JP2011142436A - Radio transmitter and radio receiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線送信装置及び無線受信装置に関する。 The present invention relates to a wireless transmission device and a wireless reception device.
近年では、周波数帯域の利用効率が高く、高速データ通信を実現可能なマルチキャリア通信方式の一方式として、直交周波数分割多重方式(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)が注目されている。このようなOFDMに代表されるマルチキャリア通信方式を用いた無線通信システムでは、無線伝送路の伝播特性による信号品質の劣化を低減するために、伝播特性に応じて変調方式を適応的に設定することが一般的である。 In recent years, the Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) has attracted attention as one of the multicarrier communication systems that have high frequency band utilization efficiency and can realize high-speed data communication. In such a wireless communication system using a multi-carrier communication system typified by OFDM, in order to reduce signal quality degradation due to the propagation characteristics of the wireless transmission path, the modulation system is adaptively set according to the propagation characteristics. It is common.
この他、例えば、下記特許文献1には、OFDM方式を用いた無線通信システムにおいて、ビタビ復号器にて生成されるメトリック値を利用して、無線伝送路の伝播特性に応じた変調方式及び符号化率を適応的に設定する技術が開示されている。また、下記特許文献2には、マルチキャリア通信方式を用いた無線通信システムにおいて、各サブキャリアの伝送路状態に応じて、各サブキャリアに割り当てるデータのビット数を設定する技術が開示されている。
In addition, for example, in
ところで、OFDM方式を用いる無線送信装置には、デジタル変調後の各サブキャリアが直交多重化されて生成されるOFDM信号を無線周波数帯の信号(RF信号)へアップコンバートするためのアナログRF回路が設けられている。図9(a)は、アナログRF回路に入力される前のOFDM信号の周波数特性を示し、図9(b)は、アナログRF回路の周波数特性を示し、図9(c)は、アナログRF回路から出力されるOFDM信号(つまり、RF信号として無線送信されるOFDM信号)の周波数特性を示している。 By the way, an analog RF circuit for up-converting an OFDM signal generated by orthogonally multiplexing each digitally modulated subcarrier into a radio frequency band signal (RF signal) is provided in a radio transmission apparatus using the OFDM scheme. Is provided. 9A shows the frequency characteristic of the OFDM signal before being input to the analog RF circuit, FIG. 9B shows the frequency characteristic of the analog RF circuit, and FIG. 9C shows the analog RF circuit. 2 shows the frequency characteristics of the OFDM signal output from (that is, the OFDM signal wirelessly transmitted as an RF signal).
図9(b)からわかるように、アナログRF回路の周波数特性は、回路内部にバンドパスフィルタが存在するため、周波数帯域の全帯域内で完全に平坦な特性とはならず、特に帯域端部に近づくほど特性低下が著しい。このため、図9(a)に示すように、アナログRF回路に入力される前では平坦な周波数特性を有するOFDM信号が、アナログRF回路によってRF信号に変換される過程において、図9(c)に示すような帯域端部に近づくほど電力レベルの低い信号になってしまう。これは、実際に送信されるOFDM信号に含まれる帯域端部近傍のサブキャリアにおいて、信号品質の劣化が生じることを意味している。 As can be seen from FIG. 9B, the frequency characteristics of the analog RF circuit are not completely flat within the entire frequency band because the band-pass filter exists in the circuit, and in particular, the band edge portion. As the value gets closer to, the characteristic deterioration becomes more significant. For this reason, as shown in FIG. 9A, in the process in which an OFDM signal having a flat frequency characteristic before being input to the analog RF circuit is converted into an RF signal by the analog RF circuit, FIG. The closer to the band edge as shown, the lower the power level signal. This means that signal quality deteriorates in subcarriers near the band edge included in the OFDM signal that is actually transmitted.
このように、マルチキャリア通信方式においては、無線伝送路の伝播特性だけでなく、アナログRF回路の周波数特性に起因して信号品質の劣化が生じることになる。特に、マルチキャリア通信方式を用いて高速データ通信を実現する場合には、広い周波数帯域を利用する必要があり、アナログRF回路の周波数特性に起因する信号品質の劣化も無視できないレベルとなる。この点、上記特許文献1及び2の技術は、無線伝送路の伝播特性に起因する信号品質の劣化を低減するものであり、アナログRF回路の周波数特性に起因する信号品質の劣化を低減することはできない。
As described above, in the multi-carrier communication system, signal quality is deteriorated due to not only the propagation characteristics of the wireless transmission path but also the frequency characteristics of the analog RF circuit. In particular, when high-speed data communication is realized using a multicarrier communication system, it is necessary to use a wide frequency band, and signal quality degradation caused by the frequency characteristics of the analog RF circuit is at a level that cannot be ignored. In this regard, the techniques of
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、マルチキャリア信号の周波数特性に起因する信号品質の劣化を低減することの可能な無線送信装置及び無線受信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a wireless transmission device and a wireless reception device capable of reducing deterioration in signal quality due to frequency characteristics of a multicarrier signal. To do.
上記目的を達成するために、本発明に係る無線送信装置は、複数のサブキャリアが多重化されて生成されたマルチキャリア信号を送信する無線送信装置であって、それぞれのサブキャリアに設定された符号化率で入力データを符号化することにより符号化データをそれぞれ生成する符号化部と、前記符号化部でそれぞれ生成された符号化データを用いて、それぞれサブキャリアを多値変調する多値変調部と、多値変調後のそれぞれのサブキャリアが多重化されて生成されたマルチキャリア信号を無線信号に変換するアナログ処理部と、前記アナログ処理部によって無線信号に変換された前記マルチキャリア信号の周波数特性に基づいて、前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率を決定する決定部と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a radio transmission apparatus according to the present invention is a radio transmission apparatus that transmits a multicarrier signal generated by multiplexing a plurality of subcarriers, and is set for each subcarrier. An encoding unit that generates encoded data by encoding input data at an encoding rate, and a multi-level that multi-level modulates each subcarrier using the encoded data respectively generated by the encoding unit A modulation unit; an analog processing unit that converts a multicarrier signal generated by multiplexing each subcarrier after multi-level modulation into a radio signal; and the multicarrier signal that is converted into a radio signal by the analog processing unit And a determining unit that determines each coding rate used in the coding unit based on the frequency characteristics of the coding unit.
