JPH05276132A - 時分割多重デジタル無線通信方式 - Google Patents

時分割多重デジタル無線通信方式

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JPH05276132A
JPH05276132A JP4100625A JP10062592A JPH05276132A JP H05276132 A JPH05276132 A JP H05276132A JP 4100625 A JP4100625 A JP 4100625A JP 10062592 A JP10062592 A JP 10062592A JP H05276132 A JPH05276132 A JP H05276132A
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 M−16QAM方式を使用し且つこの変調方
式によるデジタル信号を時分割した複数の通信スロット
で通信すると共にパイロットシンボル挿入形フェージン
グひずみ補償を行う時分割多重デジタル無線通信方式に
おいて、パイロットシンボルの挿入数を減らし通信スロ
ットの実効伝送速度を上げる。 【構成】 送信側において全てのサブキャリア1〜mの
通信スロットの同期をとって、M−16QAM信号中に
所定時間間隔でパイロットシンボルPが現れるようにサ
ブキャリア1〜mの通信スロットにパイロットシンボル
Pを分散して挿入する。 【効果】 M−16QAM方式の各サブキャリアの周波
数間隔は比較的狭く、各サブキャリアはほぼ均一なフェ
ージングひずみを受けるので、受信側では、複数のサブ
キャリアの通信スロットに分散したパイロットシンボル
によっても各サブキャリアの受けるフェージングひずみ
を推定し補償することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は時分割多重デジタル無線
通信方式に関し、特に本質的に周波数選択性フェージン
グに強い方式であるM−16QAM方式という変調方式
を採用し且つパイロットシンボル挿入形ひずみ補償を行
う時分割多重デジタル無線通信方式に関する。
【0002】
【従来の技術】デジタル変調方式の一種である16QA
M方式は、周波数を有効に利用することができるといっ
た利点を有する反面、移動通信にて例えば25kHz程
度のチャネル幅で運用する場合には耐遅延分散において
あまり良好な特性が得られないという欠点がある。
【0003】そこで、この16QAM方式に替わるもの
として、M−16QAM方式と呼ばれる方式が開発され
た。
【0004】図5はM−16QAM方式の基本原理を示
し、送信しようとするAbpsの伝送速度を持つ伝送情
報ビット列をM分岐回路1でM個の並列した低速の、つ
まりA/Mbpsの伝送速度を持つビット列に分割し、
各々のビット列をそれぞれ異なる周波数f1〜fmのサ
ブキャリアによる16QAM変調器2−1〜2−mで変
調し、周波数多重変調器3で再び合成してM−16QA
M信号を生成し、これを電力増幅器4で増幅して空中線
5から送信するものである。
【0005】図6はM−16QAM信号のスペクトラム
図である。同図に示すように、それぞれのサブキャリア
1〜mの帯域幅は従来の16QAM信号の1/Mとな
る。サブキャリアの個数はMなので、全体の帯域幅は1
6QAM方式と等しい。しかしながら、各サブキャリア
の伝送速度は従来の16QAMの1/Mに低下してお
り、遅延分散に対する耐性は伝送速度に反比例するた
め、M−16QAM方式は従来の16QAM方式に比べ
てM倍だけ遅延分散に対して強くなっている。つまり周
波数選択性フェージングに強い方式である。
【0006】なお、サブキャリアの数m(=M)は種々
の要因によって決定されるが、例えば25kHz程度の
チャネル幅の場合、m=4すなわち4−16QAM方式
が適当と考えられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このようにM−16Q
AM方式は、周波数の有効活用が可能であり且つ耐遅延
分散に優れているが、高速デジタル移動体通信システム
へ実際に適用するにあたっては、より一層のフェージン
グ対策が必要となる。そして、その際には解決すべき幾
