JP3324941B2 - 変調パラメータ可変適応変調方式の送受信機 - Google Patents
変調パラメータ可変適応変調方式の送受信機Info
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Description
における送受信機に関し、特に、時分割双方向通信(T
DD:Time Division Duplex)において、伝送効率の向
上を目的として受信信号から伝送路のフェージングの瞬
時変動状況を推定し、次の送信時に、それに応じた変調
パラメータを適応的に可変設定して送信する変調パラメ
ータ可変適応変調方式の送受信機に関するものである。
D通信は、受信信号Rxと、送信信号Txは、同一の周
波数を交互に使うため、両方向の通信信号は、ほぼ同じ
フェージング変動をしている伝搬路を通るとみなせる。
そのため、この伝搬路の可逆性を利用すると、受信信号
から検出した伝搬路のC/N0 (Cはキャリア電力、N
0 は雑音電力密度)と遅延スプレッドを用いて、次の送
信タイミングにおける伝搬路状況を推定することができ
る。
ボルレートと変調多値数を変調パラメータとし、ある一
定の伝送品質(例えばBER=10-3)を常に保つとい
う拘束条件のもとに、変調パラメータを伝搬路状況に適
応させ、伝搬路状況が悪いときには変調多値数やシンボ
ルレートを下げて伝送速度を低速化し、伝搬路状況が良
いときには変調多値数やシンボルレートを上げることに
よって高速化を行う方式である(信学技報RCS94−
64「シンボルレート,変調多値数可変適応変調方式の
伝送特性解析」松岡他(1994-9) 参照)。
ートや変調多値数の変調方式を変調パラメータとして切
替え選択できる変調回路を備えて、受信信号から得られ
る瞬時伝搬路特性の推定値を基に、次の送信スロットで
は、予め設定した誤り率を満足し、かつ最大伝送速度を
得る最適な変調レベル(シンボルレート(T(基本レー
ト),T/2,T/4,T/8…等)および変調多値数
(BPSK,4QAM,16QAM,64QAM,25
6QAM…等)を選択設定して送信するように構成され
る。なお、用意するシンボルレートや変調多値数の種類
や数については、適用するシステムに応じて様々な選択
が可能である。
変調方式を採用した送受信機の一構成例図である。図に
おいて、1は変調回路、2は送信部、3は受信部、6は
伝搬路特性推定回路、7は変調方式制御回路、10は復
調回路である。
方式制御回路7から指定された変調方式で変調される。
送信部2は、変調回路1から出力される変調波を周波数
変換し増幅してアンテナから空間に輻射する。受信時
は、アンテナより受信した信号を受信部3によって増幅
及び周波数変換を行い、復調回路10で直交検波,受信
変調方式推定,シンボルレート判定などの復調処理を行
い、受信データを出力するとともに、受信ベースバンド
信号を伝搬路特性推定回路6へ出力する。
ド信号を用いて伝搬路特性判定情報を測定し、その結果
を外挿して送信時の伝搬路特性を推定した結果(伝搬路
特性推定値)を変調方式制御回路7へ出力する。この場
合、伝搬路特性判定情報として、多重波伝搬による遅延
スプレッドとC/N0 が用いられる。変調方式制御回路
7は、前記伝搬路特性推定値に対応した変調パラメータ
による送信変調方式を選択設定するように変調回路1の
制御を行う。
ある。図において、左側がBPSK(Binary Phase Shi
ft Keying )であり変調多値数(●印)は2である。中
央はQPSK(Quadrature Phase Shift Keying )であ
り変調多値数は4である。右側は16QAM(16 Qua
drature Amplitude Modulation)であり変調多値数は1
6である。
上げると情報量が増えるが信頼度は低下する。逆に、変
調多値数を下げると情報量が減るが信頼度は向上する。
前記参考文献の適応変調方式では、伝搬路の状況が悪い
と判定したときは高信頼度伝送を行い、最悪の場合はダ
ミーデータ伝送とする。また、伝搬路の状況が良いと判
定したときは多情報量伝送を行うように変調方式制御回
路7によって変調方式の制御を行う。これによりビット
エラーレートなどに現れる情報の伝送品質が向上する。
来の変調パラメータ可変適応変調方式は、比較的狭帯域
の伝送に適用されたものであり、この技術を広帯域伝送
系にそのまま適用しようとすると、次のような新たな問
題が発生する。広帯域伝送の場合は、多重波による選択
性フェージングの影響が大きく、遅延スプレッドにより
伝送信号の符号間干渉が現れるため、受信機復調部に等
化器を用いて遅延波を直接波に合成し、ダイバーシチを
行った場合と同等の受信品質の向上が図られている。す
なわち、遅延波を用いて受信品質を向上させているの
で、遅延波の存在は必ずしも受信品質の劣化原因とはな
らない。従って、上述のような等化器を用いた広帯域伝
