JP3507683B2 - 並列伝送方法 - Google Patents
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Description
スバンド信号を複数の搬送波を用いて周波数分割多重方
式で無線通信、特に陸上移動通信を行う並列伝送方法に
関する。
る陸上移動通信などに代表される無線通信において、高
品質伝送および高速伝送の実現を目的として、種々の無
線通信方式が提案されてきた。例えば、符号分割多元接
続(Code Division Multiple Access;CDMA)方式、
適応変調方式、16QAM−4マルチキャリヤ伝送方
式、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Divis
ion Multiplexing:OFDM)方式などが提案されてき
た。
確保する方法は、これまで第2世代移動通信方式、例え
ば、PDC(Personal Digital Cellular) 、GSM(Glo
balSystem for Mobile communication)、IS−95な
どに用いられている誤り訂正技術や固定マイクロ波回線
に用いられている周波数ダイバーシチ受信、空間ダイバ
ーシチ受信、偏波ダイバーシチ受信などのダイバーシチ
受信技術を適用する方法である。
最適な変調方式を選択する適応変調方式、広帯域CDM
A、ディジタル放送方式として適用が検討されているO
FDM方式などが知られている。
ムは、単一スペクトラムを複数の搬送波で分割したり、
広帯域の単一搬送波に誤り訂正技術やダイバーシチ受信
技術を用いていた。これらシステムに用いる無線機を実
現するには、広帯域にわたって所要の周波数特性をもつ
無線回路と高度なディジタル信号処理を行うプロセッサ
を必要としていた。例えば、フィルタ、送信電力増幅器
などのRF用無線回線と誤り訂正用復号器などのプロセ
ッサなどである。
構築するには、無線チャネル間のガード・バンドをより
少なくする回路技術が必須であり、この無線回路技術と
して、特に、フィルタの帯域外減衰特性と送信系の線形
性の改善が必須となる。
波数利用効率の高い無線通信システムを実現するために
は、高度な回路技術を必要としていた。例えば、10M
bpsの情報を伝送するために、変調をQPSK、ロー
ルオフフィルタ係数0.5とすれば、周波数帯域幅が
7.5MHz必要である。これを単一搬送波で伝送する
場合、無線機で用いられる受信フィルタの通過帯域幅
(3dB帯域幅)は4.6MHzとなる。移動機が隣接
搬送波との遠近問題を受けないために、隣接チャネル減
衰量80dB必要とすれば、前記受信フィルタは広い通
過帯域幅と急峻な減衰特性を必要とする。もし、小型軽
量の無線機を作るなら、従来よりも高性能の小型フィル
タの開発を必要とする。
うな従来の高速伝送および高品質伝送のシステムでは、
単一スペクトラムを複数の搬送波で分割したり、広帯域
の単一搬送波に誤り訂正技術やダイバーシチ受信技術を
用いていた。これらシステムに用いる無線機を実現する
には、広帯域の周波数特性をもつ無線回路と高度なディ
ジタル信号処理を行うプロセッサを必要としていた。
するためになされたものであり、既存の回路技術を用い
て、複数の搬送波の各々の周波数間隔がコヒーレンス帯
域幅以上または付近になるように周波数間隔を設定して
通信を行うことにより、広帯域の周波数特性をもつ無線
回路と高度なディジタル信号処理を行うプロセッサを必
要としない高速伝送および高品質伝送を実現できる並列
伝送方法を提供することにある。
は、送信方法において、M個(M>1)の搬送波の各々
の周波数間隔をコヒーレンス帯域幅以上またはコヒーレ
ンス帯域幅付近に設定するステップと、M個の信号をM
個以下の複数の異なる変調方法により変調するステップ
と、前記M個以下の複数の異なる変調方法により変調さ
れたM個の信号を、前記M個の搬送波をそれぞれ用いて
同時に送信するステップとを備える。
いて、各々の周波数間隔をコヒーレンス帯域幅以上また
はコヒーレンス帯域幅付近に設定されたM個(M>1)
の搬送波をそれぞれ用いて同時に送信された、M個以下
の複数の異なる変調方法により変調されているM個の信
号を受信するステップと、前記M個の信号を1つの信号
に合成するステップとを備える。
において、M個(M>1)の搬送波の各々の周波数間隔
をコヒーレンス帯域幅以上またはコヒーレンス帯域幅付
近に設定するステップと、M個の信号をM個以下の複数
の異なる変調方法により変調するステップと、前記M個
以下の複数の異なる変調方法により変調されたM個の信
号を、前記M個の搬送波をそれぞれ用いて同時に送信す
