本発明の骨子は、伝送路の変動や受信信号レベルといった通信状況に合わせて、既知パイロットシンボル、2値位相(BPSK:Binary Phase Shift Keying)変調シンボルまたは直交位相(QPSK:QuadraturePhase Shift Keying)変調シンボルの挿入間隔および情報シンボルの変調方式を変化させることである。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
実施の形態1では、既知パイロットシンボルを挿入する間隔及び情報シンボルの変調方式を通信状況に合わせて変化させるディジタル無線通信方法について説明する。
図1は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施の形態に係る送信装置は、フレーム構成決定部101と、直交ベースバンド変調部102と、パイロットシンボル生成部103と、フレーム構成部104と、LPF(Low Pass Filter)105、106と、送信無線部107と、送信系アンテナ108とから主に構成される。
フレーム構成決定部101は、フェージングによる伝送路の変動の激しさを示す伝送路情報と、受信信号レベルに基づく送信データの伝送速度を示すデータ伝送速度情報とに基づいて通信状況を判断し、既知パイロットシンボルの挿入間隔及び送信ディジタル信号の変調方式を決定する。そして、フレーム構成決定部101は、決定した変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部102に出力し、決定した既知パイロットシンボルの挿入間隔を示す信号をフレーム構成部104に出力する。なお、フレーム構成決定部101におけるフレーム構成の決定方法の詳細は後述する。
ここで、フェージングによる伝送路の変動状況は、上り回線と下り回線とで同一の周波数帯域を用いる場合、図1に示した送信装置が搭載される通信装置の図示しない受信側において、通信相手から送信された変調信号の受信レベルを測定し、その測定結果の推移から推定することができる。また、図1に示した送信装置の通信相手となる受信装置において、通信相手から送信された変調信号の受信レベルを測定し、その測定結果の推移に基づいてフェージングによる伝送路の変動状況を推定することにより、図1に示した送信装置が、フェージングによる伝送路の変動状況を認識することができる。
そして、送信データの伝送速度は、上り回線と下り回線とで同一の周波数帯域を用いる場合、図1に示した送信装置が搭載される通信装置の図示しない受信側において、通信相手から送信された変調信号の受信レベルを測定し、その測定結果から決定することができる。また、図1に示した送信装置の通信相手となる受信装置において、通信相手から送信された変調信号の受信レベルを測定し、その測定結果に基づいて送信データの伝送速度を決定することにより、図1に示した送信装置が、送信データの伝送速度を認識することができる。
直交ベースバンド変調部102は、フレーム構成決定部101から指示された変調方式で送信ディジタル信号を直交ベースバンド信号に変調し、直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分をフレーム構成部104に出力する。
パイロットシンボル生成部103は、送受間で既知であるパイロットシンボルを生成し、既知パイロットシンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部104に出力する。
フレーム構成部104は、直交ベースバンド変調部102の出力信号に、フレーム構成決定部101から指示された挿入間隔で、パイロットシンボル生成部103から出力された既知パイロットシンボルを挿入して、フレームを構成する。
LPF105は、フレーム構成部104から出力された同相成分の所定の周波数帯域部分のみを通過させる。LPF106は、フレーム構成部104から出力された直交成分の所定の周波数帯域部分のみを通過させる。
送信無線部107は、LPF105及びLPF106の出力信号に対して無線処理を施した後、無線周波数信号を送信系アンテナ108から電波として送信する。
次に、上記図1に示した送信装置のフレーム構成決定部101におけるフレーム構成決定方法の一例を説明する。
図2は、本実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図であり、時間−シンボルの関係を示す。(201)は情報シンボルの変調方式を16値直交振幅変調(16QAM:16 Quadrature Amplitude Modulation)とし、既知パイロットシンボルの間隔をNシンボルとしたときのフレーム構成である。(202)は情報シンボルの変調方式を16QAMとし、既知パイロットシンボルの間隔をMシンボルとしたときのフレーム構成である。(203)は情報シンボルの変調方式を8相位相(8PSK:8 Phase Shift Keying)変調とし、既知パイロットシンボルの間隔をNシンボルとしたときのフレーム構成である。(204)は情報シンボルの変調方式を8PSK変調とし、既知パイロットシンボルの間隔をMシンボルとしたときのフレーム構成である。このときN<Mとする。
