JP4310860B2 - Orthogonal frequency division multiplexing modulation method and orthogonal frequency division multiplexing modulation apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信方式に係り、特にOFDM方式による直交周波数分割多重変調方法および直交周波数分割多重変調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
直交周波数分割多重(以下OFDMと呼ぶ)方式は、同相成分(以下I成分と呼ぶ)と直交成分(以下Q成分と呼ぶ)で構成するQAMやQPSKなどのディジタル変調デ−タを複数の周波数成分に割り当て、前記I成分を実数項、前記Q成分を虚数項としてIDFT(逆離散フ−リエ変換)またはIFFT(逆高速フ−リエ変換)を行ない、時間軸上の信号に変換し、前記IDFTで得られた2つの時間軸上の信号を直交変調によって一つの時間軸上の信号になるように合成し、得られた信号をD/A変換し、所望の帯域の信号になるように周波数変換した後に電波として送信する方式である。
【0003】
図3に従来のOFDM変調装置のブロック図を示し、そのタイミングチャ−トを図4に示す。
従来はディジタルデ−タ31が供給されるQPSK変調部31の変調出力をキャリア信号生成部32に供給し、その出力をIFFT部33に供給する。
【0004】
IFFT部33の出力を1倍及び−1倍する乗算器35によってI、Qの負数を生成し、シフトレジスタ36に入力し、サンプリング周波数4Fsでデ−タセレクタ37によって順にI、−Q、−I、Qを出力していた。
【0005】
例えば、シンボルレ−ト20μsで1024点の離散デ−タをOFDM方式で伝送する場合、IFFTのサンプリング周波数Fsは、
1/((20×10-6)/1024)=51.2MHz
である。
従来の方式ならば、デ−タセレクタ37及びD/A変換部38は、4Fsに相当する204.8MHzのクロックを必要としていた。
【0006】
直交変調は、アナログ、ディジタル共に、三角公式
cos(α+β)=cosα×cosβ−sinα×sinβ
を用いて、情報を含んだ周波数成分αに所定の周波数成分βを積算し、I成分とQ成分とを減算することで、二つの直交した信号を一つの時間軸上の信号に変換する。
【0007】
IDFTの演算結果をD/A変換して得られた2つのアナログ信号を直交変調するアナログ直交変調方式では、回路の温度特性の変化による周波数成分β発生部の正弦波と余弦波の位相がずれたり、α成分とβ成分の位相の微調整を必要とするなど、ハ−ドウェア化に関する問題がある。
【0008】
これに対して、ハ−ドウェア化で回路の微調整が不要な方式として考えられたディジタル直交変調は、D/A変換前のディジタルデ−タの状態で直交変調する方式であり、従来はIFFTの演算結果の実数項、虚数項で構成する一組の離散情報に対してその離散デ−タの4倍の周波数でサンプリングした正弦波(0、1、0、−1)及び余弦波(1、0、−1、0)を用いて演算する手法が用いられている。
【0009】
ここで、離散デ−タの4倍の周波数でサンプリングするのは、前記のように正弦波、余弦波がそれぞれ、−1,0,1の3値で表現出来、なおかつ正弦波、余弦波の一方が1または−1の値を有するとき、もう一方が0になるので演算が容易であるからである。
【0010】
しかしながら、離散デ−タ数が元の離散点数の4倍になるために、アナログ直交変調の場合のような回路の微調整は不必要ではあるが、ディジタル直交変調後の信号処理では、高速な論理演算が可能なICを用いたり、基板の配線長誤差を小さくして設計する等、従来のディジタル直交変調にもハ−ドウェア化に問題は残っている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
前記のとおり、従来のディジタル直交変調を行なった場合、元のサンプリング周波数の4倍の周波数でディジタル信号を制御する必要があるため、ディジタル回路を設計する際に、高い周波数に対応し得る論理演算用ICやROM、RAM等を必要とし、さらには基板上への配線長の誤差を出来るだけ小さくする必要があるということが課題であった。
【0012】
そこで本発明は、従来どおりの情報量をこれまでの半分のサンプリング周波数でディジタル直交変調し送信することが可能な信号を生成する方法及び装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の直交周波数分割多重変調装置は、ディジタルデータを、離散点数N点で表現する周波数軸上に同相成分であるI成分データ及び直交成分であるQ成分デ−タを割り当てるディジタル変調部と、周波数軸上に割り当てられた前記I成分データ及び前記Q成分デ−タを、所定のサンプリング周波数Fsに基づいてそれぞれ逆高速フ−リエ変換(IFFT)して、時間軸上の前記I成分データ及び前記Q成分デ−タの離散デ−タ列に変換する逆高速フ−リエ変換(IFFT)部と、前記逆高速フ−リエ変換(IFFT)により時間軸上に変換された前記I成分データ及び前記Q成分デ−タの離散デ−タ列をそれぞれ入力し、前記所定のサンプリング周波数Fsに基づいて偶数列(2n)の離散データと、奇数列(2n+1)の離散データとに分けて、前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍で出力する第1のデータセレクタと、前記第1のデータセレクタから前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍で出力される前記I成分データ及び前記Q成分デ−タそれぞれの前記偶数列(2n)および前記奇数列(2n+1)の離散データを入力し、前記I成分データの前記偶数列(2n)および前記Q成分デ−タの前記奇数列(2n+1)はそのまま出力する一方、前記Q成分データの前記偶数列(2n)および前記I成分デ−タの前記奇数列(2n+1)はそれぞれ反転して出力