受信機において一括して復調
しようとした際、各チャンネルのFFTウインドウの長さ
が異なるため、正しくフーリエ変換を行うことが出来な
くなる。
【0022】次の条件として、それぞれのOFDM無線
伝送送信システムのIFFT手段により生成される時系列の
シンボル信号列を、送出するタイミングを合わせて送信
する必要がある。各送信機から送信されるシンボル信号
列のタイミングが一致していないと、受信機において、
FFTを行うためのウインドウを切り出した際、シンボル
信号列の繋ぎ目が、そのウインドウ内に存在することに
なり、シンボル間干渉を引き起こし、劣化を招くことに
なる。
【0023】そのために、本発明の伝送システムはシン
ボル同期信号発生手段16を備えて構成される。複数の
送信期間のシンボル同期を取る方法については、OFD
M無線伝送受信システムから、シンボル同期用信号を、
全てのOFDM多チャンネル伝送送信システムに向けて
送信し、OFDM多チャンネル伝送送信システムでは、
シンボル同期用信号を基に、送出するタイミングを合わ
せてシンボル信号列を送信する方法や、OFDM多チャ
ンネル伝送送信システムの特定の1台から、シンボル同
期用信号を、他のOFDM多チャンネル伝送送信システ
ムに向けて送信し、OFDM多チャンネル伝送送信シス
テムにおいて、シンボル同期用信号を基に、送出するタ
イミングを合わせてシンボル信号列を送信する方法があ
げられる。
【0024】送信システムにシンボル同期信号発生手段
を有する伝送システムの一実施例を図1と共に説明す
る。チャンネル1の信号を送信する送信機1A内にシン
ボル同期信号発生手段16を備え、そのシンボル同期信
号発生装置16から送信期間のシンボル信号列の送信タ
イミングを合わせるための信号を、他の送信機2A,3
Aに向けて送信すると共に、IFFT手段1にもその信号を
送る。他の送信機2A,3Aではそのシンボル同期信号
を受け取り、それぞれのIFFT手段8,12に送る。そし
て、全ての送信機1A,2A,3Aにおいて、そのシン
ボル同期信号を基にタイミングを合わせ、IFFT手段1,
8,12によりシンボル信号列を生成することで、シン
ボル信号列送信のタイミングを合わせる。
【0025】シンボル同期信号をIFFT手段1,8,12
に送り生成のタイミングを合わせるのではなく、IFFT手
段よりも後段にバッファを設け、そのバッファからのシ
ンボル信号列出力のタイミングを合わせてもよい。シン
ボル同期信号発生装置16から送信するシンボル同期信
号は、無線、有線どちらでもかまわない。
【0026】シンボル同期については、送信機1A,2
A,3Aだけでなく、実際は受信機1Bにおいても必要
となる。これは、受信機1BのFFT手段7においてFFTウ
インドウを切り出すポイントを決定する時に必要となる
からである。従って、シンボル同期信号発生装置16か
らのシンボル同期信号を受信機1Bで受け取り、シンボ
ル同期を行ってもよい。また、シンボル同期手段16に
より複数の送信機2A,3Aからのシンボル信号列送信
のタイミングを合わせるが、送信機2A,3Aの設置場
所によっては受信機1Bに到達するまでの距離が異な
り、シンボル信号列の到着時間に差が生じる。
【0027】しかし、本来OFDM伝送方式はシンボル信
号に加えてガードインターバルと呼ばれる期間を設ける
ことでマルチパスに対処出来る方式であるので、本発明
の伝送システムにおいても、複数の送信機1A,2A,
3Aから受信機1Bまでの距離差分も考慮したガードイ
ンターバルを設けることで、その等価的なマルチパスを
吸収することが出来る。各チャンネルに対して、伝送帯
域内において一定間隔で間欠的に信号を配置すること
で、送信電波のエネルギー集中をなくすことが出来る。
つまり、これは微弱電波に適したチャンネル構成ともな
る。
【0028】次にOFDM多チャンネル伝送受信システ
ムにおける、一定間隔で間欠的に信号を印加するとき
の、間欠の幅について述べる。OFDM多チャンネル伝
送送信システムから3mの距離において、伝送信号をス
ペクトルアナライザにより測定したとき、分解能帯域幅
を100kHzとした時の電界強度E1及び、分解能帯域幅
を1MHzとした時の電界強度E2との比が7dB以下とな
るように、間欠の幅を決定する。この条件を満たすこと
により、本発明システムで使用の信号を微弱電波として
伝送することを想定した場合、微弱電波としての規定を
守りつつ、広帯域な伝送帯域を用いて大きな情報量の信
号を伝送することが出来る。
【0029】
【発明の効果】本発明によると、IFFT手段では、周
波数系列上で間欠的に信号を印加して、その信号を一つ
のチャンネルとし、空いた周波数帯域に同様に間欠的に
印加する信号を他のチャンネルとして、複数チャンネル
を構成するため、受信機においてFFT演算を行うと、
同時刻には1つのチャンネルしか復号出来ないのではな
く、複数チャンネルの信号が送信されていれば、同時に
それら複数の信号を復号することが出来る。各チャンネ
ルの送信信号生成の際、送信機においてアップコンバー
トされる伝送帯域は同じであるため、IFFT手段への
チャンネル信号割り当て以降の手段は共通化出来る。
【0030】さらに、受信においては異なる周波数を用
いて周波数変換を行う必要がないため、余分なフィル