フレーム構成決定部101は、伝送路情報および要求データ伝送速度情報に基づいて、最適のフレーム構成を図2の(201)(202)(203)(204)のいずれか1つを選択する。
例えば、フレーム構成決定部101は、高速フェージングの場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にし、データ復調の誤り率の劣化を防いでデータの品質を維持するために既知パイロットシンボルの挿入間隔を狭くするように図2の(201)または(203)のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部101は、低速フェージングの場合、データ伝送効率の向上を図るために既知パイロットシンボルの挿入間隔を広くするように図2の(202)または(204)のどちらかのフレーム構成を選択する。
また、フレーム構成決定部101は、受信信号レベルが大きい場合、受信側でのデータ伝送効率を優先し、情報シンボルの変調方式として16QAMとした図2の(201)または(202)のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部101は、受信信号レベルが小さい場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にして誤り耐性を強くすることを優先し、情報シンボルの変調方式として8PSKとした図2の(203)または(204)のどちらかのフレーム構成を選択する。
図3は、同相I−直交Q平面における16QAM変調方式の信号点配置および既知パイロットシンボルの信号点配置を示しており、信号点301は既知パイロットシンボルの信号点であり、信号点302は16QAM変調シンボルの信号点である。図4は、同相I−直交Q平面における8PSK変調方式の信号点配置および既知パイロットシンボルの信号点配置を示しており、信号点401は既知パイロットシンボルの信号点であり、信号点402は8PSK変調シンボルの信号点である。
図5は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。図5に示すように、本実施の形態に係る受信装置は、受信系アンテナ501と、受信無線部502と、伝送路歪み推定部503と、検波部504とから主に構成される。
受信無線部502は、受信系アンテナ501に受信された無線信号を入力とし、所定の無線処理を行って受信直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分を出力する。
伝送路歪み推定部503は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図3および図4で示した既知パイロットシンボルの信号を抽出し、既知パイロットシンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部504に出力する。
検波部504は、直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分を入力とし、伝送路歪み量に基づいて情報シンボルの検波を行い受信ディジタル信号を出力する。
このように、伝送路の変動や受信信号レベルといった通信状況に合わせて、既知パイロットシンボルの挿入間隔および情報シンボルの変調方式を変化させることにより、データ伝送効率の向上とデータ品質の向上の両立を図ることができる。
なお、本実施の形態では、既知パイロットシンボルの挿入間隔を2種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。また、本実施の形態では、情報シンボルの変調方式として16QAMと8PSK変調の2種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。
また、本実施の形態では、図2に示した情報シンボルと既知パイロットシンボルのみのフレーム構成で説明したが、送受信機間の時間のタイミングをあわせるための同期用シンボルや受信機側で誤りを訂正するためのシンボルなどの信号を挿入するフレーム構成も考えられるので、本発明は情報シンボルと既知パイロットシンボルのみで構成されるフレーム構成に限るものではない。
(実施の形態2)
実施の形態2では、BPSK変調シンボルを挿入する間隔及び前記BPSK変調シンボル以外の情報シンボルの変調方式を通信状況に合わせて変化させるディジタル無線通信方法について説明する。
図6は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。なお、図6に示す送信装置において、図1に示した送信装置と共通する構成部分には図1と同一符号を付して説明を省略する。