する乗算器と、前記乗算器から前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍で出力される前記I成分データの前記偶数列(2n)および前記Q成分デ−タの前記奇数列(2n+1)と、前記Q成分データの前記偶数列(2n)および前記I成分デ−タの前記奇数列(2n+1)の反転出力と入力し、前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍の周波数に基づいて、前記I成分データの前記偶数列(2n)であるデータI(2n)および前記Q成分データの前記偶数列(2n)であるデータ−Q(2n)と、前記I成分デ−タの前記奇数列(2n+1)の反転出力であるデータ−I(2n+1)および前記Q成分デ−タの前記奇数列(2n+1)であるデータQ(2n+1)とを前記所定のサンプリング周波数Fsだけずらして出力するシフトレジスタと、前記シフトレジスタから前記所定のサンプリング周波数Fsだけずらして出力される前記データI(2n)および前記データ−Q(2n)と、前記データ−I(2n+1)および前記データQ(2n+1)とを入力し、前記サンプリング周波数Fsの2倍の周波数に基づき選択して、前記サンプリング周波数Fs毎に、前記データI(2n)および前記データ−Q(2n)と、前記データ−I(2n+1)および前記データQ(2n+1)とを切替えて出力する第2のデ−タセレクタと、を有する直交周波数分割多重変調装置である。
ここで、前記ディジタル変調部は、ディジタルデータをQAMによりディジタル変調するか、QPSKによりディジタル変調する。
また、本発明の直交周波数分割多重変調方法は、ディジタルデータを、離散点数N点で表現する周波数軸上に同相成分であるI成分データ及び直交成分であるQ成分デ−タを割り当てるステップと、周波数軸上に割り当てられた前記I成分データ及び前記Q成分デ−タを、所定のサンプリング周波数Fsに基づいてそれぞれ逆高速フ−リエ変換(IFFT)して、時間軸上の前記I成分データ及び前記Q成分デ−タの離散デ−タ列に変換するステップと、前記逆高速フ−リエ変換(IFFT)により時間軸上に変換された前記I成分データ及び前記Q成分デ−タの離散デ−タ列をそれぞれ入力し、前記所定のサンプリング周波数Fsに基づいて偶数列(2n)の離散データと、奇数列(2n+1)の離散データとに分けて、前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍で出力するステップと、前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍で出力される前記I成分データ及び前記Q成分デ−タそれぞれの前記偶数列(2n)および前記奇数列(2n+1)の離散データを入力し、前記I成分データの前記偶数列(2n)および前記Q成分デ−タの前記奇数列(2n+1)はそのまま出力する一方、前記Q成分データの前記偶数列(2n)および前記I成分デ−タの前記奇数列(2n+1)はそれぞれ反転して出力するステップと、前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍で出力される前記I成分データの前記偶数列(2n)および前記Q成分デ−タの前記奇数列(2n+1)と、前記Q成分データの前記偶数列(2n)および前記I成分デ−タの前記奇数列(2n+1)の反転出力と入力し、前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍の周波数に基づいて、前記I成分データの前記偶数列(2n)であるデータI(2n)および前記Q成分データの前記偶数列(2n)であるデータ−Q(2n)と、前記I成分デ−タの前記奇数列(2n+1)の反転出力であるデータ−I(2n+1)および前記Q成分デ−タの前記奇数列(2n+1)であるデータQ(2n+1)とを前記所定のサンプリング周波数Fsだけずらして出力するステップと、前記所定のサンプリング周波数Fsだけずらして出力される前記データI(2n)および前記データ−Q(2n)と、前記データ−I(2n+1)および前記データQ(2n+1)とを入力し、前記サンプリング周波数Fsの2倍の周波数に基づき選択して、前記サンプリング周波数Fs毎に、前記データI(2n)および前記データ−Q(2n)と、前記データ−I(2n+1)および前記データQ(2n+1)とを切替えて出力するステップと、を有する直交周波数分割多重変調方法である。
ここで、ディジタルデータをQAMによりディジタル変調したり、QPSKによりディジタル変調する。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明のOFDM変調装置は、従来、N点の離散点デ−タに対して、1組の離散点デ−タを用いて4点のディジタル直交変調を行ない4N点のデ−タを出力していたものを、N点の離散点デ−タに対して、2組の離散点デ−タを用いて4点のディジタル直交変調を行ない2N点の離散点デ−タを出力することにより、単位時間におけるデ−タ数を4N点の半分の2N点にすることが可能になるので、ディジタル直交変調後のディジタル信号処理の速度を従来の半分にまで落とすことが可能になり、なおかつ、従来の情報転送レ−トで情報を伝送することが可能となる。
【0015】
本発明のOFDM変調装置の一実施例について、図と共に以下に説明する。
図1に示される本発明のOFDM変調装置の実施例は、ディジタルデ−タ10が供給されるQPSK変調部11、キャリア信号生成部12、逆高速フ−リエ変換(IFFT)部13、Even/Oddデ−タセレクタ14、乗算器15、シフトレジスタ16、デ−タセレクタ17、D/A変換部18、周波数変換部19、BPF部20、増幅部(AMP)21、及び送信アンテナ22より構成されている。
【0016】
QPSKなどの変調部11で入力ディジタルデ−タ10はディジタル変調され、サンプリング周波数Fsで出力されるデ−タ列は、キャリア信号生成部12を介して周波数軸上に配置される。
【0017】
周波数軸上に配置されたデ−タ列を、サンプリング周波数Fsで、により逆高速フ−リエ変換を施すことにより、時間軸上の信号列に変換する。
