KR20060022689A

KR20060022689A - 복수 반송파 통신 방법 및 그 통신 장치

Info

Publication number: KR20060022689A
Application number: KR1020057023743A
Authority: KR
Inventors: 겐이치 미요시; 준 쳉
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2006-03-10
Also published as: CN1806307B; WO2004112075A1; EP1632975A1; KR100698881B1; CN102231660A; JP2005006115A; CN102231660B; US20110026615A1; US20060120467A1; US7817729B2; CN1806307A; JP3847733B2; US8208569B2

Abstract

복수 반송파 신호의 오류 정정율을 개선하기 위하여, 오류 정정 부호화 처리에 의해 생성되는 부호 블록을 시간축 방향 뿐만 아니라 주파수축 방향으로도 배치 하는데 있어서, 복수 반송파 신호의 실제 수신 상태에 따라 부호 블록 단위로 배치를 조정하는 복수 반송파 통신 방법 및 그 방법에 있어서 사용되는 복수 반송파 통신 장치.

본 발명에 관계되는 방법은, 복수 반송파 신호에 오류 정정 부호화 처리를 가하는 부호화 처리 단계와, 오류 정정 부호화 처리가 가해진 상기 복수 반송파 신호를 송신하는 송신 단계와, 송신된 상기 복수 반송파 신호를 수신하는 수신 단계와, 수신된 상기 복수 반송파 신호에 기초하여 수신 상태를 분석하는 분석 단계와, 상기 분석 단계에 있어서의 분석 결과에 따라, 오류 정정 부호화 처리에 의해 생성되는 부호 블록의 배치를 조정하는 배치 조정 단계를 구비한다.

Description

복수 반송파 통신 방법 및 그 통신 장치{Multi-carrier communication method and communication apparatus thereof}

본 발명은 복수 반송파 통신 방법 및 복수 반송파 통신 장치에 관한 것이다.

종래, OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) / CDMA(Code Division Multiple Access) 통신 시스템에 있어서, 확산을 이차원으로 실시함으로써 수신 성능을 높이는 기술이, 예를 들면 특허공개 2000-332724호 공보에 기재되어 있다. 이 일본 특허공개 2000-332724호 공보에 기재된 기술에서는, OFDM/CDMA 통신 시스템에 있어서, 확산 코드간의 직교성의 붕괴로 인해 발생하는 코드간 간섭을 저감시키기 위해서, 확산 칩을 시간축 방향 뿐만 아니라 주파수축 방향으로도 배치한다.

그렇지만, 특허공개 2000-332724호 공보에 기재된 기술은, OFDM/CDMA 통신 시스템에 있어서의 확산 코드의 직교성의 붕괴를 방지하는 것이기 때문에, 확산 칩을 사용하지 않는 CDMA 방식 이외의 복수 반송파 통신에는 이용할 수 없다는 문제가 있다. 또, 특허공개 2000-332724호 공보에 기재된 기술은, 확산 칩 당 주파수 선택성 페이딩(frequency selective fading)의 영향을 문제로 하기 때문에, 확산 칩 보다도 훨씬 긴 심볼에 대해 확산 칩의 경우와 동일하게 이차원으로 배치했다 하더라도 동일한 효과를 올릴 수 있을지 의문이다. 또, 복수 반송파 통신에서는, 통상 복수 반송파 신호에 터보 부호화나 콘볼루션 부호화(convolutional coding) 등의 오류 정정 부호화 처리가 가해지기 때문에, 심볼을 이차원으로 배치할 경우는, 오류 정정 부호화 처리에 의해 생성된 부호 블록 단위로 배치를 고려하지 않으면 안 된다. 그 때문에, 부호 블록을 이차원으로 배치할 경우는, 주파수 선택성 페이딩 뿐만 아니라 멀티패스나 페이딩의 영향도 고려할 필요 있다.

그런데, 일반적으로 터보 부호나 콘볼루션 부호 등의 오류 정정 부호의 오류율 특성은, 오류 정정 부호화 처리에 의해 생성된 부호 블록의 수신 품질(예를 들면, 매 비트 마다의 우도(尤度,/likelihood)) 의 격차가 작을수록 오류 비율이 낮아지고, 한편 그 품질의 격차가 클수록 오류 비율이 높아진다(도 1A~도 1D참조).

또, 매(每) 비트의 우도는, 변조 후의 매(每) 심볼의 품질 즉 SNR(Signal to Noise Ratio) 등에 의존한다. 예를 들면, 100비트 데이터에 대해서 부호화율 R=1/2의 오류 정정(FEC) 부호화를 실시하여 QPSK 심볼로 송신할 경우에는, FEC 부호화 처리에 의해 200비트의 신호가 생성되고, QPSK 심볼은 1 심볼당 2비트로 송신되므로, QPSK 심볼이 100 심볼 송신되게 된다. 송신된 QPSK 심볼은 전파로(傳播路)를 경유하여 수신기에 수신되게 되는데, 이 때 매 QPSK 심볼 마다 SNR이 변화하면, 복호 후에서는 매 2비트 마다 우도가 변화하게 된다. 상기와 같은 데이터 품질의 격차에 의한 FEC 성능 열화가 일어나면, 비록 수신한 신호의 평균 수신 품질, 예를 들면 SNR이 같은 값이었다 하더라도, 부호 블록에 있어서의 매 심볼의 SNR의 격차가 클 경우에는, 오류 정정 후의 신호의 오류율 특성이 열화 해 버리는 문제가 생긴다.

