JP3581286B2 - Ofdm送信装置、ofdm受信装置および信号割当方法 - Google Patents

Ofdm送信装置、ofdm受信装置および信号割当方法 Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル移動体通信システムに用いられる通信装置および信号割当方法に関し、特に、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式の通信装置であるOFDM送信装置およびOFDM受信装置ならびに信号割当方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
最近、OFDM方式の通信装置(以下「OFDM通信装置」)が盛んに検討されている。以下、従来のOFDM通信装置について、図3を参照して説明する。図3は、従来のOFDM通信装置の構成を示すブロック図である。ここでは、一例として、用いるサブキャリア(搬送波)の総数をkとする。
【0003】
図3を参照するに、送信系において、一系列(シリアル)の情報信号は、S/P変換器1により総サブキャリアだけの複数系列(パラレル)の情報信号に変換される。すなわち、一系列の情報信号は、S/P変換器1により情報信号1〜情報信号kのk個の信号に変換される。複数系列に変換された情報信号は、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部2に送られる。
【0004】
IFFT部2では、複数系列の情報信号に対してIFFT(逆フーリエ変換)処理がなされることにより、周波数分割多重処理が行われる。具体的には、IFFT部2では、総サブキャリア数に対応する数だけ用意されたサブキャリアを、複数系列に変換された情報信号に対して割り当てて(換言すれば、複数系列に変換された情報信号を、総サブキャリア数に対応する数だけ用意されたサブキャリアに対して配置して)、周波数分割多重処理が行われる。サブキャリアの割り当て方法は、図4に示す通りである。図4は、従来のOFDM通信装置におけるサブキャリアの配置の様子を示す模式図である。
【0005】
図4に示すように、周波数軸上にk個のサブキャリアが配置されており、サブキャリア−k/2には情報信号1、サブキャリア−1には情報信号k/2、サブキャリア1には情報信号k/2+1、サブキャリアk/2には情報信号kがそれぞれ割り当てられている。
【0006】
再度図3を参照するに、IFFT部2における周波数分割多重処理により、情報信号1〜情報信号kに対してサブキャリアが重畳された信号が得られる。周波数分割多重処理により得られた信号に対して所定の送信処理がなされることにより、送信信号が生成される。この送信信号は、アンテナ3を介して通信相手に対して送信される。
【0007】
一方、受信系において、通信相手により送信された信号は、アンテナ3を介して、本通信装置により受信される。なお、上記通信相手は、図3に示すものと同様の構成を備えており、上述した送信系における処理を行うことにより得られる送信信号を送信するものである。
【0008】
アンテナ3からの受信信号は、所定の受信処理がなされた後、FFT(Fast Fourier Transform)部4に送られる。FFT部4では、上記所定の受信処理がなされた受信信号に対してFFT(フーリエ変換)処理が行われることにより、各サブキャリアにより伝送された情報信号(すなわちk個の情報信号)が取り出される。
【0009】
各サブキャリアにより伝送された情報信号は、総サブキャリア数に対応する数だけ設けられた伝送路補償部(すなわち伝送路補償部5−1〜5−k)のいずれかに送られる。
【0010】
伝送路補償部5−1〜5−kでは、各サブキャリアにより伝送された情報信号に対して、伝送路補償処理(すなわち伝送路で生じた歪等を補償する処理)がなされる。伝送路補償処理後されたk個の情報信号は、P/S変換器6により一系列(シリアル)の情報信号に変換される。
【0011】
以上のような処理がなされることにより、情報信号の伝送が実行される。ここで、送信系におけるIFFT部2において、一般に、以下のような理由によりDCにはサブキャリアを配置していない。すなわち、DCに配置されたサブキャリア(以下「DCサブキャリア(または直流搬送波)」という。)には、送信系および受信系に用いられるアナログ回路において直流(DC)オフセットが重畳される。このため、DCサブキャリアに配置された情報信号(すなわち、DCサブキャリアにより伝送された情報信号)の誤り特性は、直流オフセットの影響により劣化する。