デ−タ列に対して逆高速フ−リエ変換を施すことにより、それぞれのデ−タ列がキャリア信号生成部12の各キャリアに重畳されることになる。
【0018】
上記変換出力をEven/Oddデ−タセレクタ14により、偶数列(2n)と奇数列(2n+1)が同時に出力出来るように並べ替え、並べ替えを行った信号列をサンプリング周波数Fs/2で出力する。
【0019】
つぎに前記出力デ−タを乗算器15に供給して、前記乗算器15で、
a)(偶数列のI成分)×( 1)
b)(偶数列のQ成分)×(−1)
c)(奇数列のI成分)×(−1)
d)(奇数列のQ成分) ×( 1)
をそれぞれ演算し、シフトレジスタ16に供給する。
【0020】
前記シフトレジスタ16の出力をデ−タセレクタ17に供給する。
前記演算結果をデ−タセレクタ17によって、サンプリング周波数2Fsで、a)、b)、c)、d)の順に図2に示すように出力する。
【0021】
前記出力を、D/A変換部18でアナロク信号に変換し、所望の周波数帯になるように周波数変換部19で周波数変換される。
周波数変換された信号は、BPF部20により周波数帯域外の不要信号が除去され、増幅部(AMP)21で所定のレベルに増幅して、送信アンテナ22を介して外部に送信される。
【0022】
図2に前記ディジタル直交変調の演算部分のタイミングチャ−トを示す。
サンプリング周波数Fsで逆高速フ−リエ変換(IFFT)部13より出力されるI、QをEven/Oddデ−タセレクタ14により偶数番目と奇数番目に分け、Iの奇数番目のデ−タとQの偶数番目のデ−タには乗算器15で定数(−1)を掛けた後にサンプリング周波数Fs/2で、シフトレジスタ16に入力する。
【0023】
このとき、図2のタイミングチャ−トのように、そのシフトレジスタ16はそれぞれ2クロック分(Fs/2)ホ−ルドさせる。
前記シフトレジスタ16の4つの出力をデ−タセレクタ17に入力し、サンプリング周波数2Fsで、順にデ−タI(2n)、−Q(2n)、−I(2n+1)、Q(2n+1)を出力するようにする。
【0024】
従来はIFFT部の出力を1倍及び−1倍する乗算器によってI、Qの負数を生成し、シフトレジスタに入力し、サンプリング周波数4Fsでデ−タセレクタによって順にI、−Q、−I、Qを出力していた。
【0025】
例えば、シンボルレ−ト20μsで1024点の離散デ−タをOFDM方式で伝送する場合、IFFTのサンプリング周波数Fsは、
1/((20×10-6)/1024)=51.2MHz
である。
【0026】
従来の方式ならば、デ−タセレクタ及びD/A変換部は4Fsの204.8MHzのクロックを必要としていたが、本発明を用いればその半分の2Fsである102.4MHzのクロックで信号処理が出来る。
【0027】
【発明の効果】
本発明のOFDM変調方法によると、離散点数N点で表現する周波数軸上に、QAMやQPSKなどのディジタル変調されたI成分及びQ成分のデ−タを周波数軸上の信号成分に割り当て、サンプリング周波数Fsで逆高速フ−リエ変換(IFFT)によって時間軸上の信号成分に変換された実数部及び虚数部それぞれをN点で構成する二つの離散デ−タを、一つの時間軸上の離散デ−タ列に変換するディジタル直交変調部を有する直交周波数分割多重変調方法において、前記実数部及び虚数部で構成する離散デ−タを二組用いて、前記サンプリング周波数Fsの半分の周波数でシフトレジスタに入力し、前記シフトレジスタの4つの出力を前記サンプリング周波数Fsの2倍の周波数でデ−タセレクタに入力し、順に出力することにより、ディジタル直交変調を行ない、2N点のディジタル直交変調デ−タを出力するようにしたので、
ディジタル直交変調部では、出力信号のクロックを従来の半分にすることが出来、前記ディジタル直交変調後のディジタル信号処理の高速化に対する問題が解決出来、単位時間におけるデ−タ数を4N点の半分にすることが可能になるので、ディジタル直交変調後のディジタル信号処理の速度を従来の半分にまで落とすことが可能であり、なおかつ、従来の情報転送レ−トで情報を伝送することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のOFDM変調装置の一実施例を示す構成図である。
【図2】本発明の各部のタイミングチャ−トである。
【図3】従来のOFDM変調装置の一例を示す構成図である。
【図4】従来例の各部のタイミングチャ−トである。
【符号の説明】
10 ディジタルデ−タ
11 QPSK変調部
12 キャリア信号生成部
13 逆高速フ−リエ変換(IFFT)部
14 Even/Oddデ−タセレクタ
15 乗算器
16 シフトレジスタ
17 デ−タセレクタ
18 D/A変換部
19 周波数変換部
20 BPF部
21 増幅部(AMP)
22 送信アンテナ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a radio communication system, and more particularly to an orthogonal frequency division multiplex modulation method and an orthogonal frequency division multiplex modulation apparatus based on an OFDM system.
[0002]
[Prior art]
