JP2001358692A - 直交周波数分割多重変復調回路 - Google Patents
直交周波数分割多重変復調回路Info
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Abstract
のOFDM回線で多重化して伝送可能な直交周波数分割
多重変復調回路を提供する。 【解決手段】 入力信号はそれぞれシリアルパラレル変
換器101,102,103で複素パラレル信号に変換
され、サブキャリアと変調方式とが通信チャンネル毎に
割り当てられる。その信号はランドマイザ104で並び
方の順序が入れ替えられ、離散的逆フーリエ変換器10
5で処理され、パラレルシリアル変換器106でシリア
ル信号に変換され、送信機107で直交変調されてアン
テナ115から出力される。アンテナ116で受信され
た信号は受信機108で直交復調され、シリアルパラレ
ル変換器109でパラレル信号に変換され、離散的フー
リエ変換器110で処理され、ランドマイザ104で元
のサブキャリアの順序に戻され、パラレルシリアル変換
器112,113,114で復号されて出力される。
Description
変復調回路に関し、特に複数の異なるチャンネルを伝送
するOFDM(Orthogonal Frequen
cy Division Multiplex:直交周
波数分割多重)変復調回路に関する。
おり、その変調方式としてはOFDM方式が採用される
予定である。また、5GHz帯の無線LAN(Loca
l Area Network)においてもOFDM方
式が変調方式として採用されている。
多数のサブキャリアにそれぞれ変調をかけて伝送する方
式であり、周波数利用効率が高く、しかもマルチパスフ
ェーディングに強いという特徴がある。
変復調回路の構成例を示す。この図10を用いて上記の
OFDM方式の原理について説明する。まず、伝送信号
Xは、例えばディジタルハイビジョン放送の信号であ
り、20Mbpsのデータ信号と、10.72Mbps
のオーバヘッド(誤り訂正や同期制御のための信号)と
からなる。すなわち、合計で30.72Mbpsであ
る。
P)101に通して4×512ビットのパラレルデータ
を生成し、さらに4ビット毎に区切り、これによって1
6値QAM(Quadrature Amplitud
e Modulation)ベースバンド信号Aを発生
する。
(Re)と虚数部(Im)とを持つ複素データであり、
複素平面上の各信号点と4ビット単位の入力信号との対
応を図11に示す。
2/4/512Msps=15kspsの複素16値Q
AMの信号Aが512個出力される。これら512個の
複素数を離散的逆フーリエ変換器(IFFT)105に
かけると、512ペアの変換結果Bが得られる。この結
果Bをパラレルシリアル変換器(P/S)106でシリ
アル信号Cに変換する。
として、サンプルレート15ksps×512=7.6
8Mspsの速度で送信機(TX)107に出力する。
送信機107はI,Qベースバンド信号を直交変調して
アンテナ115から出力する。
配置を示す。図12に示すように、サブキャリア間の間
隔はシンボルレートである15kHzに等しく、サブキ
ャリア数は512本である。したがって、帯域幅は15
kHz×512=7.68MHzである。
側では、アンテナ116で送信側から送信された高周波
信号を受信し、受信機(RX)108で直交復調を行
い、ベースバンド信号(I,Q)Dを生成する。これを
それぞれシリアルパラレル変換器(S/P)109で
7.68Mspsの速度でサンプリングし、512組の
I(実数部),Q(虚数部)信号で構成されるパラレル
信号Eを生成する。これを離散的フーリエ変換器(FF
T)110にかけると、512個の複素数が得られる。
の複素平面状の信号点を表している.この信号点から対
応する4ビット(16値QAMの場合)のデータを再生
し、パラレルシリアル変換器(P/S)112によって
元の信号Yに復号して出力する。
伝送されるビットレートが、例えば30.72Mbps
と非常に高速である。これらを多数のサブキャリアにわ
けて送信する。サブキャリア数が512本で、変調方式
が16値QAMの場合には、サブキャリア当りのシンボ
ルレートが僅か15kspsとなる。1シンボル当りの
継続時間は約67μsecであり、これは通常のマルチ
パスの通路差に比べて十分大きい値(換算すると、20
kmに相当する)である。したがって、OFDM方式は
マルチパス伝送に対して強力な耐性がある。
FDM方式はそれぞれディジタルテレビジョン放送や高