つかの課題が存在する。
【0008】その1つは、フェージング対策としてパイ
ロットシンボル挿入形フェージングひずみ補償方式を採
用する際のパイロットシンボルの挿入問題である。
【0009】一般に、パイロットシンボル挿入形フェー
ジングひずみ補償方式は、例えば「電子情報通信学会論
文誌 B−II Vol.J73−B−II No.11,
pp.630−638 1990年11月 [陸上移動
通信におけるトレリス符号化16QAM/TDMAシス
テムの特性] 三瓶政一他」(以下文献Aと称す)に見
られるように、送信側においてパイロットシンボルを所
定間隔で通信スロットに挿入し、受信側においてパイロ
ットシンボルの状態からフェージングひずみ推定を行
い、その推定結果に基づきフェージングひずみ補償を行
うものである。
【0010】そこで、このようなパイロットシンボル挿
入形フェージングひずみ補償方式をM−16QAM方式
の時分割多重デジタル無線通信方式に対し適用する場
合、通信スロット毎に所定時間間隔でパイロットシンボ
ルを挿入する従来の方法をそのまま適用すると、図7に
示すように、各サブキャリア1〜mの通信スロット毎に
所定時間間隔たとえば約1ms毎にパイロットシンボル
Pを挿入する形式となる。なお、図中、SWは同期ワー
ドである。
【0011】しかしながら、M−16QAM方式はM個
のサブキャリアを使用するが各サブキャリアの伝送スピ
ードは1キャリア方式に比べ1/Mに低下しているの
で、トータルな伝送情報量は変わらない。このため、パ
イロットシンボルを各サブキャリアに所定時間間隔で挿
入すると、全体に占めるパイロットシンボルの割合が増
加してその分だけ本来伝送すべき情報の数が少なくな
り、通信スロットの実効伝送スピードが低下してしま
う。なお、パイロットシンボルの挿入間隔を大きくする
ことによりパイロットシンボル数を減らす方法は、受信
側におけるフェージングひずみの推定誤差が大きくなり
過ぎるので採用は困難である。
【0012】本発明はこのような事情に鑑みて為された
ものであり、その目的は、パイロットシンボルの挿入に
よって通信スロットの実効伝送スピードが落ちないよう
にすることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、伝送するビット列を複数の低速ビット列
に分割してそれぞれ周波数の異なる複数のサブキャリア
に別々にデジタル変調をした後に周波数多重化するM−
16QAM方式を使用し、且つ、この変調方式によるデ
ジタル信号を時分割した複数の通信スロットで通信する
と共に伝送特性改善のためパイロットシンボル挿入形フ
ェージングひずみ補償を行う時分割多重デジタル無線通
信方式において、以下の(A)または(B)の構成を採
用している。
【0014】(A)送信側において、全てのサブキャリ
アの通信スロットの同期をとって、特定の1サブキャリ
アの通信スロットに所定時間間隔でパイロットシンボル
を挿入する。
【0015】(B)送信側において、全てのサブキャリ
アの通信スロットの同期をとって、M−16QAM信号
中に所定時間間隔でパイロットシンボルが現れるように
複数のサブキャリアの通信スロットにパイロットシンボ
ルを分散して挿入する。
【0016】
【作用】M−16QAM方式の各サブキャリアの周波数
間隔は比較的狭いので、各サブキャリアはほぼ均一なフ
ェージングひずみを受けると考えられる。このため、特
定の1サブキャリアの通信スロットに所定時間間隔毎に
パイロットシンボルを挿入しても、そのパイロットシン
ボルから受信側において同サブキャリアの受けるフェー
ジングひずみを推定することができると共に他のサブキ
ャリアの受けるフェージングひずみも推定することがで
きる。同様の理由で、複数のサブキャリアの通信スロッ
トに分散して挿入されたパイロットシンボルによって各
サブキャリアの受けるフェージングひずみを推定するこ
とができる。
【0017】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。
【0018】図1は本発明において採用したパイロット
シンボルの挿入方法の一例の説明図である。この図1と
既に説明した図7とを比較して明らかなように、本実施
例では、送信側において全てのサブキャリアの通信スロ
