JP2007251855A - Ofdm信号の送信方法、ofdm送信機及びofdm受信機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の無線送信ユニット(108A−109A及び108B−109B)、無線送信ユニット間で異なるように定められた特定の時間−周波数領域内のサブキャリアに第1パイロット信号及び第1データ信号をそれぞれ割り当て、当該領域外のサブキャリアに第2のパイロット信号及び第2データ信号をそれぞれ割り当てる割り当て部(103)、第1パイロット信号及び第1データ信号に当該領域毎に定められた複素数値を乗じる乗算部(104)、複素数値が乗じられた第1パイロット信号と第1データ信号、及び第2パイロット信号と第2データ信号に対してOFDM変調を施すことにより各無線送信ユニットに供給すべきOFDM信号を生成する変調部(106A及び106B)を有する。
【選択図】 図30
Description
"MBMS transmission in E-UTRA", LG Electronics,[online],平成17年12月16日,[平成17年12月20日検索],インターネット<URL: http://www.3gpp.org/ftp/tsg_ran/WG1_RL1/TSGR1_43/Docs/R1-051300.zip>
前記第1パイロットサブキャリア及び前記第1データサブキャリアを含む複数のサブキャリアにより、前記複数の無線送信ユニット間で異なるように定められるサブキャリアグループを設定するサブキャリアグループ設定部と;前記第1パイロット信号及び第1データ信号に前記サブキャリアグループ毎に定められた複素数値を乗じる乗算部と;前記乗算部により前記複素数値が乗じられた第1パイロット信号と第1データ信号、及び前記第2パイロット信号と第2データ信号に対してOFDM変調を施すことにより前記複数の無線送信ユニットに供給すべきOFDM信号を生成する変調部と;を具備するOFDM送信機。を提供する。
図1に示されるように、本発明の一実施形態に係る無線通信システムは、複数(N)のOFDM送信機11,12,・・・,1Nと、各OFDM送信機11,12,・・・,1Nから異なるチャネル(伝搬路)を経て送信されてくるOFDM信号を受信するOFDM受信機20を含む。OFDM送信機11,12,・・・,1Nの各々は、OFDM信号を送信する。OFDM送信機11,12,・・・,1Nは、全て異なる場所に設置されている必要は必ずしもなく、幾つかが同じ場所に設置されてもよい。例えば、2つのOFDM送信機が一つの無線通信装置の中に含まれてもよい。それらの場合、OFDM送信機の構成要素の一部である後述するサブキャリア割り当て部やサブキャリアグループ設定部のような、送信機間で共通の要素については、複数のOFDM送信機で共用してもよい。以下、第1の実施形態に従うOFDM信号の送信方法、OFDM送信機、OFDM受信機及びチャネル推定の詳細について述べる。
図2は、一つのOFDM送信機の構成を示している。図3は、図2中のサブキャリア割り当て部103によるサブキャリアの割り当て及びサブキャリアグループ設定部104によるサブキャリアグループの設定の様子を示している。図3においては、横の時間軸に沿って複数のOFDMシンボルが配置され、縦の周波数軸に沿って各OFDMシンボルを形成する複数のサブキャリアが配置される。周波数軸に沿って記載された1,2,・・・,Mはサブキャリア番号を表す。時間軸に沿って記載された1,2,・・・はOFDMシンボル番号を表す。
次に、図4を用いて図1中のOFDM受信機20の一例について説明する。図4は、OFDM受信機20のマクロダイバーシティ受信に関わる構成を示している。アンテナ201によって受信されたRF信号は、低雑音増幅器、ダウンコンバータ及びアナログ−ディジタル変換器などを含む無線受信部202によってベースバンドディジタル信号に変換される。ベースバンドディジタル信号は、GI除去部203によってガードインターバルが除去された後、高速フーリエ変換(FFT)ユニット204により時間領域(time domain)の信号から周波数領域(frequency domain)の信号、すなわちサブキャリア毎の信号に分割される。FFTユニット204からの出力信号は、信号分離部205に入力される。
