JPWO2008032804A1 - データ送信方法、データ送信装置及びデータ受信装置 - Google Patents

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Abstract

N行、M列の行列で表現可能な、送信すべき長さM(Mは、2以上の自然数)のデータがN(Nは、2以上の自然数)個ある場合、送信データから、M個のN次列ベクトルデータを生成する列ベクトル生成手段10と、列ベクトル生成手段10により生成されたM個のN次列ベクトルデータを、順次、時間τ毎に、逆離散フーリエ変換手段に供給する供給手段11と、逆離散フーリエ変換手段12と、順次なされる逆離散フーリエ変換されたN個の出力のそれぞれに対して、遅延手段13、14により所定の遅延を行った後に、加算する加算手段15と、加算手段15により、加算された加算信号を、送信するデータ送信装置である。

Description

本発明は、データ送信方法、データ送信装置及びデータ受信装置に係り、特に、送信するデータを逆離散フーリエ変換して送信するデータ送信方法、データ送信装置及びデータ受信装置に関する。
OFDM(Orthogonal Frequency Division
Multiplex)が、普及し、OFDMのICが、安価に手に入るようになってきた。
しかしながら、OFDMのICを用いて、OFDM信号を生成することは、あっても、OFDMのICを用いて、別の信号を生成して送信することは行われていない。
そこで、本発明は、OFDMのICを有効利用して、簡単な回路構成により、送信又は受信することができるデータ送信方法、データ送信装置及びデータ受信装置を提供することを目的とするものである。
OFDMのICを有効利用して、簡単な回路構成により、送信又は受信することができるデータ送信方法、データ送信装置及びデータ受信装置を提供することができる。
上記目的を達成するために、本発明のデータ送信方法は、次式(1)に示すN行、M列の行列で表現可能な、送信すべき長さM(Mは、2以上の自然数)のデータがN(Nは、2以上の自然数)個ある場合、
Figure 2008032804

式(1)のM個のN次列ベクトルを、順次、M回、時間τ毎に、逆離散フーリエ変換し、
Figure 2008032804

としたとき、順次なされる逆離散フーリエ変換されたN個の出力のそれぞれに対して、
逆離散フーリエ変換の第0行に係る端子の出力は、遅延することなく、逆離散フーリエ変換の第1行に係る端子の出力は、Mτ遅延した後に、・・・、逆離散フーリエ変換の第N−1行に係る端子の出力は、(N−1)Mτ遅延した後に、加算し、
加算された加算信号を、送信するように構成することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明のデータ送信方法は、前記加算信号を、擬周期化して送信するように構成することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明のデータ送信装置は、次式(3)に示すN行、M列の行列で表現可能な、送信すべき長さM(Mは、2以上の自然数)のデータがN(Nは、2以上の自然数)個ある場合、
Figure 2008032804

式(3)のM個のN次列ベクトルデータを生成する列ベクトル生成手段と、
前記列ベクトル生成手段により生成されたM個のN次列ベクトルデータを、順次、時間τ毎に、逆離散フーリエ変換手段に供給する供給手段と、
逆離散フーリエ変換手段と、
Figure 2008032804

