JP5633843B2 - OFDM transmission apparatus and method - Google Patents
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直交周波数分割多重(OFDM)を用いたデジタル移動体通信に使用するOFDM送信装置及び方法に関する。 The present invention relates to an OFDM transmission apparatus and method used for digital mobile communication using orthogonal frequency division multiplexing (OFDM).
近年において直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式を用いたデジタル移動体通信が実用化されている(例えば、特許文献1参照。)。このOFDM方式は、マルチパス伝送路に対する耐性が強いことや周波数利用効率が高いこと等の様々な利点を有する通信方式である。OFDM方式では互いに直交するように並べられた多数のサブキャリアにデータがマッピングされ、そのデータ群を逆フーリエ変換することで時系列信号が導出され、無線送信用の送信シンボルが作成される。受信側では、そのようなシンボルをフーリエ変換することで送信されたデータ群が導出され、各サブキャリアに関連付けられた個々のデータを復元することで送信データが再現される。 In recent years, digital mobile communication using an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) system has been put into practical use (for example, see Patent Document 1). This OFDM system is a communication system having various advantages such as high resistance to multipath transmission paths and high frequency utilization efficiency. In the OFDM system, data is mapped to a large number of subcarriers arranged so as to be orthogonal to each other, and a time series signal is derived by performing inverse Fourier transform on the data group, and a transmission symbol for radio transmission is created. On the receiving side, a transmitted data group is derived by Fourier transforming such symbols, and the transmission data is reproduced by restoring individual data associated with each subcarrier.
一般的なOFDM送信装置では、図9に示すように、システム帯域には多数のサブキャリアが含まれる。伝送されるデータは各サブキャリアにマッピングされる。パイロットサブキャリアは、周波数オフセット検出、時間同期ずれ検出のためにデータサブキャリアの中に挿入される。また帯域外への不要信号の漏洩を防ぐために、帯域の両端にデータ転送を行わないゼロシンボル(これはゼロの信号値を有する)としてのヌルサブキャリアを割り当てている。ちなみに、中心周波数f0に対応するこのヌルサブキャリアは、DCサブキャリアにおいても割り当てられる。 In a general OFDM transmitter, as shown in FIG. 9, the system band includes a large number of subcarriers. Data to be transmitted is mapped to each subcarrier. The pilot subcarrier is inserted into the data subcarrier for frequency offset detection and time synchronization shift detection. In order to prevent unnecessary signals from leaking out of the band, null subcarriers as zero symbols (which have a signal value of zero) that do not perform data transfer are assigned to both ends of the band. Incidentally, this null subcarrier corresponding to the center frequency f 0 is also allocated in the DC subcarrier.
ところで、上述した従来のOFDM方式では、OFDMにより伝送される各チャネルに対して割り当てられるチャネル帯域幅が、当該OFDM送信装置において予め設定されたシステム帯域幅と同等であることを前提としている。通常は、OFDMにより伝送される各チャネルに対して割り当てられたチャネル帯域幅は、5MHzである場合が多く、OFDM送信装置において予め設定されたシステム帯域幅も、これと同等となるように5MHzとなるように設定されている。 By the way, in the conventional OFDM system described above, it is assumed that the channel bandwidth allocated to each channel transmitted by OFDM is equivalent to the system bandwidth preset in the OFDM transmitter. Usually, the channel bandwidth allocated to each channel transmitted by OFDM is often 5 MHz, and the system bandwidth preset in the OFDM transmitter is 5 MHz so that it is equivalent to this. It is set to be.
但し、特に近年において、テレビジョン放送がアナログ放送からデジタル放送に切り替わり、空き周波数帯域が増加することも考えられる。その結果、この空き周波数をより有効に活用することが検討されており、特にOFDM通信にこの空き周波数が使える可能性も出てくる。その結果、OFDMにより伝送される各チャネルに対して割り当てられるチャネル帯域幅は、図10に示すように、今までの5MHzではなく、6MHzも割り当てられる場合も出てくる。その結果、チャネル帯域幅が、当初から予め設定されているシステム帯域幅を含むようにしつつ、しかも広範に設定されてしまうこととなる。 However, particularly in recent years, it is conceivable that the television broadcast is switched from the analog broadcast to the digital broadcast, and the vacant frequency band is increased. As a result, it has been studied to use this idle frequency more effectively. In particular, there is a possibility that this idle frequency can be used for OFDM communication. As a result, as shown in FIG. 10, the channel bandwidth allocated to each channel transmitted by OFDM may be allocated 6 MHz instead of the conventional 5 MHz. As a result, the channel bandwidth is set in a wide range while including the system bandwidth set in advance from the beginning.
