KR20000068541A - 송신기, 수신기, 송신 방법 및 수신 방법 - Google Patents

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KR20000068541A
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마츠모토와타루
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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

디지털 통신 장치에 있어서, 통신 용량의 확대, 데이터 전송량의 확대, 내 페이딩성, 내 간섭성 등의 무선 통신 성능의 향상을 얻는다.
멀티 캐리어 변조를 DMA 변조부(90)에서 하고, 그 후 확산 변조부(14)에서 확산 변조하는 것으로서, 멀티 캐리어 변조와 스펙트럼 확산을 결합시켜, 각각의 이점을 얻는다. 또한, 멀티 캐리어 변조에 M밴드 웨이브릿 역변환부(29)에 의한 이산 직교 웨이브릿 역변환을 이용하는 것으로서 더욱더 성능 향상을 실현한다.

Description

송신기, 수신기, 송신 방법 및 수신 방법{Transmitter, receiver, transmitting method, and receiving method}
〈종래예 1〉
최근, 디지털 통신 기술로서, 스펙트럼 확산을 이용한 CDMA(code division multiple access) 방식이 주목되고 있다. 이 방식은 FDMA(frequency division multiple access) 방식이나 TDMA(time division multiple access) 방식에 비해서, 통신 용량이 크다는 이점이 있다. 또한, 내 방해, 내 간섭성이 강하고, 내 페이딩(fading), 내 멀티 패스에도 높은 성능을 갖는다는 특성을 갖는다. CDMA 방식은 「code division multiple access」의 약어로 「부호 분할 다원 접속」으로 번역된다. CDMA 방식은 각각의 회선에 특정한 부호[PN(의사 잡음) 부호]를 할당하여 동일 반송 주파수의 변조파를 할당된 부호로 스펙트럼 확산하여 송신하고, 수신측에서는 각각의 부호를 이용하여 원하는 회선을 식별하는 다원 접속 방식이다. 스펙트럼 확산시키기 위해서, 부호 전송 속도에 대해서 주파수 대역폭이 넓어진다. 이 때문에 CDMA 방식은 SSMA(spread spectrum multiple access: 스펙트럼 확신 다원 접속) 방식이라고도 불린다.
스펙트럼 확신 통신에 관한 기술은 예를 들면 문헌 "스펙트럼 확산 통신 시스템", YOKOYAMA MITSUO 저, 과학 기술 출판사에 기재되어 있다.
도 33과 도 34는 스펙트럼 확산 통신 중에서도 제일 많이 이용되는 직접 확산(direct spread: DS) 방식을 실현하는 송신기와 수신기의 구성예이다.
도 33은 스펙트럼 확산을 이용한 송신기의 블록도이다.
먼저, 디지털 정보a(t)를 정보 변조부(111)에서 π/4 시프트 QPSK (quadrature phase shift keying) 방식의 변조를 한다. 그 정보 변조파 b(t)에 대해서 PN(의사 잡음) 부호에 기초하는 확산 부호 c(t)를 발진기(114)와 확산 부호 c(t)의 승산을 확산 변조부(112)에 의해서 행해 스펙트럼 확산 부호 s(t)를 생성한다. 정보 변조파 b(t)와 확산 부호 c(t)는 모두 ±1의 진폭의 신호로 하고, 정보 변조파 b(t)와 확산 부호 c(t)의 승산에 의해서 얻어지는 신호를 스펙트럼 확산 신호 s(t)로 하면, 스펙트럼 확산 신호 s(t)는 다음과 같이 기술할 수 있다.
s(t)=b(t)×c(t)
이 스펙트럼 확산 신호 s(t)를 주파수 변환부(113)에서 업 컨버트하여 안테나에서 무선으로 송신한다.
도 34는 스펙트럼 확산을 이용한 수신기의 블록도이다.
안테나에서 수신한 신호를 주파수 변환부(119)에서 다운 컨버트하여 스펙트럼 확신 신호 s(t)를 얻는다. 발진기(122)와 부호 동기 제어 회로(121)에 의해서 이 스펙트럼 확산 신호 s(t)와 동기를 맞추어서 PN 부호를 발생시킨다. 확산 부호 발생기(120)는, PN 부호에서 송신측과 같은 확산 부호 c(t)를 발생시킨다. 확산 복조부(118)는 확산 부호 c(t)를 스펙트럼 확산 신호 s(t)와 승산하고, 이것에 의해서 정보 변조파 b(t)를 얻는다. 이것은 정보 복조부(117)에 의해서 π/4 시프트 QPSK를 이용하여 복조하여 디지털 정보 a(t)를 재생한다.
수신한 스펙트럼 확산 신호 s(t)에서 다시 정보 변조파 b(t)를 얻기 위해서는 확산 부호 c(t)로 스펙트럼 확산 신호 s(t)를 나누면 된다. 그러나 확산 부호 c(t)가 ±1의 값을 갖도록 하면, 승산에 의해서 제산을 실행할 수 있다. 즉,
s(t)×c(t)={b(t)×c(t)}×c(t)
=b(t)×c2(t)
=b(t) (∵c2(t)=1)
로 되고, 정보 변조부 b(t)의 재생을 실행할 수 있다.
도 35는 종래의 TDMA 방식의 무선기의 송신기와 수신기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 36은 종래의 TDMA 방식을 이용하는 π/4 시프트 QPSK 변조를 건 신호의 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
종래의 TDMA 방식에서는 도 35에 나타내는 바와 같이 디지털 신호의 변복호에 π/4 시프트 QPSK 방식을 이용하고 있었다. 이 변조 방식의 경우 도 36에 나타내는 바와 같이 정규화 주파수 0. 22~0. 28(ω/2π)의 대역내의 스펙트럼이 둥그렇게 되고, 대역내의 스펙트럼의 분포가 중심에서 바깥으로 이행할수록 약해지고, 충분하게 대역내에서 허용되는 에너지를 사용하지 않고 있는 것을 알 수 있다.
〈종래예2〉
최근, 일반 전화 회선을 이용한 고속의 데이터 통신을 하기 위한 기술이 발표되고 있다. ADSL(asymmetric digital subscriber line)이라는 기술을 이용하여 DMT(discrete multitone)이라는 멀티 캐리어 전송 방식을 이용한 방식이다. 이들에 관한 기술은 예를 들면 "일경 일렉트로닉스 1996, 11-18, P89~P108; 일경 BP사"에 기재되어 있다.
도 37은 ADSL의 구성도, 도 38은 ADSL(DMT 방식)의 주파수 분포이다.
전화국(141)에는 교환기(101)와 각종 서버(102)가 분파기(103)와 라우터(104)와 ADSL 모뎀(105)이 구비되어 있다. 또한, 각각의 가정(142)에는 데이터 모뎀(107), 분파기(108), ADSL 모뎀(109), 단말(104), 달말(143)이 구비되어 있다. 분파기(108)는 합파기로서의 기능도 갖고 있는 것으로 한다. 또한, 통신에는 음성 통신과 데이터 통신이 있으나, 여기서는 이하 데이터 통신의 경우를 예로 하여 설명한다.