としたとき、順次なされる逆離散フーリエ変換されたN個の出力のそれぞれに対して、逆離散フーリエ変換の第0行に係る端子の出力は、遅延することなく、逆離散フーリエ変換の第1行に係る端子の出力は、Mτ遅延した後に、・・・逆離散フーリエ変換の第N−1行に係る端子の出力は、(N−1)Mτ遅延手段により(N−1)Mτ遅延した後に、加算する加算手段と、
前記加算手段により、加算された加算信号を、送信することを特徴とするデータ送信装置。
また、上記目的を達成するために、本発明のデータ送信装置は、加算された加算信号を、擬周期化する擬周期化手段を、更に有するように構成することができる。
また、上記目的を達成するために、本発明のデータ受信装置は、受信した信号をN個に分配する分配手段と、前記分配手段で分配されたN個の受信信号に対して、それぞれ、0、Mτ・・・(N−2)Mτ、(N−1)Mτ遅延する遅延手段と、前記遅延手段により遅延されたN個の受信信号を離散フーリエ変換(DFT)する手段とを有するように構成することができる。
送信データ信号(長さMのデータがN個)を説明するための図である。 送信データを逆DFT変換する場合を説明するための図である。 DFT行列F ―1を説明するための図である。 図3の演算結果を説明するための図である。 送信の原理を説明するための図である。 送信装置を説明するための図である。 送信信号を説明するための図である。 擬周期化を説明するための図(その1)である。 擬周期化を説明するための図(その2)である。 受信装置を説明するための図である。 DFT入力信号を説明するための図である。
先ず、送信データとして、長さM(Mは、2以上の自然数)のデータがN(Nは、2以上の自然数)個ある場合を考える。
この場合の送信データを、次のように示す。
長さMの1番目のデータ:b0001 ・・・・・b0(M−1)
長さMの2番目のデータ:b1011 ・・・・・b1(M−1)
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
長さMのN番目のデータ:b(N−1)0(N−1)1 ・・・b(N−1)(M−1)
この送信データをマトリックス表現すると図1のようになる。
図1のマトリックス表現が可能な送信データを送信するには、各種の方法が考えられる。
ここでは、図2に示すように、送信データを逆DFT(Discrete
Fourier Transform)変換(逆離散フーリエ変換;IDFT)して送信する場合を考える。
なお、演算子F −1は、図3に示すM行、N列の行列である。
また、図3において、単位円をN分割した点に相当する変Wは、次のように定義される。
Figure 2008032804