また、本発明に係る無線送信装置は、前記決定部によって決定された前記符号化率に基づいて、前記符号化部の各々に入力すべき前記入力データのビット数を変更するデータ分配部を備えることを特徴とする。 In addition, the wireless transmission device according to the present invention includes a data distribution unit that changes the number of bits of the input data to be input to each of the encoding units based on the coding rate determined by the determination unit. It is characterized by that.
また、本発明に係る無線送信装置において、前記決定部は、前記マルチキャリア信号の周波数特性として、前記マルチキャリア信号に含まれる各サブキャリアのビット誤り率を算出し、その算出結果に基づいて前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率を決定することを特徴とする。 In the wireless transmission device according to the present invention, the determination unit calculates a bit error rate of each subcarrier included in the multicarrier signal as the frequency characteristic of the multicarrier signal, and based on the calculation result, Each coding rate used in a coding unit is determined.
また、本発明に係る無線送信装置において、前記決定部は、前記マルチキャリア信号の周波数特性として、前記マルチキャリア信号に含まれる各サブキャリアのEVM(Error Vector Magnitude)を算出し、その算出結果に基づいて前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率を決定することを特徴とする。 Further, in the wireless transmission device according to the present invention, the determination unit calculates an EVM (Error Vector Magnitude) of each subcarrier included in the multicarrier signal as a frequency characteristic of the multicarrier signal, and the calculation result Each coding rate used in the coding unit is determined based on the coding rate.
また、本発明に係る無線送信装置において、前記決定部は、前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率の決定を、通信相手との通信が開始される前、または前記通信相手との通信途中において、前記マルチキャリア信号として既知信号が生成されたタイミングで実施することを特徴とする。 Further, in the wireless transmission device according to the present invention, the determination unit determines each coding rate used in the encoding unit before communication with a communication partner is started or with the communication partner. In the middle, it is performed at a timing when a known signal is generated as the multicarrier signal.
また、本発明に係る無線送信装置において、前記決定部は、前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率に加えて、前記多値変調部で用いるそれぞれの変調方式を決定することを特徴とする。 Further, in the wireless transmission device according to the present invention, the determining unit determines each modulation scheme used in the multi-level modulation unit in addition to each coding rate used in the encoding unit. To do.
また、本発明に係る無線送信装置において、前記マルチキャリア信号は、前記多値変調後のそれぞれのサブキャリアが直交多重化されて生成されたOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号であることを特徴とする。 Further, in the wireless transmission device according to the present invention, the multicarrier signal is an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal generated by orthogonally multiplexing each subcarrier after the multilevel modulation. To do.
一方、本発明に係る無線受信装置は、無線送信装置から受信したマルチキャリア信号に含まれる複数のサブキャリアを抽出する機能を有する無線受信装置であって、前記抽出されたサブキャリアの各々に対応して設けられ、自身に対応するサブキャリアの多値復調を行うことにより符号化データを抽出する多値復調部と、前記多値復調部の各々に対応して設けられ、設定された符号化率で自身に対応する多値復調部で抽出された前記符号化データを復号する復号部と、前記無線送信装置から送信される、符号化部で用いるそれぞれの符号化率の決定結果に基づいて、前記復号部で用いるそれぞれの前記符号化率を設定する設定部と、を備えることを特徴とする。 On the other hand, a radio reception apparatus according to the present invention is a radio reception apparatus having a function of extracting a plurality of subcarriers included in a multicarrier signal received from a radio transmission apparatus, and corresponds to each of the extracted subcarriers. A multi-level demodulator that extracts encoded data by performing multi-level demodulation of subcarriers corresponding to the multi-level demodulator, and a multi-level demodulator provided corresponding to each of the multi-level demodulator A decoding unit that decodes the encoded data extracted by the multi-level demodulation unit corresponding to itself at a rate, and a determination result of each encoding rate used by the encoding unit transmitted from the wireless transmission device And a setting unit for setting each coding rate used in the decoding unit.
また、本発明に係る無線受信装置において、前記設定部は、前記無線送信装置から前記符号化率の決定結果に加えて、多値変調部で用いるそれぞれの変調方式の決定結果が送信された場合、前記変調方式の決定結果に基づいて、前記多値復調部で用いるそれぞれの変調方式を設定することを特徴とする。 Further, in the wireless reception device according to the present invention, the setting unit transmits a determination result of each modulation method used in the multi-level modulation unit in addition to the determination result of the coding rate from the wireless transmission device. Each modulation scheme used in the multilevel demodulator is set based on the determination result of the modulation scheme.
本発明によれば、マルチキャリア信号の周波数特性に起因する信号品質の劣化を低減することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce deterioration of signal quality due to frequency characteristics of a multicarrier signal.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、本実施形態における無線送信装置1の構成について説明する。図1は、本実施形態における無線送信装置1のブロック構成図である。この図1に示すように、本実施形態における無線送信装置1は、マルチキャリア通信方式の一方式であるOFDM方式を用いて、通信相手である無線受信装置2(図2参照)との無線通信を行うものであり、送信デジタル処理部11、送信アナログ処理部12及び通信パラメータ決定部13を備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the configuration of the
なお、本実施形態では、周波数帯域が、最低周波数のサブキャリアSC1から最高周波数のサブキャリアSCnまでのn個(nは2以上の整数)のサブキャリアで構成されている場合を想定して説明する。 In the present embodiment, it is assumed that the frequency band is composed of n (n is an integer of 2 or more) subcarriers from the lowest frequency subcarrier SC1 to the highest frequency subcarrier SCn. To do.