るステップと、前記M個の信号を受信するステップと、
前記M個の信号を1つの信号に合成するステップとを備
える。
て、M個(M>1)の搬送波の各々の周波数間隔をコヒ
ーレンス帯域幅以上またはコヒーレンス帯域幅付近に設
定する手段と、M個の信号をM個以下の複数の異なる変
調方法により変調する手段と、前記M個以下の複数の異
なる変調方法により変調されたM個の信号を、前記M個
の搬送波をそれぞれ用いて同時に送信する手段とを備え
る。請求項5に記載の発明は、受信機において、各々の
周波数間隔をコヒーレンス帯域幅以上またはコヒーレン
ス帯域幅付近に設定されたM個(M>1)の搬送波をそ
れぞれ用いて同時に送信された、M個以下の複数の異な
る変調方法により変調されているM個の信号を受信する
手段と、前記M個の信号を1つの信号に合成する手段と
を備える。請求項6に記載の発明は、送信機と受信機と
を備える並列伝送システムにおいて、前記送信機は、M
個(M>1)の搬送波の各々の周波数間隔をコヒーレン
ス帯域幅以上またはコヒーレンス帯域幅付近に設定する
手段と、M個の信号をM個以下の複数の異なる変調方法
により変調する手段と、前記M個以下の複数の異なる変
調方法により変調されたM個の信号を、前記M個の搬送
波をそれぞれ用いて同時に送信する手段とを備え、前記
受信機は、前記M個の信号を受信する手段と、前記M個
の信号を1つの信号に合成する手段とを備える。
を説明する。本発明の並列伝送方法では、高速伝送を可
能にするマルチキャリア無線通信方法において、使用す
る各搬送波間の周波数相関値をある一定値以下に設定す
る。例えば搬送波間の周波数相関値は、各搬送波間をほ
ぼ無相関にみなせるコヒーレンス帯域以上の周波数間隔
に設定する。ここで周波数相関値ρ(Ω)は、2つのフ
ェージング受信波の周波数をf1 とf1 +Ω、受信局に
到来する素波の強度が同程度で伝搬路の長さの広がりを
Δl、最短の伝搬路の長さをl0 、光速をcとすれば、
(1)式となることが知られている。
をコヒーレンス帯域幅と定義することが知られている。
一般にほぼ無相関にみなせる周波数間隔Ωとは、ρ
(Ω)≦0.5となるΩであることが知られている。
の搬送波がフェージング等の伝搬路の変動により所定の
回線品質が得られなくても、無線回線全体の回線品質の
劣化を回避できる。このため、たとえば従来の周波数分
割多重(Frequency DivisionMultiple:FDM) のよう
に複数の搬送波を単一スペクトルにする並列伝送方法と
比べて、本発明の並列伝送方法は伝送容量を保ちつつ伝
送路での回線品質の劣化を影響を受けにくい。
せる程度に離れているために、本発明を具現化する無線
回路は、局部発振周波数の異なる複数の無線回路をもつ
ことにより実現できる。従来の並列伝送方法で必要とし
ていた広帯域の通過帯域幅をもつフィルタが不要とな
る。無線回路の線形性は各独立した無線回路毎に達成す
ればよく、従来の並列伝送方法用の無線回路で要求され
る広帯域の線形性を必要としない。ディジタル信号処理
を行うプロセッサについてもほぼ独立な狭帯域の搬送波
を用いることにより、より処理能力の低いプロセッサを
使用できる。これは、ディジタル回路の消費電力の低下
に貢献する。
を詳細に説明する。
る送信機の一構成例を示す。
800、805、...、810で処理されたベースバ
ンド信号は、各々D/A変換器820、82
5、...、830でD/A変換されて直交変調器84
0、845、...、850で直交変換される。その後
各々周波数変換器860、865、...、870で制
御器880によりf1 、f2 、...、fN に周波数変
換される。ここで、従来の並列伝送方法では、f1 、f
2 、...,fN がほぼ等しいかまたは各々がコヒーレ
ンス帯域幅以下であるように設定されていたが、本発明
の並列伝送方法では制御器880によりf1 、f
2 、...,fN がコヒーレンス帯域幅以上に設定され
る。この後、信号多重器890で多重され、送信電力増
幅器895で電力増幅され、アンテナ897を介して送
信される。
る送信機の別の構成例を示す。
900、905、...、910で処理されたベースバ
ンド信号は、制御器920により信号多重器915で周
波数を上記のf1 、f2 、...,fN のようにずらし
て多重され、D/A変換器925でD/A変換されて、
直交変調器930で直交変換される。その後周波数変換
器935で周波数変換され、送信電力増幅器940で電
力増幅され、アンテナ945を介して送信される。ここ
で、従来の並列伝送方法では、f1 、f2 、...,f
N がほぼ等しい、コヒーレンス帯域幅以下に設定されて