次に、OFDM送信機の他の例について説明する。図5に示されるOFDM送信機では、図2に示したOFDM送信機に対してスクランブル部110が追加されている。スクランブル部110は、サブキャリアグループ設定部104により設定されるサブキャリアグループ外のサブキャリアに割り当てられる信号122、すなわちグループインデックスが付加されていないパイロット信号及びデータ信号に対して、OFDM送信機毎に異なるスクランブリングパターンによりスクランブルを施す。スクランブルが施された信号は、IFFTユニット106に入力される。
図6は、図5に対応するOFDM受信機であり、図4に示したOFDM受信機に対してデスクランブル部210と第2のチャネル推定部211及び第2のチャネル等化部212が追加されている。サブキャリアグループ内のサブキャリアに割り当てられた信号は、図4に示したOFDM受信機と同様に処理される。すなわち、信号分離部205から出力される、サブキャリアグループ内のサブキャリアに割り当てられたパイロット信号221及びパイロット信号222は、それぞれチャネル推定部206及びチャネル等化部207に入力される。チャネル推定部206から出力されるチャネル推定値を用いて、チャネル等化部207によりデータ信号222に対してチャネル等化が行われる。チャネル等化部207によるチャネル等化後のデータ信号は復調器213によって復調され、これによってデータ信号の元となるビット列が再生される。
次に、図7〜図16及び図17(a)(b)を用いてサブキャリアグループのより具体的な設定方法について説明する。
前述したように、サブキャリアグループは少なくとも一つのパイロットサブキャリアと少なくとも一つのデータサブキャリアを含むように設定される。以下では、パイロットサブキャリアが周波数軸上で4サブキャリア当たり1つ、時間軸上で7サブキャリア当たり1つの周期で挿入されている場合を例にして、サブキャリアグループの設定方法の具体例を示す。以下の説明において、OFDMシンボルとは1回のIFFTにより生成される単位を表している。1つのOFDMシンボルには、複数のサブキャリアが含まれる。図7〜図16及び図17(a)(b)における周波数軸は、1つのOFDMシンボル内のサブキャリアの番号を表しており、時間軸はOFDMシンボルの番号を表している。
第1のサブキャリアグループ設定方法によると、時間軸及び周波数軸によって方形に区切られた特定の領域(時間−周波数領域)内のサブキャリアによって一つのサブキャリアグループを設定する。言い換えれば、連続する複数のOFDMシンボルに含まれるサブキャリア(パイロットサブキャリア及びデータサブキャリア)により一つのサブキャリアグループを設定する。例えば、図7の例は式を用いて次のように表される。図7において周波数軸上の位置をi、時間軸上の位置をjとし、サブキャリア401の位置を(i,j)=(1,1)とし、位置(i,j)のサブキャリアに割り当てられる信号をSi,j、サブキャリアグループ301内のサブキャリアに割り当てられる信号に乗ずる複素数値をR[1]、サブキャリアグループ302に乗ずる複素数値をR[2]とする。サブキャリアグループ毎に1つの複素数値を乗じる処理は、以下の式で表される。
第2のサブキャリアグループ設定方法では、時間軸及び周波数軸によって区切られた方形領域内のサブキャリア(パイロットサブキャリア及びデータサブキャリア)と、これら方形領域内の少なくとも一つのパイロットサブキャリアまたはデータサブキャリアと周波数方向の位置が同一で、かつ時間軸上の位置が異なるように方形領域外に配置された少なくとも一つのパイロットサブキャリアを組み合わせて1つのサブキャリアグループを設定する。言い換えれば、連続する複数のOFDMシンボルに含まれるサブキャリア(パイロットサブキャリア及びデータサブキャリア)と、当該連続する複数のOFDMシンボル内の少なくとも一つのパイロットサブキャリアまたはデータサブキャリアと同一周波数を有し、かつ当該連続する複数のOFDMシンボルに近接する少なくとも一つのOFDMシンボルに含まれるパイロットサブキャリアとによりサブキャリアグループを設定する。