送信デジタル処理部11は、不図示の上位制御部によって生成された送信データを無線送信可能なOFDM信号に変換する過程において、送信データのデジタル処理を担うものであり、シリアル−パラレル変換部(以下、S−P変換部と称す)11a、n個の符号化部11b−1〜11b−n、n個の多値変調部11c−1〜11c−n、逆高速フーリエ変換部(以下、IFFT部と称す)11d、ガードインターバル挿入部(以下、GI挿入部と称す)11e、及びデジタル−アナログ変換部(以下、D/A変換部と称す)11fを備えている。
The transmission
S−P変換部11a(データ分配部)は、不図示の上位制御部から入力される送信データ(シリアルデータ)のシリアル−パラレル変換を行うことにより、送信データを符号化部11b−1〜11b−nの各々に入力すべきデータ(以下、符号化対象データと称す)に分割し、当該分割によって得られる各符号化対象データをそれぞれに対応する符号化部11b−1〜11b−nに出力する。また、このS−P変換部11aは、後述の通信パラメータ決定部13(詳細には送信制御部13b)から通知された、各符号化部11b−1〜11b−nに設定すべき符号化率の決定結果に基づいて、符号化部11b−1〜11b−nの各々に入力すべき符号化対象データのビット数を変更する機能を有している。
The SP conversion unit 11a (data distribution unit) performs serial-parallel conversion of transmission data (serial data) input from an upper control unit (not shown), thereby encoding the transmission data into
なお、図1において、符号D1は、符号化部11b−1に入力される符号化対象データを示し、符号D2は、符号化部11b−2に入力される符号化対象データを示し、符号D3は、符号化部11b−3に入力される符号化対象データを示し、以下同様に、符号Dnは、符号化部11b−nに入力される符号化対象データを示している。
In FIG. 1, the code D1 indicates the encoding target data input to the
符号化部11b−1〜11b−nは、n個のサブキャリアSC1〜SCnの各々に対応して設けられ、後述の通信パラメータ決定部13(詳細には送信制御部13b)によって設定された符号化率で入力データ(つまり符号化対象データ)を符号化することにより符号化データを生成するものである。
Encoding
例えば、符号化部11b−1は、S−P変換部11aから入力される符号化対象データD1を符号化することにより符号化データCD1を生成し、当該生成した符号化データCD1を多値変調部11c−1に出力する。符号化部11b−2は、S−P変換部11aから入力される符号化対象データD2を符号化することにより符号化データCD2を生成し、当該生成した符号化データCD2を多値変調部11c−2に出力する。符号化部11b−3は、S−P変換部11aから入力される符号化対象データD3を符号化することにより符号化データCD3を生成し、当該生成した符号化データCD3を多値変調部11c−3に出力する。以下同様に、符号化部11b−nは、S−P変換部11aから入力される符号化対象データDnを符号化することにより符号化データCDnを生成し、当該生成した符号化データCDnを多値変調部11c−nに出力する。
For example, the
なお、これら符号化部11b−1〜11b−nにおける符号化方式としては、畳み込み符号化方式、ターボ符号化方式、或いは、巡回冗長符号化方式などの既知の符号化方式を用いることができる。
In addition, as an encoding method in these encoding
多値変調部11c−1〜11c−nは、符号化部11b−1〜11b−nの各々に対応して設けられ(換言すれば、n個のサブキャリアSC1〜SCnの各々に対応して設けられ)、自身に対応する符号化部で生成された符号化データを用いて、自身に割り当てられたサブキャリアを多値変調(デジタル変調)することにより、IQ平面上にマッピングされたシンボルデータ(複素データ)を生成するものである。
例えば、多値変調部11c−1は、符号化部11b−1から入力される符号化データCD1を用いて、サブキャリアSC1を多値変調することによりシンボルデータSD1を生成し、当該生成したシンボルデータSD1をIFFT部11dに出力する。多値変調部11c−2は、符号化部11b−2から入力される符号化データCD2を用いて、サブキャリアSC2を多値変調することによりシンボルデータSD2を生成し、当該生成したシンボルデータSD2をIFFT部11dに出力する。多値変調部11c−3は、符号化部11b−3から入力される符号化データCD3を用いて、サブキャリアSC3を多値変調することによりシンボルデータSD3を生成し、当該生成したシンボルデータSD3をIFFT部11dに出力する。以下同様に、多値変調部11c−nは、符号化部11b−nから入力される符号化データCDnを用いて、サブキャリアSCnを多値変調することによりシンボルデータSDnを生成し、当該生成したシンボルデータSDnをIFFT部11dに出力する。
For example, the
なお、これら多値変調部11c−1〜11c−nは、後述の通信パラメータ決定部13(詳細には送信制御部13b)によって設定された変調方式(例えば、BPSK、16QAM、64QAM等)を用いて、自身に割り当てられたサブキャリアの多値変調を行うものである。
Note that these
IFFT部11dは、各多値変調部11c−1〜11c−nから入力される各シンボルデータSD1〜SDnを、時間軸上の信号(シンボル信号)に変換してGI挿入部11eに出力する。GI挿入部11eは、IFFT部11dから入力されるシンボル信号の一部をコピーしたものをGI(ガードインターバル)として取得し、当該取得したGIをシンボル信号の先頭に挿入した後、GI挿入後のシンボル信号をD/A変換器11fに出力する。D/A変換器11fは、GI挿入部11eから入力されるGI付きシンボル信号をアナログ信号(アナログシンボル信号)に変換して送信アナログ処理部12に出力する。
The
送信アナログ処理部12は、上記の送信デジタル処理部11によって生成されたアナログシンボル信号をアナログ処理することにより、無線送信可能なOFDM信号を生成するものであり、直交変調部12a、RF変調部12b及びアンテナ12cを備えている。
The transmission
直交変調部12aは、送信デジタル処理部11のD/A変換器11fから入力されるアナログシンボル信号の直交変調を行うことにより、多値変調後のn個のサブキャリアSC1〜SCnが直交多重化されたOFDM信号を生成し、当該生成したOFDM信号をRF変調部12bに出力する。RF変調部12bは、直交変調部12bから入力されるOFDM信号を無線周波数帯の信号(RF信号)へアップコンバートするアナログRF回路であり、RF変調後のOFDM信号を、アンテナ12cを介して通信相手である無線受信装置2(図2参照)に送信する。
The
通信パラメータ決定部13(決定部)は、送信アナログ処理部12によってRF信号に変換されたOFDM信号の周波数特性に基づいて、符号化部11b−1〜11b−nの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部11c−1〜11c−nの各々で使用すべき変調方式を決定するものであり、周波数特性測定部13a及び送信制御部13bを備えている。
The communication parameter determination unit 13 (determination unit) encodes to be set in each of the