速無線LAN等の単体の利用を前提としたものである
が、OFDM方式は本質的にマルチパス伝送に強いとい
う特徴があり、この特徴はその他の移動体通信において
も魅力的なものである。
方式を移動体通信にも使いたいという要求がでてくると
考えられる。しかしながら、OFDM方式は数百本以上
の非常に沢山のサブキャリアを使い、全体でみれば大変
な伝送容量を実現するものであるから、1種類だけの移
動体通信で独占的に使うことは許されない。
タルTV、無線LAN、インタネット、携帯電話等のさ
まざまな通信を1つのOFDM回線で伝送することが考
えられる。これら複数の種類の異なる通信信号はそれぞ
れ異なるビットレートであり、また情報のタイプによっ
て必要とする伝送品質(QoS:Quality of
Service)が異なる。
度(例えば、28.8kbps、1.44Mbps、1
0Mbps)があり、誤り率は10E−6以下が要求さ
れる。これに対して、電話等の音声通信では13kbp
s程度であり、誤り率10E−3程度でも十分な品質で
ある。
消し、ビットレート及びQoSが異なる信号を1本のO
FDM回線で多重化して伝送することができる直交周波
数分割多重変復調回路を提供することにある。
分割多重変復調回路は、複数のサブキャリアを用いて通
信を行い、かつ複数の通信チャンネルを送受信する直交
周波数分割多重変復調回路であって、前記複数のサブキ
ャリアが複数の群に分割された各サブキャリア群を前記
複数の通信チャンネルの各々に割り当てるようにしてい
る。
復調回路は、ビットレート及びQoS(Quality
of Service)が異なる複数の通信チャンネ
ルを1本のOFDM(Orthogonal Freq
uency Division Multiplex:
直交周波数分割多重)回線で多重化して伝送する方法を
提供するものである。
交周波数分割多重変復調回路では、複数のサブキャリア
を用いて通信を行い、かつ複数の通信チャンネルを送受
信するOFDM方式において、前記複数のサブキャリア
が複数の群に分割されており、前記各サブキャリア群が
前記複数の通信チャンネルの各々に割り当てられている
ことを特徴としている。
回路では、個々の通信チャンネルへのサブキャリア群の
割り当てが適応的に行われることを特徴としている。
回路では、各サブキャリア群に施される変調方式が対応
する通信チャンネルに必要とされるQoS(Quali
tyof Service)に応じて変化することを特
徴としている。
回路では、送信側に各サブキャリアの周波数軸上の並び
方をランダム化する手段を備え、受信側に元に戻す手段
を有することを特徴としている。
回路では、必要と有れば、すべてのサブキャリアを単一
のチャンネルに割り当て、その間、他のチャンネルの通
信を休止することを特徴としている。
回路では、上記の変化する変調方式がBPSK(Bin
ary Phase Shift Keying),Q
PSK(Quadrature Phase Shif
t Keying),QAM(Quadrature
Amplitude Modulation)等の位相
変調であり、QoSに応じて位相平面上のシンボルポイ
ントを変化させるものであることを特徴としている。
回路では、各サブキャリアの送信電力が一様であること
が望ましいので、各サブキャリアの送信電力が変調方式
の如何によらず同一になるように、変調シンボルの波高
値が決められていることを特徴としている。
回路では、周波数選択性フェーディングによって特定の
サブキャリアが抑圧されることがあるため、これを防止
する手立てとして、サブキャリアの位置をランダム化す
る処理がシンボル毎に更新されることを特徴としている
回路では、シンボル毎のランダム化パターンを送信側で
決定して受信側に伝達する手段と、ランダム化パターン
の送受間の同期を取る手段とを有することを特徴として
いる。
調回路では、シンボル毎のランダム化パターンを送信側
で決定して受信側に伝達する手段を有し、ランダム化パ
ターンの送受間の同期を取る手段として、所定の通信チ
ャンネル及びそれに対応するサブキャリアが割り当てら
れていることを特徴としている。
調回路では、所定の通信チャンネル及びそれに対応する
サブキャリアがランダム化のプロセスから除外されてい
ることを特徴としている。
で、本発明の直交周波数分割多重変復調回路では、1つ
のOFDM回線を用いて、ビットレート及びQoSが異
なる通信チャンネルを伝送することが可能となる。
面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例による