ットの同期をとって、M−16QAM信号中に所定時間
間隔(例えば約1ms)でパイロットシンボルPが現れ
るように複数のサブキャリア1〜mの通信スロットにパ
イロットシンボルPを分散して挿入している。このた
め、図7に比べ全体に占めるパイロットシンボルの割合
が小さくなり、その分1つの通信スロットで送信できる
本来のデータ量が増大している。
【0019】なお、図1のようなパイロットシンボル挿
入方法を採用する場合、受信側においては、受信情報を
受信順に一旦メモリに蓄積し、この蓄積されたメモリ中
の受信情報からパイロットシンボルPを検出し、パイロ
ットシンボルPの状態およびその検出箇所に基づき各サ
ブキャリア1〜mにおけるフェージングひずみを推定
し、この推定値に基づきフェージングひずみ補償を行
う。
【0020】図2は本発明において採用したパイロット
シンボルの挿入方法の別の例を示す。この例のパイロッ
トシンボル挿入方法は、送信側において、全てのサブキ
ャリア1〜mの通信スロットの同期をとって、特定の1
サブキャリア(図示の例ではサブキャリア3)の通信ス
ロットに所定時間間隔でパイロットシンボルPを挿入す
るものである。
【0021】なお、図2のようなパイロットシンボル挿
入方法を採用する場合、受信側においては、受信情報を
受信順に一旦メモリに蓄積し、この蓄積されたメモリ中
の受信情報から特定のサブキャリア3に挿入されたパイ
ロットシンボルPを検出し、パイロットシンボルPの状
態およびその検出箇所に基づき特定のサブキャリア3お
よび残りのサブキャリア1,2,…,mにおけるフェー
ジングひずみを推定し、この推定値に基づきフェージン
グひずみ補償を行う。
【0022】次に図1のようなパイロットシンボルの挿
入方法を採用した時分割多重デジタル無線通信方式の実
施例について説明する。例としては、無線基地局(又は
無線中継局)と移動局とから構成された移動体無線通信
方式であって、伝送するビット列を複数の低速ビット列
に分割してそれぞれ周波数の異なる複数のサブキャリア
に別々にデジタル変調をした後に周波数多重化するマル
チサブキャリア・デジタル変調方式として4−16QA
M方式を使用し、且つ、この変調方式によるデジタル信
号を時分割した複数の通信スロットで通信すると共に伝
送特性改善のためパイロットシンボル挿入形フェージン
グひずみ補償を行う時分割多重デジタル移動体無線通信
方式を用いる。
【0023】図3はこのような時分割多重デジタル移動
体無線通信方式において無線基地局(又は無線中継局)
および移動局に備えられる送信機系の一例を示すブロッ
ク図、図4は同局に備えられる受信機系の一例を示すブ
ロック図である。
【0024】なお、図3において、10は伝送情報ビッ
ト列の入力端子、11はビット列分岐回路、12−1〜
12−4は4ビットのレジスタ、13−1〜13−4は
4ビットで構成されるパイロットシンボルPを保持する
パイロットシンボルレジスタ、14−1〜14−4はセ
レクタ、15−1〜15−4はゲート、16は各部を制
御する制御部、17,18,19は制御部16が出力す
る分岐制御信号,セレクト制御信号,同期タイミング信
号、20−1〜20−4はそれぞれ周波数f1〜f4の
サブキャリアによる16QAM変調器、21は周波数多
重変調器、22は無線部、23は空中線、24−1〜2
4−4は12ビット(3シンボル)で構成される同期ワ
ードSWを保持する同期ワードレジスタである。
【0025】なお、本実施例では、16QAMの送信シ
ンボルの中で第1,第2,第3,第4象限の最大振幅を
もつシンボルをそれぞれパイロットシンボルとしてパイ
ロットシンボルレジスタ13−1〜13−4に各々設定
してあるが、全てのサブキャリアで同一のパイロットシ
ンボル(例えば第1象限の最大振幅をもつシンボル)を
使用する場合には、そのようなパイロットシンボルを保
持する1個のパイロットシンボルレジスタを設け、その
出力をセレクタ14−1〜14−4に出力する構成とす
れば良い。
【0026】また、図4において、30は空中線、31
は無線部、32は周波数分岐回路、33−1〜33−4
はそれぞれ受信側の16QAM変調器20−1〜20−
4に対応する16QAM復調器、34はメモリ、35は
CPU、36は入出力インタフェイス(I/O)、37
は出力端子である。