이러한 부호 블록에 있어서의 매 심볼의 SNR 격차에 의한 오류율 특성의 열화는, OFDM 신호를 이용하는 이동 통신 시스템에서는 특히 큰 문제가 된다. OFDM 신호를 이용하는 이동 통신 시스템에서는, 시간축 방향에는 페이딩에 의해 상기 SNR의 변동을 받음과 동시에, 주파수축 방향에는 멀티패스에 기인하는 주파수 선택성 페이딩에 의해 상기 SNR의 변동을 받기 때문이다. 이 때, 시간축 방향의 변동은, 수신기의 이동 속도가 고속으로 될 수록 커지고, 한편 주파수축 방향의 변동은, 송신기와 수신기 간의 멀티패스 신호의 최대 지연 시간이 커질수록 커진다고 하는 특징이 있다. 또, 다른 셀로부터의 간섭도 매 부반송파 마다, OFDM 신호의 심볼마다 크게 변동한다. 그 때문에, 특히 셀 가장자리(edge)에 있어서는, OFDM 신호 1 프레임에 있어서의 매 심볼의 SNR이 크게 격차가 생기게 되어, OFDM 신호의 수신 성능이 열화 해 버린다.

본 발명의 목적은, 복수 반송파 신호의 오류 정정율을 개선하기 위하여, 오류 정정 부호화 처리에 의해 생성되는 부호 블록을 시간축 방향 뿐만 아니라 주파수축 방향으로도 배치하는데 있어서, 복수 반송파 신호의 실제의 수신 상태에 따라 부호 블록 단위로 배치를 조정하는 복수 반송파 통신 방법 및 그 방법에 있어서 사용되는 복수 반송파 통신 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 형태에 의하면, 복수 반송파 통신 방법은, 복수 반송파 신호에 오류 정정 부호화 처리를 가하는 부호화 처리 단계와, 오류 정정 부호화 처리가 가해진 상기 복수 반송파 신호를 송신하는 송신 단계와, 송신된 상기 복수 반송파 신호를 수신하는 수신 단계와, 수신된 상기 복수 반송파 신호에 기초하여 수신 상태를 분석하는 분석 단계와, 상기 분석 단계에 있어서의 분석 결과에 따라, 오류 정정 부호화 처리에 의해 생성되는 부호 블록의 배치를 조정하는 배치 조정 단계를 구비한다.

상기 복수 반송파 통신 방법에 있어서, 바람직한 것은, 상기 분석 단계에서는, 수신된 상기 복수 반송파 신호에 대한 도플러 주파수 및 지연 프로파일에 기초하여 상기 수신 상태를 분석한다.

상기 복수 반송파 통신 방법에 있어서, 바람직한 것은, 상기 분석 단계에서는, 수신된 상기 복수 반송파 신호의 매 심볼의 신호 전력 대 간섭 전력 비율에 기초하여 상기 수신 상태를 분석한다.

본 발명의 다른 형태에 의하면, 복수 반송파 통신 장치는, 복수 반송파 신호에 오류 정정 부호화 처리를 가하는 부호화 처리 수단과, 상기 복수 반송파 신호의 수신 상태의 분석 결과에 따라, 오류 정정 부호화 처리에 의해 생성되는 부호 블록의 배치를 조정하는 배치 조정 수단과, 배치 조정된 상기 복수 반송파 신호를 송신하는 송신 수단을 구비한다.

상기 복수 반송파 통신 장치에 있어서, 바람직한 것은, 상기 배치 조정 수단을 복수 구비하고, 배치 조정된 복수의 상기 복수 반송파 신호를 스케줄링하는 스케줄러를 구비한다.

도 1A는, 부호 블록에 있어서의 각 심볼의 수신 품질의 격차와 그 오류율 특성의 관계를 나타내는 도면,

도 1B는, 부호 블록에 있어서의 매 비트 마다 수신 품질 변동이 큰 경우에 있어서의 수신 품질의 한 형태를 나타내는 도면,

도 1C는, 부호 블록에 있어서의 매 비트 마다 수신 품질 변동이 작은 경우에 있어서의 수신 품질의 한 형태를 나타내는 도면,

도 1D는, 부가적 백색 가우스 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise)의 수신 품질의 한 형태를 나타내는 도면,

도 2는, 본 발명의 실시형태 1에서 사용하는 OFDM 신호 1 프레임의 형태를 나타내는 도면,

도 3A는, 본 발명의 실시형태 1에 있어서, 주파수축 방향으로 수신 품질 변동이 작을 때에, OFDM 신호 1 프레임에 있어서의 데이터를 주파수축 방향으로 배치하는 형태를 나타내는 도면,

도 3B는, 본 발명의 실시형태 1에 있어서, 시간축 방향으로 수신 품질 변동이 작을 때에, OFDM 신호 1 프레임에 있어서의 데이터를 시간축 방향으로 배치하는 형태를 나타내는 도면,

도 3C는, 본 발명의 실시형태 1에 있어서, 주파수축 방향 및 시간축 방향의 수신 품질의 변동에 따라, OFDM 신호의 1 프레임에 있어서의 데이터를 적절하게 배치하는 형태를 나타내는 도면,

도 4A는, 본 발명의 실시형태 1에 있어서, 1 프레임에 있어서의 특정 부반송 파에는 부호 블록을 배치하지 않는 예를 나타내는 도면,

도 4B는, 본 발명의 실시형태 1에 있어서, 1 프레임에 있어서 10 심볼로 구성되는 부호 블록의 형태를 변형한 배치예를 나타내는 도면,

도 4C는, 본 발명의 실시형태 1에 있어서, 오류 정정 부호의 특성에 따라 부호 블록의 크기(심볼수)를 적절하게 변경하는 배치예를 나타내는 도면,

도 4D는, 본 발명의 실시형태 1에 있어서, 1개의 부호 블록을 분할하여, 떨어진 위치에, 즉 5 심볼로 구성되는 2개의 부호 블록을 떨어지게 배치하는 예를 나타내는 도면,

도 4E는, 본 발명의 실시형태 1에 있어서, 복수의 수신기에 대해서 동일한 OFDM 신호를 송신할 경우에, 그 각 수신기의 수신 상태에 따라 부호 블록을 배치하는 예를 나타내는 도면,

도 4F는, 본 발명의 실시형태 1에 있어서, 2개의 수신기에 대해서 동일한 OFDM 신호를 송신할 경우에, 1 프레임에 있어서 50 심볼을 분산해 각각의 수신기에 할당하는 배치예를 나타내는 도면,