直交周波数分割多重変復調回路の構成を示すブロック図
である。図1において、本発明の一実施例による直交周
波数分割多重変復調回路はシリアルパラレル変換器(S
/P)101,102,103と、ランドマイザ(Ra
ndomize)104と、離散的逆フーリエ変換器
(IFFT)105と、パラレルシリアル変換器(P/
S)106と、送信機(TX)107とからなる送信側
と、受信機(RX)108と、シリアルパラレル変換器
(S/P)109と、離散的フーリエ変換器(FFT)
110と、デランドマイザ(De−Randomiz
e)111と、パラレルシリアル変換器(P/S)11
2,113,114とからなる受信側とによって構成さ
れている。
1の構成例を示すブロック図である。図2において、シ
リアルパラレル変換器101はシフトレジスタ601
と、16値QAM(Quadrature Ampli
tude Modulation)発生回路602,6
03,604,605とから構成されている。
2の構成例を示すブロック図である。図3において、シ
リアルパラレル変換器102はシフトレジスタ701
と、QPSK(Quadrature Phase S
hift Keying)発生回路702,703,7
04,705とから構成されている。
るための図であり、図5は図1のデランドマイザ111
を説明するための図であり、図6は図2のシリアルパラ
レル変換器101の動作を示すタイムチャートであり、
図7は図3のシリアルパラレル変換器102の動作を示
すタイムチャートであり、図8は複素平面上のシンボル
点を示す図である。これら図1〜図8を参照して本発明
の一実施例による直交周波数分割多重変復調回路の動作
について説明する。
重変復調回路では、図10に示す従来例の直交周波数分
割多重変復調回路と異なり、送信側が複数のデータ入力
X1,X2,…,Xnを有しており、受信側もこれに対
応する複数のデータ出力Y1,Y2,…,Ynを有して
いる。
シリアルパラレル変換器101,102,103で複素
パラレル信号Aに変換される。例えば、入力信号X1は
ビットレート240kbpsが入力される。入力信号X
1のQoSが中程度であれば、サブキャリアを4つ割り
当て、変調方式を16値QAMとすると、シリアルパラ
レル変換器101の出力は15kspsの4個(4つの
サブキャリアに対応した)の複素数になる。
変換器101においては、図2に示すように、データレ
ートに等しい周波数のクロックで駆動されるシフトレジ
スタ601にデータが入力される。シフトレジスタ60
1のパラレル出力は4ビットずつ組になっており,それ
ぞれ16値QAM発生回路602,603,604,6
05に入力され、シンボルレートに等しいクロック(S
ymbol CLOCK)で取り込まれる。
1に示すような複素平面上のシンボル点が選択され、そ
れぞれの実数部(Re)、虚数部(Im)が出力され
る。その動作のタイミングチャートを図6に示す。
psでQoSが高い場合、サブキャリアを4つ割り当
て、変調方式を誤り率が低いQPSKを使う。この場
合、シリアルパラレル変換器102の出力も15ksp
sの4個(4つのサブキャリアに対応した)の複素数に
なる。
は、図3に示すように、データレートに等しい周波数の
クロックで駆動されるシフトレジスタ701にデータが
入力される。シフトレジスタ701のパラレル出力は2
ビットずつ組になっており,それぞれQPSK発生回路
702,703,704,705に入力され、シンボル
レートに等しいクロック(Symbol CLOCK)
で取り込まれる。
に示すような複素平面上のシンボル点が選択され、それ
ぞれの実数部(Re)、虚数部(Im)が出力される。
その動作のタイミングチャートを図7に示す。
高くなく、ビットレートが90kbpsの場合、サブキ
ャリアを1つ割り当て、変調方式を64値QAMとする
と、シリアルパラレル変換器103の出力も15ksp
sの1個(1つのサブキャリアに対応した)の複素数に
なる。
ら適正な変調方式と割り当てるサブキャリア数とを決定
することができ、すべてのサブキャリアのシンボルレー
トを同一の15kHzとすることができる。
式とを通信チャンネル毎に割り当てて、合わせて512
個の複素シンボル(シンボルレート15kbps)が得
られる。この場合、通信チャンネルが足らず、サブキャ
リアがあまれば、そのキャリアは無変調、すなわち複素
数(0+j0)とすればよい。
複素データを、ランドマイザ104で並び方の順序を入
れ替える。この動作はシンボル単位で実行する。ランド
マイザ104においては、図4に示すように、制御信号