図2の演算結果を図4に示す。
図2の演算は、
Figure 2008032804

なお、行ベクトルb=(b0001 ・・・・・b0(M−1)
行ベクトルb=(b1011 ・・・・・b1(M−1)
・ ・・・・・・・・・・・・・・・
行ベクトルb(N−1)=(b(N−1)0(N−1)1 ・・b(N−1)(M−1)
である。
したがって、図2の演算を行ベクトルの演算として、図4を見ると、
(第0行):行ベクトルbにW が乗算されたもの、行ベクトルbにW が乗算されたもの、・・・行ベクトルbにW N−1が乗算されたもの
(第1行):行ベクトルbにW が乗算されたもの、行ベクトルbにW が乗算されたもの、・・・行ベクトルbにW N−1が乗算されたもの
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(第N―1行):行ベクトルb(N−1)にW が乗算されたもの、行ベクトルb(N−1)にW が乗算されたもの、・・・行ベクトルb(N−1)にW N−1が乗算されたもの
が、図4に示されている。
そして、図4から明らかなように、(第0行)+(第1行)+・・・+(第N―1行)が、図2の演算結果となる。
次に、図2の演算を列ベクトルの演算として、考察する。
なお、列ベクトルb=(b0010 ・・・・・b(N−1)0
列ベクトルb=(b0111 ・・・・・b(N−1)1
・ ・・・・・・・・・・・・・・・
列ベクトルb(M−1)=(b0(M−1)1(M−1) ・・b(N−1)(M−1)
である。
図4には、演算結果として、
00+a01+・・・+a0(M−1)+a10+a11+・・・+a1(M−1)+・・・・・・+a(N―1)0+a(N―1)1+・・・+a(N―1)(M−1)
であることが示されている。
仔細に列ベクトルの演算として、図4を見ると、
(列ベクトルb)の演算:(列ベクトルb)にW が乗算されたもの(=a00)、(列ベクトルb)にW が乗算されたもの(=a10)、・・・、(列ベクトルb)にW N−1が乗算されたもの(=a(N−1)0
(列ベクトルb)の演算:(列ベクトルb)にW が乗算されたもの(=a01)、(列ベクトルb)にW が乗算されたもの(=a11)、・・・、(列ベクトルb)にW N−1が乗算されたもの(=a(N−1)1
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
(列ベクトルb(M−1))の演算:(列ベクトル(M−1))にW が乗算されたもの(=a0(M−1))、(列ベクトル(M−1))にW が乗算されたもの(=a1(M−1))、・・・、(列ベクトル(M−1))にW N−1が乗算されたもの(=a(N−1)(M−1)
が示されている。
してみると、列ベクトルの演算として、図4を見ると、図2の演算結果は、(列ベクトルb)の演算+(列ベクトルb)の演算+・・・+(列ベクトルb(M−1))の演算であることが分かる。
(送信の原理)
送信の原理について、図5を用いて説明する。
本発明は、図1のマトリックス表現が可能な送信データを逆DFT変換して送信した場合と同様の信号(図2の演算結果の信号)を、OFDMのICを有効利用して送信及び受信するものである。
そのためには、図1のマトリックス表現が可能な送信データから、次に示すM個の列ベクトル信号を生成する。
列ベクトルb=(b0010 ・・・・・b(N−1)0
列ベクトルb=(b0111 ・・・・・b(N−1)1
・ ・・・・・・・・・・・・・・・
列ベクトルb(M−1)=(b0(M−1)1(M−1) ・・b(N−1)(M−1)
このM個の列ベクトル信号を、時間τ間隔で、IDFTに供給する。IDFTは、N行N列の逆離散フーリエ変換を行う。
最初に、列ベクトルbがIDFTに供給されて、
−1(列ベクトルb
の演算が為される。その結果、図5に示すように、
(列ベクトルb)の演算:(a00、a10、・・・、a(N−1)0
が出力される。
次に、時間τ後に、列ベクトルbがIDFTに供給されて、
−1(列ベクトルb
の演算が為される。その結果、
(列ベクトルb)の演算:(a01、a11、・・・、a(N−1)1
が出力される。
・・・・・・
最後に、列ベクトルb(M−1)がIDFTに供給されて、
−1(列ベクトルb(M−1)
の演算が為される。その結果、
(列ベクトル(M−1))の演算:(a0(M−1)、a1(M−1)、・・・、a(N−1)(M−1)
が出力される。
なお、ここでは、IDFTの処理は、時間τ以内に終了するものとする。
次に、IDFTで処理された(列ベクトルb)の演算と、(列ベクトルb)の演算と、+・・・+(列ベクトルb(M−1))の演算結果を加算すると、各列ベクトルの演算結果が、分離できない。
つまり、(列ベクトルb)の演算では、a00、a10、・・・、a(N−1)0の出力が分離できなくなる。
そこで、a00の出力は、遅延することなく、a10の出力は、Mτ遅延した後に、・・・
(N−1)0の出力は、(N−1)Mτ遅延した後に、加算するようにする。また、その他の列ベクトルの演算結果についても、同様に遅延を行う必要がある。
なお、時間Mτは、M個の列ベクトルのIDFTにおける処理が全て終了する時間に相当する。
また、a00は、W の係数が乗算された出力であり、逆離散フーリエ変換の第0行に係る端子の出力である。また、a10は、W の係数が乗算された出力であり、逆離散フーリエ変換の第1行に係る端子の出力である。・・、a(N−1)0は、W N−1の係数が乗算された出力であり、逆離散フーリエ変換の第N―1行に係る端子の出力である。
してみると、逆離散フーリエ変換の第0行に係る端子の出力は、遅延することなく、
逆離散フーリエ変換の第1行に係る端子の出力は、Mτ遅延した後に、
・・・