도 5는, 본 발명의 실시형태 1에 있어서 사용되는 수신기가 복수 존재할 경우의 OFDM 신호 1 프레임에 있어서의 부호 블록의 배치예를 나타내는 도면,

도 6은, 본 발명의 실시형태 1에 있어서 사용되는 송신기 및 수신기의 구성을 나타내는 블록도,

도 7은, 본 발명의 실시형태 1에 있어서, 부호 블록의 배치를 결정함에 있어서 참조되는 포맷 테이블의 예를 나타내는 도면,

도 8은, 본 발명의 실시형태 2에 있어서 사용되는 수신기의 구성을 나타내는 블록도,

도 9는, 본 발명의 실시형태 3에 있어서 사용되는 송신기 및 수신기의 구성을 나타내는 블록도,

도 10은, 본 발명의 실시형태 4에서 사용되는 송신기 및 수신기의 구성을 나타내는 블록도이다.

본 발명의 요지는, 복수 반송파 신호의 수신 상태의 분석 결과를 송신기에 피드백 (feed back)시켜, 복수 반송파 신호의 오류 정정 부호화 처리에 의해 생성되는 부호 블록을, 동일한 부호 블록에 있어서의 수신 상태가 균일해 지도록, 복수 반송파 신호 1 프레임에 있어서 시간축 방향 뿐만 아니라 주파수축 방향으로도 배치하는 것이다.

이하, 본 발명에 관계되는 실시형태에 대해서, 적절한 도면를 참조하면서 상세하게 설명한다.

(실시형태 1)

도 2에, 시간축 방향으로 10 심볼, 주파수축 방향으로 10 심볼, 합계 100 심볼을 1 프레임으로 하는 OFDM 신호를 표시한다. 실시형태 1에서는, 이 100 심볼을 1 프레임으로 하는 OFDM 신호를 송수신하는 경우를 예로 들어, 아래에 구체적으로 설명한다.

OFDM 신호에 오류 정정 부호화 처리를 가함으로써 생성되는 부호 블록이 10 심볼로 구성된다고 가정하면, 1 프레임에는 10개의 부호 블록을 배치할 수 있다. 본 실시형태에서는, 실제로 전파로를 경유해 수신기에 수신된 OFDM 신호에 대해, 그 1 프레임에 있어서의 각 심볼의 SNR의 변동(수신 상태)을 도플러 주파수 및 지연 프로파일을 관측해서 분석하고, 그 분석결과를 기초로 그 이후에 송신되는 OFDM 신호 1 프레임에 있어서의 부호 블록의 배치를 조정함으로써, 부호 블록에 있어서의 매(每) 심볼의 SNR의 변동을 작게 한다.

여기서, 관측되는 최대 도플러 주파수가 높을 때에는, 각 심볼의 SNR은 시간축 방향으로 격렬하게 변동하고, 한편 최대 지연 시간이 클 때에는, 이 SNR은 주파수축 방향으로 격렬하게 변동한다. 따라서, 각 심볼의 SNR의 관측 결과에 있어서 주파수축 방향보다 시간축 방향으로 변동이 클 때, 예를 들면 수신기가 고속으로 이동하고 있을 때는, 부호 블록을 주파수축 방향으로 연속하여 배치함으로써, 그 매 심볼의 SNR의 격차를 작게 할 수 있다(도 3A참조). 마찬가지로, 시간축 방향보다 주파수축 방향으로 변동이 클 때에는, 부호 블록을 시간축 방향으로 연속하여 배치함으로써, 그 매 심볼의 SNR의 격차를 작게 할 수 있다(도 3B참조). 또, 각 심볼의 SNR의 관측 결과에 있어서 시간축 방향의 변동보다 주파수축 방향의 변동이 크기는 하지만 시간축 방향의 변동도 무시할 수 없을 경우에는, 도 3C에 나타내는 바와 같이 SNR의 변동이 작은 시간축 방향으로 5 심볼, 한편 SNR의 변동이 큰 주파수축 방향으로 2 심볼의 형태로 부호 블록을 배치해도 좋다.

이와 같이 OFDM 신호 1 프레임에 있어서의 부호 블록의 배치는, 실제 OFDM 신호의 수신 상태를 분석하고, 그 분석결과에 따라 부호 블록에 있어서의 매 심볼 의 SNR 격차가 작아지도록 적절하게 조정하면 좋다. 1 프레임에 있어서의 부호 블록의 배치예로서 다음의 형태를 들 수 있다.

도 4A에, 1 프레임에 있어서의 특정한 부반송파에는 부호 블록을 배치하지 않는 예를 나타낸다. 이 배치예에 의하면, 주파수 선택성 페이딩의 영향이 특정한 부반송파에 대해서 현저할 때에, 그 수신 상태가 극단적으로 열화해 있는 부반송파를 사용하지 않음으로써 쓸데없는 신호 송신을 하지 않게 되므로, 다른 셀에 주는 간섭량을 저감시킬 수 있음과 동시에, 송신 전력을 억제하여 소비 전력을 억제할 수 있다.

또, 도 4B에, 1 프레임에 있어서 10 심볼로 구성되는 부호 블록의 형태를 변형시킨 배치예를 나타낸다. 예를 들면, 주파수축 방향 x 시간축 방향으로 나타내어, 10 심볼 x 1 심볼, 5 심볼 x 2 심볼 및 2 심볼 x 5 심볼로 구성되는 각 부호 블록이 혼재해도 좋다 이 배치예에 의하면, 1 프레임에 있어서 매 심볼의 SNR 변동량이 국소적(局所的)으로 바뀌어도 적응할 수 있다.

또, 도 4C에, 오류 정정 부호의 특성에 따라 부호 블록의 크기(심볼수)를 적절하게 변경하는 배치예를 나타낸다. 또, 터보 부호 등은 그 부호 블록의 심볼수가 많을수록 오류 정정율이 향상하므로, 1 프레임에 배치 가능한 범위에서 부호 블록을 크게 해도 좋다. 도 4C에서는, 10 심볼 부호 블록 7개와 30 심볼 부호 블록 1개가 혼재한다.