周波数特性測定部13aは、送信アナログ処理部12のRF変調部12bから入力されるOFDM信号(RF信号に変換されたOFDM信号)の周波数特性を測定し、その測定結果を送信制御部13bに出力する。なお、OFDM信号の周波数特性を測定するためには、OFDM信号をフーリエ変換処理(FFT処理)する必要がある。従って、周波数特性測定部13aには、上述したIFFT部11d、GI挿入部11e、D/A変換部11f、直交変調部12a及びRF変調部12bの逆処理を行う機能が設けられている。
The frequency
つまり、周波数特性測定部13aは、RF変調部12bから入力されるOFDM信号のRF復調(ダウンコンバート)を行うRF復調部、RF復調後のOFDM信号の直交復調を行う直交復調部、直交復調後に得られるアナログシンボル信号のデジタル変換を行うA/D変換部、デジタル変換後に得られるシンボル信号からGIを除去するGI除去部、及びGI除去後のシンボル信号をFFT処理することで周波数特性を測定するFFT部を備えている(いずれも図示省略)。
That is, the frequency
送信制御部13bは、周波数特性測定部13aから得られるOFDM信号の周波数特性の測定結果に基づいて、符号化部11b−1〜11b−nの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部11c−1〜11c−nの各々で使用すべき変調方式を決定する。また、この送信制御部13bは、符号化部11b−1〜11b−nの各々に設定すべき符号化率の決定結果をS−P変換部11aに通知すると共に、符号化部11b−1〜11b−nの各々の符号化率を、決定した符号化率に設定する。さらに、この送信制御部13bは、多値変調部11c−1〜11c−nの各々で用いられる変調方式を、決定した変調方式に設定する。
The
続いて、本実施形態における無線受信装置2の構成について説明する。図2は、本実施形態における無線受信装置2のブロック構成図である。この図2に示すように、本実施形態における無線受信装置2は、マルチキャリア通信方式の一方式であるOFDM方式を用いて、通信相手である無線送信装置1(図1参照)との無線通信を行うものであり、受信アナログ処理部21、受信デジタル処理部22及び受信制御部23を備えている。
Next, the configuration of the
受信アナログ処理部21は、上記の無線送信装置1における送信アナログ処理部12の逆処理を行うものであり、アンテナ21a、RF復調部21b及び直交復調部21cを備えている。RF復調部21bは、アンテナ21aを介して無線送信装置1から受信したOFDM信号のRF復調(ダウンコンバート)を行い、当該RF復調後のOFDM信号を直交復調部21cに出力する。直交復調部21cは、RF復調後のOFDM信号の直交復調を行うことで、直交性が解除された時間軸上の信号(アナログシンボル信号)を生成し、当該生成したアナログシンボル信号を受信デジタル処理部22に出力する。
The reception
受信デジタル処理部22は、上記の無線送信装置1における送信デジタル処理部11の逆処理を行うものであり、アナログ−デジタル変換部(以下、A/D変換部と称す)22a、GI除去部22b、高速フーリエ変換部(以下、FFT部と称す)22c、n個の多値復調部22d−1〜22d−n、n個の復号部22e−1〜22e−n、及びパラレル−シリアル変換部(以下、P−S変換部22fと称す)を備えている。
The reception
A/D変換部22aは、受信アナログ処理部21の直交復調部21cから入力されるアナログシンボル信号をデジタル信号に変換してGI除去部22bに出力する。GI除去部22bは、A/D変換部22aから入力されるデジタルシンボル信号(以下、単にシンボル信号と称す)の先頭に付加されているGIを除去し、当該GI除去後のシンボル信号をFFT部22cに出力する。
The A /
FFT部22cは、GI除去部22bから入力されるシンボル信号を周波数軸上の信号(シンボルデータ)に変換し、当該変換によって得られる各シンボルデータをそれぞれに対応する多値復調部に出力する。つまり、FFT部22cは、シンボルデータSD1(多値変調後のサブキャリアSC1)を多値復調部22d−1に出力し、シンボルデータSD2(多値変調後のサブキャリアSC2)を多値復調部22d−2に出力し、シンボルデータSD3(多値変調後のサブキャリアSC3)を多値復調部22d−3に出力し、以下同様に、シンボルデータSDn(多値変調後のサブキャリアSCn)を多値復調部22d−nに出力する。
The
多値復調部22d−1〜22d−nは、シンボルデータSD1〜SDnの各々(つまり、FFT処理によって抽出された多値変調後のサブキャリアSC1〜SCnの各々)に対応して設けられ、自身に対応するシンボルデータの多値復調を行うことにより、シンボルデータに含まれている符号化データを抽出するものである。
The
例えば、多値復調部22d−1は、FFT部22cから入力されるシンボルデータSD1を多値復調することにより符号化データCD1を抽出し、当該抽出した符号化データCD1を復号部22e−1に出力する。多値復調部22d−2は、FFT部22cから入力されるシンボルデータSD2を多値復調することにより符号化データCD2を抽出し、当該抽出した符号化データCD2を復号部22e−2に出力する。多値復調部22d−3は、FFT部22cから入力されるシンボルデータSD3を多値復調することにより符号化データCD3を抽出し、当該抽出した符号化データCD3を復号部22e−3に出力する。以下同様に、多値復調部22d−nは、FFT部22cから入力されるシンボルデータSDnを多値復調することにより符号化データCDnを抽出し、当該抽出した符号化データCDnを復号部22e−nに出力する。
For example, the
なお、これら多値復調部22d−1〜22d−nは、後述の受信制御部23によって設定された変調方式(例えば、BPSK、16QAM、64QAM等)を用いて、入力されたシンボルデータの多値変調を行うものである。
Note that these
復号部22e−1〜22e−nは、多値復調部22d−1〜22d−nの各々に対応して設けられ、自身に対応する多値復調部から入力される符号化データを、後述の受信制御部23によって設定された符号化率で復号することにより、符号化データに含まれている符号化対象データを抽出するものである。
Decoding
例えば、復号部22e−1は、多値復調部22d−1から入力される符号化データCD1を復号することにより符号化対象データD1を抽出し、当該抽出した符号化対象データD1をP−S変換部22fに出力する。復号部22e−2は、多値復調部22d−2から入力される符号化データCD2を復号することにより符号化対象データD2を抽出し、当該抽出した符号化対象データD2をP−S変換部22fに出力する。復号部22e−3は、多値復調部22d−3から入力される符号化データCD3を復号することにより符号化対象データD3を抽出し、当該抽出した符号化対象データD3をP−S変換部22fに出力する。以下同様に、復号部22e−nは、多値復調部22d−nから入力される符号化データCDnを復号することにより符号化対象データDnを抽出し、当該抽出した符号化対象データDnをP−S変換部22fに出力する。
For example, the
P−S変換部22fは、各復号部22e−1〜22e−nから並列的に入力される符号化対象データD1〜Dnをシリアルデータに変換し、当該シリアルデータを受信データとして不図示の上位制御部及び受信制御部23に出力する。また、このP−S変換部22fは、後述の受信制御部23による制御の下、各復号部22e−1〜22e−nから入力される符号化対象データD1〜Dnのビット数の変更(換言すれば、符号化率の変更)に対応可能な機能を有している。
The