図6の送信装置は、フレーム構成決定部601の作用が図1のフレーム構成決定部101と異なる。また、図6の送信装置は、図1と比較して、パイロットシンボル生成部103の代りに、BPSKシンボル変調部602を追加した構成を採る。
フレーム構成決定部601は、通信状況を判断し、BPSK変調シンボルの挿入間隔及び送信ディジタル信号の変調方式を決定し、決定した変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部102に出力し、決定したBPSK変調シンボルの挿入間隔を示す信号を直交ベースバンド変調部102、BPSKシンボル変調部602及びフレーム構成部104に出力する。
BPSKシンボル変調部602は、フレーム構成決定部601から指示されたタイミングで送信ディジタル信号をBPSK変調し、BPSK変調シンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部104に出力する。
図7は、本実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図であり、時間−シンボルの関係を示す。(701)は情報シンボルの変調方式を16QAMとし、BPSK変調シンボルの間隔をNシンボルとしたときのフレーム構成である。(702)は情報シンボルの変調方式を16QAMとし、BPSK変調シンボルの間隔をMシンボルとしたときのフレーム構成である。(703)は情報シンボルの変調方式を8PSK変調とし、BPSK変調シンボルの間隔をNシンボルとしたときのフレーム構成である。(704)は情報シンボルの変調方式を8PSK変調とし、BPSK変調シンボルの間隔をMシンボルとしたときのフレーム構成である。このときN<Mとする。
フレーム構成決定部601は、伝送路情報および要求データ伝送速度情報に基づいて、最適のフレーム構成を図7の(701)(702)(703)(704)のいずれか1つを選択する。
例えば、フレーム構成決定部601は、高速フェージングの場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にし、データ復調の誤り率の劣化を防いでデータの品質を維持するためにBPSK変調シンボルの挿入間隔を狭くするように図7の(701)または(703)のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部601は、低速フェージングの場合、データ伝送効率の向上を図るためにBPSK変調シンボルの挿入間隔を広くするように図7の(702)または(704)のどちらかのフレーム構成を選択する。
また、フレーム構成決定部601は、受信信号レベルが大きい場合、受信側でのデータ伝送効率を優先し、情報シンボルの変調方式として16QAMとした図7の(701)または(702)のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部601は、受信信号レベルが小さい場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にして誤り耐性を強くすることを優先し、情報シンボルの変調方式として8PSKとした図7の(703)または(704)のどちらかのフレーム構成を選択する。
図8は、同相I−直交Q平面における16QAM変調方式の信号点配置およびBPSK変調シンボルの信号点配置を示しており、信号点801はBPSK変調シンボル、信号点802は16QAM変調シンボルの信号点の信号点である。図9は、同相I−直交Q平面における8PSK変調方式の信号点配置およびBPSK変調シンボルの信号点配置を示しており、信号点901はBPSK変調シンボルの信号点、信号点902は8PSK変調シンボルの信号点である。
図10は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図10に示す受信装置において、図5に示した受信装置と共通する構成部分には図5と同一符号を付して説明を省略する。
図10の受信装置は、伝送路歪み推定部1001の作用が図5の伝送路歪み推定部503と異なり、検波部1002の作用が図5の検波部504と異なる。
伝送路歪み推定部1001は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図8および図9で示したBPSK変調シンボルの信号を抽出し、BPSK変調シンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部1002に出力する。
検波部1002は、直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分を入力とし、伝送路歪み量に基づいて情報シンボル及びBPSK変調シンボルの検波を行い受信ディジタル信号を出力する。
このように、本実施の形態では、既知パイロットシンボルの代りにBPSK変調シンボルを挿入して情報を送ることにより、実施の形態1と比較して伝送速度を向上することができる。