또, 도 4D에, 1개의 부호 블록을 분할하여 떨어진 위치에, 즉 5 심볼로 구성되는 2개의 부호 블록을 떨어지게 배치하는 예를 나타낸다(도 4D의 사선부를 참조 ). 이 배치예에 의하면, 1 프레임에 있어서 수신 상태가 근사(近似)하는 부분이 나뉘어 나타났을 경우에서도 적응적으로 대응 가능하다.

또, 도 4E에, 복수의 수신기에 대해서 동일한 OFDM 신호를 송신할 때에, 그 각 수신기의 수신 상태에 따라 부호 블록을 배치하는 예를 나타낸다. 이 배치예에 의하면, 각 수신기의 수신 상태에 따른 부호 블록의 배치가 가능해져, 모든 수신기의 오류율 특성을 개선할 수 있다.

또, 도 4F에, 2개의 수신기에 대해서 동일한 OFDM 신호를 송신할 경우에, 1 프레임에 있어서 50 심볼을 분산하여 각각의 수신기에 할당하는 배치예를 나타낸다.

이 배치예에 의하면, 1 프레임에 있어서 SNR 값이 근사하는 50 심볼을 적절하게 선택하여, 그 선택된 50 심볼로 부호 블록을 구성하면 되기 때문에, 각 수신기의 수신 상태에 다른 치밀한 대응이 가능해져, 모든 수신기의 오류율 특성을 개선할 수 있다.

또, 도 5에, OFDM 신호의 수신 상태가 각각 다른 3개의 수신기에 대해서 동일한 OFDM 신호를 송신할 경우에 있어서의 부호 블록의 배치예를 나타낸다. 도 5에 있어서, 수신기 1은, 고속 이동하는 이동 통신 단말장치로서, 멀티패스에 의한 영향이 작은 수신 상태에 있다. 또, 수신기 2는, 저속 이동하는 이동 통신 단말장치로서, 멀티패스에 의한 영향이 큰 수신 상태에 있다. 또, 수신기 3은, 중간 속도로 이동하는 이동 통신 단말장치로서, 멀티패스에 의한 영향도 중간 정도의 수신 상태에 있다. 이러한 각 수신기의 수신 상태에 따라 1 프레임에 부호 블록을 배치 한다고 하면, 수신기 1에 대해서는 주파수축 방향으로 연속하여 부호 블록을 배치하는 형태가 바람직하고, 수신기 2에 대해서는 시간축 방향으로 연속하여 부호 블록을 배치하는 형태가 바람직하고, 수신기 3에 대해서는 시간축 방향으로 5 심볼 연속하는 한편, 주파수축 방향으로 2 심볼 연속하여 부호 블록을 배치하는 형태가 바람직하다. 이들 3개의 수신기용으로 각각 배치한 부호 블록을 주파수 분할 다중(FDMA) 함으로써 1 프레임의 OFDM 신호를 생성할 수가 있다. 또, 이와 같이 하여 생성된 OFDM 신호는, 시간축 방향으로 10 심볼, 주파수축 방향으로 30 심볼, 합계 300 심볼을 1 프레임으로서 구성된다.

도 6은, 1대1의 OFDM 통신에서 사용되는 송신기(a)와 수신기(b)의 구성을 나타내는 블록도이다. 송신기(500)는, 블록 분할부(501), 오류 정정 부호화부(502), 부호 블록 배치부(503), OFDM 송신 처리부(504), 송신 무선 주파수(RF)부(505), 수신 RF부(506), 요구 포맷 검출부(507), 프레임 포맷 결정부(508) 및 안테나 소자(509)를 구비한다. 또, 수신기(550)는, 수신 RF부(551), OFDM 수신 처리부(552), 부호 블록 재(再)배치부(553), 오류 정정 복호화부(554), 최대 도플러 주파수 검출부(555), 시간축 방향 변동 예측치 산출부(556), 지연 프로파일 검출부(557), 주파수축 방향 변동 예측치 산출부(558), 변동량 비교부(559), 요구 포맷 결정부(560), 요구 포맷 송신부(561), 송신 RF부(562) 및 안테나 소자(563)를 구비한다.

송신기(500)에서는, 프레임 포맷 결정부(508)로부터의 지시에 따라 블록 분할부(501)에 의해 송신 데이터가 부호 블록에 상당하는 소정 크기로 분할된다. 블록 분할부(501)로 분할된 개개의 송신 데이터는, 오류 정정 부호화부(502)에 입력 되어, 여기서 콘볼루션 부호화 등의 오류 정정 부호화 처리가 가해져 부호 블록으로 가공된다. 이 부호 블록은, 부호 블록 배치부(503)에 입력되고, 여기서 프레임 포맷 결정부(508)로부터 지시된 배치, 즉 OFDM 신호로 변환된 후의 1 프레임에 있어서 지시된 배치가 되도록 재배치 된다. 부호 블록 배치부(503)로부터 OFDM 송신 처리부(504)에 입력된 부호 블록은, OFDM 송신 처리부(504)에 있어서 직/병렬 변환, IFFT(역고속 푸리에 변환), 병/직렬 변환 및 가드 인터벌 삽입 등의 OFDM 신호를 생성하기 위한 주지의 처리가 가해진다. 그리고, OFDM 송신 처리부(504)로부터 송신 RF부(505)에 입력된 OFDM 신호는, 여기서 디지털/아날로그(D/A) 변환, 반송파 곱셈 및 증폭 등의 신호 처리가 가해진 후에, 안테나 소자(509)로부터 무선 송신된다.