いたが、本発明の並列伝送方法では制御器920により
f1 、f2 、...,fN がコヒーレンス帯域幅以上に
設定される。
れる受信機の一構成例を示す。
05で受信された電波は切り替え器1010で受信増幅
器1020、1025の出力をレベル検出器1110、
1115で検出し、制御器1100で受信レベルの大き
い方のANT1000、1005に切り替えられ、周波
数変換器1030、1035で制御器1040により周
波数f1 、f2 に変換される。この後、帯域通過フィル
タ(Band Pass Filter: BPF)1050と1055、
自動利得制御器(Automatic Gain Control : AGC)1
060、1065を介して、検波器1070、1075
で検波され、A/D変換器1080、1085でA/D
変換され、同相合成器1090で位相を合わせて、符号
を判定する判定器1095に入力される。
ヒーレンス帯域幅以上に設定した実施の形態を、縦軸を
スペクトル軸100、横軸を周波数軸110として示
す。図1では、3つの異なる情報を3つの搬送波を用い
る無線局130と無線局140との間の並列伝送方法を
説明する。
トル111、112、113の周波数間隔120、12
5は、コヒーレンス帯域幅以上に設定(115)する。
この設定115により、図1の3つの搬送波によるスペ
クトル111、112、113は互いにほぼ無相関なフ
ェージングを受ける。従って、通話中に2番目の搬送波
によるスペクトル112がフェージングを受けて回線品
質の劣化が生じても残りの1番目の搬送波によるスペク
トル111と3番目の搬送波によるスペクトル113に
より通話を続けることが可能である。図10に示すよう
に、1番目の搬送波によるスペクトル111と3番目の
搬送波によるスペクトル113を同期検波し、検波器1
070、1075による検波後に最大比合成する。この
とき、各搬送波間をほぼ独立とみなせるので、2ブラン
チ最大比合成のタイバーシチ受信が可能である。
ヒーレンス帯域幅付近に設定した実施の形態を、縦軸を
スペクトル軸100、横軸を周波数軸110として示
す。図2では、3つの異なる情報を3つの搬送波を用い
る無線局130と無線局140との間の並列伝送方法を
説明する。
1、212、213の周波数間隔220、225は、コ
ヒーレンス帯域幅付近に設定(215)する。この設定
(215)により、図2の3つの搬送波によるスペクト
ル211、212、213は互いにほぼ無相関なフェー
ジングを受ける。従って、通話中に2番目の搬送波によ
るスペクトル212がフェージングを受けて回線品質の
劣化が生じても残りの1番目の搬送波によるスペクトル
211と3番目の搬送波によるスペクトル213により
通話を続けることが可能である。図10に示すように、
1番目の搬送波によるスペクトル211と3番目の搬送
波によるスペクトル213を同期検波し、検波器107
0、1075による検波後に最大比合成する。このと
き、各搬送波間をほぼ独立とみなせるので、2ブランチ
最大比合成のタイバーシチ受信が可能である。
を用いた実施の形態を、縦軸をスペクトル軸100、横
軸を周波数軸110として示す。図3では、3つの異な
る情報を3つの搬送波を用いる無線局130と無線局1
40との間の並列伝送方法を説明する。
トル311、312、313の各変調方式をQPSK、
16QAM、FSKとした。3つの搬送波によるスペク
トル311、312、313の周波数間隔320、32
5は、コヒーレンス帯域幅以上に設定(315)する。
この設定(315)により、図3の3つの搬送波による
スペクトル311、312、313は互いにほぼ無相関
なフェージングを受ける。ここで、3番目の搬送波によ
るスペクトル313がフェージングを受けて回線品質の
劣化が生じても、1番目の搬送波によるスペクトル31
1と2番目の搬送波によるスペクトル312により通話
を連続できる。3番目の搬送波によるスペクトル313
で本来伝送するべき情報を2番の搬送波によるスペクト
ル312に振り分けることもできる。ここで、2番目の
搬送波によるスペクトル312は16QAMを用いる。
これにより、本発明による並列伝送方法は、フェージン
グによる影響を受けても帯域幅を拡大することなく所定
の伝送容量を常に保てる。
用いた実施の形態を、縦軸をスペクトル軸100、横軸
を周波数軸110として示す。図4では、3つの異なる
情報を3つの搬送波を用いる無線局130と無線局14
0との間の並列伝送方法を説明する。
トル411、412、413の各変調方式をQPSK、
16QAM、16QAMとした。3つの搬送波によるス
ペクトル411、412、413の周波数間隔420、
425は、コヒーレンス帯域幅以上に設定(415)す