전화망(100)에서 입력되는 전화 서비스에 의한 데이터는 교환기(101)를 경유하여 분파기(103)에 의해서 전화기(146)에 보내진다. 한 편, 인터넷 막(103)으로부터 입력한 데이터, 또한 서버(102)로부터 공급되는 데이터는 라우터(104)를 통해서 ADSL 모뎀(105)에 보내진다. ADSL 모뎀(105)은, 도 38에 나타내는 바와 같이 하강 채널(down-channel)의 다반송파를 이용하여 데이터를 변조하고, 변조한 멀티 캐리어 변조 데이터를 분파기(103)에 보낸다. 분파기(103)는 교환기(101)와 ADSL 모뎀(105)으로부터의 데이터를 합쳐서 전화선(146)에 보낸다. 한편, 가정(142)의 분파기(108)는 전화 서비스의 데이터를 데이터 모뎀(107)에 분기시킨다. 또한, 하강 채널의 다반송파에 보내진 멀티 캐리어 변조 데이터를 ADSL 모뎀(109)에 분기시킨다. 데이터 모뎀(107)은 분파기(108)로부터 얻어진 데이터를 아날로그에서 디지털로 변환하여 단말(140)에 보낸다. 한편 ADSL 모뎀(109)은 멀티 캐리어 변조 데이터를 복조하여 단말(143)에 보낸다.
한편, 단말(140) 및 단말(143)에서 발생한 데이터는 반대의 경로를 거쳐서 전화국(141)에 보내진다. 단말(140)에서 발생한 데이터는 전화 서비스의 대역을 이용하여 보내지고 교환기(101)를 통해서 전화망(100)에 보내진다. 한편 단말(143)에서 발생한 데이터는 상승 채널(up-channel)의 다반송파를 이용하여 전화국(141)에 보내지고, ADSL 모뎀(105)에 의해서 디지털 데이터로 변환된 후, 인터넷 망(106)에 보내진다.
ADSL에서는 일반 전화망의 전화 서비스와 인터넷망의 데이터를 분파기에서 주파수를 나눠서 송수신한다. 특히, DMT 방식의 경우, 멀티 캐리어 통신 방식을 사용하고 있기 때문에, 도면과 같이 상승, 하강 모두 복수의 반송파(서브 캐리어)를 갖는다. DMT 방식의 실현에는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식을 이용한다.
이 방식에 의한 ADSL은, 상승 64kbps~1.3Mbps, 하강 1.5Mbps~12Mbps의 데이터 통신이 가능하게 된다.
CDMA 방식은 TDMA 방식이나 FDMA 방식에 비해서 통신 용량이 크다는 이점이 있으나, 최근에는 종래의 CDMA 방식에 비해서 통신 용량을 더욱 늘릴 필요가 있다. 장래, 화상 전송이 무선 등으로 행해졌을 때에는 현행의 CDMA 방식의 통신 용량을 더욱 늘리는 요구가 강해지는 것을 필수적으로 생각된다.
그러나, 현행의 CDMA 방식의 용량을 수신 감도의 열화, 대역의 확대를 동반하지 않고, 수배 이상 향상시키는 수단은 현행 실시되고 있는 기술에서는 찾을 수 없다.
또한, 한정된 주파수 대역에서 종래의 전송 레이트보다 높은 전송 레이트를 실현할 필요가 항상적인 과제이다.
본 발명은 수신 감도의 열화, 대역의 확대를 동반하지 않고, 현행의 CDMA 방식이나 TDMA 방식 등의 다원 접속 방식의 통신 용량을 더욱 증가시키는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 한정된 주파수 대역에서 높은 전송 레이트를 실현하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기한 ADSL은 유선을 위한 기술이고, 무선과의 정합성이 도모되고 있지 않다.
본 발명은 ADSL로 받은 신호를 무선으로 송수신할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. 또한, 유선과 무선 사이의 데이터의 인터페이스를 간략화하고, 효율 좋게 데이터를 무선 인터페이스로 변환하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 디지털 통신 장치에 관련된다. 특히 멀티 캐리어 변조 방식을 이용한 디지털 통신 장치의 송신기 및 수신기 및 송수신 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 송신기를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 수신기를 나타내는 도면.
도 3은 직병렬 변환부(11)의 구성도.
도 4는 콘스텔레이션(constellation)(603)을 나타내는 도면.
도 5는 데이터열을 나타내는 도면.
도 6을 푸리에 변환에 의한 멀티 캐리어 변조의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 의한 송신기를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 의한 수신기를 나타내는 도면.
도 9는 M 밴드 웨이브릿 역 변환의 설명도.
도 10은 M 밴드 웨이브릿 변환의 설명도.
도 11은 멀티 캐리어 변조의 서브 캐리어를 나타내는 도면.
도 12는 이산 직료 웨이브릿 변환에 의한 멀티 캐리어 변조의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 13은 DMT 변조부의 다른 예를 나타내는 도면.
도 14는 DMT 복조부의 다른 예를 나타내는 도면.
도 15는 DMT 방식을 이용한 본 발명의 실시예 3에 의한 송신기와 수신기를 나타내는 도면.
도 16은 DMT 방식을 이용한 경우의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 17은 DWMT 방식을 이용한 본 발명의 실시예 3에 의한 송신기와 수신기를 나타내는 도면.
도 18은 DWMT 방식을 이용한 경우의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 19는 누설 전력의 제한을 하는 경우의 송신기와 수신기를 나타내는 도면.
도 20은 누설 전력의 제한을 하는 경우의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 21은 누설 전력의 제한을 하는 경우의 데이터열을 나타내는 도면.
도 22는 직병렬 변환부(11a)의 구성도.
도 23은 콘스텔레이션(603a)을 나타내는 도면.
도 24는 직병렬 변환부(11b)의 구성도.
도 25는 콘스텔레이션(603b)을 나타내는 도면.
도 26은 데이터열을 나타내는 도면.
도 27은 본 발명의 실시예 4에 의한 디지털 통신 시스템의 구성을 나타내는 도면.
도 28은 본 발명의 실시예 4에 의한 디지털 통신 시스템의 전송 주파수의 구성을 나타내는 도면.
도 29는 본 발명의 실시예 4에 의한 무선 장치의 송신기를 나타내는 도면.
도 30은 본 발명의 실시예 4에 의한 무선 장치의 수신기를 나타내는 도면.
도 31은 본 발명의 실시예 4에 의한 ADSL 모뎀의 송신기를 나타내는 도면.
도 32는 본 발명의 실시예 4에 의한 ADSL 모뎀의 수신기를 나타내는 도면.
도 33은 종래의 송신기를 나타내는 도면.
도 34는 종래의 수신기를 나타내는 도면.
도 35는 종래의 송신기와 수신기를 나타내는 도면.
도 36은 종래의 주파수 스펙트럼을 나타내는 도면.
도 37은 종래의 디지털 통신 시스템의 구성을 나타내는 도면.
도 38은 종래의 디지털 통신 시스템의 전송 주파수의 구성을 나타내는 도면.
