JP5816835B2

JP5816835B2 - 送信装置

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Publication number: JP5816835B2
Application number: JP2011164668A
Authority: JP
Inventors: 俊朗中莖
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: JP2013030926A

Description

本発明は、通信技術に関し、特にＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙ−ＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式に対応した送信装置に関する。

無線通信では、一般にマルチパスが存在しており、これによって受信信号の周波数特性は歪みを受ける。特に、無線通信での伝送速度が高速になるほど、いかにマルチパスの影響を除去するかが大きな課題となる。ＯＦＤＭ方式では、ガードインターバルと称する信号のレプリカを付加することによって送信信号を生成する。ガードインターバルより短いマルチパスに関しては、受信側で適切な信号処理を施すことによって、影響を除去可能である。ガードインターバルは、ＩＦＦＴ（ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）を実行した結果の後ろの部分を信号の前に付加することによって生成される。このため、ＩＦＦＴの処理結果は、いったんメモリに蓄積され、その後ガードインターバルを付加するために、このメモリから処理結果が読み出される。メモリの容量を削減するために、ＩＦＦＴが高速で２回処理される（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２８４５９６号公報

交差点の出会い頭の衝突事故を防止するために、路車間通信の検討がなされている。路車間通信では、路側機と車載器との間において交差点の状況に関する情報が通信される。また、車車間通信では、例えば、ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）等によって現在の位置情報をリアルタイムに検出し、その位置情報を車載器同士で交換しあう。その結果、自車両および他車両がそれぞれ交差点へ進入するどの道路に位置するかが判断される。このような通信システムは、ＩＴＳ（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔＳｙｓｔｅｍｓ）と呼ばれる。ＩＥＥＥ８０２．１１等の規格に準拠した無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）では、ＣＳＭＡ／ＣＡ（ＣａｒｒｉｅｒＳｅｎｓｅＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓｗｉｔｈＣｏｌｌｉｓｉｏｎＡｖｏｉｄａｎｃｅ）と呼ばれるアクセス制御機能が使用されている。そのため、当該無線ＬＡＮでは、複数の端末装置によって同一の無線チャネルが共有される。このようなＣＳＭＡ／ＣＡでは、キャリアセンスによって他のパケット信号が送信されていないことを確認した後に、パケット信号が送信される。一方、ＩＴＳに無線ＬＡＮを適用する場合、不特定多数の端末装置へ情報を送信する必要があるために、信号はブロードキャストにて送信されることが望ましい。

このようなＩＴＳにおいてＯＦＤＭ方式を使用する場合であっても、ガードインターバルを付加するための回路規模の低減が望まれる。さらに、ＩＴＳの無線周波数として７２０ＭＨｚや７６０ＭＨｚの使用と、帯域幅として１０ＭＨｚの使用が予定されている。この場合、シンボルクロックとして、１０ＭＨｚや、その整数倍の２０ＭＨｚが使用される。一方、シンボルクロック処理によって生じた電源変動等のノイズは、その整数倍の周波数にノイズとなって顕在化する。上述の場合、ＩＴＳでの使用帯域７２０ＭＨｚや７６０ＭＨｚに高調波成分が干渉し、通信品質が悪化してしまう。これに対応するため、整数倍してもＩＴＳでの使用帯域に入らないような周波数によってデジタル回路を動作させることも望まれる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、送信信号を生成するための処理量を低減する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の送信装置は、複数のサブキャリアのそれぞれに対応した周波数領域の信号を入力する入力部と、複数のサブキャリアのそれぞれに対する三角関数の波形を記憶する記憶部と、入力部において入力した周波数領域の信号と、記憶部に記憶した三角関数の波形とをもとに、時間領域の信号を生成する変換部とを備える。変換部は、記憶部に記憶した三角関数の波形から、所定の時間における三角関数の波形の値を複数のサブキャリアに対して読み出す読み出し部と、読み出し部において読み出した値と、入力部において入力した周波数領域の信号とをサブキャリアごとに対応づけて乗算する乗算部と、乗算部における乗算結果を複数のサブキャリアにわたって加算する加算部と、読み出し部が値を読み出すべき時間を制御するとともに、時間を変えながら、読み出し部、乗算部、加算部に処理を繰り返させる制御部とを備える。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、送信信号を生成するための処理量を低減できる。