る。この設定(415)により、図4の3つの搬送波に
よるスペクトル411、412、413は互いにほぼ無
相関なフェージングを受ける。ここで、3番の搬送波に
よるスペクトル413がフェージングを受けて回線品質
の劣化が生じても、1番目の搬送波によるスペクトル4
11と2番目の搬送波によるスペクトル412により通
話を連続できる。3番目の搬送波によるスペクトル41
3で本来伝送するべき情報を2番目の搬送波によるスペ
クトル412に振り分ける。ここで、2番目の搬送波に
よるスペクトル412は16QAMを用いる。これによ
り、本発明の並列伝送方法は、フェージングによる影響
を受けても帯域幅を拡大することなく所定の伝送容量を
常に保てる。このように搬送波の数(3)と異なる数
(2)の変調方法を用いることもできる。
されている周波数間隔の搬送波を用いた実施の形態を、
縦軸をスペクトル軸500、横軸を周波数軸510とし
て示す。図5では、4つの異なる情報を4つの異なる搬
送波によるスペクトル511、512、513、514
を用いる無線局530と無線局540との間の並列伝送
方法を説明する。
511、512、513、514はほぼ独立である。各
搬送波によるスペクトル511、512、513、51
4を用いる場合、図5はPDCの4倍の伝送容量にな
る。1搬送波によるスペクトルあたり11.2kbps
とすれば44.8kbpsの伝送容量が得られる。この
ように、本発明を用いた並列伝送方法は高速伝送に有効
である。
送方法を同報サービスに適用した場合の実施の形態を、
縦軸をスペクトル軸600、横軸を周波数軸610とし
て示す。図6では、4つの異なる搬送波によるスペクト
ル611、612、613、614を用いる無線局63
0と無線局640との間の並列伝送方法を説明する。
11の他に同報サービスを提供するチャネル612、6
13、614に割り当てる。上り回線655において、
通話チャネル651のみ用いるとすると、この下り回線
650で用いられるチャネル612、613、614の
変調方式は、音声チャネルの変調方式でもよいし他の変
調方式でもよい。
を用いて、音声通信、たとえばPDCによる通話をしな
がら下り回線650を通して同報サービスを受けること
ができる。同報サービスとして、カーナビゲーションな
どに代表されるITS(Intelligent Tutoring System)
と類似のサービス(例えば渋滞情報、天気予報、各種ニ
ュースサービスなど)を受けることができる。このよう
に、上り655と下り650で異なる回線容量と信頼性
を設定できる。
が混在している場合の実施の形態を、縦軸をスペクトル
軸700、横軸を周波数軸710として示す。図7で
は、3つの異なる搬送波によるスペクトル711、71
2、713を用いる無線局730と無線局740との間
の並列伝送方法を説明する。
調方式はチャネル711がQPSK、チャネル712が
16QAM、チャネル713がFSKである。上り回線
755において、各チャネルの変調方式はチャネル75
1が16QAM、チャネル752がQPSK、チャネル
753がFSKである。本実施の形態により、同一の帯
域幅であれば、各搬送波によるスペクトル711、71
2、713の変調方式に制限はない。これは、音声にP
DCを用いて、16QAM変調を用いたデータ伝送も可
能である。このように、本発明の並列伝送方法は、音声
やデータ伝送等の所要回線品質の異なるサービスを同一
の伝送方式で柔軟に実現できる。
方法によれば、既存の回路技術を用いて、複数の搬送波
の各々の周波数間隔がコヒーレンス帯域幅以上または付
近に設定して通信を行うことにより、広帯域の周波数特
性をもつ無線回路と高度なディジタル信号処理を行うプ
ロセッサを必要としない高速伝送および高品質伝送を実
現できる並列伝送方法を提供することが可能である。
た実施の形態を示す図である。
た実施の形態を示す図である。
ある。
ある。
を用いた実施の形態を示す図である。
図である。
形態を示す図である。
11、312、313、411、412、413、51
1、512、513、514、611、612、61
3、614、651、711、712、713、75
1、752、753搬送波によるスペクトル 120、125、220、225、320、325、4
20、425 周波数間隔 130,140、530、540、630、640、7
30、740 無線局 800、805、810、900、905、910 ベ
ースバンド処理部 820、825、830、925 D/A変換器 840、845、850、930 直交変調器 860、865、870、935、1030、1035