受信制御部23(設定部)は、上記の無線送信装置1から送信される、符号化部11b−1〜11b−nの各々に設定すべき符号化率の決定結果、及び多値変調部11c−1〜11c−nの各々で使用すべき変調方式の決定結果に基づいて、復号部22e−1〜22e−nの各々で用いる符号化率を設定すると共に、多値復調部22d−1〜22d−nの各々で用いる変調方式を設定する。なお、受信制御部23は、入力される受信データを解析することにより、無線送信装置1から送信される符号化率及び変調方式の決定結果を取得可能である。
The reception control unit 23 (setting unit) transmits the determination result of the coding rate to be set to each of the
次に、上記のように構成された無線送信装置1及び無線受信装置2の動作について詳細に説明する。これら無線送信装置1及び無線受信装置2は、通信を開始する前にトレーニングモードに移行し、通信に必要なパラメータ(符号化率及び変調方式)の決定及び設定を行う。
Next, operations of the
図3は、トレーニングモード時における無線送信装置1の動作を表すフローチャートである。この図3に示すように、トレーニングモード時において、まず、無線送信装置1の送信制御部13bは、符号化部11b−1〜11b−nの全てに同一の符号化率を設定すると共に、多値変調部11c−1〜11c−nの全てに同一の変調方式を設定する(ステップS1)。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the
ここで設定する符号化率は、トレーニングモードの初期設定値として予め決められているものであり、例えば符号化率=1(実質的に符号化を行わない値)と設定しても良い。また、ここで設定する変調方式も、トレーニングモードの初期設定方式として予め決められているものであり、例えばBPSK、或いは16QAM等と設定しても良い。 The coding rate set here is determined in advance as an initial setting value of the training mode, and may be set to, for example, coding rate = 1 (a value that does not substantially perform coding). The modulation method set here is also determined in advance as the initial setting method of the training mode, and may be set to, for example, BPSK or 16QAM.
続いて、不図示の上位制御部からトレーニングモードで使用されるパイロット信号(既知信号)に対応する送信データが送信デジタル処理部11のS−P変換部11aに入力される(ステップS2)。なお、このパイロット信号に対応する送信データのフォーマットは、通常の通信の際に用いられる送信データとは異なるフォーマットであっても良い。 Subsequently, transmission data corresponding to a pilot signal (known signal) used in the training mode is input from an upper control unit (not shown) to the SP conversion unit 11a of the transmission digital processing unit 11 (step S2). Note that the format of transmission data corresponding to this pilot signal may be a format different from the transmission data used in normal communication.
続いて、S−P変換部11aは、各符号化部11b−1〜11b−nに初期設定された符号化率に応じて、パイロット信号に対応する送信データを、符号化部11b−1〜11b−nの各々に入力すべき符号化対象データD1〜Dnに分割する(ステップS3)。例えば、各符号化部11b−1〜11b−nに初期設定された符号化率が「1」の場合、各符号化対象データD1〜Dnのビット数をそれぞれ1ビットとしても良い。
Subsequently, the SP conversion unit 11a converts the transmission data corresponding to the pilot signal into the
続いて、各符号化部11b−1〜11b−nは、送信制御部13bによって初期設定された符号化率で、それぞれに入力された符号化対象データD1〜Dnを符号化することにより符号化データCD1〜CDnを生成する(ステップS4)。ここで、例えば、各符号化部11b−1〜11b−nに初期設定された符号化率が「1」の場合、実質的に符号化は行われず、各符号化部11b−1〜11b−nから出力される符号化データCD1〜CDnは、入力された符号化対象データD1〜Dnと同一のデータ(ビット数も同じ)となる。
Subsequently, each of the
続いて、多値変調部11c−1〜11c−nは、自身に対応する符号化部11b−1〜11b−nで生成された符号化データSD1〜SDnを用いて、自身に割り当てられたサブキャリアSC1〜SCnを多値変調することにより、IQ平面上にマッピングされたシンボルデータSD1〜SDnを生成する(ステップS5)。なお、これら多値変調部11c−1〜11c−nは、送信制御部13bによって初期設定された変調方式を用いて、自身に割り当てられたサブキャリアSC1〜SCnの多値変調を行う。そして、IFFT部11dは、各多値変調部11c−1〜11c−nから入力される各シンボルデータSD1〜SDnを、時間軸上の信号(シンボル信号)に変換する(ステップS6)。
Subsequently, the
そして、IFFT部11dから出力されるシンボル信号に対して、GI挿入部11eによるGI挿入、D/A変換器11fによるD/A変換、直交変調部12aによる直交変調、及びRF変調部12bによるRF変調が実施されることにより、無線送信可能なRF信号であるOFDM信号(パイロット信号)が生成される(ステップS7)。
Then, for the symbol signal output from the
そして、周波数特性測定部13aは、RF変調部12bから入力されるOFDM信号の周波数特性を測定し、その測定結果を送信制御部13bに出力する(ステップS8)。上述したように、アナログRF回路であるRF変調部12bの周波数特性は、回路内部にバンドパスフィルタが存在するため、周波数帯域の全帯域内で完全に平坦な特性とはならず、特に帯域端部に近づくほど特性低下が著しい(図9(b)参照)。このため、RF変調部12bから出力されるOFDM信号は、帯域端部に近づくほど電力レベルの低い信号になってしまう(図9(c)参照)。換言すれば、アナログRF回路であるRF変調部12bの周波数特性に起因して、OFDM信号に含まれる帯域端部近傍のサブキャリア(例えば、低周波側のサブキャリアSC1、SC2と高周波側のサブキャリアSCn、SCn−1等)において、信号品質の劣化が生じることになる。
Then, the frequency
送信制御部13bは、上記のようなOFDM信号の周波数特性の測定結果に基づいて、実際の通信の際に、符号化部11b−1〜11b−nの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部11c−1〜11c−nの各々で使用すべき変調方式を決定する(ステップS9)。例えば、最低周波数のサブキャリアSC1と最高周波数のサブキャリアSCnが最も電力レベルが低い(最も信号品質が劣化している)場合には、これらサブキャリアSC1及びSCnに対応する符号化部11bの符号化率を冗長度の高いものに決定する。