本発明の実施例に係る通信システムの構成を示す図である。図１の車両に搭載された無線装置の構成を示す図である。図１の通信システムにおいて規定されるパケット信号のフォーマットを示す図である。図２の通信部における送信部の構成を示す図である。図４の記憶部に記憶されたテーブルのデータ構造を示す図である。図６（ａ）−（ｂ）は、図４の記憶部に記憶された三角関数を示す図である。図４の記憶部に記憶されたデータを使用したＧＩ生成の概要を説明するための図である。本発明の変形例に係る送信部の構成を示す図である。図９（ａ）−（ｂ）は、図８の送信部の周波数特性を示す図である。

本発明を具体的に説明する前に、概要を述べる。本発明の実施例は、車両に搭載された端末装置間において車車間通信を実行するとともに、交差点等に設置された基地局装置から端末装置へ路車間通信も実行する通信システムに関する。当該通信システムは、ＩＴＳに相当する。車車間通信として、端末装置は、車両の速度や位置等の情報を格納したパケット信号をブロードキャスト送信する。また、他の端末装置は、パケット信号を受信するとともに、これらの情報をもとに車両の接近等を認識する。さらに、基地局装置は、渋滞情報や工事情報を格納したパケット信号をブロードキャスト送信する。端末装置は、パケット信号を受信するとともに、情報をもとに渋滞の発生や工事区間を認識する。

通信システムは、無線ＬＡＮと類似しており、ＯＦＤＭを使用する。ここで、１０ＭＨｚが処理単位とされる。一方、通信システムは、７２０ＭＨｚあるいは７６０ＭＨｚの無線周波数を使用する。このような状況下において、ＯＦＤＭシンボルの１０ＭＨｚあるいはその整数倍の周波数をシンボルクロックに設定した場合、シンボルクロックの整数倍の高調波が発生し、通信システムに干渉を及ぼすおそれがある。これに対応するために、例えば、整数倍の高調波が無線周波数にならないような２８ＭＨｚがシンボルクロックとして設定される。このようなシンボルクロックにてバタフライ演算がなされることによって、ＯＦＤＭシンボルあたり１６０ポイントのデータが生成される。さらに、１６０ポイントのデータを補間することによって、２２４ポイントのデータへのアップコンバートがなされる。

このように構成することによって、データ数についてのアップコンバートはなされる。しかしながら、ＩＦＦＴによって重畳されている周波数成分のみを維持してデータを補間することはできないので、スプリアス特性が悪化する。また、アップコンバート時に用いられる補間フィルタ特性によってはサブキャリアごとにゲインのばらつきが発生してしまうおそれがある。また、このような構成では、ＩＦＦＴを実行した後に、ＧＩを付加しているので、ＩＦＦＴ後のデータをメモリに格納する必要が生じ、回路規模が増大する。送信信号の特性の悪化を抑制するとともに、送信信号を生成するための処理量を低減するために、本実施例に係る端末装置や基地局装置の送信機能（以下、「送信装置」という）は、次の処理を実行する。

送信装置は、サブキャリアごとの三角関数の波形をメモリに記憶する。ここで、三角関数の周期性を利用することによって、三角関数の波形の一部が記憶されるとともに、正弦関数と余弦関数との関連性を利用することによって、正弦関数と余弦関数との一方だけが記憶されている。その結果、メモリに記憶された三角関数の容量が削減される。送信装置は、入力した周波数領域のＯＦＤＭ信号と三角関数をサブキャリア単位に乗算する。送信装置は、乗算結果を加算することによって、時間領域のＯＦＤＭ信号を生成する。ここで、三角関数を読み出す際のメモリの読み出し位置を制御することによって、ガードインターバルが直接生成される。その結果、ガードインターバルを生成するためのメモリが省略される。

図１は、本発明の実施例に係る通信システム１００の構成を示す。これは、ひとつの交差点を上方から見た場合に相当する。通信システム１００は、基地局装置１０、車両１２と総称される第１車両１２ａ、第２車両１２ｂ、第３車両１２ｃ、第４車両１２ｄ、第５車両１２ｅ、第６車両１２ｆ、第７車両１２ｇ、第８車両１２ｈ、ネットワーク８０を含む。なお、各車両１２には、図示しない端末装置が搭載されている。また、エリア８２が、基地局装置１０の周囲に形成され、エリア８２の外側がエリア外８４である。

図示のごとく、図面の水平方向、つまり左右の方向に向かう道路と、図面の垂直方向、つまり上下の方向に向かう道路とが中心部分で交差している。ここで、図面の上側が方角の「北」に相当し、左側が方角の「西」に相当し、下側が方角の「南」に相当し、右側が方角の「東」に相当する。また、ふたつの道路の交差部分が「交差点」である。第１車両１２ａ、第２車両１２ｂが、左から右へ向かって進んでおり、第３車両１２ｃ、第４車両１２ｄが、右から左へ向かって進んでいる。また、第５車両１２ｅ、第６車両１２ｆが、上から下へ向かって進んでおり、第７車両１２ｇ、第８車両１２ｈが、下から上へ向かって進んでいる。