従来のOFDM送信装置におけるシステム帯域幅では、あくまで帯域の両端部にヌルサブキャリアを割り当てていることを前提としている。このため、図10に示すように、チャネル帯域幅が広く設定されて余裕があり、帯域外への不要信号の漏洩が生じにくくなっているにも関らず、従来のシステム帯域同様に帯域の両端にヌルサブキャリアを割り当てている。このため、かかるヌルサブキャリアを設けている分において、各チャネルに対して割り当てられるチャネル帯域幅を有効に活用できないことになる。 The system bandwidth in the conventional OFDM transmitter is based on the premise that null subcarriers are allocated to both ends of the band. For this reason, as shown in FIG. 10, although the channel bandwidth is set wide and there is room, leakage of unnecessary signals outside the band is less likely to occur. Null subcarriers are assigned to both ends. For this reason, the channel bandwidth allocated to each channel cannot be effectively utilized by providing such null subcarriers.
例えば、図11に示すように、システム帯域において、各サブキャリアの番号を順に−X−Y−1〜X+Yとする。ここでサブキャリアの総数は、2X+2Y+2とする。ここでXは、自然数であり、帯域の両端に割り当てられるヌルサブキャリア(ガードサブキャリア)の数を2Yとする。その結果、データサブキャリア又はパイロットサブキャリアが挿入可能なキャリア数は、2X+2Y+2−2Y−1=2X+1となる。ここで最後に1を引いたのは、DCサブキャリアの分である。 For example, as shown in FIG. 11, in the system band, the numbers of the subcarriers are assumed to be −X−Y−1 to X + Y in order. Here, the total number of subcarriers is 2X + 2Y + 2. Here, X is a natural number, and the number of null subcarriers (guard subcarriers) allocated to both ends of the band is 2Y. As a result, the number of carriers into which data subcarriers or pilot subcarriers can be inserted is 2X + 2Y + 2-2Y-1 = 2X + 1. Here, it is the DC subcarrier that subtracts 1 at the end.
また、データサブキャリア又はパイロットサブキャリアが挿入可能なキャリア数の、システム帯域幅全体に対する割合は、以下の式(1)によって表される。 Further, the ratio of the number of carriers into which data subcarriers or pilot subcarriers can be inserted to the entire system bandwidth is expressed by the following equation (1).
(2X+1)/(2X+2Y+2)×100・・・・・・・・・(1) (2X + 1) / (2X + 2Y + 2) × 100 (1)
この(1)式に示すようにガードサブキャリアが存在する分において、データサブキャリア又はパイロットサブキャリアが挿入可能なキャリア数の、システム帯域幅全体に対する割合が大きく低下してしまうことが分かる。 As can be seen from the equation (1), the ratio of the number of carriers into which data subcarriers or pilot subcarriers can be inserted to the entire system bandwidth is greatly reduced due to the presence of guard subcarriers.
例えば、IEEE802.11システムにおいて、システム帯域においてサブキャリアの総数は、64(=2X+2Y+2)とする。データサブキャリア又はパイロットサブキャリアが挿入可能なキャリア数は、52(=2X+1)とする。このとき、DCサブキャリアは1、残りのサブキャリア数は11(=2Y)である。かかる場合において、(1)式により算出される割合は、52/64×100≒81%となる。 For example, in the IEEE 802.11 system, the total number of subcarriers in the system band is 64 (= 2X + 2Y + 2). The number of carriers into which data subcarriers or pilot subcarriers can be inserted is 52 (= 2X + 1). At this time, the DC subcarrier is 1, and the number of remaining subcarriers is 11 (= 2Y). In such a case, the ratio calculated by the equation (1) is 52/64 × 100≈81%.
ガードバンド領域として、システム帯域全体の17%を割り当てる場合を考える。このとき、IEEE802.11システムでは、システム帯域幅5MHzに対して4.15MHzが、システム帯域幅10MHzに対して8.3MHzが、またシステム帯域幅20MHzに対して16.6MHzが、それぞれ割り当てられることになる。
Consider a case where 17% of the entire system band is allocated as a guard band region. At this time, in the IEEE 802.11 system, 4.15 MHz is assigned to the
また、この(1)式に加えて、更にチャネル帯域幅が広くなれば、OFDMにより伝送される各チャネルに対して割り当てられるチャネル帯域幅が広くなれば、その分において(1)式の分母が大きくなる。その結果、係る割り当てられたチャネル帯域幅の、データサブキャリア又はパイロットサブキャリアを挿入可能なキャリア数の割合がさらに低下してしまうことになる。 In addition to the equation (1), if the channel bandwidth is further widened, and the channel bandwidth allocated to each channel transmitted by OFDM is widened, the denominator of the equation (1) is reduced accordingly. growing. As a result, the ratio of the number of carriers into which data subcarriers or pilot subcarriers can be inserted in the allocated channel bandwidth further decreases.