タ、PLL手段等をチャンネル毎に用意する必要がな
く、コスト的に有利になる。IFFT手段において、各
チャンネルの信号を間欠的に配置するため、伝送帯域内
に均等に信号が分散されることにより、特定の帯域に周
波数妨害があっても、複数のチャンネルに劣化が分散さ
れ、特定のチャンネルのみ復号が不可能となるような致
命的劣化を生じる可能性が減り、信頼性が向上する。
【0031】間欠的なチャンネル配置による伝送システ
ムによって、所定帯域内での電力エネルギーを小さく設
定出来るため、他の機器に与える干渉を小さく出来、微
弱電波として適した構成となる。微弱電波の伝送を想定
した場合、広帯域な伝送帯域で多くの搬送波(キャリ
ア)を用いて伝送出来るため、帯域当たりの電力を小さ
く保持しつつ必要とする大きな伝送レートのデジタル信
号の伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のOFDM多チャンネル伝送送受信シス
テムの一実施例を示した図である。
【図2】従来の複数の送信機によるチャンネル構成をと
るOFDM多チャンネル伝送送受信システムの一例を示
した図である。
【符号の説明】
1,8,12IFFT手段 1A,2A,3A 送信機 1B 受信機 2,9,13 直交変調手段 3,5,10,14,17,18,24,25 周波数
変換手段 4,21 チャンネル1のスペクトラム 6 直交復調手段 7 FFT手段 11,22 チャンネル2のスペクトラム 15,23 チャンネル3のスペクトラム 16 シンボル同期信号発生装置(シンボル同期信号発
生手段) 26 切換えスイッチ f1,f2,f3 周波数

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】OFDM多チャンネル伝送送信システムに
    おいて、 周波数系列上に印加された信号を時系列のOFDM信号
    に変換するためのIFFT手段、直交変調手段及び周波
    数変換手段を複数チャンネル備え、 前記複数チャンネルのIFFT手段のうち1チャンネル
    のIFFT手段は周波数系列上で一定間隔で間欠的に信
    号を印加し、前記間欠的に印加される信号を1つのチャ
    ンネル信号とし、他チャンネルのIFFT手段は前記信
    号が間欠的に印加されて空いている帯域に同様にして一
    定間隔で間欠的に印加される信号を他のチャンネル信号
    として、前記複数チャンネルの各IFFT手段で使用さ
    れる搬送波は帯域が重ならないようし、 前記各周波数変換手段は周波数変換で使用される周波数
    を共通にするようにしたことを特徴とするOFDM多チ
    ャンネル伝送送信システム。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のOFDM多チャンネル伝
    送送信システムよりの信号を受信するOFDM多チャン
    ネル伝送受信システムにおいて、 時系列のOFDM信号を周波数系列に変換するためのF
    FT手段を備え、前記送信システムから間欠的に配置さ
    れ送信される多チャンネル信号を、少なくとも1台の受
    信機によって一括して受信復調することを特徴とするO
    FDM多チャンネル伝送受信システム。
  3. 【請求項3】請求項1に記載のOFDM多チャンネル伝
    送送信システム夫々から、所定のチャンネルを使用して
    情報を送信し、請求項2に記載のOFDM多チャンネル
    伝送受信システムで受信し、所望のチャンネル、または
    複数のチャンネルを一括して復調するOFDM多チャン
    ネル伝送システムにおいて、 前記OFDM多チャンネル伝送送信システムの夫々のIF
    FT手段により生成される時系列のシンボル信号列を送出
    するタイミングを合わせるためのシンボル同期信号発生
    手段を備えたことを特徴とするOFDM多チャンネル伝
    送システム。
  4. 【請求項4】請求項3に記載のOFDM多チャンネル伝
    送システムにおいて、 前記シンボル同期手段からのシンボル同期用信号を、前
    記OFDM多チャンネル伝送送信システムの特定の1台
    から、他の前記OFDM多チャンネル伝送送信システム
    全てに送信し、前記OFDM多チャンネル伝送送信シス
    テムにおいては、前記シンボル同期用信号を基に、送出
    するタイミングを合わせて前記シンボル信号列を送信す
    ることを特徴とするOFDM多チャンネル伝送システ
    ム。
  5. 【請求項5】請求項3に記載のOFDM多チャンネル伝
    送システムにおいて、 前記シンボル同期信号発生手段からのシンボル同期用信
    号を、前記OFDM多チャンネル伝送受信システムか
    ら、前記OFDM多チャンネル伝送送信システム全てに
    送信し、前記OFDM多チャンネル伝送送信システムで
    は、前記シンボル同期用信号を基に、送出するタイミン
    グを合わせて前記シンボル信号列を送信することを特徴
    とするOFDM多チャンネル伝送システム。
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