通信システム１００は、交差点に基地局装置１０を配置する。基地局装置１０は、ネットワーク８０から、渋滞情報や工事情報を受けつける。基地局装置１０は、渋滞情報や工事情報が格納されたパケット信号を生成し、パケット信号を報知する。ここで、報知は、基地局装置１０によって形成されたエリア８２内に存在する端末装置に対してなされる。車両１２に搭載された端末装置は、基地局装置１０からのパケット信号を受信すると、パケット信号に格納された渋滞情報や工事情報を抽出する。端末装置は、抽出した渋滞情報や工事情報を運転者へ通知する。通知は、例えば、モニタへの表示によってなされる。端末装置は、ＧＰＳ等によって存在位置に関する情報を取得し、存在位置に関する情報が格納されたパケット信号を生成する。端末装置は、ＣＳＭＡ／ＣＡによってパケット信号を報知する。端末装置は、他の端末装置からのパケット信号を受信すると、他の端末装置が搭載された車両１２の接近を運転者へ通知する。

図２は、車両１２に搭載された無線装置２０の構成を示す。無線装置２０は、ＲＦ部２２、通信部２４、処理部２６、制御部２８を含む。無線装置２０は、図１の車両１２に搭載された端末装置に相当するが、図１の基地局装置１０に相当してもよい。以下では、端末装置と基地局装置１０とを総称して「無線装置２０」という場合もあれば、端末装置あるいは基地局装置１０を「無線装置２０」という場合もあるが、これらを明示しないものとする。

ＲＦ部２２は、受信処理として、図示しない他の無線装置２０からのパケット信号をアンテナにて受信する。ＲＦ部２２は、受信した無線周波数のパケット信号に対して周波数変換を実行し、ベースバンドのパケット信号を生成する。さらに、ＲＦ部２２は、ベースバンドのパケット信号を通信部２４に出力する。一般的に、ベースバンドのパケット信号は、同相成分と直交成分によって形成されるので、ふたつの信号線が示されるべきであるが、ここでは、図を明瞭にするためにひとつの信号線だけを示すものとする。ＲＦ部２２には、ＬＮＡ（ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ミキサ、ＡＧＣも含まれる。

ＲＦ部２２は、送信処理として、通信部２４から入力したベースバンドのパケット信号に対して周波数変換を実行し、無線周波数のパケット信号を生成する。さらに、ＲＦ部２２は、路車送信期間において、無線周波数のパケット信号をアンテナから送信する。また、ＲＦ部２２には、ＰＡ（ＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）、ミキサも含まれる。

通信部２４は、受信処理として、ＲＦ部２２からのベースバンドのパケット信号に対して、復調を実行する。さらに、通信部２４は、復調した結果を処理部２６に出力する。また、通信部２４は、送信処理として、処理部２６からのデータに対して、変調を実行する。さらに、通信部２４は、変調した結果をベースバンドのパケット信号としてＲＦ部２２に出力する。ここで、通信システム１００は、ＯＦＤＭ変調方式に対応するので、通信部２４は、受信処理としてＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）も実行し、送信処理としてＩＦＦＴも実行する。

通信部２４において変復調処理の対象とされるパケット信号のフォーマットを説明する。図３は、通信システム１００において規定されるパケット信号のフォーマットを示す。図示のごとく、ＳＴＦが先頭に配置されるとともに、ＳＴＦに続いてＧＩ２、ＬＴＦ１、ＬＴＦ２、ＳＩＧ、データが配置されている。ここで、ＳＴＦは、１６０サンプルの信号であり、１６サンプルの信号パターンが１０回繰り返されている。つまり、ＳＴＦでは、後述のＬＴＦ１の期間よりも短い期間の信号パターンが１０回繰り返されている。ＬＴＦ１とＬＴＦ２とは、６４サンプルで同一期間であり、信号パターンも同一である。