〈발명의 개시〉
본 발명에 관계되는 송신기는 디지털 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조하여 멀티 캐리어 변조 신호를 출력하는 멀티 캐리어 변조부와,
멀티 캐리어 변조 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조 신호를 다원 접속 방식으로 변조하여 변조 신호를 송신하는 다원 접속 송신부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 변조부는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 의한 멀티 캐리어 변조를 하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 변조부는 푸리에(fourier) 역변환을 하는 이산 멀티 톤(DMT) 변조부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 변조부는 이산 웨이브릿(wavelet) 역 변화을 하는 이산 웨이브릿 멀티 톤(DWMT) 변조부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 다원 접속 송신부는 멀티 캐리어 변조 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조 신호를 부호 분할 다원 접속(CDMA) 방식으로 변조하는 CDMA 송신부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 다원 접속 송신부는 멀티 캐리어 변조 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조 신호를 시 분할 다원 접속(TDMA) 방식으로 변조하는 CDMA 송신부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 다원 접속 송신부는 멀티 캐리어 변조 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조 신호를 주파수 분할 다원 접속(FDMA) 방식으로 변조하는 FDMA 송신부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 변조부는 멀티 캐리어를 구성하는 서브 채널의 위치에 기초하여 데이터 전송 레이트가 다른 서브 채널을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 변조부는 멀티 캐리어를 구성하는 서브 채널의 위치에 기초하여 전력이 다른 서브 채널을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관계되는 수신기는 변조 신호를 입력하여 다원 접속 방식으로 복조하여 복조 신호를 생성하는 다원 접속 복조부에 있어서,
복조 신호를 입력하여 복조 신호를 멀티 캐리어 복조하여 디지털 신호를 출력하는 멀티 캐리어 복조부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 복조부는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 의해서 멀티 캐리어 복조를 하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 복조부는 푸리에 변환을 하는 이산 멀티 톤(DMT) 복조부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 복조부는 이산 웨이브릿 변환을 하는 이산 웨이브릿 멀티 톤(DWMT) 변조부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 다원 접속 복조부는 변조 신호를 입력하여 부호 분할 다원 접속(CDMA) 복조하는 CDMA 수신부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 다원 접속 복조부는 변조 신호를 입력하여 시분할 다원 접속(TDMA) 방식으로 복조하는 TDMA 수신부를 구비하는 것을 특징으로 g나다.
상기 다원 접속 복조부는 변조 신호를 입력하여 주파수 분할 다원 접속(FDMA) 방식으로 복조하는 FDMA 수신부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 복조부는 멀티 캐리어를 구성하는 서브 채널의 위치에 기초하여 데이터 전송 레이트가 다른 서브 채널을 입력하여 복조하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 복조부는 멀티 캐리어를 구성하는 서브 채널의 위치에 기초하여 전력이 다른 서브 채널을 입력하여 복조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관계되는 송신기는 유선 데이터와 무선 데이터가 각각 소정의 서브 캐리어에 할당된 멀티 캐리어 신호를 입력하고, 멀티 캐리어 신호 중에서 무선 데이터가 할당된 서브 캐리어 신호를 선택하는 캐리어 선택부와,
선택된 서브 캐리어 신호를 입력하여 서브 캐리어 신호를 변조하여 변조 신호를 출력하는 변조부와,
변조 신호를 입력하여 무선 선호로서 출력하는 송신부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 송신기는 ADSL(asymmetric digital subscriber line) 모뎀에 입력되는 멀티 캐리어 신호를 분기하여 입력하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 신호는 이산 직교 웨이브릿 역 변환에 의해서 생성되는 신호인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관계되는 수신기는 무선 신호를 수신하고 무선 신호를 복조하여 복조 신호를 출력하는 복조부와,
복조 신호를 입력하여 복조 신호를 미리 할당된 서브 캐리어의 주파수로 변환하여 멀티 캐리어 신호의 서브 캐리어 신호를 출력하는 주파수 변환부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 수신기는 ADSL(asymmetric digital subscriber line) 모뎀에서 출력되는 멀티 캐리어 신호에 상기 서브 캐리어 신호를 부가하는 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 신호는 이산 직교 웨이브릿 역변환에 의해 생성되는 신호인 것을 특징으로 한다.
상기 멀티 캐리어 신호는 디지털 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조하여 멀티 캐리어 변조 신호를 출력하는 멀티 캐리어 변조 공정과,
멀티 캐리어 변조 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조 신호를 다원 접속 방식으로 변조하여 변조 신호를 출력하는 다원 접속 변조 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관계되는 수신 방법은 변조 신호를 입력하여 다원 접속 방식으로 복조하여 복조 신호를 출력하는 다원 접속 공정과,
복조 신호를 입력하여 복조 신호를 멀티 캐리어 복조하여 디지털 신호를 출력하는 멀티 캐리어 복조 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관계되는 송신 방법은 유선 데이터와 무선 데이터가 각각 소정의 서브 캐리어에 할당된 멀티 캐리어 신호를 입력하여 멀티 캐리어 신호 중에서 무선 데이터가 할당된 서브 캐리어 신호를 선택하는 캐리어 선택 공정과,
선택된 서브 캐리어 신호를 입력하여 서브 캐리어 신호를 변조하여 변조 신호를 출력하는 변조 공정과,
변조 신호를 입력하여 무선 신호로서 출력하는 송신 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관계되는 수신 방법은 무선 신호를 수신하고, 무선 신호를 복조하여 복조 신호를 출력하는 복조 공정과,
복조 신호를 엽력하여 복조 신호를 미리 할당된 서브 캐리어의 주파수로 변환하여 멀티 캐리어 신호의 서브 캐리어 신호를 출력하는 주파수 변환 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
〈실시예 1〉
이하, 본 발명의 실시예 1을 도면에 기초하여 설명한다.
도 1, 도 2는 본 발명의 실시예 1에 관계되는 송신기와 수신기의 구성을 나타내는 도면이다.
송신기는 멀티 캐리어 변조부(390)와 CDMA 송신부(314)로 구성되어 있다. 수신기는 멀티 캐리어 복조부(391)와 CDMA 수신부(322)로 구성되어 있다. 또한 송신기와 수신기는 DMT(discrete mutitone) 변조부(90)과 DMT 복조부(91)를 각각 구비하고 있다. DMT 변조부(90)와 DMT 복조부(91)는 OFDM 방식에 의한 멀티 캐리어 변조를 한다.