(例えば、8ビット)でシンボル単位に順序の入れ替え
を行う。制御信号が8ビットであれば、256通りの入
れ替えを行うことができる。図4においてはX510と
X511とをそのままY510,Y511につないでい
るが、これは制御チャンネルを想定している。
イズのパターンの通知を受信側に伝送するものであり、
ランドマイズせずにそのまま伝送したほうが、初期アク
セスが容易である。
素データA’を離散的逆フーリエ変換器105で処理
し、512組のI,QパラレルデータBを得る。この結
果をパラレルシリアル変換器106でシリアル信号Cに
変換する。パラレルシリアル変換器106からは変換前
の実数部がI信号、虚数部がQ信号として、サンプルレ
ート15ksps×512=7.68Mspsの速度で
送信機107に出力される。送信機107はI,Qベー
スバンド信号を直交変調し、アンテナ115から出力す
る。
配置を示す。図12に示すように、サブキャリア間の間
隔はシンボルレートである15kHzに等しく、サブキ
ャリア数は512本である。したがって、帯域幅は15
kHz×512=7.68MHzである。
側ではアンテナ116で送信側から送信された高周波信
号を受信し、受信機108で直交復調を行い、ベースバ
ンド信号(I,Q)Dを生成する.これをそれぞれシリ
アルパラレル変換器109で7.68Mspsの速度で
サンプリングし、512組のI(実数部),Q(虚数
部)信号で構成されるパラレル信号Eを生成する。これ
を離散的フーリエ変換器110にかけると、512個の
複素数が得られる。
アの複素平面状の信号点を表している.この結果をデラ
ンドマイザ111にかけて、ランドマイザ104で入れ
換えられたサブキャリアの順序を元に戻す。
示すように、制御信号(例えば、8ビット)でシンボル
単位に順序の入れ替えを行う。制御信号が8ビットであ
れば、256通りの入れ替えを行うことができる。図5
においてはY510とY511とをそのままX510,
X511につないでいるが、これは制御チャンネルを想
定している。
イズのパターンの通知を受信側に伝送するものであり、
ランドマイズせずにそのまま伝送したほうが、初期アク
セスが容易である。
キャリアの複素平面状の信号点を表している。この信号
点と各サブキャリアの変調方式とから対応するビットデ
ータを復元し、パラレルシリアル変換器112,11
3,114で元の信号Y1,Y2,…,Ynに復号して
出力する。
ことによって、複数のビットレートとQoSとが異なる
通信チャンネルを、1つのOFDM回線で伝送すること
が可能となる。
数分割多重変復調回路の構成を示すブロック図である。
図9においてはチャネルが単一の場合の直交周波数分割
多重変復調回路の構成を示している。
波数分割多重変復調回路はシリアルパラレル変換器(S
/P)101と、ランドマイザ(Randomize)
104と、離散的逆フーリエ変換器(IFFT)105
と、パラレルシリアル変換器(P/S)106と、送信
機(TX)107とからなる送信側と、受信機(RX)
108と、シリアルパラレル変換器(S/P)109
と、離散的フーリエ変換器(FFT)110と、デラン
ドマイザ(De−Randomize)111と、パラ
レルシリアル変換器(P/S)112とからなる受信側
とによって構成されている。
多重変復調回路では、異なるビットレートとQoSとを
持つ複数の通信チャンネルを1つのOFDM回線で伝送
することを主眼としている。しかしながら、場合によっ
ては1つの通信チャンネルだけを優先的に通す場合もあ
りうる。
継を行なう必要が生じたような場合、すべてのサブキャ
リアをこれに割り当てる必要が生じる。このような場合
に、他の優先度の低い通信チャンネルを一時的に休止し
て、すべてのサブキャリアを1つの優先チャンネルで使
うことも考えられるので、本発明の他の実施例による直
交周波数分割多重変復調回路では上記のような構成とし
ている。
変調方式の決定を通信チャンネルの優先度、ビットレー
ト、QoSに応じて適応的に決定することも本発明の内
に含まれる。
で、平均信号電力に差異が生じることは好ましくない。
シンボルの波高値を調整して、すべてのサブキャリアの
平均電力が均一になるようにすることも本発明に含まれ
る。
数のサブキャリアを用いて通信を行い、かつ複数の通信
チャンネルを送受信する直交周波数分割多重変復調回路
において、複数のサブキャリアが複数の群に分割された
各サブキャリア群を複数の通信チャンネルの各々に割り
当てることによって、ビットレート及びQoSが異なる