ＧＩ２は、ＬＴＦ１あるいはＬＴＦ２に対するガードインターバルであり、３２サンプルである。また、ＧＩ２、ＬＴＦ１、ＬＴＦ２とによってＬＴＦが形成されている。なお、ＬＴＦ１、ＬＴＦ２とによってＬＴＦが形成されているとしてもよい。ＳＩＧは、制御信号であり、８０サンプルである。また、データは、１ＯＦＤＭシンボルあたり８０サンプルである。８０サンプルには、１６サンプルのガードインターバルが含まれている。つまり、ガードインターバルの長さは、ガードインターバルが付加されたＯＦＤＭシンボルの長さの１／５に設定される。なお、以上は、シンボルクロックを１０ＭＨｚとした場合のサンプル数であり、シンボルクロックを高速化すると、それとともにサンプル数も増加する。図２に戻る。

処理部２６は、受信処理として、通信部２４での復調結果を受けつける。処理部２６は、復調結果の内容に応じた処理を実行する。例えば、復調結果の内容が、他の無線装置２０を搭載した車両１２の存在位置に関する情報である場合、処理部２６は、図示しない他の車両１２の接近等を運転者へモニタやスピーカを介して通知する。また、復調結果の内容が渋滞情報や工事情報であれば、それらを運転者へモニタやスピーカを介して通知する。処理部２６は、送信処理のために、図示しない図示しないＧＰＳ受信機、ジャイロスコープ、車速センサ等を含んでおり、それらから供給されるデータによって、図示しない車両１２、つまり無線装置２０が搭載された車両１２の存在位置、進行方向、移動速度等（以下、これも「存在位置」と総称する）を取得する。なお、存在位置は、緯度・経度によって示される。これらの取得には公知の技術が使用されればよいので、ここでは説明を省略する。処理部２６は、存在位置を格納したパケット信号を生成する。処理部２６は、通信部２４へパケット信号を出力する。制御部２８は、無線装置２０の動作タイミングを制御する。

この構成は、ハードウエア的には、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

図４は、通信部２４における送信部３０の構成を示す。送信部３０は、スクランブル部３２、符号化部３４、インタリーブ部３６、変換部３８、記憶部４０、シンボル整形部４２、ＤＡＣ４６を含む。変換部３８は、読み出し部４８、乗算部５０、シンボルゲイン乗算部５２、加算部５４、ＩＦＦＴ制御部５６を含む。

スクランブル部３２は、送信すべきデータを入力する。まず、スクランブル部３２は、０以外の疑似乱数初期値で初期化する。スクランブル部３２は、データに対して、長さ１２７のフレーム同期スクランブラによりスクランブル処理を実行する。また、スクランブル部３２は、データに引き続いたスクランブルされた６ビットの「０」をスクランブルされていない６ビットの「０」に置き換える。これらのビットはテールビットに相当し、後述の符号化部３４を「０状態」に復帰させる機能を有する。スクランブル部３２は、スクランブル処理を実行したデータ（以下、「データ」という）を符号化部３４に出力する。

符号化部３４は、スクランブル部３２からデータを入力する。符号化部３４は、データを畳み込み符号器（Ｒ＝１／２）にて符号化する。ここでは、符号化率Ｒ＝１／２の生成多項式ｇ_０＝１３３_８およびｇ_１＝１７１_８が使用されるものとする。また、符号化部３４は、所望の符号化率を得るよう符号化器出力列のいくつかを取り除く。これは、パンクチャード処理であり、送信するビット数を低減することによって符号化率が増加される。なお、受信機側の復号器は、パンクチャード処理によって省かれたビットの位置にダミービット「０」を挿入する。符号化部３４は、符号化したデータ（以下、「データ」という）をインタリーブ部３６に出力する。

インタリーブ部３６は、符号化部３４からのデータを入力する。インタリーブ部３６は、入力したデータ系列を複数のグループに分離する。インタリーブ部３６は、各々のグループの中でビットのインタリーブ処理、つまり並べ替え処理を実行する。各グループの中では、各データは０から４７までに番号付けされており、これらは、ＯＦＤＭサブキャリア番号−２６〜−２２、−２０〜−８、−６〜−１、１〜６、８〜２０、２２〜２６に割り付けられる。なお、サブキャリア番号−２１、−７、７、２１は飛び越され、これらにはパイロット信号が挿入される。また、中心周波数に対応するＯＦＤＭサブキャリア番号「０」は省かれ、ゼロ値が挿入される。その結果、５２のサブキャリアのそれぞれに対応した周波数領域のＯＦＤＭ信号が生成される。また、周波数領域のＯＦＤＭ信号のうち、一部がパイロット信号であり、残りがデータである。インタリーブ部３６は、周波数領域のＯＦＤＭ信号を変換部３８に出力する。