なお、本実施の形態では、BPSK変調シンボルの挿入間隔を2種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。また、本実施の形態では、情報シンボルの変調方式として16QAMと8PSK変調の2種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。
また、本実施の形態では、図7に示した情報シンボルとBPSK変調シンボルのみのフレーム構成で説明したが、本発明はこのフレーム構成に限るものではない。
(実施の形態3)
実施の形態3では、QPSK変調シンボルを挿入する間隔及び前記QPSK変調シンボル以外の情報シンボルの変調方式を通信状況に合わせて変化させるディジタル無線通信方法について説明する。
図11は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。なお、図11に示す送信装置において、図1に示した送信装置と共通する構成部分には図1と同一符号を付して説明を省略する。
図11の送信装置は、フレーム構成決定部1101の作用が図1のフレーム構成決定部101と異なる。また、図11の送信装置は、図1と比較して、パイロットシンボル生成部103の代りに、QPSKシンボル変調部1102を追加した構成を採る。
フレーム構成決定部1101は、通信状況を判断し、QPSK変調シンボルの挿入間隔及び送信ディジタル信号の変調方式を決定し、決定した変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部102に出力し、決定したQPSK変調シンボルの挿入間隔を示す信号を直交ベースバンド変調部102、QPSKシンボル変調部1102及びフレーム構成部104に出力する。
QPSKシンボル変調部1102は、フレーム構成決定部1101から指示されたタイミングで送信ディジタル信号をQPSK変調し、QPSK変調シンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部104に出力する。
図12は、本実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図であり、時間−シンボルの関係を示す。(1201)は情報シンボルの変調方式を16QAMとし、QPSK変調シンボルの間隔をNシンボルとしたときのフレーム構成である。(1202)は情報シンボルの変調方式を16QAMとし、QPSK変調シンボルの間隔をMシンボルとしたときのフレーム構成である。(1203)は情報シンボルの変調方式を8PSK変調とし、QPSK変調シンボルの間隔をNシンボルとしたときのフレーム構成である。(1204)は情報シンボルの変調方式を8PSK変調とし、QPSK変調シンボルの間隔をMシンボルとしたときのフレーム構成である。このときN<Mとする。
フレーム構成決定部1101は、伝送路情報および要求データ伝送速度情報に基づいて、最適のフレーム構成を図12の(1201)(1202)(1203)(1204)のいずれか1つを選択する。
例えば、フレーム構成決定部1101は、高速フェージングの場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にし、データ復調の誤り率の劣化を防いでデータの品質を維持するためにQPSK変調シンボルの挿入間隔を狭くするように図12の(1201)または(1203)のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部1101は、低速フェージングの場合、データ伝送効率の向上を図るためにQPSK変調シンボルの挿入間隔を広くするように図12の(1202)または(1204)のどちらかのフレーム構成を選択する。
また、フレーム構成決定部1101は、受信信号レベルが大きい場合、受信側でのデータ伝送効率を優先し、情報シンボルの変調方式として16QAMとした図12の(1201)または(1202)のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部1101は、受信信号レベルが小さい場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にして誤り耐性を強くすることを優先し、情報シンボルの変調方式として8PSKとした図12の(1203)または(1204)のどちらかのフレーム構成を選択する。
図13は、同相I−直交Q平面における16QAM変調方式の信号点配置およびQPSK変調シンボルの信号点配置を示しており、信号点1301はQPSK変調シンボル、信号点1302は16QAM変調シンボルの信号点の信号点である。図14は、同相I−直交Q平面における8PSK変調方式の信号点配置およびQPSK変調シンボルの信号点配置を示しており、信号点1401はQPSK変調シンボルの信号点、信号点1402は8PSK変調シンボルの信号点である。