【0027】先ず、図1および図3を参照して送信機系
の動作を説明する。
【0028】図3の制御部16は、1つの通信スロット
の開始点において、セレクト制御信号18によりセレク
タ14−1〜14−4が同期ワードレジスタ24−1〜
24−4に保持された同期ワードSWの先頭4ビットを
選択するように制御し、次のタイミングで同期タイミン
グ信号19によりゲート15−1〜15−4を同時に開
くことにより、同期ワードの先頭4ビットをそれぞれ1
6QAM変調器20−1〜20−4に加える。
【0029】次に、制御部16は、セレクト制御信号1
8によりセレクタ14−1〜14−4が同期ワードレジ
スタ24−1〜24−4に保持された同期ワードSWの
中間4ビットを選択するように制御し、次のタイミング
で同期タイミング信号19によりゲート15−1〜15
−4を同時に開くことにより、同期ワードの中間4ビッ
トをそれぞれ16QAM変調器20−1〜20−4に加
える。
【0030】次に、制御部16は、セレクト制御信号1
8によりセレクタ14−1〜14−4が同期ワードレジ
スタ24−1〜24−4に保持された同期ワードSWの
最終4ビットを選択するように制御し、次のタイミング
で同期タイミング信号19によりゲート15−1〜15
−4を同時に開くことにより、同期ワードの最後の4ビ
ットをそれぞれ16QAM変調器20−1〜20−4に
加える。
【0031】以上で、通信スロットの開始点において周
波数がf1〜f4の各サブキャリアの通信スロットの開
始点に12ビット構成の同期ワードが1つ挿入されたこ
とになる。
【0032】次に、制御部16は、セレクト制御信号1
8によりセレクタ14−1がパイロットシンボルレジス
タ13−1の出力を選択するように制御し、残りのセレ
クタ14−2〜14−4がレジスタ12−2〜12−4
の出力を選択するように制御し、ビット列分岐回路11
が入力端子10に加わる伝送情報ビット列の先頭の4ビ
ットをレジスタ12−2に、続く4ビットをレジスタ1
2−3に、更に次の4ビットをレジスタ12−4に出力
するように制御し、次のタイミングで同期タイミング信
号19によりゲート15−1〜15−4を同時に開いて
パイロットシンボル,伝送情報ビット列の各4ビットを
それぞれ16QAM変調器20−1〜20−4に加え
る。そして、制御部16内のパイロットシンボル送出間
隔制御用のタイマ(図示せず)をスタートさせる。
【0033】次に、制御部16は、セレクト制御信号1
8によりセレクタ14−1〜14−4がレジスタ12−
1〜12−4の出力を選択するように制御し、ビット列
分岐回路11が伝送情報ビット列の後続の各4ビットず
つをレジスタ12−1〜12−4に出力するように制御
し、次のタイミングで同期タイミング信号19によりゲ
ート15−1〜15−4を同時に開いて伝送情報ビット
列の各4ビットをそれぞれ16QAM変調器20−1〜
20−4に加える制御を、パイロットシンボル送出間隔
制御用のタイマがタイムアウトするまで、即ち次にパイ
ロットシンボルを挿入するタイミングになるまで繰り返
す。
【0034】そして、次のパイロットシンボルの挿入タ
イミングになると、制御部16は、セレクト制御信号1
8により前回パイロットシンボルを挿入したサブキャリ
アの次のサブキャリアに対応するセレクタ14−2がパ
イロットシンボルレジスタ13−2の出力を選択するよ
うに制御し、残りのセレクタ14−1,14−3,14
−4がレジスタ12−1,12−3,12−4の出力を
選択するように制御し、ビット列分岐回路11が入力端
子10に加わる伝送情報ビット列の後続の4ビットをレ
ジスタ12−1に、続く4ビットをレジスタ12−3
に、更に次の4ビットをレジスタ12−4に出力するよ
うに制御し、次のタイミングで同期タイミング信号19
によりゲート15−1〜15−4を同時に開いて伝送情
報ビット列の4ビット,パイロットシンボル,伝送情報
ビット列の後続の各4ビットをそれぞれ16QAM変調
器20−1〜20−4に加える。そして、制御部16内
のパイロットシンボル送出間隔制御用のタイマを再スタ
ートさせる。
【0035】そして、制御部16は再び伝送情報ビット
列の後続の各4ビットが16QAM変調器20−1〜2
0−4に入力される制御を行い、次のパイロットシンボ