In the orthogonal frequency division multiplexing (hereinafter referred to as OFDM) system, digital modulation data such as QAM and QPSK composed of an in-phase component (hereinafter referred to as I component) and an orthogonal component (hereinafter referred to as Q component) is divided into a plurality of frequency components. IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform) or IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) with the I component as a real term and the Q component as an imaginary term to convert the signal into a signal on the time axis, and the IDFT The two signals on the time axis obtained in step (1) are combined to be a signal on one time axis by quadrature modulation, the obtained signal is D / A converted, and the frequency is set so as to become a signal in a desired band. This is a method of transmitting as radio waves after conversion.
[0003]
FIG. 3 shows a block diagram of a conventional OFDM modulator, and FIG. 4 shows a timing chart thereof.
Conventionally, the modulation output of the
[0004]
A negative number of I and Q is generated by a multiplier 35 that multiplies the output of the
[0005]
For example, when 1024 points of discrete data are transmitted by the OFDM method at a symbol rate of 20 μs, the sampling frequency Fs of IFFT is:
1 / ((20 × 10 −6 ) / 1024) = 51.2 MHz
It is.
In the conventional system, the
[0006]
Quadrature modulation is a triangular formula for both analog and digital
cos (α + β) = cosα × cosβ−sinα × sinβ
Is used to add a predetermined frequency component β to the frequency component α containing information and subtract the I component and the Q component to convert two orthogonal signals into a signal on one time axis.
[0007]
In the analog quadrature modulation method in which two analog signals obtained by D / A conversion of the IDFT calculation result are quadrature-modulated, the phase of the sine wave and cosine wave of the frequency component β generator is shifted due to the change in the temperature characteristic of the circuit There is a problem related to hardware, such as requiring fine adjustment of the phases of the α and β components.
[0008]
On the other hand, digital quadrature modulation, which has been considered as a method that does not require fine circuit adjustment due to hardware, is a method of performing quadrature modulation in the state of digital data before D / A conversion. A sine wave (0, 1, 0, -1) and cosine wave (1) sampled at a frequency four times the discrete data for a set of discrete information composed of real and imaginary terms , 0, −1, 0) is used.
[0009]
Here, sampling at a frequency four times the discrete data is possible because the sine wave and cosine wave can be expressed by three values of −1, 0 and 1, respectively, and the sine wave and cosine wave are sampled as described above. This is because when one has a value of 1 or −1, the other is 0, so the calculation is easy.