도 1에 나타내는 바와 같이 송신기에서는 디지털 정보 d(t)를 직병렬 변환부(11)에서 직병렬 변환하고 디지털 정보의 각각의 심벌(symbol) 열을 각각 서브 캐리어 보내는 정보로 변환한다. 다음으로 직병렬 변환된 데이터를 각각 서브 캐리어에 보낸후, 그 주파수 성분을 시간축의 데이터 계열, 즉, 전송신 계열의 데이터로 하기 위해 역고속 푸리에 변환기(12)(IFFT: inverse fast fourier transformer)에 의해서 역고속 푸리에 변환한다. 이 IFFT(12)에서 멀티 캐리어 분산 처리를 한다. 그 후, 병직렬 변환부(13)에서 병직렬 변환하여 디지털/아날로그(D/A) 변환기(51)로 D/A 변환하여 베이스 밴드 시계열로 하여 로페스(low-pass) 필터(52)(LPF)를 통해서 멀티 캐리어 변조파 e(f)를 얻는다. 이 때의 멀티 캐리어 변조는 예를 들면 HDTV(high definition television)에 채용되고 있는 OFDM(Orthogonal frequency division multiplexing) 방식의 변조 방식이다. 멀티 캐리어 변조파 e(t)에 대해서 PN(의사 잡음) 부호에 기초하는 확산 부호 g(t)를 발진기(16)와 확산 부호 발생기(17)에서 발생시켜 멀티 캐리어 변조파 e(t)와 확산 부호 g(t)의 승산을 확산 변조부(14)에 의해서 하여 멀티 캐리어 스펙트럼 확산 신호 m(t)를 생성한다.
이 멀티 캐리어 스펙트럼 확신 신호 m(t)를 주파수 변환부(15)에서 업 컨버트하여 안테나에서 무선으로 송신한다.
도 2는 수신기의 블록도이다.
안테나에서 수신한 신호를 주파수 변환부(23)에서 다운 컨버트하여 멀티 캐리어 스펙트럼 확산 신호 m(t)를 얻는다. 발진기(24)와 부호 동기 제어 회로(26)에 의해서 이 멀티 캐리어 스펙트럼 확산 신호 m(t)와 동기를 맞춰서 PN 부호를 발생시킨다. 확산 부호 발생기(25)는 PN 부호에서 송신측과 같은 확산 부호 g(t)를 발생시킨다. 확산 복조부(22)는 확산 부호 g(t)를 멀티 캐리어 스펙트럼 확산 신호 m(t)와 승산하여 이것에 의해서 멀티 캐리어 변조파 e(t)를 얻는다. 이것에 LPF(54)를 통과시키고, A/D 변환기(53)에서 디지털 신호로 변환하고, 직병력 변환부(21)에서 직병렬 변환한다. 이 직병렬 변환된 데이터는 시간축의 데이터이고, 이것을 주파수축의 데이터 변환하여 각각의 서브 캐리어에서 각각의 서브 캐리어에 실린 데이터를 추출하기 위해서 고속 푸리에 변환기(20)(FET)에 의해서 고속 푸리에 변환을 한다. 또한, 병직렬 변환기(19)에 의해서 병직렬 변환하는 것으로서 송신기와 반대의 프로세스를 거쳐서 디지털 정보 d(t)를 재생한다.
여기서 멀티 캐리어 변조에 대해서 설명한다.
멀티 캐리어 변조 방식의 전송 채널은 다수의 서브 채널로 이루어진다. 각각의 서브 채널은 각각이 반송파를 갖는다.
서브 채널의 분할은 각각이 독립하여 적합하게 분리할 수 있도록 할 필요가 있다. 이 실시예 1에서는 복수의 서브 채널의 생성과 변복조는 역 이산 푸리에 변환과 이산 푸리에 변환으로 하고 있다. 실시예 1에서는 일련의 데이터열을 블록으로 취합하고(이것을 매핑이라고 한다) 직교 변환을 행한다. 이 처리고 도면 중 FFT, IFFT에 해당한다.
도 3은 매핑 동작을 나타내는 도면이다.
직병렬 변환부(11)에는 스위치(601)와 매퍼(602)가 설치되어 있다. 매퍼(602)에는 도 4에 나타내는 바와 같이 콘스텔레이션이 기억되어 있다. 도 5에 나타내는 바와 같은 일련의 데이터열이 스위치(601)에 입력된 경우, 스위치(601)는 4 비트의 블록으로 구분하여 매퍼에 인도한다. 매퍼(602)는 콘스텔레이션(603)을 참조하여 동일한 상의 값 I와 직교하는 값 Q를 출력한다. 도 4에 나타내는 I와 Q의 값은 최대값의 절대값이 1. 0인 경우를 나타내고 있다. 매퍼(602)에서 출력된 병렬의 데이터는 IFFT(12)의 각각의 서브 채널(1, 2, 3)(ch1, ch2, ch3)에 대해서 입력된다.
도 5에 나타내는 경우는 1ms에 12비트를 송신하는 경우를 나타내고 있으므로 12Kbps(bit per second)의 전송 속도록 데이터를 보내는 경우를 나타내고 있다. 그리고 12비트를 4비트씩 블록화하고 있기 때문에 3개의 서브 채널(1, 2, 3)(ch1, ch2, ch3)의 전송 속도는 각각 4Kbps이다.
도시하지 않았으나 수신기에 있는 병직력 변환부(19)에는 상기 직병렬 변환부(11)의 매핑과 반대의 동작을 하는 디매퍼가 있다. 매퍼와 디매퍼는 동일한 콘스텔레이션을 이용하여 동작한다.
상기 방식에서의 멀티 캐리어 변조파 e(t)의 주파수 스펙트럼의 한 예를 도 6에 나타낸다.
가로축은 주파수, 세로축은 진폭을 나타낸다. 서브 채널 0에서 M-1까지의 합계 M 밴드의 멀티 캐리어 변조의 경우를 나타내고 잇다. Mro의 메인 로브는 서로 중복하고 있는 부분이 있지만 직교하고 있으므로 데이터를 정확하게 복조할 수 있다.
본 발명에서는 정보 변조부에 멀티 캐리어 변조를 행하였으므로 종래의 정보 변조부의 싱글 톤 변조에 대해서 전송 용량이 확대한다. 그것에 의해서 통신 채널 수를 증가시킬 수 있는 또는 1채널의 전송 레이트가 증가하는 등의 효과가 있다.
이 실시예의 특징이 되는 점은 멀티 캐리어 변조와 스펙트럼 확산을 결합시킨 점이다. 멀티 캐리어 변조라는 기술 자체는 종래부터 알려져 있다. 스펙트럼 확산이라는 기술도 종래부터 알려진 것이다. 그러나 멀티 캐리어 변조라는 기술과 스펙트럼 확산이라는 기술을 결합시켜, 각각의 이점을 살리는 시스템은 존재하지 않는다. 이 점에 본 실시예의 큰 특징이다.
〈실시예 2〉
다음으로 본 발명의 실시예 2를 설명한다. 특히, 실시예 1과 다른 점을 설명한다.
도 7은 송신기의 블록도이다.
멀티 캐리어 변조 변조부(390)는 DWMT(discrete wavelet multitone) 변조부(92)를 갖고 있다. 도 7에 나타내는 바와 같이 송신기에서는 디지털 정보 d(t)를 직병렬 변환하고 디지털 심벌 정보의 각각의 심벌열을 각각의 서브 캐리어에 태우는 정보로 변환한다.
다음으로 전송 시계열로 하기 위해 M 밴드 웨이브릿 역 변환부(29)에 의해서 M 밴드 웨이브릿 역 변환을 한다. 이 M 밴드 웨이브릿 역변환(단순하게 웨이브릿 역변환이라고도 한다. )을 이용한 멀티 캐리어 분산 처리를 한다. 그 후의 동작은 실시예 1과 동일하다.