このため、従来のシステム帯域幅よりも、新たに与えられたチャネル帯域幅がより広範になった場合に、かかるデータサブキャリア等を挿入可能なキャリア数の割合を増加させることにより、チャネル帯域をより有効に活用する必要があった。 For this reason, when the newly given channel bandwidth becomes wider than the conventional system bandwidth, the channel bandwidth is increased by increasing the ratio of the number of carriers into which such data subcarriers can be inserted. It was necessary to utilize it more effectively.
また、これに加えて、従来のシステム帯域幅よりも、新たに与えられたチャネル帯域幅がより広範になった場合に、従来のOFDMの各サブキャリアのマッピング方法を大幅モデルチェンジすることとなれば、これに伴う改変コスト、バージョンアップのためのコストが増大し、また改変に伴う作業労力の負担も増大してしまうという問題点もあった。 In addition to this, when the newly assigned channel bandwidth becomes wider than the conventional system bandwidth, the conventional mapping method of each subcarrier of OFDM can be significantly changed. For example, the modification cost and the cost for version upgrade accompanying this increase, and the burden of work labor associated with the modification also increases.
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、システム帯域幅よりも、新たに与えられたチャネル帯域幅がより広範になった場合においても、より安価で低労力でデータサブキャリア等を挿入可能なキャリア数の割合を増加させ、チャネル帯域をより有効に活用することが可能なOFDM送信装置及び方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to provide a new channel bandwidth that is wider than the system bandwidth. Another object of the present invention is to provide an OFDM transmission apparatus and method capable of increasing the proportion of the number of carriers into which data subcarriers and the like can be inserted at a lower cost and with less labor and making more effective use of the channel band.
本発明に係るOFDM送信装置は、上述した課題を解決するために、直交周波数分割多重(OFDM)信号を送信するOFDM送信装置において、OFDMにより伝送される各チャネルに対して割り当てられたチャネル帯域幅が、当該OFDM送信装置において予め設定されたシステム帯域幅をより広く包含する場合に、上記システム帯域の両端部にヌルサブキャリアを割り当てる代わりにデータサブキャリア又はパイロットサブキャリアを割り当てる手段を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an OFDM transmission apparatus according to the present invention is an OFDM transmission apparatus that transmits an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal, and a channel bandwidth allocated to each channel transmitted by OFDM. Is provided with means for allocating data subcarriers or pilot subcarriers instead of allocating null subcarriers to both ends of the system band when the OFDM transmission apparatus covers a wider range of preset system bandwidths. Features.
本発明に係るOFDM送信装置は、上述した課題を解決するために、直交周波数分割多重(OFDM)信号を送信するOFDM送信方法において、OFDMにより伝送される各チャネルに対して割り当てられたチャネル帯域幅が、当該OFDM送信装置において予め設定されたシステム帯域幅をより広く包含する場合に、上記システム帯域の両端部にヌルサブキャリアを割り当てる代わりにデータサブキャリア又はパイロットサブキャリアを割り当てることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an OFDM transmission apparatus according to the present invention is a channel bandwidth allocated to each channel transmitted by OFDM in an OFDM transmission method for transmitting an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal. However, when the OFDM transmission apparatus broadly covers a preset system bandwidth, data subcarriers or pilot subcarriers are allocated instead of null subcarriers at both ends of the system band. .
上述した構成からなる本発明によれば、システム帯域の端縁にデータサブキャリア又はパイロットサブキャリアを割り当てた場合、かかるキャリアの裾がシステム帯域から漏洩することになるが、仮にこのシステム帯域からキャリアが漏洩しても、割り当てられたチャネル帯域幅は、かかるシステム帯域よりも広帯域に亘るものであることから、チャネル帯域外への不要信号の漏洩が生じるのを防止することが可能となる。 According to the present invention having the above-described configuration, when data subcarriers or pilot subcarriers are allocated to the edge of the system band, the tail of the carrier leaks from the system band. Even if the signal is leaked, the allocated channel bandwidth is wider than the system bandwidth, so that it is possible to prevent leakage of unnecessary signals outside the channel band.
