JP4732947B2 - Ofdm通信システム、ofdm通信方法およびofdm信号送信装置ならびにofdm信号受信装置 - Google Patents
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IEEE Wireless LAN Edition 〜A Compilaltion based on IEEE Std 802.11-1999(R2003) and its amendments〜, IEEE October 2003, pp.263-304 Multi-Carrier Digital Communications Theory and Applications of OFDM 2nd Edition, Ahmad R.S.Bahai, Burton R.Saltzberg, Mustafa Ergen, Springer, September 2004 IEEE 802.16-2004: Air Interface for Fixed Broadband Wireless Access Systems, IEEE, June 2004, pp.568-571 小林英雄,「OFDM通信方式の基礎と応用技術」,トリケップス出版,2004年5月発行,pp.121-130 Jeong Woo JWA, "An OFDM Scheme with Pre-IDFT/DFT on Frequency-Selective Rayleigh Fading Channels", IEEE Trans. Vol.E88-B, No.7, July 2005
ceil( log2N+log2X)/(N×ceil (log2X))
にまで削減することができる。
図1において、OFDM信号送信装置は、各ユーザ対応のCDMタイル生成回路100−1〜100−kと、OFDMAフレーム構成回路105と、OFDM変調回路106と、変調モード制御回路120を備える。各CDMタイル生成回路100は、変調信号マッピング回路101と、直列並列変換回路102と、拡散多重回路103と、タイルマッピング回路104とから構成される。
図2において、所定のユーザに対応するOFDM信号受信装置は、OFDM復調回路200と、OFDMAフレーム再構成回路201と、伝送路推定回路202と、CDMタイル抽出回路203と、等化回路204と、タイルデマッピング回路205と、逆拡散回路206と、並列直列変換回路207と、変調信号デマッピング回路208により構成される。
図3は、本発明のOFDM通信方法における送信アルゴリズムを示す。入力データを変調モードで指定される変調方式に従って変調信号点にマッピングし(S1)、M個の並列データに並び替え(S2)、拡散符号として直交符号の一種であるウォルシュアダマール符号を使用し、M個の並列データを互いに拡散多重して合計N個のCDM信号を生成する(S3)。次に、このCDM信号を所定の2次元配置に並び替えてCDMタイルを生成する(S4)。なお、2次元配置法はタイルごとに異なっていてもよい。次に、全ユーザのCDMタイルをバッファリングし(S5)、CDMタイルを互いに重ならないように時間−周波数領域に直交配置してデータフレームを構築する(S6)。次に、各ユーザのCDMタイルの位置情報や変調モードなどの制御信号およびパイロット信号・トレーニング信号を付加してOFDMAフレームを構築し(S7)、OFDM変調を行う(S8)。以上の送信アルゴリズムは、例えば図1に示すOFDM信号送信装置の構成を用いて実施される。
図4は、本発明のOFDM通信方法における受信アルゴリズムを示す。受信信号(時間信号)をOFDM復調し(S11)、複数の時間スロット分のOFDMAシンボルを蓄積してOFDMAフレームを再構築する(S12)。次に、OFDMAフレームから得られる制御信号(CDMタイル位置情報)に従ってCDMタイルを抽出し(S13)、このCDMタイルに対して伝送路推定および等化を行い(S14)、CDMタイル構成データをN点系列に並び替え(S15)、送信アルゴリズムで用いた直交符号により逆拡散処理を行ってM行並列データを復元する(S16)。次に、M行並列データを並列直列変換して1つの時系列信号に並び替え(S17)、変調モードで指定される復調方式に従ってデータへのデマッピングを行う(S18)。
図5は、本発明のOFDM通信方法における変調モード制御アルゴリズムを示す。現在の変調モードが所要通信品質を満足しているかを評価し(S21)、満足していない場合は、1CDMタイルに割り当てる情報ビット数を順次減じる。具体的には、1CDMタイルあたりの情報ビット数を決定し(S22)、それに応じて符号多重数を再設定し(S23)、各拡散符号に割り当てる変調方式の組み合わせを再設定する(S24)。これにより、情報ビット当たりのエネルギーと伝送速度とをCDMタイルごとに柔軟に割り振ることができる。