図15は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図15に示す受信装置において、図5に示した受信装置と共通する構成部分には図5と同一符号を付して説明を省略する。
図15の受信装置は、伝送路歪み推定部1501の作用が図5の伝送路歪み推定部503と異なり、検波部1502の作用が図5の検波部504と異なる。
伝送路歪み推定部1501は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図13および図14で示したQPSK変調シンボルの信号を抽出し、QPSK変調シンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部1502に出力する。
検波部1502は、直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分を入力とし、伝送路歪み量に基づいて情報シンボル及びQPSK変調シンボルの検波を行い受信ディジタル信号を出力する。
このように、本実施の形態では、既知パイロットシンボルの代りにQPSK変調シンボルを挿入して情報を送ることにより、実施の形態1及び実施の形態2と比較して伝送速度を向上することができる。
なお、本実施の形態では、QPSK変調シンボルの挿入間隔を2種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。また、本実施の形態では、情報シンボルの変調方式として16QAMと8PSK変調の2種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。
また、本実施の形態では、図12に示した情報シンボルとQPSK変調シンボルのみのフレーム構成で説明したが、本発明はこのフレーム構成に限るものではない。
(実施の形態4)
実施の形態4では、情報シンボルの変調方式を通信状況に合わせて変化させ、情報シンボルの変調方式が8値以上である場合に通信状況に合わせた挿入間隔を切替えて既知パイロットシンボルを挿入するディジタル無線通信方法について説明する。
図16は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。なお、図16に示す送信装置において、図1に示した送信装置と共通する構成部分には図1と同一符号を付して説明を省略する。
図16の送信装置は、フレーム構成決定部1601の作用が図1のフレーム構成決定部101と異なる。
フレーム構成決定部1601は、通信状況に基づいて送信ディジタル信号の変調方式を決定し、決定した変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部102に出力する。また、フレーム構成決定部1601は、決定した変調方式が8値以上である場合、通信状況に基づいてパイロットシンボルの挿入間隔を決定し、決定したパイロットシンボルの挿入間隔を示す信号をフレーム構成部104に出力する。また、フレーム構成決定部1601は、決定した変調方式が8値未満である場合、パイロットシンボルの生成の停止を指示する信号をパイロットシンボル生成部103に出力する。
パイロットシンボル生成部103は、送受間で既知であるパイロットシンボルを生成し、既知パイロットシンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部104に出力する。ただし、フレーム構成決定部1601からパイロットシンボルの生成の停止を指示された場合、動作を停止する。
図17は、本実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図であり、時間−シンボルの関係を示す。(1701)は情報シンボルの変調方式をBPSKとしたときのフレーム構成である。(1702)は情報シンボルの変調方式をQPSKとしたときのフレーム構成である。
図2及び図17に示したフレーム構成において、耐フェージング速度に対して強いものは、順に(1701)、(1702)、(203)、(201)、(204)、(202)となる。また、誤り率耐性に強いものは、順に(1701)、(1702)、(203)、(204)、(201)、(202)となる。一方、受信側でのデータ伝送効率が高いものは、順に、(202)、(201)、(204)、(203)、(1702)、(1701)となる。
フレーム構成決定部1601は、伝送路情報および要求データ伝送速度情報に基づいて、最適のフレーム構成を上記図2の(201)(202)(203)(204)あるいは図17(1701)(1702)のいずれか1つを選択する。
図18は、同相I−直交Q平面におけるBPSK変調方式の信号点配置を示しており、信号点1801はBPSKシンボルの信号点である。図19は、同相I−直交Q平面におけるQPSK変調方式の信号点配置を示しており、信号点1901はQPSKシンボルの信号点である。
図20は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図20に示す受信装置において、図5に示した受信装置と共通する構成部分には図5と同一符号を付して説明を省略する。