次に、図14、図15及び図16を用いてサブキャリアグループ内のパイロットサブキャリアの配置方法の具体例を示す。図14に示す例では、サブキャリアグループ内のパイロットサブキャリアを時間方向及び周波数方向に一様に分散させて配置する。このようにパイロットサブキャリアをサブキャリアグループ内に分散して配置することで、チャネル応答の時間方向と周波数方向の両方の変動に追従したチャネル推定を行うことができる。
図17、図18、図19及び図20を用いてサブキャリアグループ内のパイロットサブキャリアの配置方法のさらに別の具体例を説明する。サブキャリアグループ外のサブキャリアには、各OFDM送信機間で異なる信号が割り当てられる。従って、OFDM受信機において所望のOFDM送信機からのデータサブキャリアを受信するためには、当該所望のOFDM送信機に対応するチャネル応答を推定する必要がある。図5で説明したOFDM送信機によれば、サブキャリアグループ外のサブキャリアに割り当てられた信号122についてはスクランブル部110によりスクランブリングを行う。これによりOFDM受信機において、所望のOFDM送信機に対応するチャネル応答のみを抽出することを可能にしている。
次に、図22A及び図22Bを用いてサブキャリアグループ毎に異なる複素数値の系列を用いる例について説明する。複素数値の系列としては、OFDM送信機間で異なる系列が選択される場合もあるし、同じ系列が選択される場合もある。ここでは、OFDM送信機間で異なる複素数値の系列が選択されている場合について具体的な例を示す。
図24は、複素数値系列が送信機間で直交化または擬似直交化されている場合に適したOFDM受信機を示している。図6のOFDM受信機との相違は信号分離部205から出力される、サブキャリアグループ内のパイロットサブキャリアに割り当てられたパイロット信号221が複素数値乗算部214にも入力される点と、複素数値乗算部214によって複素数値が乗じられたパイロット信号225がチャネル推定部211に入力される点と、チャネル推定部211がパイロット信号223とパイロット信号225を用いてチャネル推定を行う点である。
次に、図2または図5中に示したGI付加部107において付加されるガードインターバルの長さを設定する方法について説明する。ガードインターバルは、1OFDMシンボル毎に時間波形の一部をコピーすることで付加される。OFDMシンボルにガードインターバルを付加することによって、遅延波によるシンボル間干渉を低減することができる。一般に、ガードインターバル長が大きいほど、遅延広がりの大きいマルチパス環境に耐えることができる。
図28に示されるOFDM送信機は、例えば多入力・多出力(multi-input multi-output: MIMO)システムにおける送信側のように、複数(この例では2個)の無線送信ユニットを有する。第1の無線送信ユニットは無線送信部108A及びアンテナ109Aを含み、第2の無線送信ユニットは無線送信部108B及びアンテナ109Bを含む。
次に、サブキャリアグループ内のデータサブキャリアに割り当てられるデータ信号の内容例について説明する。図2または図5に示されるOFDM送信機はセルラーシステム(携帯電話システム)における基地局であり、図4、図6または図23に示されるOFDM受信機が端末である場合を例にとって説明する。基地局は複数のセクタを形成してもよい。その場合、基地局はセクタ数分のOFDM送信機を含む。データ信号は、例えば以下のようにブロードキャスト通信、マルチキャスト通信、あるいはソフトハンドオーバに用いられる。
次に、図28のOFDM送信機におけるサブキャリアグループ設定部に相当する機能をサブキャリア割り当て部に含ませたOFDM送信機の例について説明する。図30に示すOFDM送信機では、サブキャリア割り当て部103からの特定の時間−周波数領域内のサブキャリアに割り当てられた信号121(パイロット信号及びデータ信号)は、複素数値乗算部105に直接入力される。サブキャリア割り当て部103からの特定の時間−周波数領域以外のサブキャリアに割り当てられた信号122A(パイロット信号及びデータ信号)及び122B(パイロット信号及びデータ信号)は、IFFTユニット106Aあるいは106Bに直接入力される。
20・・・OFDM受信機
101・・・パイロット信号生成部
102・・・データ信号生成部
103・・・サブキャリア割り当て部
104・・・サブキャリアグループ設定部
105・・・複素数値乗算部
106・・・IFFTユニット
107・・・GI付加部
108・・・無線送信部