ル挿入タイミングになると、今度は16QAM変調器2
0−3に対応するサブキャリアにのみパイロットシンボ
ルを挿入し、再び伝送情報ビット列の後続の各4ビット
が16QAM変調器20−1〜20−4に入力される制
御を行い、再度パイロットシンボル挿入タイミングにな
ると、今度は16QAM変調器20−4に対応するサブ
キャリアにのみパイロットシンボルを挿入する制御を行
う。
【0036】以上のような動作を通信スロットの終了ま
で繰り返し、次の通信スロットも同様に処理する。
【0037】さて、各16QAM変調器20−1〜20
−4に順次に入力された各4ビットはそれぞれ異なる周
波数のサブキャリアで16QAMの変調を受けた後、周
波数多重変調器21で合成され、無線部22を通じて空
中線23から電波として送出される。
【0038】以上のような動作が送信系で行われること
により、図1に示したように、全てのサブキャリアの通
信スロットの同期が取られ、且つ、複数のサブキャリア
1〜mの通信スロットにパイロットシンボルPが分散し
て挿入される。
【0039】次に、図1および図4を参照して受信機系
の動作を説明する。
【0040】送信機系から送出された電波は図4の空中
線30で受信され、無線部31で増幅等された後、周波
数分岐回路32で各サブキャリア毎に分けられ、対応す
る16QAM復調器33−1〜33−4に入力されて個
別に復調される。そして、各16QAM復調器33−1
〜33−4の出力が受信順にメモリ34に格納される。
【0041】ここで、メモリ34内に4個の領域34−
1〜34−4があり、16QAM復調器33−1の出力
は受信順に領域34−1の先頭A0から順に格納され、
16QAM復調器33−2,33−3,33−4の出力
も受信順にそれぞれ領域34−2,34−3,34−4
の先頭A0から順に格納されるとすると、図1の場合、
各領域34−1〜34−4の格納内容は例えば図4に示
すようになる。
【0042】そこで、CPU35は、メモリ34の各領
域34−1〜34−4中から同期ワードSWを検出する
ことにより各サブキャリアの通信スロットを認識する。
また、各領域34−1〜34−4中からパイロットシン
ボルPを検出し、この検出したパイロットシンボルPの
状態およびその検出箇所に基づき各サブチャネルにおけ
るフェージングひずみを推定し、その推定値に基づきフ
ェージングひずみ補償を行う。
【0043】ここで、パイロットシンボルを用いたフェ
ージングひずみの推定および補償の方法としては各種考
えられ、本発明はそのような方法まで限定するものでは
ないが、一例を挙げれば、フェージングひずみの推定
は、約1ms毎に現れるパイロットシンボルの受けたフ
ェージングひずみ(振幅ひずみ)を元に情報シンボルの
受けるフェージングひずみ(振幅ひずみ)を内挿方法や
外挿方法で求め、フェージングひずみの補償は、推定し
たフェージングひずみを打ち消す方向に情報シンボルの
振幅値を補正することで行う。勿論、文献Aに記載した
ように受信機系で最大比合成形空間ダイバーシチを採用
し、フェージングひずみの推定値をもとに最大比合成形
ダイバーシチを行うことでフェージングひずみ補償を行
うようにしても良い。
【0044】なお、CPU35は各サブキャリアの通信
スロットを認識し、フェージングひずみ補償等の必要な
処理を施した受信情報を入出力インタフェイス36を介
して出力端子37に出力する。
【0045】以上の送信機系および受信機系の構成は図
1に示すようなパイロットシンボルの挿入方法を採用し
た時分割多重デジタル無線移動体無線通信方式のもので
あるが、図2に示すようなパイロットシンボルの挿入方
法を採用した時分割多重デジタル移動体無線方式の送信
機系および受信機系もほぼ同様の構成で実現できる。
【0046】この場合、パイロットシンボルを挿入する
特定のサブキャリアを図3の16QAM変調器20−3
に対応するサブキャリア3とすると、パイロットシンボ
ルレジスタ13−1,13−2,13−4が省略され、
パイロットシンボルレジスタ13−3のみが設けられ
る。そして、制御部16はパイロットシンボルの挿入タ
イミングが到来するごとにセレクタ14−3をパイロッ
トシンボルレジスタ13−3側に切り替えて1つのパイ
ロットシンボルを挿入する制御を行う。
【0047】以上の実施例では4−16QAM方式を例