[0010]
However, since the number of discrete data is four times the original number of discrete points, fine adjustment of the circuit as in the case of analog quadrature modulation is not necessary, but in signal processing after digital quadrature modulation, high speed is required. There are still problems with hardware conversion in the conventional digital quadrature modulation, such as using an IC capable of logical operation or designing with a reduced wiring length error of the board.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the conventional digital quadrature modulation is performed, it is necessary to control the digital signal at a frequency four times the original sampling frequency. Therefore, when designing a digital circuit, a logical operation capable of supporting a high frequency. The problem is that an IC, a ROM, a RAM, and the like are required, and further, an error in wiring length on the substrate needs to be made as small as possible.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and an apparatus for generating a signal that can be digitally quadrature-modulated and transmitted with a conventional amount of information at half the sampling frequency.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an orthogonal frequency division multiplex modulation apparatus according to the present invention provides I-component data that is an in-phase component and Q-component data that is a quadrature component on a frequency axis that represents digital data by N discrete points. A digital modulation unit for allocating the I component data and the Q component data allocated on the frequency axis, respectively, by performing inverse fast Fourier transform (IFFT) on the basis of a predetermined sampling frequency Fs to obtain a time axis An inverse fast Fourier transform (IFFT) unit for transforming the above I component data and Q component data into a discrete data sequence, and transforming on the time axis by the inverse fast Fourier transform (IFFT) Discrete data sequences of the I component data and the Q component data are inputted, respectively, and the even number sequence (2n) discrete data and the odd number sequence (2n + 1) based on the predetermined sampling frequency Fs. Discrete data of A first data selector that outputs a half of the predetermined sampling frequency Fs; and the I component data that is output from the first data selector at a half of the predetermined sampling frequency Fs. And discrete data of the even number column (2n) and the odd number column (2n + 1) of the Q component data, respectively, and the even number column (2n) of the I component data and the Q component data The odd number column (2n + 1) is output as it is, while the even number column (2n) of the Q component data and the odd number column (2n + 1) of the I component data are inverted and output respectively. The even-numbered column (2n) of the I component data and the odd-numbered column (2n + 1) of the Q component data output from the multiplier at ½ times the predetermined sampling frequency Fs; The inverse of the even column (2n) of the Q component data and the odd column (2n + 1) of the I component data. The output is input, and the data I (2n), which is the even column (2n) of the I component data, and the even column of the Q component data (based on a frequency that is ½ times the predetermined sampling frequency Fs) 2n), data Q (2n), and data I (2n + 1) which is an inverted output of the odd column (2n + 1) of the I component data and the odd number of the Q component data. A shift register that outputs data Q (2n + 1) that is a column (2n + 1) by shifting it by the predetermined sampling frequency Fs, and the data that is output by shifting from the shift register by the predetermined sampling frequency Fs. I (2n) and the data-Q (2n), the data-I (2n + 1) and the data Q (2n + 1) are inputted and selected based on a frequency twice the sampling frequency Fs. For each sampling frequency Fs, the data I (2n), the data-Q (2n), and the data -I (2n + 1) and the data Q (2n + 1) and the second de-outputting by switching - Taserekuta and, an orthogonal frequency division multiplexing modulation apparatus having.
Here, the digital modulation unit digitally modulates digital data by QAM or digitally modulates by QPSK.
Further, the orthogonal frequency division multiplexing modulation method of the present invention assigns I component data that is an in-phase component and Q component data that is an orthogonal component on a frequency axis that represents digital data by N discrete points, The I component data and the Q component data allocated on the frequency axis are respectively subjected to inverse fast Fourier transform (IFFT) based on a predetermined sampling frequency Fs, and the I component data on the time axis and A step of converting the Q component data into a discrete data sequence; and the discrete data of the I component data and the Q component data converted on the time axis by the inverse fast Fourier transform (IFFT). Each of the data columns is input, and is divided into discrete data of even columns (2n) and discrete data of odd columns (2n + 1) based on the predetermined sampling frequency Fs, and 1 of the predetermined sampling frequency Fs. / 2 And the I column data and the Q column data that are output at ½ times the predetermined sampling frequency Fs, the even column (2n) and the odd column (2n + 1). Discrete data is input, and the even column (2n) of the I component data and the odd column (2n + 1) of the Q component data are output as they are, while the even column (2n) of the Q component data is output. And the odd column (2n + 1) of the I component data is inverted and output, and the even column of the I component data (1/2) of the predetermined sampling frequency Fs. 2n) and the odd column (2n + 1) of the Q component data, and the even column (2n) of the Q component data and the inverted output of the odd column (2n + 1) of the I component data And the even number of the I component data based on a frequency that is ½ times the predetermined sampling frequency Fs. Inverted output of data I (2n) being (2n) and data Q (2n) being the even column (2n) of the Q component data and the odd column (2n + 1) of the I component data Data I (2n + 1) and data Q (2n + 1) which is the odd column (2n + 1) of the Q component data are shifted by the predetermined sampling frequency Fs and output. The data I (2n) and the data-Q (2n) output by shifting the predetermined sampling frequency Fs, and the data-I (2n + 1) and the data Q (2n + 1) are input. The data I (2n), the data-Q (2n), the data-I (2n + 1), and the data I (2n) are selected for each sampling frequency Fs. And switching the data Q (2n + 1) and outputting the data Q (2n + 1).