図20の受信装置は、伝送路歪み推定部2001の作用が図5の伝送路歪み推定部503と異なり、検波部2002の作用が図5の検波部504と異なる。
伝送路歪み推定部2001は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図3および図4で示したパイロットシンボル、図18で示したBPSK変調シンボル、あるいは、図19で示したQPSK変調シンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部2002に出力する。
検波部2002は、直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分を入力とし、伝送路歪み量に基づいて情報シンボルの検波を行い受信ディジタル信号を出力する。
このように、伝送路の変動や受信信号レベルといった通信状況に合わせて情報シンボルの変調方式を変化させ、情報シンボルの変調方式が8値以上の多値変調方式の場合、既知パイロットシンボルを挿入し、通信状況に合わせて前記既知パイロットシンボルを挿入する間隔を変化させることにより、データ伝送効率の向上とデータ品質の向上の両立を図ることができる。
ここで、本実施の形態では、図16の送信装置においてパイロットシンボル生成部103の代りに、図6に示したBPSKシンボル変調部602を備える構成としてもよい。
この場合、フレーム構成決定部1601は、通信状況に基づいて送信ディジタル信号の変調方式を決定する。例えば、フレーム構成決定部1601は、最適のフレーム構成を上記図7の(701)(702)(703)(704)あるいは図17(1701)(1702)のいずれか1つを選択する。
そして、フレーム構成決定部1601は、決定した変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部102に出力する。また、フレーム構成決定部1601は、決定した変調方式が8値以上である場合、通信状況に基づいてBPSK変調シンボルの挿入間隔を決定し、決定したBPSK変調シンボルの挿入間隔を示す信号をBPSKシンボル変調部602及びフレーム構成部104に出力する。また、フレーム構成決定部1601は、決定した変調方式が8値未満である場合、BPSK変調シンボルの生成の停止を指示する信号をBPSKシンボル変調部602に出力する。
BPSKシンボル変調部602は、フレーム構成決定部1601から指示されたタイミングで送信ディジタル信号をBPSK変調し、BPSK変調シンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部104に出力する。ただし、フレーム構成決定部1601からBPSK変調シンボルの生成の停止を指示された場合、動作を停止する。
伝送路歪み推定部2001は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図8および図9で示したBPSK変調シンボル、図18で示したBPSK変調シンボル、あるいは、図19で示したQPSK変調シンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部2002に出力する。
また、本実施の形態では、図16の送信装置においてパイロットシンボル生成部103の代りに、図11に示したQPSKシンボル変調部1102を備える構成としてもよい。
この場合、フレーム構成決定部1601は、通信状況に基づいて送信ディジタル信号の変調方式を決定する。例えば、フレーム構成決定部1601は、最適のフレーム構成を上記図12の(1201)(1202)(1203)(1204)あるいは図17(1701)(1702)のいずれか1つを選択する。
そして、フレーム構成決定部1601は、決定した変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部102に出力する。また、フレーム構成決定部1601は、決定した変調方式が8値以上である場合、通信状況に基づいてQPSK変調シンボルの挿入間隔を決定し、決定したQPSK変調シンボルの挿入間隔を示す信号をQPSKシンボル変調部1102及びフレーム構成部104に出力する。また、フレーム構成決定部1601は、決定した変調方式が8値未満である場合、QPSK変調シンボルの生成の停止を指示する信号をQPSKシンボル変調部1102に出力する。
QPSKシンボル変調部1102は、フレーム構成決定部1601から指示されたタイミングで送信ディジタル信号をQPSK変調し、QPSK変調シンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部104に出力する。ただし、フレーム構成決定部1601からQPSK変調シンボルの生成の停止を指示された場合、動作を停止する。