도 8은 수신기의 블록도이다.
멀티 캐리어 복조부(391)는 DWMT 복조부(93)을 갖고 있다.
안테나에서 수신한 신호를 수신하여 직병력 변환할 때까지는 실시예 1과 동일하다. 또한 M 밴드 웨이브릿 변환부(39)에 의해서 이산 직교 웨이브릿 변환(단순하게 웨이브릿 변환이라고도 한다)을 이용한 M 밴드 웨이브릿 변환을 하는 것으로서 송신기와 반대의 프로세스를 거쳐서 디지털 정보 d(t)를 재생한다.
도 9는 M 밴드 웨이브릿 역변환부(29)의 블록도이다.
M 밴드 웨이브릿 역변환부(29)에는 M개의 다운 샘플러(61)와 M개의 필터(71)가 있다. 다운 샘플러(61)는 M회의 다운 샘플링을 한다. 직병렬 변환부(11)에서 직병렬 변환된 데이터를 각각의 필터(71)에서 필터링한 후 다운 셈플링을 한다.
직병렬 변환부(11)는 시계열 데이터를 M개 단위로 병렬로 재배열하여 각각 다른 캐리어 주파수(f0, f1, …, fM-1)에 할당한다.
M 밴드 웨이브릿 역변환부(29)는 병렬로 재배열된 데이터에 M 밴드 웨이브릿 역변환을 걸어서 주파수축의 신호를 신호축의 데이터 계열로 변환한다. 변환된 신호는 도 11에 나타내는 바와 같은 M 밴드(M 채널)의 캐리어 주파수를 갖는 신호로 된다.
도 10은 M 밴드 웨이브릿 변환부(39)의 블록도이다.
M 밴드 웨이브릿 변환부(39)에는 M 개의 업 샘플러(62)와 M 개의 필터(72)가 있다. 업 샘플러(62)는 M 회의 업 샘플링을 한다. 직병렬 변환부(71)에서 직병렬 변환된 데이터를 각각의 필터(72)에서 필터링한 후, 업 샘플링한다.
여기서 웨이브릿 변환에 대해서 설명한다.
웨이브릿 변화는 웨이브릿 변환 행렬의 형식으로 기술한다. 행렬의 각각의 행은 이산 웨이브릿 멀티 캐리어 변조의 각각의 서브 채널에 상당한다. 또한, 이 웨이브릿 변환 행렬은 직교 관수의 특성을 갖고 있다. 이 특성에 의해서 이산 웨이브릿 멀티 캐리어 변조의 심벌 파형이 기간 영역에서 중복되어도 직교성이 유지된다.
이상적인 다반송파 시스템에서는 각각의 서브 채널의 주파수 스펙트럼이 장방형파로 되고, 인접하는 스펙트럼끼리가 중복되지 않는다. 서브 채널 사이의 가드 밴드는 필요없게 된다.
상기 방식에서의 멀티 캐리어 변조파 e(t)의 주파수 스펙트럼의 한 예를 도 12에 나타낸다.
도 12에 나타낸 바와 같이 웨이브릿 변환의 주파수 스펙트럼의 경우, 사이드 로브는 메인 로브보다 45dB 낮다. 푸리에 변환의 경우는 도 6에 나타내는 바와 같이 13dB 낮을 뿐이다.
도 6과 도 12를 비교하면 알 수 있듯이 통상의 푸리에 변환에 의한 멀티 캐리어 파형보다 웨이브릿 변환에 의한 멀티 캐리어 파형 쪽이 자신의 메인 로브와 인접 서브 채널의 사이드 로브의 차가 크다. 따라서 보다 수신시의 감도가 각각의 사이드 로브마다 커지고, 결과로서 채널 용량이나 전송 레이트를 크게 할 수 있다.
또한 푸리에 변환의 파형은 (sinX)/X의 파형인 것에 대해서 이산 웨이브릿 멀티 캐리어 변조의 주파수 스펙트럼은 다반송파 시스템에서 이상(理想)으로 하는 협대역 스펙트럼에 매우 근사하다.
푸리에 변환을 이용한 다반송파 시스템에서는 사이드 로브가 크므로, 이것에 의한 열화는 많은 채널에 영향을 미친다. 푸리에 변환의 다반송은 시스템에서는 열화하는 서브 채널수가 50 내지 100 채널 이상으로 된다. 잡음 레벨에 의존하지만 웨이브릿 변환의 다반송파 시스템에서는 열화하는 서브 채널 수가 5채널 정도만 된다.
웨이브릿 변환을 이용하는 경우는 푸리에 변환을 이용하는 것보다 서브 채널의 대역폭을 좁게 할 수 있으므로 더욱더 통신 용량의 증대가 가능해 진다.
CDMA 방식 대 TDMA 방식의 전송 용량비는 3 대 1 내지 4 대 1이지만, 본 발명의 OFDM 방식과 CDMA 방식을 조합한 방식 대 TDMA 방식의 전송 용량비는 추정으로 9 대 1 내지 20 대 1이 가능하게 되고, 전송 용량이 대폭으로 증가한다.
이 실시예에서 기술한 이산 직교 웨이브릿 변환이라는 기술은 종래부터 알려진 기술이다. 또한 스펙트럼 확산도 종래부터 알려진 기술이다. 그러나 이산 직교 웨이브릿 변환을 이용한 멀티 캐리어 변조 변조와 스펙트럼 확산을 결합시켜서 각각의 이점을 얻는 시스템은 신규한 것이다. 이 점이 이 실시예의 큰 특징이다.
또한, 도 13과 도 14에 나타내는 바와 같이 QPSK나 16QAM 등을 이용한 종보 변조부(111a), 정보 복조부(117a)를 설치하도록 하여도 된다.
〈실시예 3〉
도 15는 DMT 방식을 이용한 본 발명의 다른 실시예에 관계되는 TDMA 방식의 무선기의 송신기와 수신기의 구성을 나타내는 도면이다.
이 경우, 사용하는 변복조 방식은 DMT 방식의 멀티 캐리어 변복조이고, 서브 채널이 3개 있는 경우의 스펙트럼을 도 16에 나타낸다.
도 16은 "overlapped discrete multitone modulation for high speed copper wire communications"(IEEF JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS, VOL. 13. NO. 9, DECEMBER 1995)에서 인용한 것이다.
이 스펙트럼을 도 36과 비교하면 알 수 있는 바와 같이, 허용되는 대역(0. 22 내지 0. 28ω/2π) 내에 있어서, 에너지가 주변부도 중앙부와 동등한 강도를 갖고 있고, 주파수 이용 효율이 종래의 π/4 시프트 QPSK 방식보다 높은 것을 알 수 있다. 이것에 의해서 TDMA에 할당되는 동일한 주파수 대역에 있어서 보다 높은 데이터 레이트의 통신이 가능하게 된다.
도 17은 본 발명의 다른 실시예에 관계되는 TDMA 방식의 무선기의 송신기와 수신기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 18은 이 실시예에 관계되는 DWMT 방식에 의한 멀티 캐리어 변조파의 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 도 18은 "overlapped discrete multitone modulation for high speed copper wire communications"(IEEF JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS, VOL. 13. NO. 9, DECEMBER 1995)에서 인용한 도면이다.