このような理由により、図4に示したように、DCにはサブキャリアを配置していない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のOFDM通信装置においては、以下に示すような問題がある。すなわち、上記従来のOFDM通信装置においては、DCにサブキャリアを配置しないようにすることにより、DCにサブキャリアを配置した場合に比べて、情報信号の誤り率特性の劣化を防ぐことができるが、DCにサブキャリアを配置した場合に比べて、DCにサブキャリアを配置しない分だけ伝送効率は低下する。
【0013】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、情報信号の誤り率特性を抑えつつ伝送効率を向上させるOFDM送信装置、OFDM受信装置および信号割当方法を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明のOFDM送信装置は、直流搬送波を含む複数の搬送波から成る信号を送信するOFDM送信装置であって、拡散処理を施された第1の情報信号を前記直流搬送波のみに割り当てるとともに、拡散処理を施されない第2の情報信号を前記直流搬送波以外の搬送波に割り当てることにより、周波数分割多重処理を行う割当手段と、前記周波数分割多重処理により得られた信号を送信する送信手段と、を具備する構成を採る。
【0015】
本発明のOFDM受信装置は、直流搬送波を含む複数の搬送波から成る信号であって、拡散処理を施された第1の情報信号が前記直流搬送波のみに割り当てられ且つ拡散処理を施されない第2の情報信号が前記直流搬送波以外の搬送波に割り当てられた信号を受信する受信手段と、前記第1の情報信号と前記第2の情報信号とをそれぞれ抽出する抽出手段と、抽出された前記第1の情報信号のみに対して逆拡散処理を施す逆拡散手段と、を具備する構成を採る。
【0016】
これらの構成によれば、送信側装置において、直接拡散方式の拡散処理を施した情報信号を直流搬送波のみに配置するとともに、拡散処理を施されない情報信号を直流搬送波以外の搬送波に配置して、送信することにより、受信側装置においては、直流搬送波により伝送された信号のみに対して逆拡散処理を施すことにより、直流オフセットを低減させた情報信号を取り出すことができるので、情報信号の誤り率特性を抑えつつ伝送効率を向上させることが可能となる。
【0020】
本発明の通信端末装置は、上記いずれかのOFDM送信装置と、上記いずれかのOFDM受信装置と、を具備する構成を採る。
【0021】
この構成によれば、情報信号の誤り率特性を抑えつつ伝送効率を向上させることができるので、良好な通信を行う通信端末装置を提供することができる。
【0022】
本発明の基地局装置は、上記いずれかのOFDM送信装置と、上記いずれかのOFDM受信装置と、を具備する構成を採る。
【0023】
この構成によれば、情報信号の誤り率特性を抑えつつ伝送効率を向上させることができるので、良好な通信を行う基地局装置を提供することができる。
【0024】
本発明の信号割当方法は、直流搬送波を含む複数の搬送波に情報信号を割り当てる信号割当方法であって、拡散処理を施された情報信号を前記直流搬送波のみに割り当てるとともに、拡散処理を施されない情報信号を前記直流搬送波以外の搬送波に割り当てるようにした。
【0025】
この方法によれば、送信側において、直接拡散方式の拡散処理を施した情報信号を直流搬送波のみに配置するとともに、拡散処理を施されない情報信号を直流搬送波以外の搬送波に配置して、送信することにより、受信側においては、直流搬送波により伝送された信号のみに対して逆拡散処理を施すことにより、直流オフセットを低減させた情報信号を取り出すことができるので、情報信号の誤り率特性を抑えつつ伝送効率を向上させることが可能となる。
【0028】
【発明の実施の形態】
まず、本発明者は、DCサブキャリアに配置する情報信号に対して直接拡散方式の拡散処理を施すことに着目した。さらに、本発明者は、DCサブキャリアに対して情報信号を配置した場合には、このDCサブキャリアにより伝送された情報信号の誤り率特性は劣化するが、DCサブキャリアに対して、直接拡散方式の拡散処理を施した情報信号(以下「DS−CDMA情報信号」という。)を配置した場合には、このDCサブキャリアにより伝送されたDS−CDMA情報信号は、受信時における逆拡散処理により、直流オフセットが低減されて誤り率特性が良好なものとなることを見出し、本発明をするに至った。
【0029】
本発明の骨子は、DCサブキャリア(直流搬送波)に配置する情報信号に対して、直接拡散方式の拡散処理を施すようにしたことである。換言すれば、本発明の骨子は、直接拡散方式の拡散処理を施した情報信号をDCサブキャリアに配置するようにしたことである。