送系の送受信機に変調パラメータ可変適応変調方式を適
用する場合、遅延波の存在状況を示す遅延スプレッドの
値を基準として伝搬路の状況を判定する処理は不要であ
る。また、等化処理に伴って発生する等化誤差は、C/
N0 値と同様の性質を持つので、等化誤差をC/N0 値
の代わりに用いることができ、C/N0 値を測定する必
要がなくなる。従って、変調パラメータ可変適応変調方
式を、等化器を用いた広帯域伝送系の送受信機にそのま
ま適用すると、遅延スプレッド値から伝搬路状況を判定
する処理や、C/N0 値を測定するための処理や回路が
無駄になる等の問題が発生する。
決し、等化器が備えられた広帯域伝送系の送受信機に変
調パラメータ可変適応変調方式を適用した送受信機を提
供することにある。
可変適応変調方式の送受信機は、送信データが入力され
予め設定された複数種類のシンボルレートと変調多値数
を変調パラメータとした変調方式のうち指定された変調
パラメータの変調方式で次の送信スロットの変調を行う
変調回路と、該変調回路の出力を周波数変換し増幅して
アンテナから送出する送信部と、該アンテナの受信信号
を周波数変換し増幅して出力する受信部と、該受信部の
出力を復調して受信データを出力するとともに受信ベー
スバンド信号を出力する復調回路と、該受信ベースバン
ド信号を用いて当該受信スロットの伝搬路特性を判定し
た情報から伝搬路特性推定値を出力する伝搬路特性推定
回路と、該伝搬路特性推定値に対応して伝搬路の状態が
良好なときは伝送情報量の多い変調パラメータの変調方
式を前記変調回路に対して指定し伝搬路の状態が悪いと
きは伝送情報量の少ない変調パラメータの変調方式を前
記変調回路に対して指定する変調方式制御回路とを備え
た変調パラメータ可変適応変調方式の送受信機におい
て、前記受信部の出力を一定のレベルに制御するAGC
回路と、該AGC回路の出力を直交検波して得られた受
信ベースバンド信号の等化処理を行って受信データを出
力するとともに等化誤差を前記伝搬路特性推定回路に与
える等化器とを備えたことを特徴とするものである。
1は本発明の第1の実施例を示すブロック図である。図
において、1は変調回路、2は送信部、3は受信部、4
はAGC回路、5は等化器、6は伝搬路特性推定回路、
7は変調方式制御回路である。
式制御回路7から指定された変調方式で変調される。送
信部2は、変調回路1から出力される変調波を周波数変
換し増幅してアンテナから空間に輻射する。受信部3
は、アンテナで受信した受信信号を増幅,周波数変換
し、AGC回路4へ入力する。AGC回路4は、一定の
レベルに保つように制御した信号を等化器5へ出力す
る。等化器5は、AGC回路4からの信号を直交検波し
て受信ベースバンド信号に変換し、その受信ベースバン
ド信号の等化処理を行い、受信データを出力するととも
に等化処理によって得られる等化誤差aを伝搬路特性推
定回路6へ出力する。
信号系列の受信状態をもとに、RLS(Recursive Leas
t Square)等の適応アルゴリズムを利用して、伝搬路特
性と逆の特性のフィルタを構成し、そのフィルタで受信
ベースバンド信号をろ波することにより、究極的には送
信信号と全く同じ受信信号を得るべく動作する。図2は
伝搬路の状況と等化誤差との関係を示す説明図であり、
縦軸は等化誤差を示す。等化器5の動作は、受信信号が
通ってきた伝搬路が良好(雑音やフェージングによる位
相振幅変動などの無い状態)であるほどうまくゆき、そ
の結果、図2の*1のように等化誤差は0に近づく。一
方、雑音やフェージング変動などの外乱が大きい伝搬路
状況の場合、伝搬路の逆特性のフィルタを推定して構成
することが困難になり、その結果、等化誤差は図2の*
2のように大きくなる。このように、等化誤差は伝搬路
状況と密接な関係があるので、伝搬路特性推定回路6に
おける伝搬路特性推定のための情報として利用すること
ができる。
出力される等化誤差を伝搬路特性判定情報として用い、
その等化誤差(もしくは等化誤差電力)を外挿し、次の
送信時の伝搬路特性を推定し、その値を伝搬路特性推定
値bとして出力する。変調方式制御回路7における送信
の制御は、所定の誤り率を満足する最大伝送速度を得る
最適な変調方式と電力増幅方式を選択するように行う。
値多数切替えのみについて述べる)について述べる。図
3は変調方式切替えの説明図である。例えば、本方式の
一例として、変調方式は、図3に示すπ/2シフトB
PSK,QPSK,16QAMの3つの方式の中で
切替え、伝搬路特性判定は、伝搬路特性推定値に基づい
て行うものとし、ある幅に区分した伝搬路特性推定値範
囲(A,B,C)がA<B<Cの関係にあると仮定す
る。このとき、伝搬路特性推定値がA(最悪の条件)に
含まれるならばπ/2シフトBPSKを用い、B(中
間の条件)に含まれるならばQPSK、C(最良の状
態)に含まれるならば16QAMを用いるように直交