変換部３８は、インタリーブ部３６からの周波数領域のＯＦＤＭ信号と、記憶部４０に記憶した三角関数の波形とをもとに、時間領域のＯＦＤＭ信号を生成する。記憶部４０に記憶した三角関数の波形については後述する。ここで、変換部３８は、シンボルクロックとして、１０ＭＨｚの３．５倍である３５ＭＨｚに設定される。つまり、整数倍しても無線周波数にならないようなシンボルクロックが設定される。この場合、ＯＦＤＭシンボルは、２８０サンプルで構成されており、そのうちの５６サンプルがガードインターバルである。つまり、ＯＦＤＭシンボルあたりのサンプル数、つまりクロック数が５の倍数になるように設定されている。

記憶部４０は、複数のサブキャリアのそれぞれに対する三角関数の波形を記憶する。変換部３８に入力された周波数領域のＯＦＤＭ信号は、複数のサブキャリアに対応づけられており、各サブキャリアに対応した周波数を有するような三角関数の波形が規定されている。図５は、記憶部４０に記憶されたテーブルのデータ構造を示す。図示のごとく、サブキャリア番号欄２００、波形値欄２０２が規定される。サブキャリア番号欄２００には、サブキャリアを識別するための番号が示されており、前述のごとく、５２サブキャリアの場合、サブキャリア番号として、−２６〜−１、１〜２６が規定されている。ここで、サブキャリア番号−１、１のような、絶対値が等しく、かつ符号が異なったサブキャリア番号に対して、三角関数に対しては、正負が異なるだけなので、いずれか一方だけを記憶させており、他方については、記憶した三角関数から生成させる。このように、正負の関係を有したサブキャリアに対する三角関数の波形が共通化されて記憶されているので、サブキャリア番号欄２００において、サブキャリア番号１からＮ／２だけが規定される。なお、Ｎは５２である。

次に、波形値欄２０２に記憶された三角関数について説明する。図６（ａ）−（ｂ）は、記憶部４０に記憶された三角関数を示す。図６（ａ）は、サブキャリア番号「１」に対応した余弦関数の波形であり、図６（ｂ）は、サブキャリア番号「１」に対応した正弦関数の波形である。横軸が時間を示し、縦軸が振幅を示す。図示のごとく、図６（ａ）のＰ１からＰ２は、図７（ｂ）のＰ１’からＰ２’と同一の波形である。つまり、正弦関数は、余弦関数の位相をπ／２遅らせた位相を有する。このような関係を利用することによって、三角関数として、正弦関数と余弦関数とのうちの一方の波形だけが記憶される。例えば、図５のＡ（１）、・・・、Ａ（ｍ）は、余弦関数の波形である。なお、正弦関数の波形だけが記憶されてもよい。

記憶部４０から読み出す際の三角関数の時間について説明する。図７は、記憶部４０に記憶されたデータを使用したＧＩ生成の概要を説明するための図である。ＯＦＤＭシンボルは、有効データの後ろの一部が複製され、複製された部分がガードインターバルとして有効データの前に付加されることによって生成される。前述のごとく、ガードインターバルの長さは、ＯＦＤＭシンボルの１／５と規定されているので、有効データの後ろから１／４の部分がガードインターバルに使用される。以下では、有効データを４つに等分割した場合をさらに詳しく説明する。

例えば、図６（ａ）をもとに説明すると、Ｐ１からＰ２までの第１期間、Ｐ２からＰ３までの第２期間、Ｐ３からＰ４までの第３期間、Ｐ４からＰ５までの第４期間に分割される。なお、Ｐ５での値はＰ１での値に等しい。第１期間の波形に対する符号を逆にし、かつ第１期間の波形の順序を反転させると、第２期間の波形が生成される。また、第１期間の波形に対する符号を逆にすると、第３期間の波形が生成される。さらに、第１期間の波形の順序を反転させると、第４期間の波形が生成される。つまり、各部分に対応した三角関数の波形の値は、互いに対応する。そのため、記憶部４０は、シンボルあたりの三角関数の波形のうち、変換部３８において設定されたクロック数の倍数分の１だけを記憶する。図７では、ＯＦＤＭシンボルの期間の１／５の時間に対応した三角関数の波形だけが記憶される。なお、ＯＦＤＭシンボルの期間の１／１０の時間に対応した三角関数の波形だけが記憶されてもよい。図４に戻る。