Here, digital data is digitally modulated by QAM or digitally modulated by QPSK.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Conventionally, the OFDM modulation apparatus of the present invention performs 4 points of digital quadrature modulation using a set of discrete point data for N points of discrete point data, and outputs 4N points of data. The N-point discrete point data is subjected to 4 points of digital quadrature modulation using 2 sets of discrete point data, and 2N points of discrete point data are output. Since the number of data per unit time can be reduced to 2N points, which is half of 4N points, the speed of digital signal processing after digital quadrature modulation can be reduced to half that of the prior art. It is possible to transmit information at the information transfer rate.
[0015]
An embodiment of the OFDM modulation apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The embodiment of the OFDM modulation apparatus of the present invention shown in FIG. 1 includes a QPSK modulation unit 11, a carrier
[0016]
The input
[0017]
The data sequence arranged on the frequency axis is converted to a signal sequence on the time axis by performing inverse high-speed Fourier transform with the sampling frequency Fs.
By applying inverse high-speed Fourier transform to the data string, each data string is superimposed on each carrier of the carrier
[0018]
The converted output is rearranged by the Even / Odd data selector 14 so that the even number column (2n) and the odd number column (2n + 1) can be output simultaneously, and the rearranged signal sequence is output at the sampling frequency Fs / 2. To do.
[0019]
Next, the output data is supplied to a multiplier 15, and the multiplier 15
a) (I component of even column) x (1)
b) (Q component of even column) x (-1)
c) (I component of odd number column) × (−1)
d) (Q component of odd number column) × (1)
Are respectively supplied to the
[0020]
The output of the
The calculation result is output by the
[0021]
The output is converted into an analog signal by the D / A converter 18 and frequency-converted by the
From the frequency-converted signal, unnecessary signals outside the frequency band are removed by the
[0022]
FIG. 2 shows a timing chart of the arithmetic part of the digital quadrature modulation.
The I / Q output from the inverse fast Fourier transform (IFFT)
[0023]
At this time, as shown in the timing chart of FIG. 2, the
The four outputs of the
[0024]
Conventionally, a negative number of I and Q is generated by a multiplier that multiplies the output of the IFFT unit by 1 and −1, input to a shift register, and sequentially I, -Q, -I, Q by a data selector at a sampling frequency of 4 Fs. Was output.
[0025]
For example, when 1024 points of discrete data are transmitted by the OFDM method at a symbol rate of 20 μs, the sampling frequency Fs of IFFT is:
1 / ((20 × 10 −6 ) / 1024) = 51.2 MHz
It is.
[0026]
In the conventional system, the data selector and the D / A conversion unit required a 204.8 MHz clock of 4Fs. However, if the present invention is used, signal processing can be performed with a clock of 102.4 MHz which is a half of 2Fs. .
[0027]
【The invention's effect】
According to the OFDM modulation method of the present invention, the digitally modulated I component and Q component data such as QAM and QPSK are allocated to the signal component on the frequency axis on the frequency axis expressed by N discrete points, and sampling is performed. Two discrete data comprising N points each of a real part and an imaginary part converted to a signal component on the time axis by inverse fast Fourier transform (IFFT) at the frequency Fs are discrete on the one time axis. In an orthogonal frequency division multiplex modulation method having a digital orthogonal modulation unit for converting into a data string, two sets of discrete data composed of the real part and the imaginary part are used and shifted at half the sampling frequency Fs. By inputting to the register, the four outputs of the shift register are input to the data selector at a frequency twice the sampling frequency Fs, and output in order, It performs Ijitaru quadrature modulation, the digital quadrature modulation data of 2N points - since to output the data,
In the digital quadrature modulation unit, the clock of the output signal can be halved compared to the conventional one, the problem of speeding up the digital signal processing after the digital quadrature modulation can be solved, and the number of data per unit time is half of 4N points. Therefore, it is possible to reduce the speed of digital signal processing after digital quadrature modulation to half that of the prior art, and to transmit information at the conventional information transfer rate. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an OFDM modulation apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart of each part of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an example of a conventional OFDM modulation apparatus.
