JP2002520951A - データ送信方法及び無線システム - Google Patents

データ送信方法及び無線システム

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JP2002520951A
JP2002520951A JP2000559679A JP2000559679A JP2002520951A JP 2002520951 A JP2002520951 A JP 2002520951A JP 2000559679 A JP2000559679 A JP 2000559679A JP 2000559679 A JP2000559679 A JP 2000559679A JP 2002520951 A JP2002520951 A JP 2002520951A
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オーリ ピーライネン
カーリ ニエメーレ
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ノキア ネットワークス オサケ ユキチュア
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、データ送信方法及び無線システムに係る。特に、本発明は、送信されるべき信号に対してＧＭＳＫ及びｍ−ＰＳＫの両変調方法を使用でき、そして所与の時間に使用される変調方法を別の変調方法に変更できるような方法及びシステムに係る。本発明の解決策では、送信器のｍ−ＰＳＫ変調器は、送信されるべき信号に所与の係数を乗算して、受信信号の信号コンステレーションを変調方法に関わりなく同様のものにする乗算器(602)を備えている。従って、受信器における信号の処理が容易になり、そしてｍ−ＰＳＫ変調に関連して送信のクオリティが改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、データ送信方法及び無線システムに係る。より詳細には、本発明は
、送信されるべき信号に対してＧＭＳＫ及びｍ−ＰＳＫの両変調方法を使用する
ことができそして所与の時間に使用される変調方法を別の変調方法に変更できる
方法及びシステムに係る。
【０００２】
【背景技術】
無線テレコミュニケーションシステムでは、チャンネル即ち無線経路のクオリ
ティが常時変化する。例えば、多経路伝播、フェージング、環境における干渉及
び他の多数の事柄のような多数の要因が無線システムチャンネルのクオリティに
影響を及ぼす。
【０００３】 既知の無線システムを設計する場合、チャンネルのクオリティが悪いときでも
信号のクオリティを確保することが目的とされている。データ送信システムを設
計するときには、送信経路に使用される変調方法が重要なパラメータとなる。従
って、送信されるべき情報記号は、送信経路に生じる消失及び送信経路の容量に
より送信経路を経て送信することができず、そして満足な送信経路容量及び送信
クオリティを形成するためには適当な方法によって記号を変調しなければならな
い。既知のシステムを設計するときには、変調方法を選択するための主な焦点が
送信クオリティを確保することであり、悪いチャンネル条件における変調方法の
性能が非常に重要となっている。このため、高いデータレートをもつ信号を送信
する現在のシステムの能力は、むしろ悪いものである。送信のクオリティを確保
するときには、容量が影響を受ける。
【０００４】 既知の変調方法の一例は、ＧＳＭ（移動通信用のグローバルシステム）セルラ
ー無線システムに使用されるＧＭＳＫ（ガウス最小シフトキーイング）である。
これは、限定された周波数スペクトルを有し、その性能は優れているが、データ
送信レートがあまり高くない。連続位相シフトキーイング方法ｍ−ＰＳＫは、高
いデータレートを得ることができるが、変調方法は、送信チャンネルが著しい干
渉をもたず、即ち信号対雑音比が良好なときしか充分に機能しない。
【０００５】 性能及び送信レートを最適化する１つの解決策は、使用する変調方法を現在の
必要性に基づいて変更することである。ＧＭＳＫ方法は、優れた干渉許容が要求
されるときに使用することができ、そしてチャンネルのクオリティが良好なとき
には、例えば、８−ＰＳＫ方法を使用して、ＧＭＳＫに比して３倍も高速なデー
タレートを達成することができる。