即ち、本発明によれば、システム帯域幅よりも、新たに与えられたチャネル帯域幅がより広範になった場合においても、より安価で低労力でデータサブキャリア等を挿入可能なキャリア数の割合を増加させ、チャネル帯域をより有効に活用することが可能なOFDM送信装置を提供することが可能となる。 That is, according to the present invention, even when the newly given channel bandwidth becomes wider than the system bandwidth, the ratio of the number of carriers that can insert data subcarriers and the like at a lower cost and with less effort It is possible to provide an OFDM transmitter capable of increasing the channel bandwidth and more effectively utilizing the channel bandwidth.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1は、本発明を適用したOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)送信装置1の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
このOFDM送信装置1は、サブキャリア配列部11と、パイロット挿入部12と、シリアル/パラレル(S/P)部13と、IFFT部14と、パラレル/シリアル(P/S)部15と、ガードインターバル(GI)挿入部16と、D/A変換部17と、LPF部18と、周波数変換部19と、無線送信部20と、アンテナ21とが順次接続されて構成されている。
The
サブキャリア配列部11は、入力された送信信号を配列して、各系列の並列複素信号を生成する。具体的には、サブキャリア配列部11は、座標変換に用いたI−Q平面上の対称軸に対して対称な座標位置関係である、座標変換前のシンボルと、座標変換後のシンボルとが、所定の通信帯域の中心周波数に対して周波数軸上で対称なサブキャリアに各々配置されるように、各系列の並列複素信号を生成する。そして、サブキャリア配列部11は、生成した各系列の並列複素信号をパイロット挿入部へと出力する。
The
パイロット挿入部12は、サブキャリア配列部11から送信されてきた並列複素信号からなる送信信号に対して、時間多重により伝送路推定用既知信号を挿入する。そして、パイロット挿入部12は、伝送路推定用既知信号を挿入した各系列の送信信号をS/P部へ出力する。
The
S/P部13は、図示しない変調器でQPSKまたは16QAM等の変調方式にて1次変調されて生成されたI成分信号とQ成分信号の複素ベースバンド信号を、m(mは2以上の自然数)系列の並列信号に変換する。そしてS/P部13は、m系列の送信信号をIFFT部14へ出力する。
The S /
IFFT部14は、S/P部13から出力される並列複素信号に対して、IFFT演算を行う。そして、IFFT部14は、IFFT演算後の送信信号をP/S部15へ出力する。図2は、かかるIFFT部14における処理を図示したものである。図2(a)では、Y=0とし、サブキャリア番号が#0〜#X、並びに#−X−1〜#−1からなるデータサブキャリア、又はパイロットサブキャリアをIFFT演算することにより、これを時間軸の信号とする例を示している。このとき、DCサブキャリアは、サブキャリア番号#0としたものである。図2(b)では、Y=0.5とし、サブキャリア番号が#0〜#X、並びに#−X−1〜#−1からなるデータサブキャリア、又はパイロットサブキャリアをIFFT演算することにより、これを時間軸の信号とする例を示している。このとき、DCサブキャリアは、サブキャリア番号#0としたものであり、また中央においてサブキャリア番号#−X−1について、ヌルサブキャリアとしている。
The
P/S部15は、IFFT部14から出力されるマルチキャリア信号を時系列信号に変換してGI挿入部16へ出力する。
The P /
GI挿入部16は、P/S部15から出力される時系列信号にGIを挿入してD/A変換部17へ出力する。
The
LPF18は、D/A部109から出力されるアナログ信号から、D/A変換に伴って生じた折り返し成分を除去する。そして、LPF18は、折り返し成分を除去したアナログ信号を周波数変換部19へ出力する。
The
周波数変換部19は、LPF18から出力されるアナログ信号をベースバンド周波数から中間周波数にアップコンバートして無線送信部20へ出力する。
The
無線送信部20は、周波数変換部19から出力される中間周波数のアナログ信号を中間周波数周波数から無線周波数にアップコンバートするとともに増幅してアンテナ21へ出力する。
The
アンテナ21は、無線送信部20から出力される無線周波数のアナログ信号をOFDM信号として送信する。
The
図3は、本発明を適用したOFDM受信装置2の構成を示すブロック図である。このOFDM受信装置2は、アンテナ31と、無線受信部32と、直交検波部33と、LPF34と、A/D変換部35と、GI除去部36と、S/P部37と、FFT部38と、P/S部39と、サブキャリア変換部40と、復号化処理部41とが順次接続されて構成されている。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the
アンテナ31は、上述したOFDM送信装置31から送信されてくるOFDM信号を受信して無線受信部32へ出力する。
The
無線受信部32は、アンテナ31から出力される受信信号を無線周波数からIF周波数にダウンコンバートして直交検波部33へ出力する。
The
直交検波部33は、無線受信部32から出力されるIF周波数の受信信号をアナログ直交検波して、I成分、Q成分をそれぞれLPF34へ出力する。
The
LPF34は、直交検波部33から出力されるI成分、Q成分の低周波数帯のみを通過させることにより帯域制限することで得たベースバンド同相成分をA/D部35へ出力する。
The
A/D変換部35は、LPF34から出力されたI成分、Q成分をアナログ信号からデジタル信号に変換してGI除去部36へ出力する。
The A /
GI除去部36は、GIを除去してS/P部37へ出力する。
The