이어서, 송신기(500)로부터 송신된 OFDM 신호는, 전파로를 경유하여 수신기(550)의 안테나 소자(563)로 수신된다. 안테나 소자(563)로 수신된 OFDM 신호는, 수신 RF부(551)에 입력되어, 여기서 증폭, 주파수 변환 및 아날로그 / 디지털(A/D) 변환 등의 신호 처리가 가해진다. 수신 RF부(551)로부터 OFDM 수신 처리부(552)에 입력된 OFDM 신호는, 여기서 직/병렬 변환, FFT 처리 및 병/직렬 변환 등의 신호 처리가 가해지고, 계속하여 부호 블록 재배치부(553), 최대 도플러 주파수 검출부(555) 및 지연 프로파일 검출부(557)에 각각 입력된다. 부호 블록 재배치부(553)에 입력된 OFDM 신호는, 그 1 프레임 마다 내포하는 부호 블록을 부호 블록 배치부(503)에 의해, 재배치 되기 전의 원래의 배치로 되돌려진다. 원래의 배치로 재배치됨으로써 추출된 부호 블록은, 오류 정정 복호화부(554)에 있어서 비터비 알고리 즘(Viterbi Algorithm) 등의 주지의 복호 알고리즘에 의해 복호되고, 복호되는 대로 순차적으로 출력된다.

또, OFDM 신호는, 최대 도플러 주파수 검출부(555)에 있어서, 1 프레임 단위로 심볼 마다 도플러 주파수가 측정된다. 그리고, 각 심볼에 대해 측정된 최대 도플러 주파수는, 시간축 방향 변동 예측치 산출부(556)에 입력되고, 여기서 1 프레임의 시간축 방향에 있어서의 그 변동량이 산출된다. 또, 시간축 방향 변동 예측치 산출부(556)에서는, 산출된 시간축 방향에 있어서의 그 변동량의 추이를 기초로, 그 이후 수신되는 OFDM 신호에 대한 시간축 방향에 있어서의 그 변동량이 예측된다. 이 시간축 방향에 있어서의 변동량 예측치는, 변동량 비교부(559)에 입력된다.

또, 지연 프로파일 검출부(557)에 있어서, 입력된 OFDM 신호가 매 심볼의 지연 시간 및 신호 강도를 1 프레임 단위로 평균화되고, 그 평균치에 대한 각 심볼의 분포가 산출됨으로써, 매 심볼의 지연 프로파일이 생성된다. 이 지연 프로파일은, 주파수축 방향 변동 예측치 산출부(558)에 입력되고, 여기서 OFDM 신호 1 프레임의 주파수축 방향에 있어서의 그 변동량의 추이를 기초로, 그 이후 수신되는 OFDM 신호에 대한 주파수축 방향에 있어서의 그 변동량이 예측된다. 그리고, 이 주파수축 방향의 변동량 예측치는 변동량 비교부(559)에 입력된다.

변동량 비교부(559)에서는, 시간축 방향 변동 예측치 산출부(556)로부터 입력되는 최대 도플러 주파수에 대한 시간축 방향의 변동량 예측치와 주파수축 방향 변동 예측치 산출부(558)로부터 입력되는 지연 프로파일에 대한 주파수축 방향의 변동량 예측치가 비교되어, 그 이후에 수신되는 OFDM 신호 1 프레임의 시간축 방향에 있어서의 매 심볼의 SNR 격차 정도와 동 주파수축 방향에 있어서의 그 격차 정도와의 비율이 산출된다. 산출된 OFDM 신호 1 프레임에 있어서의 각 심볼의 SNR 격차 비율은, 요구 포맷 결정부(560)에 입력된다. 요구 포맷 결정부(560)에서는, 그 격차의 비율에 따라, OFDM 신호 1 프레임을 종합적으로 감안하여 부호 블록에 있어서의 매 심볼의 SNR 격차가 가장 작아지는 부호 블록의 배치가 결정된다. 이러한 부호 블록의 배치는, 예를 들면 도 7에 기재한 포맷 테이블 A, B에 기재된 1개의 부호 블록의 양상을 시행 착오적으로 조합하여, 매번 1 프레임에 있어서의 종합적인 평가를 실시함으로써 결정할 수 있다. 또, 도 7에 대해서는 후술한다.

요구 포맷 결정부(560)에 있어서 결정되는 OFDM 신호 1 프레임에 있어서의 부호 블록 배치에 대한 포맷은, 요구 포맷 송신부(561) 및 송신 RF부(562)를 경유하는 동안에 주지의 신호 처리가 가해져, 안테나 소자(563)로부터 무선 송신된다.

이어서, 수신기(550)로부터 무선 송신된 신호는, 송신기(500)의 안테나 소자(509)로 수신된 후에, 수신 RF부(506)에 있어서 증폭, 주파수 변환 및 A/D변환 등의 신호 처리가 가해진다. 그리고, 이 송신 신호는, 요구 포맷 검출부(507)에 입력되어, 여기서 상기 포맷의 내용이 추출된다. 또, 이 추출된 포맷은, 프레임 포맷 결정부(508)에 입력되어, 여기서 부호 블록의 크기나 1 프레임에 있어서의 부호 블록의 배치가 구체적으로 결정된다. 그리고, 이 결정에 기초하여 프레임 포맷 결정부(508)로부터 블록 분할부(501)에 1개의 부호 블록의 크기(심볼수)에 대한 지시가, 그리고 부호 블록 배치부(503)에 OFDM 신호 1 프레임에 있어서의 부호 블록의 배치에 대한 지시가 각각 입력된다. 이 이후는, 상기 각 구성부에 있어서 상술한 각각의 신호 처리가 반복하여 실시되게 된다.