101 変調信号マッピング回路
102 直列並列変換回路
103 拡散多重回路
104 タイルマッピング回路
105 OFDMAフレーム構成回路
106 OFDM変調回路
120 変調モード制御回路
200 OFDM復調回路
201 OFDMAフレーム再構成回路
202 伝送路推定回路
203 CDMタイル抽出回路
204 等化回路
205 タイルデマッピング回路
206 逆拡散回路
207 並列直列変換回路
208 変調信号デマッピング回路
Claims (16)
- 複数のユーザにそれぞれ対応して設けられ、それぞれ、入力データからN個(Nは正の整数)のCDM(Code Division Multiplexing)信号を生成し、さらに該N個のCDM信号を周波数方向および時間方向の2次元領域で表されるタイルにデータ配置して1個のCDMタイルを生成する複数のCDMタイル生成回路と、
前記複数のCDMタイル生成回路で生成されたCDMタイルを入力し、全ユーザのCDMタイルを所定のマッピングルールにより時間領域および周波数領域に対して配置したOFDMAフレームを構成するOFDMAフレーム構成回路と、
前記OFDMAフレームを入力し、時間スロットごとにOFDM変調し、GIを付加した送信信号を生成するOFDM変調回路と
を備えたOFDM信号送信装置と、
対向する前記OFDM信号送信装置からの受信信号からGIを除去し、OFDM復調するOFDM復調回路と、
前記OFDM復調回路から出力される複数時間スロットのOFDMシンボルを蓄積してOFDMAフレームを再構成するOFDMAフレーム再構成回路と、
前記OFDMAフレームから特定のユーザに割り当てられたCDMタイルを抽出するCDMタイル抽出回路と、
前記CDMタイル抽出回路で抽出されたCDMタイルに対してデータサブキャリアの位相特性および振幅特性を補正する等化処理を行う等化回路と、
前記等化処理をへたCDMタイルを入力し、周波数方向および時間方向の二次元領域から1つの時系列にデマッピングするタイルデマッピング回路と、
前記タイルデマッピング回路の出力信号に対して、それぞれシンボルレートのN倍の速度を有する符号長Nの異なるM個の逆拡散符号によりM個のデータを分離するM個の逆拡散回路と、
前記M個の逆拡散回路で復元されたデータを1つのM倍高速な直列データに再構成して出力する並列直列変換回路と、
前記並列直列変換回路の出力信号のデマッピングを行いデータを復元する変調信号デマッピング回路と
をそれぞれ備えた複数のOFDM信号受信装置と
を有し、マルチプルアクセスを行う構成であるOFDM通信システムにおいて、
前記CDMタイル生成回路は、
入力データをディジタル変調方式に基づく各変調信号点にマッピングする変調信号マッピング回路と、
前記変調信号マッピング回路の出力信号を低速なM個(Mは正の整数、M≦N)の並列信号に変換する直列並列変換回路と、
前記M個の並列信号を入力し、全ユーザに共通した複数の異なるN倍高速な符号長Nの符号により各々N倍拡散したのちにM段多重し、前記N個のCDM信号を得る拡散多重回路と、
前記拡散多重回路から出力される前記N個のCDM信号を入力し、前記1個のCDMタイルを形成するタイルマッピング回路とを含み、
前記OFDMAフレーム構成回路は、
前記タイルマッピング回路で生成された全ユーザのCDMタイルを入力し、タイル単位で時間領域および周波数領域に対してCDMタイルが互いに重ならないように配置し、各ユーザのCDMタイル位置、前記符号多重数および前記変調方式を含む制御信号を付加してOFDMAフレームを生成する
ことを特徴とするOFDM通信システム。 - 請求項1に記載のOFDM通信システムにおいて、
前記OFDM信号送信装置は、
伝送路状態に応じて、前記変調信号マッピング回路におけるディジタル変調方式を選択し、前記直列並列変換回路における並列幅Mおよび前記拡散多重回路における符号多重数Mを制御する変調モード制御回路をさらに備える
ことを特徴とするOFDM通信システム - 請求項1または請求項2に記載のOFDM通信システムにおいて、
前記拡散多重回路および前記逆拡散回路で使用する全ユーザ共通の拡散符号が直交符号である
ことを特徴とするOFDM通信システム。 - 請求項2に記載のOFDM通信システムにおいて、
前記変調モード制御回路は、伝送路状態に応じて、タイルごとまたはユーザごとに前記変調信号マッピング回路、前記直列並列変換回路、前記拡散多重回路を制御し、前記拡散符号ごとに変調多値数の異なる変調方式を割り当て、1CDMタイル当たりの伝送速度を可変制御する構成である
ことを特徴とするOFDM通信システム。 - 請求項2に記載のOFDM通信システムにおいて、