S/P部37は、GI除去部36から出力されたI成分、Q成分を、OFDMシンボル単位で、N系列の並列信号に変換する。そして、S/P部37は、変換したN系列の並列信号をFFT部38へ出力する。
The S /
FFT部38は、S/P部37から出力されるN系列の並列信号に対して、NポイントのFFT演算を行う。FFT部38は、FFTを行うことにより、N系列の並列信号を周波数領域から時間領域に変換する。そして、FFT部38は、FFT演算後の複素数である並列信号をP/S部39へ出力する。
The
P/S部39は、FFT部38から出力される2m系列の並列信号を直列信号に変換して受信信号として出力する。P/S部39から出力される受信信号は1次変調されたI成分とQ成分の複素ベースバンド信号である。
The P /
座標変換部40は、座標変換する前の状態に戻すように再度座標変換する。そして、座標変換部40は、座標変換した信号を復号化処理部41へと出力する。
The coordinate
復号化処理部41は、座標変換部40から出力された信号について復号化処理を施す。
The
次に、上述した構成からなるOFDM送信装置1により、実際にデータサブキャリア又はパイロットサブキャリアを割り当てる方法について説明をする。
Next, a method for actually allocating data subcarriers or pilot subcarriers by the
例えば図4に示すように、本発明において、OFDMにより伝送される各チャネルに対して割り当てられたチャネル帯域幅が、OFDM送信装置1において予め設定されたシステム帯域幅をより広く包含する場合について考えてみる。より具体的には、割り当てられるチャネル帯域幅が、5MHzではなく、6MHzも割り当てられる場合について考えてみる。この図4の例では、チャネル帯域内であって、システム帯域の外縁において、何らキャリアが割り当てられることが無い、非利用帯域が形成されることになる。
For example, as shown in FIG. 4, in the present invention, a case is considered where the channel bandwidth allocated to each channel transmitted by OFDM includes a wider system bandwidth preset in the
かかる場合において、本発明では、システム帯域の両端部にヌルサブキャリアを割り当てる代わりにデータサブキャリア又はパイロットサブキャリアを割り当てる。システム帯域の両端部とは、図4に示すように、システム帯域内の帯域最端に近い周波数領域であり、ある程度の帯域幅が設けられていてもよい。即ち、このシステム帯域の両端部は、従来において帯域外への不要信号の漏洩を防ぐために、あえてヌルサブキャリアが設けられた周波数領域であってもよい。なお、この図4においては、システム帯域最端のキャリアをデータサブキャリアとしているが、パイロットサブキャリアとしてもよいことは勿論である。 In such a case, in the present invention, data subcarriers or pilot subcarriers are allocated instead of null subcarriers at both ends of the system band. As shown in FIG. 4, the both ends of the system band are frequency regions near the end of the band in the system band, and a certain amount of bandwidth may be provided. That is, both ends of the system band may be a frequency region in which null subcarriers are intentionally provided in order to prevent leakage of unnecessary signals outside the band. In FIG. 4, the carrier at the end of the system band is a data subcarrier, but it is needless to say that it may be a pilot subcarrier.
実際に、このような周波数軸においてシステム帯域の両端部にデータサブキャリア又はパイロットサブキャリアを割り当てる処理は、例えば上述したサブキャリア配列部11、パイロット挿入部12等の処理を介して実行していくことになる。また、OFDM受信装置2は、このような構成からなるODFM信号を受信し、信号を読み取る作業を行っていく。
Actually, the process of assigning data subcarriers or pilot subcarriers to both ends of the system band in such a frequency axis is executed through the processes of the above-described
本発明によれば、図5に示すように仮にシステム帯域の端縁にデータサブキャリア又はパイロットサブキャリアを割り当てた場合、かかるキャリアの裾がシステム帯域から漏洩することになる。仮にこのシステム帯域からキャリアが漏洩しても、割り当てられたチャネル帯域幅は、かかるシステム帯域よりも広帯域に亘るものであることから、チャネル帯域外への不要信号の漏洩が生じるのを防止することが可能となる。 According to the present invention, if a data subcarrier or a pilot subcarrier is assigned to the edge of the system band as shown in FIG. 5, the tail of the carrier leaks from the system band. Even if a carrier leaks from this system band, the allocated channel bandwidth extends over a wider band than the system band, so that unnecessary signal leakage outside the channel band is prevented. Is possible.