이 스펙트럼을 도 16과 비교하면 알 수 있는 바와 같이 각각의 캐리어의 사이드 로브는 낮고, 캐리어 사이의 간섭이 적고 동일 대역에 보다 많은 캐리어를 할당할 수 있고, 또한 대역외의 방해파가 적기 때문에 대역내의 극한까지 캐리어를 배치할 수 있는 이점이 있다. 이것에 의해서 π/4 시프트 QPSK 방식이나 DMT 방식보다 주파수 이용 효율이 높고, TDMA에 할당되는 동일 주파수 대역에 있어서 π/4 시프트 QPSK 방식이나 DMT 방식보다도 보다 높은 데이터 레이트의 통신이 가능하게 된다.
도 19는 본 발명 TDMA 방식의 무선기의 송신기와 수신기의 구성을 나타내는 도면이다.
무선 장치에서는 인접 채널에 간섭 방해를 끼치지 않도록 인접 채널에의 누설 전력의 제한이 규격에 의해서 정해저 있다.
멀티 캐리어 통신에서는 각각의 서브 채널의 전송 비트 레이트를 플렉시블하게 변경할 수 있다. 전송 비트 레이트가 높은 경우는 서브 채널의 사이드 로브는 레벨이 높아진다. 이 때문에 인접 채널 누설 전력의 제한에 관계되는 주변부의 서브 채널은 저 비트 레이트로 하여 사이드 로브의 레벨을 낮게 한다. 한편, 중앙부의 서브 채널은 인접 채널 누설 전력의 제한에 여유가 있으므로 고 비트 레이트로 한다.
도 20은 본 발명의 인접 채널 누설 전력의 제한에 맞춘 서브 채널의 전력 구성을 나타내는 도면이다.
도 20은 중앙의 서브 채널의 비트 레이트를 4Kbps로 하고 양쪽 단의 서브 채널의 전송 속도를 2Kbps로 낮게 한 경우의 스펙트럼 도면이다.
도 20은 서브 채널(2)(ch2)의 사이드 로브보다 서브 채널[1(ch1)과 3(ch3)]의 사이드 로브가 낮은 것으로 인해서 인접 채널의 방해파를 낮게 억제할 수 있는 경우를 나타내고 잇다.
도 20에 있어서 도면의 좌우 양쪽의 위에 있는 4각은 인접 채널에 간섭 방해를 끼치지 않도록 인접 채널의 누설 전력이 존재하면 안 되는 부분을 도시하고 있다.
도 20에 나타내는 바와 같이 서브 채널(1)(ch1)과 서브 채널(3)(ch3)의 사이드 로브는 저 비트 레이트이므로 낮게 되고, 인접 채널의 누설 전력의 제한 영역보다 작은 누설 전력으로 되어 있다.
도 21은 1ms에 8비트의 데이터를 전송하는 경우, 즉, 8Kbps의 전송 레이트의 경우의 데이터열을 나타내는 도면이다.
최초의 2비트를 서브 채널(1)(ch1)에 할당하고, 다음의 4비트를 서브 채널(2)(ch2)에 할당하여 최후의 2비트를 서브 채널(3)(ch3)에 할당하는 것이다.
도 22는 직병렬 변환부(11a)를 나타내는 도면이다.
도 3과 다른 점은 매퍼(602a)가 2종류의 콘스텔레이션(603과 603a)을 갖고 있는 점이다. 콘스텔레이션(603)은 도 4에 나타내는 것과 동일한 것이다. 콘스텔레이션(603a)는 도 23에 나타내는 것이다.
이들 서로 다른 2종류의 콘스텔레이션(603과 603a)을 이용하는 것으로서 I와 Q를 구할 수 있다. 이와 같이, 매핑을 하는 것으로서 서브 채널(1)(ch1)의 전송 레이트는 2Kbps로 되고 서브 채널(2)(ch2)의 전송 레이트는 4Kbps로 되고, 서브 채널(3)(ch3)의 전송 레이트는 2Kbps로 된다. 즉, 주변부의 서브 채널의 전송 속도는 저 비트 레이트로 된다. 이와 같이 하여 인접 채널에의 누설 전력을 낮출 수 있다.
또한, 이와 같이 주변부의 서브 채널의 전송 속도를 낮추는 경우에는 수신기 쪽의 병직렬 변화부에 있어서, 디매핑을 하는 경우에 매핑시에 이용되는 것과 같은 2 종류의 콘스테레이tus을 각각 이용하는 것으로서 정확한 디매핑을 할 수 있다.
다음으로 인접 채널에의 누설 전력을 제한하기 위해서 주변부에 있는 서브 채널의 송신 전력을 낮추는 경우에 대해서 설명한다.
도 24는 송신 전력을 낮추는 경우의 직병렬 변환부(11b)의 구성을 나타내는 도면이다.
매퍼(602b)에는 도 25에 나타내는 바와 같은 송신 전력을 80%로 낮추기 위한 콘스텔레이션(603b)이 준비되어 있다. 따라서 도 26에 나타내는 바와 같은 도 5와 동일한 데이터열이 입력되는 경우에도 채널(1)과 채널(3)에 출력되는 I와 Q의 값음 20% 작은 값이 출력되는 것으로 된다. I와 Q의 값은 송신 전력에 비례하므로 이와 같이 하여 채널(1)과 채널(3)의 송신 전력을 80%로 억제할 수 있다. 이와 같이 하여 주변부의 서브 채널만을 송신 전력을 낮추고, 인접 채널 누설 전력의 제한을 넘지 않도록 한다.
이와 같이 하여 주파수 전송 대역 제한에 맞춰서 최적의 서브 채널 배열로 할 수 있으므로 보다 높은 전송 레이트를 실현할 수 있다.
또한, 도시하지 않았으나 상기한 주변부의 서브 채널의 전송 속도를 낮추는 것과, 주변부의 서브 채널의 송신 전력을 낮추는 것 양쪽을 동시에 실행하여도 된다.
또한, 실시예 1 및 2 및 3에 있어서는, CDMA 방식과, TDMA 방식의 경우에 대해서 설명하였으나, FDMA 방식을 멀티 캐리어 변조와 조합하여 이용하여도 된다. 즉, 상기한 실시예에 있어서 CDMA 방식 대신에 TDMA 방식이나 FDMA 방식을 이용하여도 되며 TDMA에 대신하여 CDMA 방식이나 FDMA 방식을 이용하여도 된다. 또한 그외의 다원 접속 방식을 이용하여도 된다.
이상과 같이 한정된 주파수 대역에 골고루 스펙트럼을 분포시키는 DMT 방식이나 DWMT 방식의 변복조 방식으로의 적용과, 인접 채널 누설 전력 제한에 맞춘 서브 채널의 전송 레이트 할당, 또는/및 송신 전력 배치에 의해서 서브 채널의 최적화를 하는 것으로서 더욱 높은 전송 레이트를 실현할 수 있는 효과가 있다.