前記変調モード制御回路は、伝送路状態に応じて、タイルごとまたはユーザごとに前記変調信号マッピング回路、前記直列並列変換回路、前記拡散多重回路を制御し、符号多重数を可変し、前記拡散符号ごとに変調多値数の異なる変調方式を割り当て、1CDMタイル当たりの伝送速度を可変制御する構成である
ことを特徴とするOFDM通信システム。 - 請求項4または請求項5に記載のOFDM通信システムにおいて、
前記変調モード制御回路は、1CDMタイル当たりの所要の伝送速度に対して、前記拡散多重回路で使用する各拡散符号に割り当てる変調方式を一意に定める構成である
ことを特徴とするOFDM通信システム。 - 複数のCDMタイル生成回路が、複数のユーザにそれぞれ対応して設けられ、それぞれ、入力データからN個(Nは正の整数)のCDM(Code Division Multiplexing)信号を生成し、さらに該N個のCDM信号を周波数方向および時間方向の2次元領域で表されるタイルにデータ配置して1個のCDMタイルを生成し、
OFDMAフレーム構成回路が、前記複数のCDMタイル生成回路で生成された全ユーザのCDMタイルを所定のマッピングルールにより時間領域および周波数領域に対して配置したOFDMAフレームを構成し、
OFDM変調回路が、前記OFDMAフレームを時間スロットごとにOFDM変調し、GIを付加した送信信号を生成する
ことを行うOFDM信号送信方法と、
OFDM復調回路が、前記OFDM信号送信方法によって生成された送信信号を受信した受信信号からGIを除去してOFDM復調し、
OFDMAフレーム再構成回路が、前記OFDM復調回路から出力される複数の時間スロットのOFDMシンボルを蓄積してOFDMAフレームを再構成し、
CDMタイル抽出回路が、前記OFDMAフレームから特定のユーザに割り当てられたCDMタイルを抽出し、
等化回路が、前記CDMタイル抽出回路で抽出されたCDMタイルに対してデータサブキャリアの位相特性および振幅特性を補正する等化処理を行い、
タイルデマッピング回路が、前記等化処理をへたCDMタイルを入力し、周波数方向および時間方向の二次元領域から1つの時系列にデマッピングし、
M個の逆拡散回路が、前記タイルデマッピング回路の出力信号に対して、それぞれシンボルレートのN倍の速度を有する符号長Nの異なるM個の逆拡散符号によりM個のデータを分離し、
並列直列変換回路が、前記M個の逆拡散回路で復元されたデータを1つのM倍高速な直列データに再構成して出力し、
変調信号デマッピング回路が、前記並列直列変換回路の出力信号のデマッピングを行いデータを復元する
ことを複数のユーザに対応してそれぞれ行うOFDM信号受信方法と
を有し、マルチプルアクセスを行うOFDM通信方法において、
前記CDMタイル生成回路は、変調信号マッピング回路で入力データをディジタル変調方式に基づく各変調信号点にマッピングし、その信号を直列並列変換回路で低速なM個(Mは正の整数、M≦N)の並列信号に変換し、そのM個の並列信号を拡散多重回路で全ユーザに共通した複数の異なるN倍高速な符号長Nの符号により各々N倍拡散したのちにM段多重して前記N個のCDM信号を生成し、タイルマッピング回路でそのN個のCDM信号から前記1個のCDMタイルを形成し、
前記OFDMAフレーム構成回路は、前記タイルマッピング回路で生成された全ユーザのCDMタイルを入力し、タイル単位で時間領域および周波数領域に対してCDMタイルが互いに重ならないように配置し、各ユーザのCDMタイル位置、前記符号多重数および前記変調方式を含む制御信号を付加してOFDMAフレームを生成する
ことを特徴とするOFDM通信方法。 - 請求項7に記載のOFDM通信方法において、
伝送路状態に応じて、前記変調信号マッピング回路におけるディジタル変調方式を選択し、前記直列並列変換回路における並列幅Mおよび前記拡散多重回路における符号多重数Mを制御する変調モード制御方法を組み合わせる
ことを特徴とするOFDM通信方法。 - 複数のユーザにそれぞれ対応して設けられ、それぞれ、入力データからN個(Nは正の整数)のCDM(Code Division Multiplexing)信号を生成し、さらに該N個のCDM信号を周波数方向および時間方向の2次元領域で表されるタイルにデータ配置して1個のCDMタイルを生成する複数のCDMタイル生成回路と、
前記複数のCDMタイル生成回路で生成されたCDMタイルを入力し、全ユーザのCDMタイルを所定のマッピングルールにより時間領域および周波数領域に対して配置したOFDMAフレームを構成するOFDMAフレーム構成回路と、
前記OFDMAフレームを入力し、時間スロットごとにOFDM変調し、GIを付加した送信信号を生成するOFDM変調回路と
を備えたOFDM信号送信装置において、