周波数変換器 880、920、1040、1100 制御器 890、915 信号多重器 895、940 送信電力増幅器 897、945、1000 アンテナ(ANT) 1010 切り替え器 1020、1025 受信増幅器 1050、1055 帯域通過フィルタ(BPF) 1060、1065 自動利得制御器(AGC) 1070、1075 検波器 1080、1085 A/D変換器 1090 同相合成器 1095 判定器 1110、1115 レベル検出器
Claims (6)
- 【請求項1】 送信方法において、 M個(M>1)の搬送波の各々の周波数間隔をコヒーレ
ンス帯域幅以上またはコヒーレンス帯域幅付近に設定す
るステップと、 M個の信号をM個以下の複数の異なる変調方法により変
調するステップと、 前記M個以下の複数の異なる変調方法により変調された
M個の信号を、前記M個の搬送波をそれぞれ用いて同時
に送信するステップとを備えることを特徴とする送信方
法。 - 【請求項2】 受信方法において、 各々の周波数間隔をコヒーレンス帯域幅以上またはコヒ
ーレンス帯域幅付近に設定されたM個(M>1)の搬送
波をそれぞれ用いて同時に送信された、M個以下の複数
の異なる変調方法により変調されているM個の信号を受
信するステップと、 前記M個の信号を1つの信号に合成するステップとを備
えることを特徴とする受信方法。 - 【請求項3】 並列伝送方法において、 M個(M>1)の搬送波の各々の周波数間隔をコヒーレ
ンス帯域幅以上またはコヒーレンス帯域幅付近に設定す
るステップと、 M個の信号をM個以下の複数の異なる変調方法により変
調するステップと、 前記M個以下の複数の異なる変調方法により変調された
M個の信号を、前記M個の搬送波をそれぞれ用いて同時
に送信するステップと、 前記M個の信号を受信するステップと、 前記M個の信号を1つの信号に合成するステップとを備
えることを特徴とする並列伝送方法。 - 【請求項4】 送信機において、 M個(M>1)の搬送波の各々の周波数間隔をコヒーレ
ンス帯域幅以上またはコヒーレンス帯域幅付近に設定す
る手段と、 M個の信号をM個以下の複数の異なる変調方法により変
調する手段と、 前記M個以下の複数の異なる変調方法により変調された
M個の信号を、前記M個の搬送波をそれぞれ用いて同時
に送信する手段とを備えることを特徴とする送信機。 - 【請求項5】 受信機において、 各々の周波数間隔をコヒーレンス帯域幅以上またはコヒ
ーレンス帯域幅付近に設定されたM個(M>1)の搬送
波をそれぞれ用いて同時に送信された、M個以下の複数
の異なる変調方法により変調されているM個の信号を受
信する手段と、 前記M個の信号を1つの信号に合成する手段とを備える
ことを特徴とする受信機。 - 【請求項6】 送信機と受信機とを備える並列伝送シス
テムにおいて、 前記送信機は、 M個(M>1)の搬送波の各々の周波数間隔をコヒーレ
ンス帯域幅以上またはコヒーレンス帯域幅付近に設定す
る手段と、 M個の信号をM個以下の複数の異なる変調方法により変
調する手段と、 前記M個以下の複数の異なる変調方法により変調された
M個の信号を、前記M個の搬送波をそれぞれ用いて同時
に送信する手段とを備え、 前記受信機は、 前記M個の信号を受信する手段と、 前記M個の信号を1つの信号に合成する手段とを備える
ことを特徴とする並列伝送システム。
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
JP00352598A JP3507683B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 並列伝送方法 |
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CA002285198A CA2285198C (en) | 1998-01-09 | 1999-01-07 | Parallel transmission method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00352598A JP3507683B2 (ja) | 1998-01-09 | 1998-01-09 | 並列伝送方法 |
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坂倉ほか,スプリットマルチキャリア多元接続方式,電子情報通信学会1995年総合大会講演論文集,日本,(社)電子情報通信学会,1995年 3月,通信1,B−501,p501 |
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