伝送路歪み推定部2001は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図13および図14で示したQPSK変調シンボル、図18で示したBPSK変調シンボル、あるいは、図19で示したQPSK変調シンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部2002に出力する。
なお、本実施の形態では、既知パイロットシンボルの挿入間隔を2種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。また、本実施の形態では、情報シンボルの8値以上の多値変調方式として16QAMと8PSK変調の2種類で説明したが、本発明はこれに限るものではない。
また、本実施の形態では、図2、図7、図12及び図17のフレーム構成で説明したが、本発明はこれらのフレーム構成に限るものではない。
また、本発明における情報シンボルの変調方式のBPSK変調方式およびQPSK変調方式は、図18、図19に示した信号点配置に限らず、π/2シフトBPSK変調、π/4シフトQPSK変調でもかまわない。
(実施の形態5)
実施の形態5では、既知パイロットシンボルを挿入する間隔、既知パイロットシンボルの直前直後の各1シンボル(以下、「パイロット前後シンボル」という)の信号点の数並びに信号点配置、及び、それらのシンボル以外の情報シンボルの変調方式を切り替えるディジタル無線通信方法について説明する。
図21は、本実施の形態に係る送信装置の構成を示すブロック図である。なお、図21に示す送信装置において、図1に示した送信装置と共通する構成部分には図1と同一符号を付して説明を省略する。
図21の送信装置は、フレーム構成決定部2101の作用が図1のフレーム構成決定部101と異なる。また、図21の送信装置は、図1と比較して、パイロット前後シンボル変調部2102を追加した構成を採る。
フレーム構成決定部2101は、通信状況に基づいて既知パイロットシンボルの挿入間隔及び送信ディジタル信号の変調方式を決定する。この場合、フレーム構成決定部2101は、パイロット前後シンボルとその他の情報シンボルとで変調方式を異ならせる。
そして、フレーム構成決定部2101は、パイロット前後シンボルの変調方式を示す信号をパイロット前後シンボル変調部2102に出力し、その他の情報シンボルの変調方式を示す信号を直交ベースバンド変調部102に出力し、決定した既知パイロットシンボルの挿入間隔を示す信号をパイロット前後シンボル変調部2102及びフレーム構成部104に出力する。
パイロット前後シンボル変調部2102は、フレーム構成決定部2101から指示されたタイミングで送信ディジタル信号を所定の変調方式で変調し、パイロット前後シンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部104に出力する。
図22は、本実施の形態の送信装置から送信される信号のフレーム構成の一例を示した図であり、時間−シンボルの関係を示す。(2201)は情報シンボルの変調方式を16QAMとし、既知パイロットシンボルの間隔をNシンボルとしたときのフレーム構成である。(2202)は情報シンボルの変調方式を16QAMとし、既知パイロットシンボルの間隔をMシンボルとしたときのフレーム構成である。(2203)は情報シンボルの変調方式を8PSK変調とし、既知パイロットシンボルの間隔をNシンボルとしたときのフレーム構成である。(2204)は情報シンボルの変調方式を8PSK変調とし、既知パイロットシンボルの間隔をMシンボルとしたときのフレーム構成である。このときN<Mとする。
信号点2211は情報シンボルの変調方式が16QAMの場合における既知パイロットシンボルの直前の1シンボルであり、信号点2212は情報シンボルの変調方式が16QAMの場合における既知パイロットシンボルの直後の1シンボルである。信号点2213は情報シンボルの変調方式が8PSK変調の場合における既知パイロットシンボルの直前の1シンボルであり、信号点2214は情報シンボルの変調方式が8PSK変調の場合における既知パイロットシンボルの直後の1シンボルである。
フレーム構成決定部2101は、伝送路情報および要求データ伝送速度情報に基づいて、最適のフレーム構成を図22の(2201)(2202)(2203)(2204)のいずれか1つを選択する。
例えば、フレーム構成決定部2101は、高速フェージングの場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にし、データ復調の誤り率の劣化を防いでデータの品質を維持するために既知パイロットシンボルの挿入間隔を狭くするように図22の(2201)または(2203)のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部2101は、低速フェージングの場合、データ伝送効率の向上を図るために既知パイロットシンボルの挿入間隔を広くするように図22の(2202)または(2204)のどちらかのフレーム構成を選択する。