〈실시예 4〉
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
도 27은 본 발명의 실시예 4에 관계되는 디지털 통신 시스템이 구성을 나타내는 도면이다.
ADSL 모뎀(1, 2)에 웨이브릿 멀티 캐리어 방식을 이용하여 가정용의 분파기(108) 다음에 무선 장치(3)를 접속하고 있다.
도 28은 본 발명의 실시예 4에 관계되는 디지털 통신 시스템의 전송 주파수 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 방식에서는 도 28에 나타내는 바와 같은 주파수 분할로 된다. 전화 서비스는 베이스 밴드 대역을 이용하여 상승 채널과 하강 채널의 주파수 애역을 나누고, 각각의 채널 내부는 웨이브릿 멀티 캐리어 전송을 한다. 상승 채널을 N으로 하고, 하강 채널을 M(N〈M)으로 한다. 멀티 캐리어 전송을 이용하는 이유는 전송량에 따라서 캐리어의 수를 조정하던가, 복수의 단말로 데이터를 분할하던가, 무선과 유선의 각각의 단말에 캐리어를 할당하는 등의 조작이 비교적 간단하게 할 수 있기 때문이다.
예를 들면 도 28에 나타내는 경우는 서브 채널(S1과 S2)을 이용하여 무선 통신을 하는 경우를 나타내고 있다.
도 29, 도 30은 본 발명의 실시예 3에 관계되는 무선 장치(3)의 송신기와 수신기의 구성을 나타내는 도면이다.
A/D 변환기(203)는 분파기(108)에서 분파된 하강 채널의 다반송파를 디지털 변환한다. 캐리어 선택 주파수 변환부(204)는 하강 채널의 다반송파로부터 서브 캐리어(S1, S2)를 선택하여 도 28에 나타내는 바와 같이 선택한 서브 캐리어(S1, S2)를 베이스 밴드 대역의 주파수로 변환한다. 그 후 무선 장치93)의 송신기의 동작은 상기한 스펙트럼 확산 변조와 동일하므로 여기서는 그 설명을 생략한다.
한편, 도 30에 나타내는 무선 장치(3)의 수신기는 상기한 스펙트럼 확산 복조 동작과 동일한 동작을 한다. 캐리어 선택 주파수 변환부(212)는 복조된 베이스 밴드의 신호를 하강 채널의 다반송파 내의 서브 캐리어(S1, S2)가 되도록 주파수 변환하여 D/A 변환기(211)에 출력한다. 분파기(108)에 대해서 서브 캐리어(S1, S2)가 출력됨과 함께, ADSL 모뎀(2)으로부터는 S1, S2 이외의 서브 캐리어에 태운 데이터가 나타난다.
도 31, 도 32는 본 발명의 실시예 3에 관계되는 ADSL 모뎀(2)(또는 1)의 송신기와 수신기의 구성을 나타내는 도면이다.
ADSL 모뎀(2)의 송신기는 상기한 웨이브릿 역변환을 하여 그 결과를 발진기(56)으로부터 발신된 주파수를 이용하여 변조기(58)에 의해서 업 컨버트한다. 반대로 ADSL 모뎀(2)의 수신기에서는 수신한 신호를 발진기(57)로부터 발신된 주파수를 입력하여 복조기(59)에 의해서 다운 컨버트한다. 그 후는 웨이브릿 변환이 행해져, 디지털 정보가 출력된다. 수신기의 웨이브릿 변환은 N(N〈M) 밴드의 웨이브릿 변환을 한다. 이것은 상승 채널 수(N)가 하강 채널 수(M)보다 작기 때문이다.
도 31에 나타내는 ADSL 모뎀(2)에 입력되는 정보는 유선 데이터와 무선 데이터가 소정의 규칙으로 배열되어 있지 않으면 안 된다. M 밴드 웨이브릿 역변환을 하기 위해 M 밴드 중의 어느 밴드에 유선 데이터를 할당하고, 어느 밴드에 무선 밴드를 할당하는가를 미리 정하지 않으면 안 된다. 이 미리 정해진 무선 데이터용의 밴드에 입력된 무선 데이터가 M 밴드 웨이브릿 역변환의 결과 서브 캐리어(S1, S2)에 할당되는 것으로 된다. 또한 도 32에 나타내는 경우, ADSL 모뎀에서 출력된 디지털 데이터는 유선 데이터와 무선 데이터가 소정의 규칙으로 배열되어 출력되는 것으로 된다.
이 방식에 의해서 유선 통신은 도 31, 도 32에 나타내는 ADSL 모뎀(웨이브릿 멀티 캐리어 방식)을 이용하여 변복조하여 데이터 통신을 한다. 이때, 웨이브릿 변환을 이용하고 있으므로 단순한 멀티 캐리어 방식보다 주파수 이용 효율이 높다.
무선 통신의 경우는 무선 통신에 필요한 데이터량에 대응하는 서브 캐리어를 선택하여 도 29, 도 30에 나타내는 확산 변조에 대응한 베이스 밴드 대역으로 신호를 변환하고, 확산 변조를 하여 무선으로 송신한다. 이것에 의해서 무선 신호는 웨이브릿 변환에 의한 멀티 캐리어를 이용한 CDMA 방식의 신호로 되고 주파수 효율이 좋고, 대용량의 데이터 통신을 할 수 있다. 또한, 유선에서 무선으로 데이터의 변환은 캐리어 선택에 의해서 하므로, 인터페이스도 매우 간단하고, 회로도 간소화할 수 있다. 유선 통신, 무선 통신 모두 수신은 그 반대의 조작을 한다.
이상과 같이, 이 실시예에서는 유선형 고속 데이터 통신망에 있어서 단말에 보내진 데이터를 무선으로 송수신하는 무선 장치를 갖고, 무선 장치로부터 무선으로 데이터를 휴대 단말과의 사이에서 송수신하는 것이고, 유선형 고속 데이터 통신에 웨이브릿 멀티 캐리어 변복조 방식을 이용하여 무선 통신을 웨이브릿 멀티 캐리어를 이용한 CDMA 방식을 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 유선형 고속 데이터 통신의 웨이브릿 멀티 캐리어 신호를 복조하지 않고, 즉, 정보 데이터로 변환하지 않고 무선 통신에 할당된 캐리어를 선택하여 확산 변조를 하는 것을 특징으로 한다.
도 29 및 도 30에 나타내는 무선 장치(3)의 송신기 및 수신기에 있어서는 CDMA 방식의 변복조를 이용하는 경우를 나타내었으나 TDMA 방식 또는 FDMA 방식 등의 다른 다원 접속 방식에 의한 변복조를 이용하는 경우에도 된다.
도 31 및 도 32에 있어서는 ADSL 모뎀이 웨이브릿 멀티 캐리어 방식의 경우를 나타내었으나 푸리에 변환을 이용한 OFDM 멀티 캐리어 방식을 이용하는 경우에도 상관없다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 정보 변조를 멀티 캐리어 변조로 하는 것으로서 정보 변조 직후의 단계에서 주파수 효율을 높히고, 또한, 내 방해, 내 간섭성이 강하고, 내 페이딩, 내 멀티 패스에도 강한 성능을 갖을 수 있다. 이것은 CDMA 방식의 특징과 동일하게, 주파수 스펙트럼이 분산하고 있는 것에 의한 이점이다. 그리고, 또한 다원 접속 방식으로 변조하는 것으로서 보다 강력하게 상기 성능을 강화할 수 있다.