【０００６】 既知の無線システムに伴う問題は、接続進行中に変調方法をいかに途切れずに
変更するかである。変調方法を変更する場合、送信器が前もって受信器に通知せ
ずにその変調方法を変更できるので、特に受信器において問題が生じる。しかし
ながら、例えば、パケット交換データ送信では、変調方法を途切れずに変更する
ことが要求される。
【０００７】 それ故、ＧＭＳＫ及びＰＳＫ方法を使用するときには、受信器は、信号の受信
時に、どの変調方法を使用して信号を送信したかチェックしそして判断しなけれ
ばならない。前もって通知せずに変調方法を変更できるので、変調方法のこのチ
ェックは連続的動作であり、それを容易に行えるほど、良好となる。従来、使用
する変調方法の判断は、各フレームのトレーニングシーケンスに基づいて行なわ
れていた。受信したＧＭＳＫ信号の信号コンステレーションは、受信器において
回転するので、検出の前に回転を除去しなければならない。ＰＳＫ信号の信号コ
ンステレーションは、受信器において回転せず、従って、チャンネル推定の前に
信号を異なるやり方で処理しなければならない。これは、チャンネル推定の前に
受信器が使用された変調方法を知らないので、問題を引き起こす。
【０００８】
【発明の開示】
従って、本発明の目的は、上記問題を解消する方法、及びこの方法を実施する
無線システムを提供することである。従って、受信器は、たとえ送信器の変調方
法を前もって知らなくても、送信された信号を効果的に復調及び検出することが
できる。これは、送信されるべき信号に対してＧＭＳＫ及びｍ−ＰＳＫの両変調
方法を使用することができそして所与の時間に使用される変調方法を別の変調方
法に変更できる本発明のデータ送信方法により達成される。本発明の方法では、
ｍ−ＰＳＫ変調方法を使用するときに、信号に所与の係数を乗算して、変調方法
に関わりなく信号のコンステレーションを同様にする。
【０００９】 本発明の更に別の目的は、１組の送信器及び受信器を備え、その送信器の少な
くとも幾つかは、信号を変調するためのＧＭＳＫ変調器及びｍ−ＰＳＫ変調器の
両方と、所与の時間に使用される変調方法を選択するための制御ユニットとを含
むような無線システムを提供することである。本発明のシステムでは、送信器の
ｍ−ＰＳＫ変調器は、送信されるべき信号に、受信信号の信号コンステレーショ
ンを変調方法に関わりなく同様のものにする所与の係数を乗算するための乗算器
を含む。
【００１０】 本発明の方法及びシステムは、多数の効果を発揮する。本発明の解決策では、
異なる変調方法により送信された信号をチャンネル推定の前に同様に処理できる
ので、異なる変調方法を途切れずに結合することができる。 本発明の好ましい実施形態では、送信されるべきｍ−ＰＳＫ信号に、受信器に
おいて信号コンステレーションをＧＭＳＫ変調信号のコンステレーションと同様
に回転させる係数が乗算される。本発明の解決策では、送信されるべきデータが
０ビットしか含まないときに生じるＰＳＫ変調方法の１つの欠点が回避される。
このような場合に、変調された信号は、搬送波しか含まないが、本発明の解決策
では、コンステレーションの回転によりこの状態が回避される。
【００１１】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。 図１は、本発明の解決策を適用することのできるデジタルデータ送信システム
を示す図である。このシステムは、加入者ターミナル１０８−１１２への両方向
接続１０２−１０６を有するベースステーション１００を備えたセルラー無線シ
ステムの一部分である。更に、ベースステーションは、ネットワークのどこかに
あるターミナルの接続を切り換えるベースステーションコントローラ１１４への
接続も有する。ターミナル及びシステムのベースステーション又はこの装置の少
なくとも一部分に対してＧＭＳＫ及びｍ−ＰＳＫの両変調方法を使用することが
できる。所与の時間に所与の状態で使用される変調方法は、別の変調方法に変更
することができる。信号対雑音比が悪い状態では、ＧＭＳＫ方法を使用すること
ができ、そして送信経路が許すときには、例えば、８−ＰＳＫ方法を使用するこ
とができる。デジタルＧＳＭセルラー無線システムの更に別の開発されたシステ
ムであるＥＤＧＥは、本発明のシステムの良い例である。しかしながら、当業者