Based on the measurement result of the frequency characteristic of the OFDM signal as described above, the
また、例えば、サブキャリアSC1及びSCnほどではないが、サブキャリアSC1に隣接するサブキャリアSC2と、サブキャリアSCnに隣接するサブキャリアSCn−1も電力レベルが低い場合には、これらサブキャリアSC2及びSCn−1に対応する符号化部11bの符号化率を冗長度が中程度のものに決定する。そして、例えば、その他のサブキャリアSC3〜SCn−2の電力レベルがほぼ一定であれば、これらサブキャリアSC3〜SCn−2に対応する符号化部11bの符号化率を「1」に決定する。
In addition, for example, when the power level of the subcarrier SC2 adjacent to the subcarrier SC1 and the subcarrier SCn-1 adjacent to the subcarrier SCn are low as well as the subcarriers SC1 and SCn, The coding rate of the
一方、このように各符号化部11b−1〜11b−nの符号化率を決定し、各符号化部11b−1〜11b−nから例えば4ビットの符号化データCD1〜CDnが出力されると仮定すると、各多値変調部11c−1〜11c−nでは4ビットデータに対して1シンボルデータを生成する必要があるため、多値変調部11c−1〜11c−nの各々で使用すべき変調方式を「16QAM(24値変調)」に決定する。
On the other hand, the encoding rates of the
送信制御部13bは、上記のように、符号化部11b−1〜11b−nの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部11c−1〜11c−nの各々で使用すべき変調方式を決定すると、その決定結果を無線受信装置2に送信する(ステップS10)。具体的には、送信制御部13bは、これら符号化率及び変調方式の決定結果を表す送信データを生成し、当該生成した送信データを送信デジタル処理部11に入力することにより、無線受信装置2に対する符号化率及び変調方式の決定結果の送信を実現する。なお、符号化率及び変調方式の決定結果を表す送信データの生成は、上位レイヤ層の処理を行う上位制御部(不図示)によって行っても良い。
As described above, the
そして、送信制御部13bは、符号化率及び変調方式の決定結果を無線受信装置2に送信した後、符号化部11b−1〜11b−nの各々に設定すべき符号化率の決定結果をS−P変換部11aに通知すると共に、符号化部11b−1〜11b−nの各々の符号化率を、決定した符号化率に設定し、さらに、多値変調部11c−1〜11c−nの各々で用いられる変調方式を、決定した変調方式に設定する(ステップS11)。
Then, the
無線送信装置1は、以上のようなステップS1〜S11が完了すると、トレーニングモードを終了して通常通信モードに移行し、無線受信装置2との通常通信を行う。なお、図4は、無線送信装置1において、符号化部11b−1及び11b−nの符号化率が「1/4」に設定され、符号化部11b−2の符号化率が「2/4」に設定され、符号化部11b−3の符号化率が「4/4」に設定された場合について図示している。図4では、符号化部11b−1〜11b−nに入力される符号化対象データD1〜Dnと、符号化部11b−1〜11b−nから出力される符号化データCD1〜CDnのビット数の変化を矢印の本数で表したものである。
When the above steps S1 to S11 are completed, the
一方、図5は、トレーニングモード時における無線受信装置2の動作を表すフローチャートである。この図5に示すように、トレーニングモード時において、まず、無線受信装置2の受信制御部23は、復号部22e−1〜22e−nの全てに同一の符号化率を設定すると共に、多値復調部22d−1〜22d−nの全てに同一の変調方式を設定する(ステップS21)。ここで設定する符号化率は、トレーニングモードの初期設定値として予め決められているものであり、無線送信装置1の初期設定値と同一である。また、ここで設定する変調方式も、トレーニングモードの初期設定方式として予め決められているものであり、無線送信装置1の初期設定方式と同一である。
On the other hand, FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the
ここで、上記の無線送信装置1から符号化率及び変調方式の決定結果を表すOFDM信号が送信された場合、アンテナ21aによって受信されたOFDM信号は、受信アナログ処理部21及び受信デジタル処理部22によって処理され、最終的にOFDM信号から受信データが抽出される(ステップS22)。なお、無線受信装置2における受信アナログ処理部21及び受信デジタル処理部22によって実施される処理は、無線送信装置1における送信デジタル処理部11及び送信アナログ処理部12の逆処理であるため、詳細な説明は省略する。
Here, when the OFDM signal representing the coding rate and modulation method determination result is transmitted from the
そして、受信制御部23は、入力される受信データを解析することにより、無線送信装置1から送信された符号化率及び変調方式の決定結果を取得し(ステップS23)、その取得した決定結果に基づいて、復号部22e−1〜22e−nの各々で用いる符号化率を設定すると共に、多値復調部22d−1〜22d−nの各々で用いる変調方式を設定する(ステップS24)。
And the
例えば、上述したように、無線送信装置1において、符号化部11b−1及び11b−nの符号化率が「1/4」に決定され、符号化部11b−2の符号化率が「2/4」に決定され、符号化部11b−3の符号化率が「4/4」に決定され、さらに、多値変調部11c−1〜11c−nの各々で使用すべき変調方式が「16QAM」に決定されたと仮定する。この場合、無線受信装置2の受信制御部23は、復号部22e−1及び22e−nの符号化率を「1/4」に設定し、復号部22e−2の符号化率を「2/4」に設定し、復号部22e−3の符号化率を「4/4」に設定し、さらに、多値復調部22d−1〜22d−nの各々で使用すべき変調方式を「16QAM」に設定する。
For example, as described above, in the
無線受信装置2は、以上のようなステップS21〜S24が完了すると、トレーニングモードを終了して通常通信モードに移行し、無線送信装置1との通常通信を行う。なお、図6は、無線受信装置2において、復号部22e−1及び22e−nの符号化率が「1/4」に設定され、復号部22e−2の符号化率が「2/4」に設定され、復号部22e−3の符号化率が「4/4」に設定された場合について図示している。図6では、復号部22e−1〜22e−nに入力される符号化データCD1〜CDnと、復号部22e−1〜22e−nから出力される符号化対象データD1〜Dnのビット数の変化を矢印の本数で表したものである。
When the above steps S21 to S24 are completed, the
以上のように、本実施形態によれば、無線送信装置1のRF変調部12bから出力されるOFDM信号の周波数特性の測定結果に基づいて、電力レベルが低いサブキャリア(信号品質劣化の程度が悪いサブキャリア)ほど、符号化率を低く設定して誤り訂正能力を上げることにより、実際の通信を行なう際に、アナログRF回路の周波数特性に起因する信号品質の劣化を低減することが可能となる。