도 7에, 요구 포맷 결정부(560)에 있어서 결정되는 OFDM 신호 1 프레임에 있어서의 부호 블록의 배치에 대한 포맷을 생성하는데 있어서 이용 가능한 1개의 부호 블록의 형태의 예를 나타낸다. 포맷 테이블 A에는, 10 심볼로 구성되는 부호 블록의 형태의 예를 나타낸다. 또한, 테이블 중의 「(t, f)」는, 「(시간축 방향의 심볼수, 주파수축 방향의 심볼수)」의 뜻이다. 또, 포맷 테이블 B는, 10 심볼로 구성되는 부호 블록과, 20 심볼로 구성되는 부호 블록이 혼재하는 경우에 있어서의 이들 부호 블록의 형태의 예를 나타낸다. 요구 포맷 결정부(560)에서는, 포맷 테이블 (A) 또는 포맷 테이블 (B)를 이용하여, OFDM 신호의 수신 상태에 따라, 이러한 부호 블록을 적절하게 조합하여 1 프레임에 있어서의 부호 블록의 배치를 결정할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관계되는 복수 반송파 통신 방법 및 그 통신 장치에 의하면, 수신기(550)에 있어서 OFDM 신호의 수신 상태를 그 최대 도플러 주파수와 그 지연 프로파일에 기초하여 분석하기 때문에, 전파로를 경유하는 것에서 기인하는 복수 반송파 신호의 주파수축 방향으로의 악영향과 시간축 방향으로의 악영향을 개별적으로 분석할 수가 있으며, 이러한 분석 결과에 기초하여 복수 반송파 신호 1 프레임에 있어서의 부호 블록의 배치를 치밀하게 조정할 수 있다.

(실시형태 2)

도 8은, 실시형태 2에 관계되는 복수 반송파 통신 방법에 있어서 사용되는 수신기의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시형태에서는, 1대1의 OFDM 통신에 있어서, 수신기가 OFDM 신호의 부호 블록에 있어서의 매 심볼의 SNR 변동량을 그 SIR(Signal-to-Interference power Ratio:신호 전력 대 간섭 전력 비율)에 기초하여 예측하여, 부호 블록의 배치를 결정한다.

이하, 본 실시형태에 관계되는 복수 반송파 통신 방법 및 그 방법에 있어서 사용되는 수신기에 대해, 적절한 도면을 참조하면서 설명하는데, 실시형태 1에서 나타낸 구성요소와 동일한 기능을 발휘하는 구성요소에 대해서는, 동일한 참조 부호를 첨부하고 그 설명을 생략한다.

수신기(750)는, 수신기(550)에 있어서, 최대 도플러 주파수 검출부(555), 시간축 방향 변동 예측치 산출부(556), 지연 프로파일 검출부(557), 주파수축 방향 변동 예측치 산출부(558) 및 변동량 비교부(559)대신에, 매 심볼 수신 SIR 예측부(701), 1 x 10 매핑 시 SIR 분산 계산부(702), 5 x 2 매핑 시 SIR 분산 계산부(703), 10 x 1 매핑 시 SIR 분산 계산부(704) 및 SIR 분산치 비교부(705)를 구비한다. 또, 이들 3개의 SIR 분산 계산부(702, 703, 704)는, 재배치부(721), 매 부호 블록 평균 SIR 산출부(722), 매 부호 블록 SIR 분산 산출부(723) 및 SIR 분산 평균부(724)를 각각 구비한다.

매(每)심볼 수신SIR 예측부(701)에서는, OFDM 수신 처리부(552)로부터 출력되어 오는 OFDM 신호가 1 프레임분 축적되어, 거기에 내포되는 전부의 심볼에 대해 SIR이 측정된다. 그리고, 측정에 의해 얻어진 전부의 심볼에 대한 SIR이 1 x 10 매핑시 SIR 분산 계산부(702), 5 x 2 매핑시 SIR 분산 계산부(703) 및 10 x 1 매핑시 SIR 분산 계산부(704)에 각각 입력된다.

1 x 10 매핑시 SIR 분산 계산부(702)에서는, 입력된 매 심볼의 SIR이 재배치부(721)에 입력된다. 재배치부(721)에서는, 부호 블록을 도 3 A에 나타내는 배치로 하는 것이 가정되고, 이 가정에 따라 각 부호 블록별로 매 심볼의 SIR이 구분된 후, 이 매 부호블록 SIR이 순차적으로 매 부호블록 평균 SIR 산출부(722)와 매 부호블록 SIR 분산 산출부(723)에 평행하여 입력된다. 매 부호블록 평균 SIR 산출부(722)에서는, 매 부호블록 마다의 SIR 의 평균이 산출된다. 그리고, 이 평균 SIR이, 매 부호블록 SIR 분산 산출부(723)에 입력된다. 매 부호블록 SIR 분산 산출부(723)에서는, 입력된 평균 SIR과, 그 평균 SIR에 대응하는 부호블록에 있어서의 각 심볼의 SIR에 기초하여, 매 부호블록의 분산이 산출된다. 이 매 부호 블록의 SIR 분산은, SIR 분산 평균부(724)에 입력되고, 여기서 1 프레임분의 매 부호블록 SIR의 분산이 집적되어 평균화된다. 그리고, 이 평균화된 1 프레임 분의 매 부호블록 SIR의 분산이 SIR 분산치로서 순차적으로 SIR 분산치 비교부(705)에 입력된다. 이 1 x 10 매핑시 SIR 분산 계산부(702)에 있어서의 신호 처리와 동일한 신호 처리가, 5 x 2 매핑시 SIR 분산 계산부(703) 및 10 x 1 매핑시 SIR 분산 계산부(704)에서도 실시되어, 각각의 SIR 분산치가 SIR 분산치 비교부(705)에 입력된다. SIR 분산치 비교부(705)에서는, 1 x 10 매핑시 SIR 분산 계산부(702), 5 x 2 매핑시 SIR 분산 계산부(703) 및 10 x 1 매핑시 SIR 분산 계산부(704)로부터 입력된 SIR 분산치가 각각 비교되고, 이 SIR 분산치가 가장 작아지도록 1 프레임에 있어서의 부호 블록 의 배치가 선택된다. 이 선택된 부호 블록의 배치가 요구 포맷 결정부(560)에 통지되고, 그 후 실시형태 1과 마찬가지로 하여 부호 블록의 배치에 대한 포맷이 송신기(500)에 무선 송신된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관계되는 복수 반송파 통신 방법에 의하면, 매 심볼의 SIR에 기초하여 복수 반송파 신호의 수신 상태가 분석되기 때문에, 그 수신 상태를 치밀하게 분석할 수가 있으며, 복수 반송파 신호의 오류 정정율을 확실하게 높일 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, OFDM 신호 1 프레임에 10 심볼로 구성되는 부합(符合) 블록을 배치하는 것을 전제로 하여 SIR 분산 계산부(702, 703, 704) 3개를 사용하는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 이 경우로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 복수의 부호 블록을 OFDM 신호 1 프레임에 수용할 수 있으면, 부호 블록의 크기나 모양을 바꾸거나, SIR 분산 계산부를 늘이거나 해도 좋다.