【0030】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0031】
(実施の形態1)
まず最初に、DCサブキャリアにより伝送されたDS−CDMA情報信号が、受信時における逆拡散処理により直流オフセットが低減されて誤り率特性が良好となる点について説明する。
【0032】
CDMA方式において、DCオフセットが存在する場合を考える。逆拡散処理後のDCオフセットは、次に示す式により表現される。
【数1】
Figure 0003581286
ただし、DCはDCオフセットであり、REF(nT)は時刻nTにおける拡散符号であり、Nは拡散比であり、Tはサンプル周期である。
【0033】
ここで、一般に、拡散符号の周期(NT)においては、DCオフセットは一定であるとみなすことができるので、上式▲1▼は次式により表現される。
【数2】
Figure 0003581286
【0034】
上式▲2▼において、(+1の符号数)−(−1の符号数)=1の場合には、DCオフセットは、逆拡散処理により1/拡散比に減衰される。また、(+1の符号数)と(−1の符号数)が同じである場合には、DCオフセットは逆拡散処理により完全に除去される。
【0035】
以上のように、CDMA方式においては、直流オフセットは逆拡散処理により完全に除去されるので、DCサブキャリアにより伝送されるDS−CDMA情報信号の誤り率特性は良好なものとなる。
【0036】
次いで、本発明の実施の形態1にかかるOFDM通信装置について、図1を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態1にかかるOFDM通信装置の構成を示すブロック図である。なお、ここでは、一例として、用いるサブキャリアの総数をk(Dサブキャリアを除く)とする。
【0037】
図1を参照するに、送信系において、S/P変換器101は、DCサブキャリア以外のサブキャリアに配置すべき一系列の情報信号を複数系列の情報信号に変換するものである。S/P変換器102は、DCサブキャリアに配置すべき一系列の情報信号を複数系列の情報信号に変換するものである。
【0038】
拡散部103−1〜103−nは、複数系列の情報信号に対して拡散処理を行うものである。加算部104は、拡散部103−1〜103−nにより拡散処理された情報信号を加算することにより、DS−CDMA情報信号を生成するものである。IFFT部105は、S/P変換器101からの複数系列の情報信号、および、加算部104からのDS−CDMA情報信号に対して、IFFT処理を行うことにより、周波数分割多重処理を行うものである。アンテナ106は、送信信号を通信相手に対して送信するとともに、通信相手からの信号を受信するものである。
【0039】
一方、受信系において、FFT部107は、所定の受信処理がなされた受信信号に対してFFT処理を行うものである。伝送路補償部108−1〜108−kは、各サブキャリアにより伝送された情報信号に対して、伝送路補償処理(すなわち伝送路で生じた歪等を補償する処理)を行うものである。P/S変換器109は、伝送路補償部108−1〜108−kからの伝送路補償処理後の情報信号を一系列の情報信号に変換するものである。
【0040】
伝送路補償部110は、DCサブキャリアにより伝送されたDS−CDMA情報信号に対して、伝送路補償処理(すなわち伝送路で生じた歪等を補償する処理)を行うものである。逆拡散部111−1〜111−nは、伝送路補償処理後のDS−CDMA情報信号に対して、相互に異なる拡散符号を用いた逆拡散処理を行うものである。P/S変換器112は、逆拡散部111−1〜111−nからの複数系列の情報信号を一系列の情報信号に変換するものである。
【0041】
次いで、上記構成のOFDM通信装置の動作について、図1に加えて図2を参照して説明する。図2は、本発明の実施の形態1にかかるOFDM通信装置におけるサブキャリアの配置の様子を示す模式図である。
【0042】
図1を参照するに、送信系において、情報信号は、S/P変換器101またはS/P変換器102のいずれかに送られる。S/P変換器101に送られる情報信号は、DCサブキャリア以外のサブキャリアに配置されるものであり、S/P変換器102に送られる情報信号は、DCサブキャリアに配置されるものである。
【0043】
DCサブキャリア以外のサブキャリアに配置される情報信号(一系列の情報信号)は、S/P変換器101により総サブキャリア(DCサブキャリアを除く)だけの複数系列の情報信号に変換される。すなわち、一系列の情報信号は、S/P変換器101により情報信号1〜情報信号kのk個の信号に変換される。複数系列に変換された情報信号は、IFFT部105に送られる。
【0044】