또한, 멀티 캐리어 변조에 직교 웨이브릿 변환을 이용하는 것으로서, 더욱더 통신 용량의 증대가 가능하게 되고, 매우 강력한 통신 시스템을 실현할 수 있다.
또한, 이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 유선 통신을 웨이브릿 멀티 캐리어 방식, 무선을 웨이브릿 멀티 캐리어 다원 접속 방식으로 하는 것으로서 유선 통신, 무선 통신 모두 고효율인 대용량 통신에 대응할 수 있고 또한 정보량의 변동에도 유연하게 대응할 수 있다.
또한, 유선 통신에서 무선 통신으로의 변환도 캐리어의 선택에 의해서 하므로 매우 간단한 회로 구성으로 할 수 있다.

Claims (28)

  1. 디지털 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조하여 멀티 캐리어 변조 신호를 출력하는 멀티 캐리어 변조부와,
    멀티 캐리어 변조 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조 신호를 다원 접속 방식으로 변조하여 변조 신호를 송신하는 다원 접속 송신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 멀티 캐리어 변조부는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 의한 멀티 캐리어 변조를 하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 멀티 캐리어 변조부는 푸리에 역변환을 하는 이산 멀티 톤(DMT) 변조부를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 멀티 캐리어 변조부는 이산 웨이브릿 역변환을 하는 이산 웨이브릿 멀티 톤(DWMT) 변조부를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다원 접속 송신부는 멀티 캐리어 변조 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조 신호를 부호 분할 다원 접속(CDMA) 방식으로 변조하는 CDMA 송신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 다원 접속 송신부는 멀티 캐리어 변조 신호에 입력하여 멀티 캐리어 변조 신호를 시분할 다원 접속(TDMA) 방식으로 변조하는 TDMA 송신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 다원 접속 송신부는 멀티 캐리어 변조 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조 신호를 주파수 분할 다원 접속(FDMA) 방식으로 변조하는 FDMA 송신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 멀티 캐리어 변조부는 멀티 캐리어를 구성하는 서브 채널의 위치에 기초하여 데이터 전송 레이트가 다른 서브 채널을 생성하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 멀티 캐리어 변조부는 멀티 캐리어를 구성하는 서브 채널의 위치에 기초하여 전력이 다른 서브 채널을 생성하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  10. 변조 신호를 입력하여 다원 접속 방식으로 복조하여 복조 신호를 출력하는 다원 접속 복조부와,
    복조 신호를 입력하여 복조 신호를 멀티 캐리어 복조하여 디지털 신호를 출력하는 멀티 캐리어 복조부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 멀티 캐리어 복조부는 OFDM(orthogonal frequency division multiplexing) 방식에 의한 멀티 캐리어 복조를 하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 멀티 캐리어 복조부는 푸리에 역변환을 하는 이산 멀티 톤(DMT) 복조부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 멀티 캐리어 복조부는 이산 웨이브릿 역변환을 하는 이산 웨이브릿 멀티 톤(DWMT) 변조부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 다원 접속 복조부는 변조 신호를 입력하여 부호 분할 다원 접속(CDMA) 방식으로 복조하는 CDMA 수신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 다원 접속 복조부는 변조 신호를 입력하여 시분할 다원 접속(TDMA) 방식으로 복조하는 TDMA 수신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 다원 접속 복조부는 변조 신호를 입력하여 주파수 분할 다원 접속(FDMA) 방식으로 복조하는 FDMA 수신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 멀티 캐리어 복조부는 멀티 캐리어를 구성하는 서브 채널의 위치에 기초하여 데이터 전송 레이트가 다른 서브 채널을 입력하여 복조하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 멀티 캐리어 복조부는 멀티 캐리어를 구성하는 서브 채널의 위치에 기초하여 전력이 다른 서브 채널을 입력하여 복조하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  19. 유선 데이터와 무선 데이터가 각각 소정의 서브 캐리어에 할당된 멀티 캐리어 신호를 입력하여 멀티 캐리어 신호 중에서 무선 데이터가 할당된 서브 캐리어 신호를 선택하는 캐리어 선택부와,
    선택된 서브 캐리어 신호를 입력하여 서브 캐리어 신호를 변조하여 변조 신호를 출력하는 변조부와,
    변조 신호를 입력하여 무선 신호로서 출력하는 송신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 송신기는 ADSL(asymmetric digital subscriber line) 모뎀에 입력되는 멀티 캐리어 신호를 분기하여 입력하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 멀티 캐리어 신호는 이산 직교 웨이브릿 역변환에 의해서 생성되는 신호인 것을 특징으로 하는 송신기.
  22. 무선 신호를 수신하고 무선 신호를 복조하여 복조 신호를 출력하는 복조부와,
    복조 신호를 입력하여 복조 신호를 미리 할당된 서브 캐리어의 주파수로 변환하여 멀티 캐리어 신호의 서브 캐리어 신호를 출력하는 주파수 변환부를 구비하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 수신기는 ADSL(asymmetric digital subscriber line) 모뎀으로부터 출력되는 멀티 캐리어 신호에, 상기 서브 캐리어 신호를 부가하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 멀티 캐리어 신호는 이산 직교 웨이브릿 역변환에 의해서 생성되는 신호인 것을 특징으로 하는 수신기.
  25. 디지털 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조하여 멀티 캐리어 변조 신호를 출력하는 멀티 캐리어 변조 공정과,
    멀티 캐리어 변조 신호를 입력하여 멀티 캐리어 변조 신호를 다원 접속 방식으로 변조하여 변조 신호를 출력하는 다원 접속 변조 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  26. 변조 신호를 입력하여 다원 접속 방식으로 복조하여 복조 신호를 출력하는 다우너 접속 복조 공정과,
    복조 신호를 입력하여 복조 신호를 멀티 캐리어 복조하여 디지털 신호를 출력하는 멀티 캐리어 복조 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
  27. 유선 데이터와 무선 데이터가 각각 소정의 서브 캐리어로 할당된 멀티 캐리어 신호를 입력하고, 멀티 캐리어 신호 중에서 무선 데이터가 할당된 서브 캐리어 신호를 선택하는 캐리어 선택 공정과,
    선택된 서브 캐리어 신호를 입력하여 서브 캐리어 신호를 변조하여 변조 신호를 출력하는 변조 공정과,
    변조 신호를 엽력하여 무선 신호로서 출력하는 송신 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 송신 방법.
  28. 무선 신호를 수신하고, 무선 신호를 복조하여 복조 신호를 출력하는 복조 공정과,
    복조 신호를 입력하여 복조 신호를 미리 할당된 서브 캐리어의 주파수로 변환하여 멀티 캐리어 신호의 서브 캐리어 신호를 출력하는 주파수 변환 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 수신 방법.
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