図6は、システム帯域において、各サブキャリアの番号を順に−X−1〜Xとする場合を示している。ここでサブキャリアの総数は、2X+2となる。ここでXは、自然数である。DCサブキャリアの総数は1であり、ヌルサブキャリアとして割り当てられる。このため、データサブキャリア又はパイロットサブキャリアとして挿入可能なキャリア数は、2X+1である。ここで最後に1を引いたのは、DCサブキャリアの分である。本発明例では、システム帯域内において、従来割り当てられていたガードサブキャリアを0としている。 FIG. 6 shows a case where the numbers of the subcarriers are set to −X-1 to X in order in the system band. Here, the total number of subcarriers is 2X + 2. Here, X is a natural number. The total number of DC subcarriers is 1, which are assigned as null subcarriers. Therefore, the number of carriers that can be inserted as data subcarriers or pilot subcarriers is 2X + 1. Here, it is the DC subcarrier that subtracts 1 at the end. In the example of the present invention, the guard subcarriers conventionally assigned in the system band are set to zero.
その結果、データサブキャリア又はパイロットサブキャリアが挿入可能なキャリア数の、システム帯域幅全体に対する割合は、以下の式(A)によって表される。 As a result, the ratio of the number of carriers into which data subcarriers or pilot subcarriers can be inserted to the entire system bandwidth is expressed by the following equation (A).
(2X+1)/(2X+2)×100・・・・・・・・・(A) (2X + 1) / (2X + 2) × 100 (A)
また、システム帯域幅をSBW、チャネル帯域幅をCBWとしたとき、データサブキャリア又はパイロットサブキャリアが挿入可能なキャリア数のチャネル帯域幅全体に対する割合は、以下の式(B)によって表される。 When the system bandwidth is SBW and the channel bandwidth is CBW, the ratio of the number of carriers into which data subcarriers or pilot subcarriers can be inserted to the entire channel bandwidth is expressed by the following equation (B).
(2X+1)/(2X+2)×(SBW/CBW)×100・・・・・・・・・(B) (2X + 1) / (2X + 2) x (SBW / CBW) x 100 (B)
本発明では、システム帯域幅全体に亘ってデータサブキャリア又はパイロットサブキャリアを挿入することが可能となる。仮にシステム帯域幅が5MHz、10MHz、20MHzであるとき、チャネル帯域幅が6MHz、12MHz、24MHzがそれぞれ割り当てられたものとする。このとき本発明では、システム帯域の外縁において、何らキャリアが割り当てられることが無い、非利用帯域が形成されることになるが、この非利用領域のチャネル帯域全体に対する割合は、それぞれ16.6%となる。即ち、この非利用領域は、システム帯域外であって、何らキャリアを割り当てることができない帯域であることから、いわゆるガードバンド領域として考えることが可能となる。 In the present invention, it is possible to insert data subcarriers or pilot subcarriers over the entire system bandwidth. It is assumed that when the system bandwidth is 5 MHz, 10 MHz, and 20 MHz, channel bandwidths of 6 MHz, 12 MHz, and 24 MHz are allocated, respectively. At this time, in the present invention, an unused band is formed in which no carrier is allocated at the outer edge of the system band. The ratio of the unused area to the entire channel band is 16.6%, respectively. It becomes. In other words, this non-use area is a band outside the system band and to which no carrier can be allocated, so it can be considered as a so-called guard band area.