DCサブキャリアに配置される情報信号(一系列の情報信号)は、S/P変換器102により、所定の信号多重数分(ここでは一例としてnとする)だけの複数系列の情報信号に変換される。すなわち、一系列の情報信号は、S/P変換器102により、情報信号1〜情報信号nのn個の信号に変換される。なお、上記信号多重数は任意に設定可能なものである。
【0045】
情報信号1〜情報信号nは、それぞれ、拡散部103−1〜拡散部103−nにより、信号固有の拡散符号を用いた拡散処理が施された後、加算部104に送られる。加算部104においては、拡散処理後の情報信号1〜情報信号nが加算されることにより、DS−CDMA情報信号が生成される。このDS−CDMA情報信号は、IFFT部105に送られる。
【0046】
IFFT部105では、S/P変換器101からの複数系列の情報信号、および、加算部104からのDS−CDMA情報信号に対して、IFFT処理がなされることにより、周波数分割多重処理が行われる。具体的には、IFFT部105では、複数系列に変換された情報信号(すなわち情報信号1〜情報信号)を、総サブキャリア数に対応する数だけ用意されたサブキャリアに対して配置し、DS−CDMA情報信号をDCサブキャリアに対して配置して、周波数分割多重処理が行われる。サブキャリアの割り当ての様子の一例を図2に示す。
【0047】
図2に示すように、周波数軸上にk個のサブキャリアおよび1個のDCサブキャリアが配置されており、サブキャリア−k/2には情報信号1、サブキャリア−1には情報信号k/2、サブキャリア1には情報信号k/2+1、サブキャリアk/2には情報信号k、DCサブキャリアにはDS−CDMA情報信号がそれぞれ割り当てられている。
【0048】
再度図1を参照するに、IFFT部105における周波数分割多重処理により、情報信号1〜情報信号kに対してサブキャリアが重畳され、DS−CDMA情報信号に対してDCサブキャリアが重畳された信号が得られる。周波数分割多重処理により得られた信号に対して所定の送信処理がなされることにより、送信信号が生成される。この送信信号は、アンテナ106を介して通信相手に対して送信される。なお、上記所定の送信処理には、並列直列変換処理、D/A変換処理、周波数変換処理および帯域制限処理等が含まれる。
【0049】
一方、受信系において、通信相手により送信された信号は、アンテナ106を介して、本通信装置により受信される。なお、上記通信相手は、図1に示すものと同様の構成を備えており、上述した送信系における処理を行うことにより得られる送信信号を送信するものである。
【0050】
アンテナ106からの受信信号は、所定の受信処理がなされた後、FFT部107に送られる。なお、上記所定の受信処理には、帯域制限処理、周波数変換処理、A/D変換処理および直列並列変換処理等が含まれる。
【0051】
FFT部107では、上記所定の受信処理がなされた受信信号に対してFFT処理が行われることにより、サブキャリア(DCサブキャリアを除く)により伝送された情報信号(情報信号1〜情報信号k)、および、DCサブキャリアにより伝送されたDS−CDMA情報信号が取り出される。
【0052】
サブキャリア(DCサブキャリアを除く)により伝送された情報信号1〜情報信号kは、それぞれ、伝送路補償部108−1〜108−kに送られる。DCサブキャリアにより伝送されたDS−CDMA情報信号は、伝送路補償部110に送られる。
【0053】
伝送路補償部108−1〜108−kでは、それぞれ、サブキャリアにより伝送された情報信号1〜情報信号kに対して、伝送路補償処理がなされる。伝送路補償処理がなされたk個の情報信号は、P/S変換器109により一系列の情報信号に変換される。
【0054】
伝送路補償部110では、DCサブキャリアにより伝送されたDS−CDMA情報信号に対して、伝送路補償処理がなされる。伝送路補償処理後のDS−CDMA情報信号は、逆拡散部111−1〜111−nに送られる。
【0055】
逆拡散部111−1〜111−nでは、伝送路補償処理後のDS−CDMA情報信号に対して、相互に異なる拡散符号を用いた逆拡散処理が行われることにより、情報信号1〜情報信号nが得られる。得られた情報信号1〜情報信号nは、P/S変換器112により一系列の情報信号に変換される。
【0056】
以上のような処理がなされることにより、情報信号の伝送が実行される。上述の通り、送信系におけるIFFT部105においては、DCサブキャリアに対してDS−CDMA情報信号を配置している。このDCサブキャリアにより伝送されるDS−CDMA情報信号は、受信系および送信系に用いられるアナログ回路において直流オフセットの影響を受けるものの、送信系における逆拡散部111−1〜111−nでの逆拡散処理により、直流オフセットが低減されて誤り率特性が良好なものとされる。すなわち、DCにサブキャリアを配置しても、情報信号の誤り率特性を良好に保つことができる。さらに、DCサブキャリアに情報信号を配置しているので、全体的な伝送効率を向上させることもできる。