(실시형태 3)

도 9는, 실시형태 3에 관계되는 복수 반송파 통신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시형태에서는, 1대1의 OFDM 통신에 있어서, 수신기가 OFDM 신호의 수신 상태에 대한 분석을 실시하지 않고, 그 수신 상태에 관한 정보를 송신기에 송신하여, 송신기가 상기 정보를 기초로 그 수신 상태를 분석함으로써 OFDM 신호 1 프레임에 있어서의 부호 블록의 배치를 결정한다.

이하, 본 실시형태에 관계되는 복수 반송파 통신 방법 및 그 통신 장치에 대해, 적절한 도면을 참조하면서 설명하는데, 실시형태 1에 있어서 나타낸 구성요소 와 동일한 기능을 발휘하는 구성요소에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.

송신기(800)는, 송신기(500)에 있어서, 요구 포맷 검출부(507)대신에 채널 정보 검출부(807)를 구비한다. 채널 정보 검출부(807)는, 수신기(850)로부터 송신되어 오는 OFDM 신호의 수신 상태에 관한 다음 정보를 기초로 그 수신 상태를 분석하는 것으로 OFDM 신호 1 프레임에 있어서의 부호 블록의 배치를 결정한다. 이 OFDM 신호의 수신 상태에 관한 정보란, 최대 도플러 주파수, 지연 프로파일, 최대 지연 시간, 지연파 수와 각각의 경로의 지연 시간과 각각의 경로의 파워, 및 매 부반송파의 채널 추정치 등이다.

또, 수신기(850)는, 수신기(550)에 있어서, 시간축 방향 변동 예측치 산출부(556), 주파수축 방향 변동 예측치 산출부(558), 변동량 비교부(559), 요구 포맷 결정부(560) 및 요구 포맷 송신부(561) 대신에, 채널 정보 생성부(859) 및 채널 정보 송신부(861)를 구비한다. 채널 정보 생성부(859) 및 채널 정보 송신부(861)는, 상기 OFDM 신호의 수신 상태에 관한 각 정보를 생성하고, 이러한 정보를 송신기(800)에 무선 송신한다.

본 실시형태에 관계되는 복수 반송파 통신 방법 및 그 통신 장치에 의하면, 전파로를 경유하는 것에 기인하는 복수 반송파 신호의 주파수축 방향으로의 악영향과 그 시간축 방향으로의 악영향을 개별적으로 분석할 수가 있어, 이러한 분석 결과에 기초하여 복수 반송파 신호의 1 프레임에 있어서의 부호 블록의 배치를 치밀하게 조정할 수 있음과 동시에, 수신기에 걸리는 신호 처리의 부하를 경감할 수 있 다. 그 때문에, 수신기의 구성을 간소화하여, 수신기를 경박단소 (輕薄短小)화 할 수 있다.

(실시형태 4)

도 10은, 실시형태 4에 관계되는 복수 반송파 통신 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 본 실시형태에서는, 1대의 송신기에 대해서 복수의 수신기가 동시에 OFDM 통신을 실시한다.

이하, 본 실시형태에 관계되는 복수 반송파 통신 방법 및 그 통신 장치에 대해, 적절한 도면을 참조하면서 설명하나, 실시형태 1에 있어서 나타낸 구성요소와 동일한 기능을 발휘하는 구성요소에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략 한다.

송신기(900)는, OFDM 송신 처리부(504), 송신 RF부(505), 수신 RF부(506), 안테나 소자(509), 스케줄러(923), 다중부(924) 및 복수의 부호 블록화 유니트(920)를 구비한다. 또, 부호 블록화 유니트(920)는, 블록 분할부(501), 오류 정정 부호화부(502), 부호 블록 배치부(503), 요구 포맷 검출부(507), 프레임 포맷 결정부(508), 분리부(921) 및 SIR 정보 취득부(922)를 구비하고, 동시에 통신을 실시하는 수신기와 동일 개수 설치된다. 또, 수신기(950)는, 수신기(550)에 구비되는 각 구성요소에 추가하여, 수신 SIR 검출부(971), 수신 SIR 정보 송신부(972) 및 다중부(973)를 더 구비한다.

수신기(950)에서는, OFDM 수신 처리부(552)로부터 수신 SIR 검출부(971)에 OFDM 신호가 입력된다. 수신 SIR 검출부(971)에서는, OFDM 신호 1 프레임에 있어 서의 전(全)심볼의 SIR이 축적된다. 이 축적된 1 프레임분 심볼의 SIR은, 수신 SIR 정보 송신부(972)에 입력되고, 여기서 1 프레임 단위로 평균화된다. 이 평균 SIR은, 다중부(973)에 입력되고, 여기서 요구 포맷 송신부(561)로부터 입력되어 오는 부호 블록의 배치에 대한 포맷과 다중된 후, 송신기(900)에 대해서 무선 송신된다.