109・・・アンテナ
110・・・スクランブル部
111・・・信号振り分け部
121・・・サブキャリアグループが設定された信号
122・・・サブキャリアグループが設定されていない信号
201・・・アンテナ
202・・無線受信部
203・・・GI除去部
204・・・FFTユニット
205・・・信号分離部
206・・・チャネル推定部
207・・・チャネル等化部
208・・・復調器
210・・・デスクランブル部
211・・・チャネル推定部
212・・・チャネル等化部
213・・・復調器
214・・・複素数値乗算部
221,223・・・パイロット信号
222,224,225・・・データ信号
301〜30M・・・サブキャリアグループ
Claims (22)
- 複数の無線送信ユニットをそれぞれ有する複数のOFDM送信機によってOFDM信号を無線で送信する方法において、
前記OFDM送信機間で共通かつ前記複数の無線送信ユニット間で異なる複数の特定の時間−周波数領域内の少なくとも一つの第1パイロットサブキャリア及び第1データサブキャリアに、前記複数のOFDM送信機間で共通の第1パイロット信号及び前記複数のOFDM送信機間で共通の第1データ信号をそれぞれ割り当てるステップと;
前記特定の時間−周波数領域外の少なくとも一つの第2パイロットサブキャリア及び第2データサブキャリアに第2のパイロット信号及び第2データ信号をそれぞれ割り当てるステップと;
前記第1パイロット信号及び前記第1データ信号に前記特定の時間−周波数領域毎に定められた複素数値を乗じるステップと;
前記複数の無線送信ユニットに供給すべきOFDM信号を生成するために、前記複素数値が乗じられた第1パイロット信号と第1データ信号、及び前記第2パイロット信号と第2データ信号に対してOFDM変調を施すステップと;を具備するOFDM信号の送信方法。 - 複数の無線送信ユニットをそれぞれ有する複数のOFDM送信機によってOFDM信号を無線で送信する方法において、
前記複数のOFDM送信機間で共通の第1パイロット信号及び前記複数のOFDM送信機間で共通の第1データ信号をそれぞれ第1パイロットサブキャリア及び第1データサブキャリアに割り当てるステップと;
第2パイロット信号及び第2データ信号をそれぞれ第2パイロットサブキャリア及び第2データサブキャリアに割り当てるステップと;
前記第1パイロットサブキャリア及び前記第1データサブキャリアを含み、前記複数のOFDM送信機間で共通かつ前記複数の無線送信ユニット間で異なる複数のサブキャリアにより少なくとも一つのサブキャリアグループを設定するステップと;
前記第1パイロット信号及び前記第1データ信号に前記サブキャリアグループ毎に定められた複素数値を乗じるステップと;
前記OFDM信号を生成するために、前記複素数値が乗じられた第1パイロット信号と第1データ信号、及び前記第2パイロット信号と第2データ信号に対してOFDM変調を施すステップと;
生成されたOFDM信号を送信するステップと;を具備するOFDM信号の送信方法。 - 前記第2パイロット信号及び第2データ信号を予め定められたスクランブルパターンに従ってスクランブルするステップをさらに具備し、前記OFDM変調を施すステップは前記スクランブルされた第2パイロット信号及び第2データ信号に対して前記OFDM変調を施す請求項1または2のいずれか1項記載のOFDM信号の送信方法。
- OFDM信号を無線で送信する複数の無線送信ユニットと、
前記複数の無線送信ユニット間で異なるように定められた特定の時間−周波数領域内の少なくとも一つの第1パイロットサブキャリア及び第1データサブキャリアに第1パイロット信号及び第1データ信号をそれぞれ割り当て、前記特定の時間−周波数領域外の第2パイロットサブキャリア及び第2データサブキャリアに第2のパイロット信号及び第2データ信号をそれぞれ割り当てる割り当て部と;
前記第1パイロット信号及び前記第1データ信号に前記特定の時間−周波数領域毎に定められた複素数値を乗じる乗算部と;
前記複素数値が乗じられた第1パイロット信号と第1データ信号、及び前記第2パイロット信号と第2データ信号に対してOFDM変調を施すことにより前記無線送信ユニットに供給すべきOFDM信号を生成する変調部と;を具備するOFDM送信機。 - OFDM信号を無線で送信する複数の無線送信ユニットと、