読み出し部４８は、記憶部４０に記憶した三角関数の波形から、所定の時間における三角関数の波形の値を複数のサブキャリアに対して読み出す。読み出すべき波形の時間は、ＩＦＦＴ制御部５６から指示される。前述のごとく、記憶部４０には、余弦関数のうちの一部に対する波形のみが記憶されているので、読み出し部４８は、記憶された値をもとに余弦関数の波形、正弦関数の波形を生成する。さらに、読み出し部４８は、時間領域のＯＦＤＭ信号に含まれるべきガードインターバルを生成するために、有効データに対応した時間における三角関数の波形の値よりも、ガードインターバルに対応した時間における三角関数の波形の値を先に読み出す。読み出し部４８は、読み出した波形の値を乗算部５０に出力する。

乗算部５０は、読み出し部４８において順次読み出した値を受けつけるとともに、インタリーブ部３６から入力した周波数領域のＯＦＤＭ信号を受けつける。乗算部５０は、サブキャリアごとに対応づけて、読み出した値と周波数領域のＯＦＤＭ信号を乗算する。これは、サブキャリアごとに、ＯＦＤＭ信号と余弦関数との乗算と、ＯＦＤＭ信号と正弦関数との乗算を実行することに相当する。その結果、サブキャリアごとに、同相成分の乗算結果と直交成分の乗算結果が生成される。乗算部５０は、乗算結果をシンボルゲイン乗算部５２に出力する。

シンボルゲイン乗算部５２は、乗算部５０から入力した乗算結果のうち、パイロット信号に対する乗算結果を加算する。シンボルゲイン乗算部５２は、加算結果に対して、第１シンボルゲインを乗算することによって第１加算結果を生成する。ここで、第１シンボルゲインは、パイロット信号に対して定められた正規化定数である。例えば、パイロット信号の変調方式がＢＰＳＫである場合、第１シンボルゲインは「１」である。また、シンボルゲイン乗算部５２は、乗算部５０から入力した乗算結果のうち、データに対する乗算結果を加算する。シンボルゲイン乗算部５２は、加算結果に対して、第２シンボルゲインを乗算することによって第２加算結果を生成する。ここで、第２シンボルゲインは、データに対して定められた正規化定数であり、第１シンボルゲインと異なるように定められる。例えば、データの変調方式がＢＰＳＫ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭである場合、第２シンボルゲインは、それぞれ「１」、「１／√２」、「１／√１０」である。以上の演算は、サンプル単位になされるとともに、同相成分と直交成分のそれぞれに対してなされる。シンボルゲイン乗算部５２は、第１加算結果と第２加算結果とをサンプル単位に加算部５４に出力する。

加算部５４は、第１加算結果と第２加算結果を加算する。その結果、シンボルゲイン乗算部５２と加算部５４とによって、乗算結果が複数のサブキャリアにわたって加算されている。最終的な加算結果が、時間領域のＯＦＤＭ信号に相当する。ＩＦＦＴ制御部５６は、変換部３８の動作タイミングを制御する。前述のごとく、ＩＦＦＴ制御部５６は、読み出し部４８が記憶部４０から値を読み出すべき時間を制御するとともに、時間を変えながら、読み出し部４８、乗算部５０、シンボルゲイン乗算部５２、加算部５４を処理をサンプル単位に繰り返させる。

シンボル整形部４２は、加算部５４から、時間領域のＯＦＤＭ信号を受けつける。シンボル整形部４２は、ＯＦＤＭシンボルの境界における不連続性を低減するためのフィルタである。シンボル整形部４２は、フィルタリングがなされた時間領域のＯＦＤＭ信号（以下、「時間領域のＯＦＤＭ信号」という）をＤＡＣ４６に出力する。ＤＡＣ４６は、時間領域のＯＦＤＭ信号に対して、デジタル−アナログ変換を実行し、アナログ変換がなされた時間領域のＯＦＤＭ信号を出力する。

次に変形例を説明する。実施例に係る送信装置は、バタフライ演算を実行する代わりに、テーブルを参照することによって、周波数領域のＯＦＤＭ信号を時間領域のＯＦＤＭ信号に変換している。一方、変形例に係る送信装置は、バタフライ演算を実行することによって、周波数領域のＯＦＤＭ信号を時間領域のＯＦＤＭ信号に変換する。変形例に係る送信装置は、整数倍したときに無線周波数にならないようなシンボルクロックがデジタル−アナログ変換に使用されるように、時間領域の周波数変換と、周波数領域での事前の振幅・位相補正を実行する。その結果、帯域内の平坦性、帯域外の周波数成分の抑圧効果が維持されつつ、シンボルクロックが無線周波数に与える影響が回避される。事前補正を行うことによって、周波数変換のためのフィルタのタップ数が少ない場合でも、帯域内の特性の悪化が抑制される。