変調回路を制御する。なお、ここでは変調方式の切替え
は、変調多値数(1シンボルあたりのビット数が違う)
切替えについてのみ述べているが、伝送レート切替えを
行う場合についても、上記と同様に、伝搬路特性に適応
して制御を行うものとする。
する。図4は本発明の第2の実施例を示すブロック図で
ある。この例では、基本的な回路構成および動作は、図
1の第1の実施例と同じであるが、RSSI(Receivin
g Signal Strength Indicator :受信電界強度信号)
(c)を伝搬路特性推定のための情報として利用する点
が第1の実施例と異なる。図において、AGC回路4か
ら伝搬路特性推定回路6に与えている信号cはRSSI
である。
表される様々な外乱により、RSSIレベルは刻々と変
動する。RSSIレベルが大きい時は、伝搬路状況が良
好であり位相変動などもゆっくりとしているので、この
ような状況においては等化器の動作も安定しており、等
化誤差の計算精度も高くなる。その結果、伝搬路特性推
定値も信頼性が高くなる。一方、RSSIレベルが小さ
い時は、伝搬路状況が劣悪であり、位相変動なども早く
なるので、等化器の動作は不安定になってしまい、等化
誤差の計算精度も低くなる。その結果、伝搬路特性推定
値も信頼性が低くなる。
n は、RSSIがx [dB] 、等化誤差がy [dB] のと
き、次式で表すことができる。
で検出する場合は、等化誤差も真値で計算し評価基準D
n は次式のようになる。
みを付けることにより、RSSIレベルの小さい時に発
生する伝搬路状況の測定誤差を小さくすることができ
る。等化器の適正な動作のためには、AGCの装備は必
須であり、AGCが機能するためには、RSSIを検出
することが必要不可欠であるから、RSSI検出のため
だけの特別な回路の追加は不要であり、回路規模は図1
の例と変わらない。
施することにより、等化器が備えられた広帯域伝送系の
TDD用送受信機に変調パラメータ可変適応変調方式を
適応することができる。さらに、変調パラメータ可変適
応変調方式に加えて、RSSIによる重み付けを組み合
わせることにより、RSSIレベルの小さい時に発生す
る伝搬路状況の測定誤差を小さくすることができるの
で、より高速なフェージング変動への対応が可能となり
実用上の効果が大きい。また、その場合でも、僅かな処
理の追加だけでよく回路規模の増大化はないなど利点が
ある。
る。
る。
信機の一構成例図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 送信データが入力され予め設定された複
数種類のシンボルレートと変調多値数を変調パラメータ
とした変調方式のうち指定された変調パラメータの変調
方式で次の送信スロットの変調を行う変調回路と、該変
調回路の出力を周波数変換し増幅してアンテナから送出
する送信部と、該アンテナの受信信号を周波数変換し増
幅して出力する受信部と、該受信部の出力を復調して受
信データを出力するとともに受信ベースバンド信号を出
力する復調回路と、該受信ベースバンド信号を用いて当
該受信スロットの伝搬路特性を判定した情報から伝搬路
特性推定値を出力する伝搬路特性推定回路と、該伝搬路
特性推定値に対応して伝搬路の状態が良好なときは伝送
情報量の多い変調パラメータの変調方式を前記変調回路
に対して指定し伝搬路の状態が悪いときは伝送情報量の
少ない変調パラメータの変調方式を前記変調回路に対し
て指定する変調方式制御回路とを備えた変調パラメータ
可変適応変調方式の送受信機において、 前記受信部の出力を一定のレベルに制御するAGC回路
と、 該AGC回路の出力を直交検波して得られた受信ベース
バンド信号の等化処理を行って受信データを出力すると
ともに等化誤差を前記伝搬路特性推定回路に与える等化
器とを備えたことを特徴とする変調パラメータ可変適応
変調方式の送受信機。 - 【請求項2】 前記AGC回路は、前記受信部の出力を
一定のレベルに制御して前記等化器に出力するとともに
受信電界強度信号を前記伝搬路特性推定回路に与えるよ
うに構成され、 前記伝搬路特性推定回路は、前記等化器の出力と前記受
信電界強度信号から前記変調方式制御回路に対する前記
伝搬路特性推定値を出力するように構成されたことを特
徴とする請求項1記載の変調パラメータ可変適応変調方
式の送受信機。
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JP26121996A JP3324941B2 (ja) | 1996-09-11 | 1996-09-11 | 変調パラメータ可変適応変調方式の送受信機 |
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Family Applications (1)
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