이 수신기(950)로부터 무선 송신된 신호는, 송신기(900)에 수신된 후, 부호 블록화 유니트(920)에 있어서의 분리부(921)에 입력된다. 분리부(921)에서는, 그 포함되는 부호 블록화 유니트(920)에 있어서 입력된 신호를 처리해야할 것인지가 판정되고, 처리해야한다는 판정 결과가 얻어진 때에 한하여, 그 신호에 포함되는 상기 평균 SIR과 상기 부호 블록의 배치에 대한 포맷이 각각 분리 추출된다. 그리고, 이 평균 SIR은 SIR 정보 취득부(922)에 입력되고, 한편으로 부호 블록의 배치에 대한 포맷은 요구 포맷 검출부(507)에 입력된다. SIR 정보 취득부(922)에서는, 입력된 평균 SIR에 기초하여 수신기(950)에 있어서의 OFDM 신호의 수신 상태에 관한 정보가 취득된다. 그리고, 각 부호 블록화 유니트(920)가 담당하는 수신기(950)에 있어서의 OFDM 신호의 수신 상태에 관한 정보가 모두 스케줄러(923)에 입력된다. 스케줄러(923)에서는, 이 각 수신기(950)에 대한 수신 상태에 관한 정보에 기초하여, 다음번 송신되는 OFDM 신호에 대해, 각 수신기(950)에 할당될 심볼수나 부호 블록의 배치가 결정된다. 스케줄러(923)에 있어서의 이 결정은, 다중부(924)에 입력되고, 여기서 소망한 신호 처리가 가해짐으로써 실현된다.

따라서, 본 실시형태에 관계되는 복수 반송파 통신 방법 및 그 통신 장치에 의하면, 배치 조정 수단에 상당하는 부호 블록화 유니트(920)가 복수 설치되고, 이들로부터의 출력을 적절하게 선택하여 조합하는 스케줄러가 구비되기 때문에, 복수의 수신기에 대해서 복수 반송파 신호를 송신할 경우에, 모든 수신기의 수신 상태를 감안하여 종합적으로 오류 정정율이 높아지도록, 복수 반송파 신호에 있어서의 부호 블록의 배치를 조정할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 다치(多値) 변조 방식을 채용해도 좋으며, 그 경우에는 상위 비트와 하위 비트로 그룹을 나누어 부호 블록의 배치를 실시해도 좋다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 복수 반송파 신호의 실제의 수신 상태를 분석하고, 그 분석 결과에 따라 부호 블록의 배치가 적절하게 조정되기 때문에, 시시각각 변화하는 전파로에서의 악영향에 적응적으로 대응하여, 복수 반송파 신호의 오류 정정율을 확실하게 개선할 수가 있다.

또, 본 발명에 의하면, 도플러 주파수 및 지연 프로파일을 동시에 관측하기 때문에, 전파로를 경유함에 기인하는 주파수축 방향으로의 악영향과 시간축 방향으로의 악영향을 개별적으로 분석할 수가 있으며, 이러한 분석 결과를 기초로 부호 블록의 배치를 치밀하게 조정할 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 매(每)심볼의 SIR에 기초하여 복수 반송파 신호의 수신 상태가 분석되기때문에, 한층 치밀한 분석 결과를 얻을 수 있어, 복수 반송파 신호의 오류 정정율을 확실하게 높일 수가 있다.

또, 본 발명에 의하면, 복수의 배치 조정 수단으로부터의 출력을 적절하게 선택하여 조합시키는 스케줄러가 구비되기 때문에, 복수의 수신기에 대해서 복수 반송파 신호를 송신할 경우에, 모든 수신기를 감안하여 종합적으로 오류 정정율이 높아지도록 복수 반송파 신호에 있어서의 부호 블록의 배치를 조정할 수 있다.

본 발명에 의하면, 복수 반송파 신호의 실제의 수신 상태를 분석하고, 그 분석결과에 따라 부호 블록의 배치가 적절하게 조정되기 때문에, 시시각각으로 변화하는 전파로에서의 악영향에 적응적으로 대응하여, 복수 반송파 신호의 오류 정정율을 확실하게 개선할 수 있다.

본 명세서는 2003년 6월 12 일에 출원한 일본 특허 출원 2003-168287에 기초하고 있는 것이다. 이 내용을 모두 여기에 포함시켜 놓는다.

본 발명은, 이동 통신 시스템에 있어서의 이동국 장치나 기지국 장치등에 탑재되는 복수 반송파 송신 장치 및 복수 반송파 수신장치에 적용할 수 있다.

Claims

복수 반송파 신호에 오류 정정 부호화 처리를 가하는 부호화 처리 단계와,

오류 정정 부호화 처리가 가해진 상기 복수 반송파 신호를 송신하는 송신 단계와,

송신된 상기 복수 반송파 신호를 수신하는 수신 단계와,

수신된 상기 복수 반송파 신호에 기초하여 수신 상태를 분석하는 분석 단계와,

상기 분석 단계에 있어서의 분석 결과에 따라, 오류 정정 부호화 처리에 의해 생성되는 부호 블록의 배치를 조정하는 배치 조정 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 복수 반송파 통신 방법.
제1 항에 있어서,

상기 분석 단계에서는, 수신된 상기 복수 반송파 신호에 대한 도플러 주파수 및 지연 프로파일에 기초하여 상기 수신 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는 복수 반송파 통신 방법.
제1 항에 있어서,

상기 분석 단계에서는, 수신된 상기 복수 반송파 신호의 매 심볼의 신호 전력 대 간섭 전력 비율에 기초하여 상기 수신 상태를 분석하는 것을 특징으로 하는 복수 반송파 통신 방법.
복수 반송파 신호에 오류 정정 부호화 처리를 가하는 부호화 처리 수단과,

상기 복수 반송파 신호의 수신 상태의 분석 결과에 따라, 오류 정정 부호화 처리에 의해 생성되는 부호 블록의 배치를 조정하는 배치 조정 수단과,

배치 조정된 상기 복수 반송파 신호를 송신하는 송신 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 복수 반송파 통신 장치.
제4 항에 있어서,

상기 배치 조정 수단을 복수 구비하고,

배치 조정된 복수의 상기 복수 반송파 신호를 스케줄링하는 스케줄러를 구비하는 것을 특징으로 하는 복수 반송파 통신 장치.