前記CDMタイル生成回路は、
入力データをディジタル変調方式に基づく各変調信号点にマッピングする変調信号マッピング回路と、
前記変調信号マッピング回路の出力信号を低速なM個(Mは正の整数、M≦N)の並列信号に変換する直列並列変換回路と、
前記M個の並列信号を入力し、全ユーザに共通した複数の異なるN倍高速な符号長Nの符号により各々N倍拡散したのちにM段多重し、前記N個のCDM信号を得る拡散多重回路と、
前記拡散多重回路から出力される前記N個のCDM信号を入力し、前記1個のCDMタイルを形成するタイルマッピング回路とを含み、
前記OFDMAフレーム構成回路は、
前記タイルマッピング回路で生成された全ユーザのCDMタイルを入力し、タイル単位で時間領域および周波数領域に対してCDMタイルが互いに重ならないように配置し、各ユーザのCDMタイル位置、前記符号多重数および前記変調方式を含む制御信号を付加してOFDMAフレームを生成する
ことを特徴とするOFDM信号送信装置。 - 請求項9に記載のOFDM信号送信装置において、
伝送路状態に応じて、前記変調信号マッピング回路におけるディジタル変調方式を選択し、前記直列並列変換回路における並列幅Mおよび前記拡散多重回路における符号多重数Mを制御する変調モード制御回路をさらに備える
ことを特徴とするOFDM信号送信装置。 - 請求項9または請求項10に記載のOFDM信号送信装置において、
前記拡散多重回路で使用する全ユーザ共通の拡散符号が直交符号である
ことを特徴とするOFDM信号送信装置。 - 請求項10に記載のOFDM信号送信装置において、
前記変調モード制御回路は、伝送路状態に応じて、タイルごとまたはユーザごとに前記変調信号マッピング回路、前記直列並列変換回路、前記拡散多重回路を制御し、前記拡散符号ごとに変調多値数の異なる変調方式を割り当て、1CDMタイル当たりの伝送速度を可変制御する構成である
ことを特徴とするOFDM信号送信装置。 - 請求項10に記載のOFDM信号送信装置において、
前記変調モード制御回路は、伝送路状態に応じて、タイルごとまたはユーザごとに前記変調信号マッピング回路、前記直列並列変換回路、前記拡散多重回路を制御し、符号多重数を可変し、前記拡散符号ごとに変調多値数の異なる変調方式を割り当て、1CDMタイル当たりの伝送速度を可変制御する構成である
ことを特徴とするOFDM信号送信装置。 - 請求項12または請求項13に記載のOFDM信号送信装置において、
前記変調モード制御回路は、1CDMタイル当たりの所要の伝送速度に対して、前記拡散多重回路で使用する各拡散符号に割り当てる変調方式を一意に定める構成である
ことを特徴とするOFDM信号送信装置。 - 複数のユーザにそれぞれ対応して生成されたN個(Nは正の整数)のCDM(Code Division Multiplexing)信号をさらに周波数方向および時間方向の2次元領域で表されるタイルにデータ配置して生成したCDMタイルを全ユーザ分、タイル単位で時間領域および周波数領域に対してCDMタイルが互いに重ならないように配置し、各ユーザのCDMタイル位置、符号多重数および変調方式を含む制御信号を付加して生成されたOFDMAフレームを時間スロットごとにOFDM変調し、GIを付加した送信信号を送信するOFDM信号送信装置からの受信信号からGIを除去し、OFDM復調するOFDM復調回路と、
前記OFDM復調回路から出力される複数時間スロットのOFDMシンボルを蓄積してOFDMAフレームを再構成するOFDMAフレーム再構成回路と、
前記OFDMAフレームから特定のユーザに割り当てられたCDMタイルを抽出するCDMタイル抽出回路と、
前記CDMタイル抽出回路で抽出されたCDMタイルに対してデータサブキャリアの位相特性および振幅特性を補正する等化処理を行う等化回路と、
前記等化処理をへたCDMタイルを入力し、周波数方向および時間方向の二次元領域から1つの時系列にデマッピングするタイルデマッピング回路と、
前記タイルデマッピング回路の出力信号に対して、それぞれシンボルレートのN倍の速度を有する符号長Nの異なるM個(Mは正の整数、M≦N)の逆拡散符号によりM個のデータを分離するM個の逆拡散回路と、
前記M個の逆拡散回路で復元されたデータを1つのM倍高速な直列データに再構成して出力する並列直列変換と、
前記並列直列変換回路の出力信号のデマッピングを行いデータを復元する変調信号デマッピング回路と
を備えたことを特徴とするOFDM信号受信装置。 - 請求項15に記載のOFDM信号受信装置において、
前記逆拡散回路で使用する全ユーザ共通の拡散符号が直交符号である
ことを特徴とするOFDM信号受信装置。
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