FIG. 4 is a timing chart of each part of a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
22 Transmitting antenna
Claims (6)
周波数軸上に割り当てられた前記I成分データ及び前記Q成分デ−タを、所定のサンプリング周波数Fsに基づいてそれぞれ逆高速フ−リエ変換(IFFT)して、時間軸上の前記I成分データ及び前記Q成分デ−タの離散デ−タ列に変換する逆高速フ−リエ変換(IFFT)部と、
前記逆高速フ−リエ変換(IFFT)により時間軸上に変換された前記I成分データ及び前記Q成分デ−タの離散デ−タ列をそれぞれ入力し、前記所定のサンプリング周波数Fsに基づいて偶数列(2n)の離散データと、奇数列(2n+1)の離散データとに分けて、前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍で出力する第1のデータセレクタと、
前記第1のデータセレクタから前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍で出力される前記I成分データ及び前記Q成分デ−タそれぞれの前記偶数列(2n)および前記奇数列(2n+1)の離散データを入力し、前記I成分データの前記偶数列(2n)および前記Q成分デ−タの前記奇数列(2n+1)はそのまま出力する一方、前記Q成分データの前記偶数列(2n)および前記I成分デ−タの前記奇数列(2n+1)はそれぞれ反転して出力する乗算器と、
前記乗算器から前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍で出力される前記I成分データの前記偶数列(2n)および前記Q成分デ−タの前記奇数列(2n+1)と、前記Q成分データの前記偶数列(2n)および前記I成分デ−タの前記奇数列(2n+1)の反転出力と入力し、前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍の周波数に基づいて、前記I成分データの前記偶数列(2n)であるデータI(2n)および前記Q成分データの前記偶数列(2n)であるデータ−Q(2n)と、前記I成分デ−タの前記奇数列(2n+1)の反転出力であるデータ−I(2n+1)および前記Q成分デ−タの前記奇数列(2n+1)であるデータQ(2n+1)とを前記所定のサンプリング周波数Fsだけずらして出力するシフトレジスタと、
前記シフトレジスタから前記所定のサンプリング周波数Fsだけずらして出力される前記データI(2n)および前記データ−Q(2n)と、前記データ−I(2n+1)および前記データQ(2n+1)とを入力し、前記サンプリング周波数Fsの2倍の周波数に基づき選択して、前記サンプリング周波数Fs毎に、前記データI(2n)および前記データ−Q(2n)と、前記データ−I(2n+1)および前記データQ(2n+1)とを切替えて出力する第2のデ−タセレクタと、
を有する直交周波数分割多重変調装置。A digital modulation unit that assigns I component data that is an in-phase component and Q component data that is a quadrature component on a frequency axis that expresses digital data by N discrete points;
The I component data and the Q component data allocated on the frequency axis are respectively subjected to inverse fast Fourier transform (IFFT) based on a predetermined sampling frequency Fs, and the I component data on the time axis and An inverse fast Fourier transform (IFFT) unit for converting the Q component data into a discrete data sequence;
Discrete data sequences of the I component data and the Q component data converted on the time axis by the inverse fast Fourier transform (IFFT) are input, respectively, and an even number based on the predetermined sampling frequency Fs A first data selector that divides the discrete data of the column (2n) and the discrete data of the odd column (2n + 1), and outputs the divided data by ½ times the predetermined sampling frequency Fs;
The even-numbered column (2n) and the odd-numbered column (2n + 1) of the I component data and the Q component data output from the first data selector at ½ times the predetermined sampling frequency Fs, respectively. Discrete data is input, and the even-numbered columns (2n) of the I-component data and the odd-numbered columns (2n + 1) of the Q-component data are output as they are, while the even-numbered columns (2n) of the Q-component data are output. ) And the odd-numbered columns (2n + 1) of the I component data are respectively inverted and output multipliers,
The even-numbered column (2n) of the I component data and the odd-numbered column (2n + 1) of the Q component data output from the multiplier at ½ times the predetermined sampling frequency Fs, and the Q Based on a frequency that is ½ times the predetermined sampling frequency Fs, the inverted output of the even number column (2n) of the component data and the odd number column (2n + 1) of the I component data are input. Data I (2n) which is the even column (2n) of the I component data and data-Q (2n) which is the even column (2n) of the Q component data, and the odd column of the I component data ( 2n + 1) as an inverted output and data Q (2n + 1) as the odd-numbered column (2n + 1) of the Q component data are used as the predetermined sampling frequency Fs. A shift register that shifts and outputs
The data I (2n) and the data-Q (2n) output from the shift register shifted by the predetermined sampling frequency Fs, the data-I (2n + 1) and the data Q (2n + 1) Are selected based on a frequency twice the sampling frequency Fs, and for each sampling frequency Fs, the data I (2n), the data-Q (2n), and the data-I (2n + 1) and a second data selector for switching and outputting the data Q (2n + 1);
An orthogonal frequency division multiplexing modulation apparatus.
前記ディジタル変調部は、
ディジタルデータをQAMによりディジタル変調する、直交周波数分割多重変調装置。The orthogonal frequency division multiplexing modulator according to claim 1 ,
The digital modulation unit includes:
An orthogonal frequency division multiplex modulation apparatus that digitally modulates digital data by QAM.
前記ディジタル変調部は、
ディジタルデータをQPSKによりディジタル変調する、直交周波数分割多重変調装置。The orthogonal frequency division multiplexing modulator according to claim 1 ,
The digital modulation unit includes:
An orthogonal frequency division multiplex modulation apparatus that digitally modulates digital data using QPSK.