に明らかなように、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、他の
システムにも使用することができる。
【００１２】 本発明のシステムにおける送信器の構造例を次に説明する。ここでは、加入者
ターミナル１０８の構造を述べる。当業者に明らかなように、対応する部品は、
実質的にベースステーションにも見られる。受信方向に、アンテナ２００で受け
取られた信号は、二重フィルタ２０２へ送られ、このフィルタは、送信及び受信
に使用される周波数を互いに分離する。二重フィルタ２０２から、信号は高周波
部分２０４へ送られ、ここで、信号は中間周波に変換されるか又は基本帯域へ直
接変換され、そしてこのように変換された信号は、アナログ／デジタルコンバー
タ２０６においてサンプル及び量子化される。コンバータから、信号はイコライ
ザ２０８へ送られ、これは、例えば、多経路伝播により生じる干渉を補償する。
変調は復調器２１０において復調され、即ちイコライズされた信号からビット流
が抽出され、デマルチプレクサ２１２へ送られる。デマルチプレクサ２１２は、
異なるタイムスロットからそれら自身の論理チャンネルへビット流を分離する。
デマルチプレクサから、信号は、デインターリーブ及び暗号解読手段２１３へ送
られる。その後、チャンネルコーデック２１４が、異なる論理チャンネルのビッ
ト流をデコードし、即ちビット流が、制御ユニット２１６へ送られるべきシグナ
リングデータであるか、或いはスピーチコードをデコードするスピーチコーデッ
ク２１８へ送られるべきスピーチであるか判断する。スピーチコーデックから、
信号はスピーカ２２０へ送られる。チャンネルコーデック２１４は、エラの修正
も行う。制御ユニット２１６は、種々のユニットを制御することにより内部制御
タスクを実行する。
【００１３】 送信方向に、信号は、マイクロホン２２２から、スピーチコード化を行うスピ
ーチコーデック２１８へ送られる。スピーチコーデックから、信号はチャンネル
コード化を行うチャンネルコーデック２１４へ送られる。チャンネルコーデック
２１４から出力されるデータは、インターリーブ及び暗号化される（２１９）。
その後、信号はバースト形成器２２４へ送られ、これは、例えば、チャンネルコ
ーデック２１８から送られるデータにトレーニングシーケンス及びテールビット
を加えることにより、送信されるべきバーストを形成する。マルチプレクサ２２
６は、各バーストに対するタイムスロットを指示する。変調器２２８は、デジタ
ル信号を高周波搬送波に変調する。これは、以下で詳細に説明する。変調された
信号は、高周波送信ユニット２３０へ送られ、ここで、信号は送信前にフィルタ
され、即ち信号の帯域巾が所要領域に制限され、そしてフィルタの後に、信号は
二重フィルタ２０２を経てアンテナ２００により送信される。送信器２３０は、
送信の出力電力も制御する。シンセサイザ２３２は、種々のユニットに対し必要
な周波数を構成する。
【００１４】 ここに示す装置は、当業者に明らかなように、アダプタ及びフィルタのような
他の要素を含むこともできる。 次いで、復調器２２８の動作を詳細に説明する。以下、ｍ−ＰＳＫの一例とし
て８−ＰＳＫを使用する。しかしながら、当業者に明らかなように、本発明は、
これに限定されるものではない。
【００１５】 図３は、信号がＧＭＳＫ変調方法によって送信されたときの受信信号の信号コ
ンステレーションを示す。原理的に、コンステレーションは、４つのポイント３
００、３０２、３０４及び３０６を含む。現在、ポイント３００にいると仮定す
る。ＧＭＳＫは、差動コードを使用し、即ちコンステレーションにおける移動の
方向は、ビットが手前のビットと同じであるか異なるかに基づいて変化する。ビ
ットが同じである（０→０又は１→１）場合には、コンステレーションにおける
移動の方向が反時計方向であり、即ちオフセット３０８が実行される。ビットが
異なる（０→１、１→０）場合には、コンステレーションにおける移動の方向が
時計方向であり、即ちオフセット３１０が実行される。ＧＭＳＫでは、エラーを
最小にするためにポイントを２つの異なるクラスター、例えば３００及び３０４
に集めることが目的であるから、信号は、手前の動作に加えて、ｅ-jk π /4で乗
算される。但し、ｋは、フレームにおけるビットの位置に基づくビットインデッ
クスである。これは、コンステレーションを時計方向に回転させ、即ち上記の例