また、フレーム構成決定部2101は、受信信号レベルが大きい場合、受信側でのデータ伝送効率を優先し、情報シンボルの変調方式として16QAMとした図22の(2201)または(2202)のどちらかのフレーム構成を選択する。一方、フレーム構成決定部2101は、受信信号レベルが小さい場合、受信側でのデータ伝送効率を犠牲にして誤り耐性を強くすることを優先し、情報シンボルの変調方式として8PSKとした図22の(2203)または(2204)のどちらかのフレーム構成を選択する。
図23は、同相I−直交Q平面における16QAM変調方式の信号点配置、既知パイロットシンボルの信号点配置およびパイロット前後シンボルの信号点配置を示す。信号点2301は既知パイロットシンボルの信号点であり、信号点2302は16QAM変調シンボルの信号点であり、信号点2303はパイロット前後シンボルの信号点である。
図24は、同相I−直交Q平面における8PSK変調方式の信号点配置、既知パイロットシンボルの信号点配置およびパイロット前後シンボルの信号点配置を示す。信号点2401、2401−Aおよび2401−Bは8PSK変調シンボルの信号点であり、2401−Aは既知パイロットシンボルの信号点であり、2401−Aおよび2401−Bはパイロット前後シンボルの信号点であり、直線2402は同相I−直交Q平面において既知パイロットシンボルの信号点と原点を結んでできる直線である。
図25は、本実施の形態に係る受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図25に示す受信装置において、図5に示した受信装置と共通する構成部分には図5と同一符号を付して説明を省略する。
図25の受信装置は、伝送路歪み推定部2501の作用が図5の伝送路歪み推定部503と異なり、検波部2502の作用が図5の検波部504と異なる。
伝送路歪み推定部2501は、直交ベースバンド信号の同相成分及び直交成分を入力とし、上記図23および図24で示した既知パイロットシンボルの信号を抽出し、既知パイロットシンボルの受信状態から伝送路歪み量を推定し、伝送路歪み量を検波部2502に出力する。
検波部2502は、直交ベースバンド信号の同相成分および直交成分を入力とし、伝送路歪み量に基づいてパイロット前後シンボルを含む情報シンボルの検波を行い受信ディジタル信号を出力する。
このように、伝送路の変動や受信信号レベルといった通信状況に合わせて、既知パイロットシンボルの挿入間隔及び情報シンボルの変調方式を変化させることで、データ伝送効率の向上とデータ品質の向上の両立を図ることができる。
さらに、図23、図24に示すように、パイロット前後シンボルの信号点を同相−直交平面において原点と既知パイロットシンボルの信号点を結んでできる直線上に2個以上配置することにより、図25の受信装置において、パイロット信号から基準位相および周波数オフセット量を推定するときに完全にシンボル同期がとれていない場合も、パイロットシンボルによる基準位相、周波数オフセット量の推定精度の劣化を抑えることができる。これにより、検波部116で検波を行った場合、搬送波電力対雑音電力比に基づくビット誤り率特性を向上させることができる。
ここで、本実施の形態は、上記実施の形態4と組み合わせることができる。すなわち、図21において、フレーム構成決定部2101は、決定した変調方式が8値以上である場合、通信状況に基づいてパイロットシンボルの挿入間隔を決定し、決定したパイロットシンボルの挿入間隔を示す信号をパイロット前後シンボル変調部2102及びフレーム構成部104に出力する。また、フレーム構成決定部2101は、決定した変調方式が8値未満である場合、パイロットシンボルの生成の停止を指示する信号をパイロット前後シンボル変調部2102及びパイロットシンボル生成部103に出力する。
パイロットシンボル生成部103は、送受間で既知であるパイロットシンボルを生成し、既知パイロットシンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部104に出力する。ただし、フレーム構成決定部2101からパイロットシンボルの生成の停止を指示された場合、動作を停止する。
パイロット前後シンボル変調部2102は、フレーム構成決定部2101から指示されたタイミングで送信ディジタル信号をBPSK変調あるいはQPSK変調し、パイロット前後シンボルの同相成分および直交成分をフレーム構成部104に出力する。ただし、フレーム構成決定部2101からパイロットシンボルの生成の停止を指示された場合、動作を停止する。
これにより、上記本実施の形態の効果に加えて、実施の形態4の効果を得ることができる。
なお、本実施の形態では、情報シンボルの変調方式として、16QAMと8PSK変調の2種類で説明したが、本発明はこれに限ったものではない。
また、本実施の形態では、図22において、情報シンボル、既知パイロットシンボル、パイロット前後シンボルのみの構成で説明したが、本発明のフレーム構成は情報シンボル、既知パイロットシンボル、パイロット前後シンボルのみで構成されるフレーム構成と限ったものではない。