図８は、本発明の変形例に係る送信部６０の構成を示す。送信部６０は、スクランブル部６２、符号化部６４、インタリーブ部６６、サブキャリア変調部６８、信号レベル調節部７０、ＩＦＦＴ部７２、ＧＩ付加部７４、シンボル整形部７６、周波数変換部７８、ＤＡＣ９０を含む。

スクランブル部６２、符号化部６４、インタリーブ部６６は、図４のスクランブル部３２、符号化部３４、インタリーブ部３６と同様であるので、ここでは説明を省略する。サブキャリア変調部６８は、変調方式に応じた変調をサブキャリア単位に実行する。また、サブキャリア変調部６８は、シンボルゲインの乗算もサブキャリア単位に実行する。ここでも、パイロット信号であるかデータであるかに応じて、第１シンボルゲインや第２シンボルゲインが使用される。サブキャリア変調部６８は、変調がなされた周波数領域のＯＦＤＭ信号（以下、「周波数領域のＯＦＤＭ信号」という）を信号レベル調節部７０に出力する。

信号レベル調節部７０は、サブキャリア変調部６８からの周波数領域のＯＦＤＭ信号を入力する。信号レベル調節部７０は、サブキャリア単位の補正係数を予め記憶しており、補正係数と周波数領域のＯＦＤＭ信号とをサブキャリア単位に乗算する。これは、周波数領域のＯＦＤＭ信号を補正係数によって補正することに相当する。補正係数については、後述する。ＩＦＦＴ部７２は、信号レベル調節部７０から、周波数領域のＯＦＤＭ信号を入力し、周波数領域のＯＦＤＭ信号に対してＩＦＦＴを実行する。ＧＩ付加部７４は、ＩＦＦＴ部７２でのＩＦＦＴの結果に対してガードインターバルを付加することによって、時間領域のＯＦＤＭ信号を生成する。シンボル整形部７６は、ＯＦＤＭシンボルの境界における不連続性を低減するためのフィルタである。

周波数変換部７８は、シンボル整形部７６から、シンボル境界部分に対してフィルタリングを行った結果である時間領域のＯＦＤＭ信号を受けつける。ここで、周波数変換部７８に入力された時間領域のＯＦＤＭ信号は、１０ＭＨｚのシンボルクロックで生成されている。周波数変換部７８は、ＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅｉｍｐｕｌｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタによって構成された補間フィルタである。周波数変換部７８は、１０ＭＨｚの時間領域のＯＦＤＭ信号を１４ＭＨｚの時間領域のＯＦＤＭ信号に変換する。なお、周波数変換後のシンボルクロックは１４ＭＨｚに限定されなくてもよく、整数倍したときに無線周波数にならないようなシンボルクロックであればよい。

図９（ａ）−（ｂ）は、送信部６０の周波数特性を示す。図９（ａ）は、周波数変換部７８の周波数特性、つまり補間フィルタの周波数特性を示す。補間フィルタのタップ数が有限値に制限されているので、帯域内の周波数特性の変動が生じている。周波数変換部７８の小型化を図るためにタップ数を低減さるほど、変動は大きくなる。このような変動によって、信号の伝送特性は悪化する。これに対応するために、前述の信号レベル調節部７０は、周波数変換部７８における帯域内の周波数特性の変動の影響を低減するために、帯域内のフィルタ特性を考慮して事前に周波数領域のＯＦＤＭ信号を補正する。図９（ｂ）は、信号レベル調節部７０の周波数特性を示す。図示のごとく、信号レベル調節部７０は、周波数変換部７８の周波数特性の逆特性を有する。なお、信号レベル調節部７０は、アナログフィルタの特性を考慮した補正を行ってもよい。図８に戻る。ＤＡＣ９０は、図４のＤＡＣ４６と同様であるので、ここでは説明を省略する。

本発明の実施例によれば、記憶した三角関数の波形と周波数領域の信号をサブキャリア単位に乗算することによって時間領域の信号を生成するので、整数倍しても無線周波数にならないシンボルクロックの時間領域の信号を生成できる。また、整数倍しても無線周波数にならないシンボルクロックの時間領域の信号が生成されるので、無線周波数の信号への高調波による影響を低減できる。また、無線周波数の信号への高調波による影響が低減されるので、信号の品質を向上できる。また、記憶した三角関数の波形と周波数領域の信号をサブキャリア単位に乗算するので、周波数変換を実行しなくても、整数倍しても無線周波数にならないシンボルクロックの時間領域の信号を生成できる。また、周波数変換を実行しないので、スプリアス特性の悪化を抑制できる。また、周波数変換を実行しないので、サブキャリアごとにゲインのばらつきが発生することを抑制できる。