ここでIEEE802.11において、48のデータサブキャリアを使用したい場合について考えてみる。もし、システム帯域における全てのサブキャリアを使用することができるとき、59のサブキャリアをデータサブキャリアとして割り当てることが可能となる。これは、約23%のデータ出力の増加を意味するものである。ここで、(A)式、(B)式におけるチャネル帯域幅全体のキャリア数を64(=2X+2)とする。従来におけるIEEE802.11システムにおいて、5MHzのシステム帯域において48のサブキャリアを割り当てる際には、48/64=75%となる。これに対して、本発明によれば、IEEE802.11において5MHzのシステム帯域幅に対して、6MHzのチャネル帯域幅が割り当てられた場合を考える。このとき、システム帯域において、(A)式により59/64×100=92.19%においてデータサブキャリア又はパイロットサブキャリアを割り当てることが可能となる。また、チャネル帯域全体に対する割合としては、(B)式により59/64×5/6×100=76.82%においてデータサブキャリア又はパイロットサブキャリアを割り当てることが可能となる。 Consider the case where it is desired to use 48 data subcarriers in IEEE 802.11. If all subcarriers in the system band can be used, 59 subcarriers can be allocated as data subcarriers. This means an increase in data output of about 23%. Here, the number of carriers in the entire channel bandwidth in the equations (A) and (B) is 64 (= 2X + 2). In the conventional IEEE802.11 system, when 48 subcarriers are allocated in the system bandwidth of 5 MHz, 48/64 = 75%. On the other hand, according to the present invention, a case is considered in which a channel bandwidth of 6 MHz is allocated to a system bandwidth of 5 MHz in IEEE 802.11. At this time, in the system band, it is possible to allocate data subcarriers or pilot subcarriers at 59/64 × 100 = 92.19% according to equation (A). In addition, as a ratio to the entire channel band, it is possible to allocate data subcarriers or pilot subcarriers at 59/64 × 5/6 × 100 = 76.82% according to equation (B).
かかるケースにおいて、2つの付加的なパイロットサブキャリアは、通信品質を向上させる観点から必要となることから、データサブキャリアに割り当て可能なキャリア数は57となる。データサブキャリアを割り当てることが可能となるシステム帯域全体に対する割合は、(A)式に基づき、57/64×100=89.06%である。また、データサブキャリアを割り当てることが可能となるチャネル帯域全体に対する割合は、(B)式に基づき、57/64×5/6×100=74.22%である。 In such a case, since two additional pilot subcarriers are necessary from the viewpoint of improving communication quality, the number of carriers that can be allocated to data subcarriers is 57. The ratio to the entire system band that can allocate data subcarriers is 57/64 × 100 = 89.06% based on the equation (A). Further, the ratio to the entire channel band where data subcarriers can be allocated is 57/64 × 5/6 × 100 = 74.22% based on the equation (B).
即ち、本発明によれば、従来のIEEE802.11システムにおいてガードサブキャリアとして使用されていた領域を、他の目的やパイロット信号に用いることが可能となる。また、OFDM受信装置2側において、特にシステムの改変を施すことなく、余剰のキャリア領域をシステム全体の出力に対するピーク比率(PAPR:Peak to Average Power Ratio)を減少させる上で使用することが可能となる。このPAPRは、OFDM通信システムにおける重要な問題点ではあるが、かかる余剰キャリアをこのPAPR減少のために好適に使用することが可能となる。
That is, according to the present invention, the area used as the guard subcarrier in the conventional IEEE 802.11 system can be used for other purposes and pilot signals. Further, on the
図7(a)は、FFTサイズが64とした場合におけるサブキャリアの構成例を示す従来モデルである。この図7(a)に示す従来モデルでは、データサブキャリア、並びにパイロットサブキャリアを、システム帯域全般に割り当てているが、例外として、DCサブキャリアにはヌルサブキャリアを割り当てている。サブキャリアの番号は、#−26〜#26とされている。また、各サブキャリアのうち、データサブキャリアは、d0、d1、d2、・・・、d46、d47と計47個に亘って割り当てられている。また、各サブキャリアのうち、パイロットサブキャリアは、P-21、P-7、P7、P21の4個が割り当てられている。 FIG. 7 (a) is a conventional model showing a configuration example of subcarriers when the FFT size is 64. FIG. In the conventional model shown in FIG. 7 (a), data subcarriers and pilot subcarriers are assigned to the entire system band. However, as an exception, null subcarriers are assigned to DC subcarriers. The subcarrier numbers are # -26 to # 26. Of each subcarrier, data subcarriers are assigned to d 0 , d 1 , d 2 ,..., D 46 , d 47 in total 47 pieces. Also, among the subcarriers, pilot subcarriers, P -21, P -7, 4 pieces of P 7, P 21 are allocated.
図7(b)は、本発明において割り当てたサブキャリアの状態を示している。新たに2つのパイロット信号として、P-27、P28を割り当てる場合について考えてみる。このとき、パイロットサブキャリアの総数は、6となり、従来の4個と比べて増加している。このため、ヌルサブキャリアは、DCサブキャリアのみとなる。残りのサブキャリアは、データサブキャリアのために使用することが可能となる。このため、図7(b)に示す例では、データサブキャリアについてd0〜d56に至るまで、57個に亘り割り当てることが可能となる。 FIG. 7 (b) shows the state of subcarriers assigned in the present invention. Consider a case where P -27 and P 28 are newly assigned as two pilot signals. At this time, the total number of pilot subcarriers is 6, which is increased compared to the conventional four. For this reason, null subcarriers are only DC subcarriers. The remaining subcarriers can be used for data subcarriers. Therefore, in the example shown in FIG. 7B, it is possible to allocate 57 data subcarriers from d 0 to d 56 .