また、従来のように、全てのサブキャリアで同一の符号化率で通信を行う場合では、強い誤り訂正の必要がない部分においても同一の符号化率で設定してしまうが、本実施形態における無線送信装置1は、各サブキャリアの特性に応じた符号化率で設定することができるので、全体として効率の良い通信を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, based on the measurement result of the frequency characteristics of the OFDM signal output from the
In addition, in the case where communication is performed with the same coding rate for all subcarriers as in the past, even in a portion where strong error correction is not required, the same coding rate is set. Since the
なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が挙げられる。
(1)上記実施形態では、無線送信装置1のRF変調部12bから出力されるOFDM信号の周波数特性として、周波数と電力レベルとの関係(図9(c)参照)を測定する場合を例示して説明したが、これに限らず、OFDM信号の周波数特性として、OFDM信号に含まれる各サブキャリアSC1〜SCnのビット誤り率を算出し、その算出結果に基づいて、各符号化部11b−1〜11b−nの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部11c−1〜11c−nの各々で使用すべき変調方式を決定するようにしても良い。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The following modifications are mentioned.
(1) The above embodiment exemplifies a case where the relationship between the frequency and the power level (see FIG. 9C) is measured as the frequency characteristic of the OFDM signal output from the
具体的には、パイロット信号としてのOFDM信号を複数フレーム分生成し、各フレームのOFDM信号から抽出した受信データを基に、各サブキャリアSC1〜SCnのビット誤り率を算出する。そして、予め用意していた、ビット誤り率と、設定すべき符号化率及び変調方式との対応関係を示すテーブル(図7参照)に基づいて、算出したビット誤り率に対応する符号化率及び変調方式を決定する。 Specifically, OFDM signals as pilot signals are generated for a plurality of frames, and the bit error rate of each of the subcarriers SC1 to SCn is calculated based on the reception data extracted from the OFDM signal of each frame. Then, based on a table (see FIG. 7) showing a correspondence relationship between a bit error rate, a coding rate to be set, and a modulation method prepared in advance, a coding rate corresponding to the calculated bit error rate and Determine the modulation method.
つまり、この場合、通信パラメータ決定部13の代わりに、OFDM信号から受信データの抽出を可能とする機能(無線受信装置2の受信アナログ処理部21及び受信デジタル処理部22と同一の機能)と、抽出した受信データを基に、各サブキャリアSC1〜SCnのビット誤り率を算出する機能と、図7に示すテーブルに基づいて、算出したビット誤り率に対応する符号化率及び変調方式を決定する機能とを有する通信パラメータ決定部を設ければ良い。このような機能を有する通信パラメータ決定部を設けることにより、ビット誤り率が高いサブキャリア(信号品質劣化の程度が悪いサブキャリア)ほど、符号化率が低く設定されて誤り訂正能力を上げることが可能となる。
That is, in this case, instead of the communication
(2)上記実施形態では、無線送信装置1のRF変調部12bから出力されるOFDM信号の周波数特性として、周波数と電力レベルとの関係(図9(c)参照)を測定する場合を例示して説明したが、これに限らず、OFDM信号の周波数特性として、OFDM信号に含まれる各サブキャリアSC1〜SCnのEVM(Error Vector Magnitude)を算出し、その算出結果に基づいて、各符号化部11b−1〜11b−nの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部11c−1〜11c−nの各々で使用すべき変調方式を決定するようにしても良い。
(2) The above embodiment exemplifies a case where the relationship between the frequency and the power level (see FIG. 9C) is measured as the frequency characteristic of the OFDM signal output from the
周知のように、EVMとは、本来あるべき信号点(コンスタレーション)から、受信した信号の信号点がどの程度離れているかを表す指標であり、実際にアナログRF回路の周波数特性によって特定のサブキャリアが劣化した場合には、そのサブキャリアのEVMが悪くなる(図8参照)。つまり、上記(1)の変形例で算出したビット誤り率と同様、EVMによって各サブキャリアSC1〜SCnの劣化の程度を知ることができる。 As is well known, the EVM is an index that indicates how far the signal point of the received signal is from the signal point (constellation) that should be, and is actually a specific sub-point depending on the frequency characteristics of the analog RF circuit. When the carrier deteriorates, the EVM of the subcarrier deteriorates (see FIG. 8). That is, as with the bit error rate calculated in the modified example of (1) above, the degree of degradation of each of the subcarriers SC1 to SCn can be known by EVM.