【0057】
このように、本実施の形態にかかるOFDM通信装置によれば、送信側装置において、直接拡散方式の拡散処理を施した情報信号をDCサブキャリアに配置して送信することにより、受信側装置においては、DCサブキャリアにより伝送された信号に対して逆拡散処理を施すことにより、直流オフセットを低減させた情報信号を取り出すことができるので、情報信号の誤り率特性を抑えつつ伝送効率を向上させることが可能となる。
【0058】
なお、本実施の形態では、信号多重数を複数とした場合を例にとり説明したが、本発明は、これに限定されず、信号多重数を1とした場合にも適用可能なものである。この場合には、図1における拡散部を1つのみ用いるので、S/P変換器102および加算部104を省いた構成としてもよい。
【0059】
また、本実施の形態では、OFDM方式の通信を用いた場合について説明したが、本発明は、これに限定されず、OFDM−CDMA(Code Division Multiple Access)方式の通信を用いた場合にも適用可能であることは言うまでもない。具体的には、図1を参照するに、サブキャリア(DCサブキャリアを除く)に配置する情報信号に対して、次のような処理を施してもよい。すなわち、上記情報信号を任意数だけの複数系列の信号に変換し、各信号に対して信号固有の拡散処理を施して加算した信号を、S/P変換器101に送るようにしてもよい。これにより、各サブキャリアにより伝送された情報信号の誤り率特性を良好に保つことができる。
【0060】
上記実施の形態で説明したOFDM通信装置は、ディジタル移動体通信システムにおける通信端末装置や基地局装置に搭載可能なものである。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、直接拡散方式の拡散処理を施した情報信号をDCサブキャリアのみに配置するとともに、拡散処理を施されない情報信号をDCサブキャリア以外のサブキャリアに配置するので、情報信号の誤り率特性を抑えつつ伝送効率を向上させるOFDM送信装置、OFDM受信装置および信号割当方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1にかかるOFDM通信装置の構成を示すブロック図
【図2】本発明の実施の形態1にかかるOFDM通信装置におけるサブキャリアの配置の様子を示す模式図
【図3】従来のOFDM通信装置の構成を示すブロック図
【図4】従来のOFDM通信装置におけるサブキャリアの配置の様子を示す模式図
【符号の説明】
102 S/P変換器
105 IFFT部
106 アンテナ
107 FFT部
110 伝送路補償部
111−1〜111−n 逆拡散部
112 P/S変換器

Claims (5)

  1. 直流搬送波を含む複数の搬送波から成る信号を送信するOFDM送信装置であって、
    拡散処理を施された第1の情報信号を前記直流搬送波のみに割り当てるとともに、拡散処理を施されない第2の情報信号を前記直流搬送波以外の搬送波に割り当てることにより、周波数分割多重処理を行う割当手段と、
    前記周波数分割多重処理により得られた信号を送信する送信手段と、
    を具備することを特徴とするOFDM送信装置。
  2. 直流搬送波を含む複数の搬送波から成る信号であって、拡散処理を施された第1の情報信号が前記直流搬送波のみに割り当てられ且つ拡散処理を施されない第2の情報信号が前記直流搬送波以外の搬送波に割り当てられた信号を受信する受信手段と、
    前記第1の情報信号と前記第2の情報信号とをそれぞれ抽出する抽出手段と、
    抽出された前記第1の情報信号のみに対して逆拡散処理を施す逆拡散手段と、
    を具備することを特徴とするOFDM受信装置。
  3. 直流搬送波を含む複数の搬送波に情報信号を割り当てる信号割当方法であって、
    拡散処理を施された情報信号を前記直流搬送波のみに割り当てるとともに、拡散処理を施されない情報信号を前記直流搬送波以外の搬送波に割り当てる、
    ことを特徴とする信号割当方法。
  4. 請求項1記載のOFDM送信装置および請求項2記載のOFDM受信装置の少なくともいずれか一方を具備することを特徴とする通信端末装置。
  5. 請求項1記載のOFDM送信装置および請求項2記載のOFDM受信装置の少なくともいずれか一方を具備することを特徴とする基地局装置。
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