また、ガードインターバルを生成するために、ガードインターバルに対応した時間における三角関数の波形の値を読み出すので、ＩＦＦＴ後のデータをメモリに格納することを回避できる。また、ＩＦＦＴ後のデータをメモリに格納することが回避されるので、回路規模を低減できる。また、ガードインターバルの長さは、ＯＦＤＭシンボルの長さの１／５に設定され、シンボルあたりのクロック数が５の倍数になるように設定されるので、記憶すべき三角関数の波形をクロック数の倍数分の１に削減できる。また、記憶すべき三角関数の波形がクロック数の倍数分の１に削減されるので、メモリの容量を低減できる。また、パイロット信号に対する乗算結果を加算してから第１シンボルゲインを乗算するとともに、データに対する乗算結果を加算してから第２シンボルゲインを乗算するので、シンボルゲインの乗算処理を後方に配置できる。また、シンボルゲインの乗算処理が後方に配置されるので、乗算処理のビット数を低減できる。また、乗算処理のビット数が低減されるので、回路規模を低減できる。

また、正負の関係を有したサブキャリアに対する三角関数の波形を共通化して記憶するので、メモリの容量を低減できる。また、三角関数として、正弦関数と余弦関数とのうちの一方の波形を記憶するので、メモリの容量を低減できる。また、時間領域のフィルタと周波数領域の事前補正を組み合わせるので、回路規模の増加を抑えつつ送信信号の帯域内の平坦性を確保できる。また、時間領域のフィルタと周波数領域の事前補正を組み合わせるので、回路規模の増加を抑えつつ帯域外周波数成分を低減できる。

以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

１０基地局装置、１２車両、２０無線装置、２２ＲＦ部、２４通信部、２６処理部、２８制御部、３０送信部、３２スクランブル部、３４符号化部、３６インタリーブ部、３８変換部、４０記憶部、４２シンボル整形部、４６ＤＡＣ、４８読み出し部、５０乗算部、５２シンボルゲイン乗算部、５４加算部、５６ＩＦＦＴ制御部、１００通信システム。

Claims

複数のサブキャリアのそれぞれに対応した周波数領域の信号を入力する入力部と、
複数のサブキャリアのそれぞれに対する三角関数の波形を記憶する記憶部と、
前記入力部において入力した周波数領域の信号と、前記記憶部に記憶した三角関数の波形とをもとに、時間領域の信号を生成する変換部とを備え、
前記変換部は、
前記記憶部に記憶した三角関数の波形から、所定の時間における三角関数の波形の値を複数のサブキャリアに対して読み出す読み出し部と、
前記読み出し部において読み出した値と、前記入力部において入力した周波数領域の信号とをサブキャリアごとに対応づけて乗算する乗算部と、
前記乗算部における乗算結果を複数のサブキャリアにわたって加算する加算部と、
前記読み出し部が値を読み出すべき時間を制御するとともに、時間を変えながら、前記読み出し部、前記乗算部、前記加算部に処理を繰り返させる制御部とを備え、
前記制御部は、時間領域の信号に含まれるべきガードインターバルを生成するために、前記読み出し部に対して、時間領域の信号に含まれる有効データに対応する時間における三角関数の波形の値よりも、ガードインターバルに対応した時間における三角関数の波形の値を先に読み出させることを特徴とする送信装置。
前記変換部において生成されるガードインターバルの長さは、ガードインターバルが付加されたシンボルの長さの１／５に設定され、
前記変換部は、シンボルあたりのクロック数が５の倍数になるように設定され、
前記記憶部は、シンボルあたりの三角関数の波形のうち、前記変換部において設定されたクロック数の倍数分の１に対応した部分を記憶することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
前記入力部において入力した周波数領域の信号のうち、一部がパイロット信号であり、残りがデータ信号であり、
前記加算部は、パイロット信号に対する乗算結果を加算してから第１シンボルゲインを乗算することによって第１加算結果を生成するとともに、データ信号に対する乗算結果を加算してから第１シンボルゲインとは異なった第２シンボルゲインを乗算することによって第２加算結果を生成し、第１加算結果と第２加算結果を加算することを特徴とする請求項１または２に記載の送信装置。
前記記憶部では、正負の関係を有したサブキャリアに対する三角関数の波形が共通化されて記憶されるとともに、三角関数として、正弦関数と余弦関数とのうちの一部の波形が記憶されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の送信装置。