周波数軸上に割り当てられた前記I成分データ及び前記Q成分デ−タを、所定のサンプリング周波数Fsに基づいてそれぞれ逆高速フ−リエ変換(IFFT)して、時間軸上の前記I成分データ及び前記Q成分デ−タの離散デ−タ列に変換するステップと、
前記逆高速フ−リエ変換(IFFT)により時間軸上に変換された前記I成分データ及び前記Q成分デ−タの離散デ−タ列をそれぞれ入力し、前記所定のサンプリング周波数Fsに基づいて偶数列(2n)の離散データと、奇数列(2n+1)の離散データとに分けて、前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍で出力するステップと、
前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍で出力される前記I成分データ及び前記Q成分デ−タそれぞれの前記偶数列(2n)および前記奇数列(2n+1)の離散データを入力し、前記I成分データの前記偶数列(2n)および前記Q成分デ−タの前記奇数列(2n+1)はそのまま出力する一方、前記Q成分データの前記偶数列(2n)および前記I成分デ−タの前記奇数列(2n+1)はそれぞれ反転して出力するステップと、
前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍で出力される前記I成分データの前記偶数列(2n)および前記Q成分デ−タの前記奇数列(2n+1)と、前記Q成分データの前記偶数列(2n)および前記I成分デ−タの前記奇数列(2n+1)の反転出力と入力し、前記所定のサンプリング周波数Fsの1/2倍の周波数に基づいて、前記I成分データの前記偶数列(2n)であるデータI(2n)および前記Q成分データの前記偶数列(2n)であるデータ−Q(2n)と、前記I成分デ−タの前記奇数列(2n+1)の反転出力であるデータ−I(2n+1)および前記Q成分デ−タの前記奇数列(2n+1)であるデータQ(2n+1)とを前記所定のサンプリング周波数Fsだけずらして出力するステップと、
前記所定のサンプリング周波数Fsだけずらして出力される前記データI(2n)および前記データ−Q(2n)と、前記データ−I(2n+1)および前記データQ(2n+1)とを入力し、前記サンプリング周波数Fsの2倍の周波数に基づき選択して、前記サンプリング周波数Fs毎に、前記データI(2n)および前記データ−Q(2n)と、前記データ−I(2n+1)および前記データQ(2n+1)とを切替えて出力するステップと、
を有する直交周波数分割多重変調方法。Assigning I component data which is an in-phase component and Q component data which is a quadrature component on the frequency axis expressing the digital data by N discrete points;
The I component data and the Q component data allocated on the frequency axis are respectively subjected to inverse fast Fourier transform (IFFT) based on a predetermined sampling frequency Fs, and the I component data on the time axis and Converting the Q component data into a discrete data sequence;
Discrete data sequences of the I component data and the Q component data converted on the time axis by the inverse fast Fourier transform (IFFT) are input, respectively, and an even number based on the predetermined sampling frequency Fs Dividing into discrete data of the column (2n) and discrete data of the odd column (2n + 1), and outputting at half the predetermined sampling frequency Fs;
The discrete data of the even-numbered columns (2n) and the odd-numbered columns (2n + 1) of the I component data and the Q component data output at ½ times the predetermined sampling frequency Fs are input, The even column (2n) of the I component data and the odd column (2n + 1) of the Q component data are output as they are, while the even column (2n) of the Q component data and the I component data are output as they are. Each of the odd-numbered columns (2n + 1) is inverted and output;
The even column (2n) of the I component data and the odd column (2n + 1) of the Q component data output at ½ times the predetermined sampling frequency Fs, and the Q component data An even column (2n) and an inverted output of the odd column (2n + 1) of the I component data are input, and based on a frequency that is 1/2 times the predetermined sampling frequency Fs, the I component data Data I (2n) which is the even column (2n) and data-Q (2n) which is the even column (2n) of the Q component data, and the odd column (2n + 1) of the I component data Output data I (2n + 1) which is an inverted output of data and data Q (2n + 1) which is the odd column (2n + 1) of the Q component data are shifted by the predetermined sampling frequency Fs. And steps to
The data I (2n) and the data-Q (2n) output by shifting the predetermined sampling frequency Fs, and the data-I (2n + 1) and the data Q (2n + 1) are input. The data I (2n), the data-Q (2n), the data-I (2n + 1), and the data are selected based on a frequency twice the sampling frequency Fs. A step of switching and outputting data Q (2n + 1);
An orthogonal frequency division multiplexing modulation method.
ディジタルデータをQAMによりディジタル変調する、直交周波数分割多重変調方法。The orthogonal frequency division multiplexing modulation method according to claim 4 ,
An orthogonal frequency division multiplex modulation method in which digital data is digitally modulated by QAM.
ディジタルデータをQPSKによりディジタル変調する、直交周波数分割多重変調方法。The orthogonal frequency division multiplexing modulation method according to claim 4 ,
An orthogonal frequency division multiplexing modulation method in which digital data is digitally modulated by QPSK.
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