逆離散フーリエ変換の第N−1行に係る端子の出力は(N−1)Mτ遅延した後に、加算するようにする。
(送信装置)
図6を用いて、本発明の送信装置を説明する。
図6の送信装置は、列ベクトル生成手段10、列ベクトル供給手段11、N次のIDFT処理手段12、Mτ遅延13、・・・、(N−1)Mτ遅延手段、加算手段15、擬周期付与手段16、変調手段17及びアンテナ18から構成されている。
本発明の送信装置は、図1のマトリックス表現が可能な送信データを送信する。
列ベクトル生成手段10は、図1のマトリックス表現が可能な送信データから、次に示すM個の列ベクトル信号を生成する。
列ベクトルb=(b0010 ・・・・・b(N−1)0
列ベクトルb=(b0111 ・・・・・b(N−1)1
・ ・・・・・・・・・・・・・・・
列ベクトルb(M−1)=(b0(M−1)1(M−1) ・・b(N−1)(M−1)
列ベクトル供給手段11は、列ベクトル生成手段10が生成したM個の列ベクトル信号を、時間τ間隔で、IDFT処理手段12に供給する。
IDFT処理手段12は、M個の列ベクトル信号を順次受けて、その都度、IDFT処理を行う。各処理は、τ時間以内に行われる。
IDFT処理手段12は、第0行に係る出力の出力端子、第1行に係る出力の出力端子、・・、第N−1行に係る出力の出力端子を有する。
IDFT処理手段12の、第0行に係る出力端子の出力は、そのまま加算手段15に供給され、第1行に係る出力端子の出力は、Mτ遅延手段を介して加算手段15に供給され、・・・、第N−1行に係る出力端子の出力は、(N−1)Mτ遅延手段を介して、加算手段15に供給される。
加算手段15からは、先ず、第0行に係る出力端子の出力信号が出力され、次いで、第1行に係る出力端子の出力が出力され、・・・、最後に、(N−1)Mτ遅延したW N−1の係数が乗算された出力信号が出力される。
更に、詳細に説明すれば、図7に示すように、
の係数が乗算された出力信号として、先ず、(列ベクトルb)の演算結果の一部のa00が出力され、次いで、τ時間後に、(列ベクトルb)の演算結果の一部のa01が出力され、・・・Mτ時間後に、(列ベクトル(M−1))の演算結果の一部のa0(M−1)が出力される。
このW の係数が乗算された出力信号が出力された後に、(Mτ+τ)時間後に、Mτ遅延したW の係数が乗算された出力信号が出力され、・・・・、((N−1)Mτ+τ)時間後にW N−1の係数が乗算された出力信号が出力される。
加算手段15で加算された加算信号は、擬周期付与部(擬周期化手段)により、擬周期化された、変調手段17で変調されて、アンテナ18により、送信される。
擬周期付与部16では、ガードインターバルGIを挿入する。具体的には、図8に示すように、有効シンボルの前後に、有効シンボル(その期間をシンボル期間STとする。)の前半及び後半の一部をコピーして、それを有効シンボルの後部及び前部に付加する。
また、図9に示すように、有効シンボルSTの後半の一部をコピーして、それを有効シンボルの前に付加するものと同等である。
また、送信データには、マルチパス特性測定用のパイロット信号を含むようにしてもよい。
(受信装置)
図10を用いて、本発明の受信装置を説明する。
図10の受信装置は、アンテナ21、復調手段22、分配手段24、(N−1)Mτ遅延手段25、(N−2)Mτ遅延手段26、・・・、Mτ遅延手段27及びDFT処理手段28から構成されている。
アンテナ21は、図6の送信装置からの信号を受信する。アンテナ21で受信された信号は、復調部22で、復調されてベースバンド信号に変換される。復調部22でベースバンドに変換された信号は、分配手段24に供給される。分配手段24は、入力信号を、単に、N分岐して出力する。N分岐されたそれぞれは、(N−1)Mτ遅延手段25に供給され、(N−2)Mτ遅延手段26、・・・、Mτ遅延手段27に供給される。
(N−1)Mτ遅延手段25、(N−2)Mτ遅延手段26、・・・、Mτ遅延手段27からの出力は、DFT処理手段28に供給される。
この(N−1)Mτ遅延手段25、(N−2)Mτ遅延手段26、・・・、Mτ遅延手段27によって、DFT処理手段28には、図11のタイミングが生じる。
図11のタイミングから、DFT28は、演算を開始する。
ベクトル(a0010 ・・・・・a(N−1)0が、DFT28に入力されたとき、行ベクトルb(b0001 ・・・・・b0(M−1)が、DFT28から出力され、(a0111 ・・・・・a(N−1)1が、DFT28に入力されたとき、行ベクトルb(b1011 ・・・・・b1(M−1)が、DFT28から出力され、(a0(M−1)1(M−1) ・・・・・a(N−1)(M−1)が、DFT28に入力されたとき、行ベクトルb(N−1)(b(N−1)0(N−1)1 ・・・・・b(N−1)(M−1)が、DFT28から出力される。
したがって、DFT28が演算を開始すると、順に、行ベクトルb、行ベクトルb・・・・
行ベクトルb(N−1)が出力される。
これにより、送信装置で送信された図1の送信データを受信することができる。
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求した本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形例や実施例が考えられる。そのため、上述の実施例は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであり、明細書の本文にはなんら拘束されない。
本件国際出願は、2006年9月15日に出願した日本国特許出願2006−251183号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願日本国特許出願2006−251183号の全内容を本国際出願に援用する。