第1パイロット信号及び第1データ信号をそれぞれ第1パイロットサブキャリア及び第1データサブキャリアに割り当て、第2パイロット信号及び第2データ信号をそれぞれ第2パイロットサブキャリア及び第2データサブキャリアに割り当てる割り当て部と;
前記第1パイロットサブキャリア及び前記第1データサブキャリアを含む複数のサブキャリアにより、前記複数の無線送信ユニット間で異なるように定められるサブキャリアグループを設定するサブキャリアグループ設定部と;
前記第1パイロット信号及び第1データ信号に前記サブキャリアグループ毎に定められた複素数値を乗じる乗算部と;
前記乗算部により前記複素数値が乗じられた第1パイロット信号と第1データ信号、及び前記第2パイロット信号と第2データ信号に対してOFDM変調を施すことにより前記複数の無線送信ユニットに供給すべきOFDM信号を生成する変調部と;を具備するOFDM送信機。 - 前記第2パイロット信号及び第2データ信号を予め定められたスクランブルパターンに従ってスクランブルするスクランブル部をさらに具備し、前記変調部は前記スクランブル部によりスクランブルされた第2パイロット信号と第2データ信号に対してOFDM変調を施すことにより前記複数の無線送信ユニットに供給すべきOFDM信号を生成するように構成される請求項4または5のいずれか1項記載のOFDM送信機。
- 前記サブキャリアグループ設定部は、矩形状の特定の時間−周波数領域内に配置される第1パイロットサブキャリア及び第1データサブキャリアにより前記サブキャリアグループを設定する請求項5記載のOFDM送信機。
- 前記サブキャリアグループ設定部は、連続する複数のOFDMシンボルに含まれる第1パイロットサブキャリア及び第1データサブキャリアにより前記サブキャリアグループを設定する請求項5記載のOFDM送信機。
- 前記サブキャリアグループ設定部は、矩形状の特定の時間−周波数領域内に配置される第1パイロットサブキャリア及び第1データサブキャリアと、前記特定の時間−周波数領域内に配置される第1パイロットサブキャリアまたは第1データサブキャリアの少なくとも一つと周波数軸上の位置が同一で、かつ時間軸上の位置が異なるように前記特定の時間−周波数領域外に配置される少なくとも一つの第1パイロットサブキャリアとにより前記サブキャリアグループを設定する請求項5記載のOFDM送信機。
- 前記サブキャリアグループ設定部は、連続する複数のOFDMシンボルに含まれる第1パイロットサブキャリア及び第1データサブキャリアと、前記連続する複数のOFDMシンボル内の少なくとも一つの第1パイロットサブキャリアまたは第1データサブキャリアと同一周波数を有し、かつ前記連続する複数のOFDMシンボルに近接する少なくとも一つのOFDMシンボルに含まれる第1パイロットサブキャリアとにより前記サブキャリアグループを設定する請求項5記載のOFDM送信機。
- 前記サブキャリアグループ設定部は、前記サブキャリアグループ内に前記第1パイロットサブキャリアが分散して配置されるように前記サブキャリアグループを設定する請求項5記載のOFDM送信機。
- 前記サブキャリアグループ設定部は、前記サブキャリアグループ内の周波数軸方向の端部に優先的に前記第1パイロットサブキャリアが配置されるように前記サブキャリアグループを設定する請求項5記載のOFDM送信機。
- 前記サブキャリアグループ設定部は、前記サブキャリアグループ内の時間軸方向の端部に優先的に前記パイロットサブキャリアが配置されるように前記サブキャリアグループを設定する請求項5記載のOFDM送信機。
- 前記乗算部は、前記複素数値として前記サブキャリアグループ毎に定められ、かつ他のOFDM送信機との間で互いに直交または疑似直交の関係となるように定められる複素数値系列を用いる請求項4または5のいずれか1項記載のOFDM送信機。
- 前記複素数値系列は、他のOFDM送信機との間の該複素数値系列の相関値が該複素数値系列の自己相関値より小さくなるように定められる請求項14項記載のOFDM送信機。
- 請求項4または5のいずれか1項記載のOFDM送信機から送信されるOFDM信号を受信する受信ユニットと;
前記受信されたOFDM信号を前記サブキャリア毎の信号に分割するために該受信されたOFDM信号に対してOFDM復調を施す復調部と;