ちなみに、図7(b)は、あくまで一つの例であって、上述したサブキャリア構成に限定されるものではなく、他のいかなるサブキャリアの構成に置き換えるようにしてもよい。 Incidentally, FIG. 7B is only an example, and is not limited to the above-described subcarrier configuration, and may be replaced with any other subcarrier configuration.
上述したキャリア構成の利点としては、サブキャリアの番号#−26〜#26で構成される、IEEE802.11における基本デザインを不変とすることが可能となる。また図7(b)に示すように、#−32〜#31に至るまでの新たなサブキャリアデザインを提供することも可能となる。加えて、旧デザインにおける#−26〜#26についても、同様にサブキャリアにおいて情報を含めることが可能となる。 As an advantage of the carrier configuration described above, it is possible to make the basic design in IEEE802.11 composed of subcarrier numbers # -26 to # 26 unchanged. Further, as shown in FIG. 7B, it is possible to provide new subcarrier designs up to # -32 to # 31. In addition, for # -26 to # 26 in the old design, it is possible to include information in the subcarrier as well.
図8は、TVWS(TV White Spaces)におけるIEEE802.11用の新たなデータサブキャリア、パイロットサブキャリアの例を示している。この図8の例では、6つのパイロットサブキャリア(P-28、P-17、P-6、P5、P16、P27)を使用する。即ち、パイロットキャリア数が6が意味するところは、従来のパイロットキャリア数4と比較して2個多いことである。このためデータサブキャリアが56個であり、DCサブキャリアは1個である。サブキャリア全体において占めるパイロットサブキャリアの割合を増加させることができ、通信パフォーマンスの向上を図ることが可能となる。 FIG. 8 shows an example of new data subcarriers and pilot subcarriers for IEEE 802.11 in TVWS (TV White Spaces). In the example of FIG. 8, six pilot subcarriers (P -28 , P -17 , P -6 , P 5 , P 16 , P 27 ) are used. That is, the number of pilot carriers of 6 means that the number of pilot carriers is 2 more than that of the conventional number of pilot carriers of 4. Therefore, there are 56 data subcarriers and one DC subcarrier. The proportion of pilot subcarriers in the entire subcarriers can be increased, and communication performance can be improved.
1 OFDM送信装置
2 OFDM受信装置
11 サブキャリア配列部
12 パイロット挿入部
13 シリアル/パラレル(S/P)部
14 IFFT部
15 パラレル/シリアル(P/S)部
16 GI挿入部
17 D/A変換部
18 LPF部
19 周波数変換部
20 無線送信部
21、31 アンテナ
32 無線受信部
33 直交検波部
34 LPF
35 A/D変換部
36 GI除去部
37 S/P部
38 FFT部
39 P/S部
40 サブキャリア変換部
41 復号化処理部
DESCRIPTION OF
35 A /
Claims (2)
OFDMにより伝送される各チャネルに対して割り当てられたチャネル帯域幅が、当該OFDM送信装置において予め設定されたシステム帯域幅をより広く包含する場合に、上記システム帯域の両端部にヌルサブキャリアを割り当てる代わりにデータサブキャリア又はパイロットサブキャリアを割り当てる手段を備えること
を特徴とするOFDM送信装置。 In an OFDM transmitter that transmits orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signals,
Null subcarriers are allocated to both ends of the system band when the channel bandwidth allocated to each channel transmitted by OFDM encompasses a wider system bandwidth preset in the OFDM transmitter An OFDM transmitter characterized by comprising means for allocating data subcarriers or pilot subcarriers instead.
OFDMにより伝送される各チャネルに対して割り当てられたチャネル帯域幅が、当該OFDM送信装置において予め設定されたシステム帯域幅をより広く包含する場合に、上記システム帯域の両端部にヌルサブキャリアを割り当てる代わりにデータサブキャリア又はパイロットサブキャリアを割り当てること
を特徴とするOFDM送信方法。 In an OFDM transmission method for transmitting orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signals,
Null subcarriers are allocated to both ends of the system band when the channel bandwidth allocated to each channel transmitted by OFDM encompasses a wider system bandwidth preset in the OFDM transmitter An OFDM transmission method characterized by assigning data subcarriers or pilot subcarriers instead.
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