では、オフセット３０８の後にオフセット３１２が続き、即ちポイントは同じに
留まる。対応的に、オフセット３１０の後にオフセット３１４が続き、即ちポイ
ント３０４へ移動する。
【００１６】 図４は、信号が８−ＰＳＫ変調方法により送信されたときの受信信号の信号コ
ンステレーションを示す。このコンステレーションは、８つのポイント４００、
４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２及び４１４を含む。８つのポ
イントは、８−ＰＳＫで送信される８つの記号に対応する。各記号は、グレーコ
ード化された３つのビットを含み、従って、隣接ポイントのビット組合せは、常
に互いに１ビットだけ異なる。図中、考えられるコードは、マークされたビット
の組合せにより示されている。
【００１７】 図５に示す変調器ブロック図により本発明の解決策を一例として述べる。送信
器は、必要なときに、変調方法を変更することができる。本発明の送信器は、Ｇ
ＭＳＫ変調器５００及びＰＳＫ変調器５０２の両方を備えている。送信されるべ
き信号は、変調器の第１スイッチ５０４に送られる。このスイッチは２つの位置
を有する。一方の位置では、スイッチ５０４は、信号をＧＭＳＫ変調器へ切り換
える。他方の位置では、スイッチは、信号をＰＳＫ変調器へ切り換える。このス
イッチは、送信器の制御ユニット（図示せず）から制御信号５０６を受け取る。
変調器の出力は別のスイッチ５０８へ送られ、これも、２つの位置を有する。こ
の第２スイッチ５０８は、第１スイッチ５０４に同期され、従って、第１スイッ
チが信号をある変調器へ切り換えた場合に、第２スイッチもその変調器へ信号経
路を切り換える。第２スイッチも、送信器の制御ユニット（図示せず）から制御
信号５１０を受け取る。第２スイッチ５０８から、信号は、高周波部分へ送られ
る。
【００１８】 本発明の送信器において、ＧＭＳＫ変調器５００は、当業者に知られたやり方
で実施することができる。図６は、ＰＳＫ変調器の構造を示す。 送信されるべき８−ＰＳＫ記号を文字Ｓで示す。Ｓは、値［０、１、・・７］
を得ることができる。変調器は、コーダ６００を備え、ここで、送信されるべき
ビットは、先ず、記号Ｓとしてマップされ、即ち送信されるべき３つの隣接ビッ
トをＢ０、Ｂ１及びＢ２とすれば、Ｓ＝Ｍａｐ（Ｂ２、Ｂ１、Ｂ０）である。そ
の後、記号は乗算器６０２へ送られ、項ｅ-jk π /4で乗算される。但し、ｋは、
フレームにおけるビットの位置に基づくビットインデックスである。ビットイン
デックスｋに関する情報は、送信器の制御器（図示せず）により乗算器へ送信さ
れる。乗算はコンステレーションの回転を生じさせる。図４を参照し、例えば、
記号４０４に対応する３つの隣接ビットを記号４００の後に送信しなければなら
ないと仮定する。先ず、記号４０４がマップされ、次いで、項ｅ-jk π /4で乗算
され、９０°の時計方向回転を生じさせる。これにより、ポイント４００をとる
ことになり、次いで、送信される。対応的に、送信されるべき３つの隣接ビット
が記号４００に対応する場合には、回転により記号４１２が送信されることにな
る。
【００１９】 乗算器６０２の後に、信号は、式Ｐ＝ｅ-jk π /4ｅ-j π S/4で表すことができ、
但し、Ｓは、送信されるべき記号である。乗算器６０２から、信号はフィルタ６
０４へ送られ、ここで、好ましくは、ガウス分布に基づくフィルタ動作が行なわ
れる。フィルタから、信号は、第２及び第３の乗算器６０６、６０８へ送られ、
ここで、信号は周波数ｗcへと乗算される。信号成分は、加算器６１０において
合成され、そして高周波部分へと送られる。
【００２０】 図７のブロック図により受信器における変調器の構造を一例として説明する。
本発明の解決策のある効果は、受信器の構造に現われる。復調器は、受信信号に
項ｅ-jk π /4を乗算する乗算器７００を備えている。この乗算は、信号コンステ
レーションの回転を除去する。乗算器から、信号は推定器７０２へ送られ、ここ
で、インパルス応答が推定され、そして使用する変調方法を判断することができ
る。推定器から、信号は、好ましくは、例えば、ビタビ検出器である検出器７０
４へ送られる。本発明の解決策では、使用する変調方法に関わりなく信号を同様
に処理することができる。本発明の解決策を使用しない場合には、信号を乗算器
の前で別の岐路へ分岐させ、そこで、回転を除去せずに信号を処理しなければな