Claims (5)

  1. 次式(7)に示すN行、M列の行列で表現可能な、送信すべき長さM(Mは、2以上の自然数)のデータがN(Nは、2以上の自然数)個ある場合、
    Figure 2008032804

    式(8)のM個のN次列ベクトルを、順次、M回、時間τ毎に、逆離散フーリエ変換し、
    Figure 2008032804

    としたとき、
    順次なされる逆離散フーリエ変換されたN個の出力のそれぞれに対して、
    逆離散フーリエ変換の第0行に係る端子の出力は、遅延することなく、
    逆離散フーリエ変換の第1行に係る端子の出力は、Mτ遅延した後に、
    ・・・
    逆離散フーリエ変換の第N−1行に係る端子の出力は、(N−1)Mτ遅延した後に、
    加算し、
    加算された加算信号を、送信することを特徴とするデータ送信方法。
  2. 前記加算信号を、擬周期化して送信することを特徴とする請求項1記載のデータ送信方法。
  3. 次式(9)に示すN行、M列の行列で表現可能な、送信すべき長さM(Mは、2以上の自然数)のデータがN(Nは、2以上の自然数)個ある場合、
    Figure 2008032804

    式(9)のM個のN次列ベクトルデータを生成する列ベクトル生成手段と、
    前記列ベクトル生成手段により生成されたM個のN次列ベクトルデータを、順次、時間τ毎に、逆離散フーリエ変換手段に供給する供給手段と、
    逆離散フーリエ変換手段と、
    Figure 2008032804

    としたとき、順次なされる逆離散フーリエ変換されたN個の出力のそれぞれに対して、
    逆離散フーリエ変換の第0行に係る端子の出力は、遅延することなく、
    逆離散フーリエ変換の第1行に係る端子の出力は、Mτ遅延した後に、
    ・・・
    逆離散フーリエ変換の第N−1行に係る端子の出力は、(N−1)Mτ遅延手段により(N−1)Mτ遅延した後に、
    加算する加算手段と、
    前記加算手段により、加算された加算信号を、送信することを特徴とするデータ送信装置。
  4. 加算された加算信号を、擬周期化する擬周期化手段を、更に有することを特徴とする請求項3記載のデータ送信装置。
  5. 請求項3に記載された送信装置からの信号を受信する受信装置において、
    受信した信号をN個に分配する分配手段と、
    前記分配手段で分配されたN個の受信信号に対して、それぞれ、
    0、Mτ・・・(N−2)Mτ、(N−1)Mτ
    遅延する遅延手段と、
    前記遅延手段により遅延されたN個の受信信号を離散フーリエ変換する手段と
    を有することを特徴とするデータ受信装置。
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