よって、上記(1)の変形例と同様に、EVMと、設定すべき符号化率及び変調方式との対応関係を示すテーブルを予め用意しておき、各サブキャリアSC1〜SCnのEVMを算出する機能、及び上記テーブルに基づいて、算出したEVMに対応する符号化率及び変調方式を決定する機能を有する通信パラメータ決定部を、通信パラメータ決定部13の代わりに設ければ良い。
Therefore, as in the modification (1) above, a table indicating the correspondence between the EVM and the coding rate and modulation scheme to be set is prepared in advance, and the EVM of each subcarrier SC1 to SCn is calculated. A communication parameter determination unit having a function and a function of determining a coding rate and a modulation scheme corresponding to the calculated EVM based on the above table may be provided instead of the communication
(3)上記実施形態では、通信を開始する前のトレーニングモード時において、通信に必要なパラメータ(符号化率及び変調方式)の決定及び設定を行う場合を説明したが、これに限らず、通信のシーケンスによっては、通信相手との通信途中において、トレーニングモードに移行し、OFDM信号としてパイロット信号が生成されたタイミングで通信に必要なパラメータの決定及び設定を実施するようにしても良い。
具体的には、上記の符号化率の設定は通信に先立って設定する必要があるが、通信のシーケンスによっては通信途中に符号化率の設定状態に入り、符号化率を再設定することも可能である。この場合、アナログ回路(送信アナログ処理部12)の温度特性によって周波数特性が変化した場合においても対応が可能となる。
(3) In the above-described embodiment, the case where the parameters (coding rate and modulation scheme) necessary for communication are determined and set in the training mode before starting communication has been described. Depending on the sequence, it is possible to shift to the training mode in the middle of communication with the communication partner, and to determine and set parameters necessary for communication at the timing when the pilot signal is generated as the OFDM signal.
Specifically, the coding rate must be set prior to communication. However, depending on the communication sequence, the coding rate may be set during communication and the coding rate may be reset. Is possible. In this case, it is possible to cope with the case where the frequency characteristic changes due to the temperature characteristic of the analog circuit (transmission analog processing unit 12).
(4)上記実施形態と、上記(1)及び(2)の変形例では、無線送信装置1のRF変調部12bから出力されるOFDM信号の周波数特性に基づいて、各符号化部11b−1〜11b−nの各々に設定すべき符号化率、及び多値変調部11c−1〜11c−nの各々で使用すべき変調方式を決定する場合を例示したが、変調方式に関しては必ずしも周波数特性から決定しなくとも良い。つまり、従来から無線伝送路の伝播特性に応じて変調方式を適応的に決定する適応変調技術が知られているため、変調方式に関してはこの適応変調技術を用いて決定しても良い。
(4) In the above embodiment and the modified examples (1) and (2), each
(5)上記実施形態では、マルチキャリア通信方式としてOFDM方式を用いて通信を行う無線送信装置1及び無線受信装置2を例示して説明したが、アナログRF回路を介して無線送信可能なマルチキャリア信号を生成する無線送信装置、及びその無線送信装置からマルチキャリア信号を受信する無線受信装置であれば、本発明を適用することができる。
(5) In the above embodiment, the
1…無線送信装置、11…送信デジタル処理部、12…送信アナログ処理部、13…通信パラメータ決定部(決定部)、11a…S−P変換部(データ分配部)、11b−1〜11b−n…符号化部、11c−1〜11c−n…多値変調部、11d…IFFT部、11e…GI挿入部、11f…D/A変換部、12a…直交変調部、12b…RF変調部、12c…アンテナ、13a…周波数特性測定部、13b…送信制御部、2…無線受信装置、21…受信アナログ処理部、22…受信デジタル処理部、23…受信制御部(設定部)、21a…アンテナ、21b…RF復調部、21c…直交復調部、22a…A/D変換部、22b…GI除去部、22c…FFT部、22d−1〜22d−n…多値復調部、22e−1〜22e−n…復号部、22f…P−S変換部
DESCRIPTION OF
Claims (9)
それぞれのサブキャリアに設定された符号化率で入力データを符号化することにより符号化データをそれぞれ生成する符号化部と、
前記符号化部でそれぞれ生成された符号化データを用いて、それぞれサブキャリアを多値変調する多値変調部と、
多値変調後のそれぞれのサブキャリアが多重化されて生成されたマルチキャリア信号を無線信号に変換するアナログ処理部と、
前記アナログ処理部によって無線信号に変換された前記マルチキャリア信号の周波数特性に基づいて、前記符号化部で用いるそれぞれの前記符号化率を決定する決定部と、
を備えることを特徴とする無線送信装置。 A wireless transmission device that transmits a multicarrier signal generated by multiplexing a plurality of subcarriers,
An encoding unit that generates encoded data by encoding input data at an encoding rate set for each subcarrier; and
A multi-level modulation unit that multi-level modulates each subcarrier using the encoded data generated by each of the encoding units;
An analog processing unit for converting a multicarrier signal generated by multiplexing each subcarrier after multilevel modulation into a radio signal;
A determination unit that determines each coding rate used in the coding unit based on frequency characteristics of the multicarrier signal converted into a radio signal by the analog processing unit;
A wireless transmission device comprising:
前記抽出されたサブキャリアの各々に対応して設けられ、自身に対応するサブキャリアの多値復調を行うことにより符号化データを抽出する多値復調部と、
前記多値復調部の各々に対応して設けられ、設定された符号化率で自身に対応する多値復調部で抽出された前記符号化データを復号する復号部と、
前記無線送信装置から送信される、符号化部で用いるそれぞれの符号化率の決定結果に基づいて、前記復号部で用いるそれぞれの前記符号化率を設定する設定部と、
を備えることを特徴とする無線受信装置。 A wireless reception device having a function of extracting a plurality of subcarriers included in a multicarrier signal received from a wireless transmission device,
A multilevel demodulator that is provided corresponding to each of the extracted subcarriers and extracts encoded data by performing multilevel demodulation of the subcarriers corresponding to the subcarrier;
A decoding unit that is provided corresponding to each of the multi-level demodulation units, and that decodes the encoded data extracted by the multi-level demodulation unit corresponding to itself at a set coding rate;
A setting unit configured to set each coding rate used in the decoding unit based on a determination result of each coding rate used in the coding unit transmitted from the wireless transmission device;
A radio receiving apparatus comprising:
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