らない。この分岐の排除により、受信器の実施が簡単化される。 添付図面の例を参照して本発明を以上に説明したが、本発明は、これに限定さ
れるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の範囲内で種々の変更がなされ
得ることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の無線システムの一例を示す図である。
【図２】 トランシーバの構造を示す図である。
【図３】 ＧＭＳＫ変調方法の信号コンステレーションを示す図である。
【図４】 ８−ＰＳＫ変調方法の信号コンステレーションを示す図である。
【図５】 変調器の構造を示す図である。
【図６】 ＰＳＫ変調器の構造を示す図である。
【図７】 復調器の構造を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＧＭＳＫ及びｍ−ＰＳＫの両変調方法を信号に対して使用す
    ることができそして所与の時間に使用される変調方法を別の変調方法に変更でき
    るデータ送信方法において、ｍ−ＰＳＫ変調方法を使用するときに、信号に所与
    の係数を乗算して、変調方法に関わりなく信号のコンステレーションを同様にす
    ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 送信されるべき信号は、多数のビットで形成されたバースト
    より成り、そして所与の係数は、バーストにおけるビットの位置に依存する請求
    項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 送信されるべき信号は、多数のビットで形成されたバースト
    より成り、そしてビットインデックスをkとすれば、送信されるべき信号に係数
    ｅ-jk π /4を乗算する請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 送信されるべきｍ−ＰＳＫ信号に、信号コンステレーション
    を受信器においてＧＭＳＫ変調信号のコンステレーションと同様に回転させる係
    数を乗算する請求項２又は３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 変調方法を、受信器に分からずに別の変調方法に変更できる
    請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】 上記方法はセルラー無線システムに適用される請求項１ない
    し４のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】 １組の送信器(100,108-112)及び受信器(100,108-112)を備え
    ており、その送信器の少なくとも幾つかは、信号を変調するためのＧＭＳＫ変調
    器(500)及びｍ−ＰＳＫ変調器(502)の両方と、所与の時間に使用される変調方法
    を選択するための制御ユニット(216)とを含むような無線システムにおいて、 上記送信器のｍ−ＰＳＫ変調器は、送信されるべき信号に、受信信号の信号コ
    ンステレーションを変調方法に関わりなく同様にする所与の係数を乗算するため
    の乗算器(602)を含むことを特徴とする無線システム。
  8. 【請求項８】 送信されるべき信号は、多数のビットで形成されたバースト
    より成り、そして上記システムの送信器は、ビットインデックスをkとすれば、
    送信されるべき信号に係数ｅ-jk π /4を乗算する乗算器(602)を含む請求項７に記
    載のシステム。
  9. 【請求項９】 送信されるべき信号は、多数のビットで形成されたバースト
    より成り、そして上記システムの送信器は、送信されるべき信号に、信号コンス
    テレーションを受信器においてＧＭＳＫ変調信号のコンステレーションと同様に
    回転させる係数を乗算する乗算器(602)を含む請求項８に記載のシステム。
  10. 【請求項１０】 上記システムは、セルラー無線システムである請求項７な
    いし９のいずれかに記載のシステム。
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