信号を1本のOFDM回線で多重化して伝送することが
できるという効果がある。
復調回路の構成を示すブロック図である。
ブロック図である。
ブロック図である。
る。
る。
イムチャートである。
イムチャートである。
変復調回路の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
信号との対応を示す図である。
図である。
路 701 シフトレジスタ 702,703,704,705 QPSK発生回路
Claims (11)
- 【請求項1】 複数のサブキャリアを用いて通信を行
い、かつ複数の通信チャンネルを送受信する直交周波数
分割多重変復調回路であって、前記複数のサブキャリア
が複数の群に分割された各サブキャリア群を前記複数の
通信チャンネルの各々に割り当てるようにしたことを特
徴とする直交周波数分割多重変復調回路。 - 【請求項2】 前記個々の通信チャンネルへのサブキャ
リア群の割り当てが適応的に行われるようにしたことを
特徴とする請求項1記載の直交周波数分割多重変復調回
路。 - 【請求項3】 前記各サブキャリア群に施される変調方
式は、対応する通信チャンネルに必要とされるQoS
(Quality of Service)に応じて変
化させるようにしたことを特徴とする請求項1または請
求項2記載の直交周波数分割多重変復調回路。 - 【請求項4】 前記各サブキャリアの周波数軸上の並び
方をランダム化する手段を送信側に含み、前記並び方が
ランダム化された信号を元に戻す手段を受信側に含むこ
とを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか記載の
直交周波数分割多重変復調回路。 - 【請求項5】 必要に応じてすべてのサブキャリアを単
一のチャンネルに割り当て、その間、他のチャンネルの
通信を休止するようにしたことを特徴とする請求項2記
載の直交周波数分割多重変復調回路。 - 【請求項6】 前記変化する変調方式は、少なくともB
PSK(Binary Phase Shift Ke
ying)とQPSK(Quadrature Pha
se Shift Keying)とQAM(Quad
ratureAmplitude Modulatio
n)とのいずれかの位相変調であり、前記QoSに応じ
て位相平面上のシンボルポイントを変化させるものであ
ることを特徴とする請求項3記載の直交周波数分割多重
変復調回路。 - 【請求項7】 前記各サブキャリアの送信電力は、前記
変調方式にかかわらず同一になるように、変調シンボル
の波高値が決められているようにしたことを特徴とする
請求項3記載の直交周波数分割多重変復調回路。 - 【請求項8】 前記サブキャリアの位置をランダム化す
る処理は、シンボル毎に更新されるようにしたことを特
徴とする請求項4記載の直交周波数分割多重変復調回
路。 - 【請求項9】 前記シンボル毎のランダム化パターンを
決定して前記受信側に伝達する手段を前記送信側に含
み、前記ランダム化パターンの送受間の同期を取る手段
を含むことを特徴とする請求項8記載の直交周波数分割
多重変復調回路。 - 【請求項10】 前記ランダム化パターンの送受間の同
期を取る手段として、所定の通信チャンネル及びそれに
対応するサブキャリアが割り当てられていることを特徴
とする請求項9記載の直交周波数分割多重変復調回路。 - 【請求項11】 前記所定の通信チャンネル及びそれに
対応するサブキャリアは、前記ランダム化のプロセスか
ら除外されていることを特徴とする請求項10記載の直
交周波数分割多重変復調回路。
Priority Applications (10)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000177711A JP2001358692A (ja) | 2000-06-14 | 2000-06-14 | 直交周波数分割多重変復調回路 |
DE60129884T DE60129884T2 (de) | 2000-06-14 | 2001-06-12 | Einrichtung zur Mehrträgermodulation sowie -Multiplexierung |
EP01250209A EP1164740B1 (en) | 2000-06-14 | 2001-06-12 | Arrangement for multicarrier modulation and multiplexing |
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