前記サブキャリア毎の信号から少なくとも一つのサブキャリアグループに含まれる第1パイロットサブキャリア及び第1データサブキャリアにそれぞれ割り当てられた第1パイロット信号及び第1データ信号を分離する分離部と;
前記分離部により分離された第1パイロット信号を用いてチャネル応答を推定する推定部と;
前記推定部により推定されたチャネル応答に従って、前記分離された第1データ信号を等化する等化部と;
前記等化部により等化された第1データ信号を復調するデータ復調部と;
を具備するOFDM受信機。 - 請求項4または5のいずれか1項記載のOFDM送信機から送信されるOFDM信号を受信する受信ユニットと;
前記受信されたOFDM信号を前記サブキャリア毎の信号に分割するために該受信されたOFDM信号に対してOFDM復調を施すOFDM復調部と;
前記サブキャリア毎の信号から少なくとも一つのサブキャリアグループに含まれる第1パイロットサブキャリア及び第1データサブキャリアにそれぞれ割り当てられた第1パイロット信号及び第1データ信号、及び前記サブキャリアグループ外の第2パイロットサブキャリア及び第2データサブキャリアにそれぞれ割り当てられた第2パイロット信号及び第2データ信号を分離する分離部と;
前記分離部により分離された第1パイロット信号を用いて第1チャネル応答を推定する第1推定部と;
前記第1推定部により推定された第1チャネル応答に従って、前記分離部により分離された第1データ信号を等化する第1等化部と;
前記分離部により分離された第2パイロット信号及び第2データ信号をデスクランブルするデスクランブル部と;
前記デスクランブル部によりデスクランブルされた第2パイロット信号を用いて第2チャネル応答を推定する第2推定部と;
前記第2推定部により推定された第2チャネル応答に従って、前記デスクランブル部によりデスクランブルされた第2データ信号を等化する第2等化部と;
前記第1等化部により等化された第1データ信号及び前記第2等化部により等化された第2データ信号を復調するデータ復調部と;
を具備するOFDM受信機。 - 前記分離部により分離された第1パイロット信号に複素数値を乗じる乗算部をさらに具備し、前記第2推定部は前記デスクランブル部によりデスクランブルされた第2パイロット信号、及び前記乗算部により複素数値が乗じられた第1パイロット信号を用いて前記第2チャネル応答を推定する請求項17記載のOFDM受信機。
- 前記変調部は、前記複数の無線送信ユニットに供給すべきOFDM信号を生成するために前記OFDM変調によって前記サブキャリアグループ内のサブキャリアを含む第1OFDMシンボル及び第1OFDMシンボル以外の第2OFDMシンボルを生成すると共に、前記第1OFDMシンボル及び第2OFDMシンボルにそれぞれ第1ガードインターバル及び第2ガードインターバルを付加するように構成され、ここで前記第1ガードインターバルの少なくとも一部の長さは前記第2ガードインターバルの長さより大きいことを特徴とする請求項4または5のいずれか1項記載のOFDM送信機。
- 前記変調部は、前記複数の無線送信ユニットに供給すべきOFDM信号を生成するために前記OFDM変調によって前記サブキャリアグループ内の第1データサブキャリアを含む第1OFDMシンボル及び第1OFDMシンボル以外の第2OFDMシンボルを生成すると共に、前記第1OFDMシンボル及び第2OFDMシンボルにそれぞれ第1ガードインターバル及び第2ガードインターバルを付加するように構成され、ここで前記第1ガードインターバルの少なくとも一部の長さは前記第2ガードインターバルの長さより大きいことを特徴とする請求項4または5のいずれか1項記載のOFDM送信機。
- 前記複素数値が乗じられた第1パイロット信号と第1データ信号、及び前記第2パイロット信号と第2データ信号を前記複数の無線送信ユニットに対応して振り分ける振り分け部をさらに具備し、前記変調部は前記振り分けられた第1パイロット信号、第1データ信号、第2パイロット信号及び第2データ信号に対して前記OFDM変調を施すように構成される請求項4または5のいずれか1項記載のOFDM送信機。
- 前記OFDM送信機は、セルラーシステムにおける基地局である請求項4または5のいずれか1項記載のOFDM送信機。
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