にしたが、その他のM−16QAMを使用した時分割多
重デジタル無線通信方式に対しても本発明は適用可能で
ある。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、送信側
において全てのサブキャリアの通信スロットの同期をと
って、特定の1サブキャリアの通信スロットに所定時間
間隔でパイロットシンボルを挿入するか、或いは、M−
16QAM信号中に所定時間間隔でパイロットシンボル
が現れるように複数のサブキャリアの通信スロットにパ
イロットシンボルを分散して挿入するようにしたので、
各サブキャリアの通信スロット毎にパイロットシンボル
を挿入する場合に比べ全体に占めるパイロットシンボル
の割合を小さくでき、パイロットシンボル挿入による通
信スロットの実効伝送スピードの低下を極力抑えること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明において採用したパイロットシンボルの
挿入方法の一例の説明図である。
【図2】本発明において採用したパイロットシンボルの
挿入方法の別の例の説明図である。
【図3】本発明の一実施例にかかる時分割多重デジタル
移動体無線通信方式において無線基地局(又は無線中継
局)および移動局に備えられる送信機系の一例を示すブ
ロック図である。
【図4】本発明の一実施例にかかる時分割多重デジタル
移動体無線通信方式において無線基地局(又は無線中継
局)および移動局に備えられる受信機系の一例を示すブ
ロック図である。
【図5】M−16QAM方式の基本原理図である。
【図6】M−16QAM信号のスペクトラム図である。
【図7】パイロットシンボルの一般的な挿入方法の説明
図である。
【符号の説明】
10…伝送情報ビット列の入力端子 11…ビット列分岐回路 12−1〜12−4…レジスタ 13−1〜13−4…パイロットシンボルレジスタ 14−1〜14−4…セレクタ 15−1〜15−4…ゲート 16…制御部 17…分岐制御信号 18…セレクト制御信号 19…同期タイミング信号 20−1〜20−4…16QAM変調器 21…周波数多重変調器 22,31…無線部 23,30…空中線 24−1〜24−4…同期ワードレジスタ 32…周波数分岐回路 33−1〜33−4…16QAM復調器 34…メモリ 34−1〜34−4…領域 35…CPU 36…入出力インタフェイス 37…出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 伝送するビット列を複数の低速ビット列
    に分割してそれぞれ周波数の異なる複数のサブキャリア
    に別々にデジタル変調をした後に周波数多重化するM−
    16QAM方式を使用し、且つ、この変調方式によるデ
    ジタル信号を時分割した複数の通信スロットで通信する
    と共に伝送特性改善のためパイロットシンボル挿入形フ
    ェージングひずみ補償を行う時分割多重デジタル無線通
    信方式において、 送信側において、全てのサブキャリアの通信スロットの
    同期を取って、特定の1サブキャリアの通信スロットに
    所定時間間隔でパイロットシンボルを挿入するようにし
    たことを特徴とする時分割多重デジタル無線通信方式。
  2. 【請求項2】 伝送するビット列を複数の低速ビット列
    に分割してそれぞれ周波数の異なる複数のサブキャリア
    に別々にデジタル変調をした後に周波数多重化するM−
    16QAM方式を使用し、且つ、この変調方式によるデ
    ジタル信号を時分割した複数の通信スロットで通信する
    と共に伝送特性改善のためパイロットシンボル挿入形フ
    ェージングひずみ補償を行う時分割多重デジタル無線通
    信方式において、 送信側において、全てのサブキャリアの通信スロットの
    同期を取って、M−16QAM信号中に所定時間間隔で
    パイロットシンボルが現れるように複数のサブキャリア
    の通信スロットにパイロットシンボルを分散して挿入す
    るようにしたことを特徴とする時分割多重デジタル無線
    通信方式。
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