WO1999004524A1 - Emetteur, recepteur, procede d'emission et procede de reception - Google Patents

Emetteur, recepteur, procede d'emission et procede de reception Download PDF

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WO1999004524A1
WO1999004524A1 PCT/JP1998/001710 JP9801710W WO9904524A1 WO 1999004524 A1 WO1999004524 A1 WO 1999004524A1 JP 9801710 W JP9801710 W JP 9801710W WO 9904524 A1 WO9904524 A1 WO 9904524A1
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signal
carrier
modulation
multicarrier
multiple access
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PCT/JP1998/001710
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Inventor
Wataru Matsumoto
Original Assignee
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J11/00Orthogonal multiplex systems, e.g. using WALSH codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/0004Modulated-carrier systems using wavelets
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
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    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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    • H04L27/2647Arrangements specific to the receiver only
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    • H04L27/26542Wavelet transform demodulators 

Definitions

  • the present invention relates to a digital communication device.
  • the present invention relates to a transmitter, a receiver, and a transmission / reception method of a digital communication device using a multicarrier modulation method. s "
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • FDMA Frequency Division Multiple Access
  • TDMA Time Division Multiple Access
  • PN pseudo noise
  • the frequency bandwidth becomes wider with respect to the code transmission rate. Therefore, the CDMA system uses S SM A (S pread Spectrum um Multiple Access). s: Spread spectrum multiple access method.
  • Fig. 33 and Fig. 34 are configuration examples of a transmitter and a receiver that realize the direct spreading (Direcct Spread: DS) scheme that is most frequently used in spread spectrum communication.
  • DS direct spreading
  • FIG. 33 is a block diagram of a transmitter using spectrum spreading.
  • the digital information a (t) is subjected to ⁇ / 4 shift QP SK (QuadratPureSeshafttKaying) modulation by the information modulator 111.
  • QP SK QuadratPureSeshafttKaying
  • a spread code c (t) based on a PN (pseudo noise) code is generated by an oscillator 114 and a spread code generator 115.
  • a multiplication of the information modulation wave b (t) and the spreading code c (t) is performed by the spreading modulation unit 112 to generate a spread spectrum signal s (t).
  • the information modulation wave b (t) and the spreading code c (t) are both ⁇ 1 amplitude signals, and the signal obtained by multiplying the information modulation wave b (t) and the spreading code c (t) is spread spectrum.
  • the spread spectrum signal s (t) can be described as follows.
  • the spread spectrum signal s (t) is up-converted by the frequency conversion section 113 and transmitted wirelessly from the antenna.
  • FIG. 34 is a block diagram of a receiver using spread spectrum.
  • the signal received from the antenna is down-converted by the frequency converter 1 19 to obtain a spread spectrum signal s (t).
  • the PN code is generated by the oscillator 122 and the code synchronization control circuit 122 in synchronization with the spread spectrum signal s (t).
  • the spreading code generator 120 generates the same spreading code c (t) as the transmitting side from the PN code.
  • the spreading demodulator 1 1 8 The signal c (t) is multiplied by the spread spectrum signal s (t) to obtain the information modulation b (t). This is demodulated by the information demodulation unit 117 using ⁇ / 4 shift QPSK to reproduce the digital information a (t).
  • reproduction of the information modulated wave b (t) can be realized.
  • FIG. 35 is a diagram showing a configuration of a transmitter and a receiver of a conventional TDMA wireless device.
  • FIG. 36 is a diagram illustrating a spectrum of a signal that has been subjected to ⁇ 4 shift QPSK modulation using a conventional TDMA method.
  • a ⁇ / 4 shift QPSK system was used for modulation and modulation of a digital signal.
  • this modulation method as shown in Fig. 36, the spectrum in the band of the normalized frequency 0.22 to 0.28 ( ⁇ / 2 ⁇ ) is rounded, It can be seen that the distribution of the spectrum becomes weaker as it moves from the center to the outside, and does not sufficiently use the energy allowed in the band.
  • AD SL Analog Subscriber Line
  • DMT Discrete Mu 1 titone
  • Fig. 37 shows the configuration of ADS L
  • Fig. 38 shows the frequency distribution of ADS L (DMT method).
  • the telephone office 141 is provided with an exchange 101, various servers 102, a duplexer 103, a router 104, and an ADSL modem 105.
  • Each home 142 is provided with a data modem 107, a duplexer 108, an ADSL modem 109, a terminal 140, and a terminal 143. It is assumed that the duplexer 108 also has a function as a multiplexer.
  • the communication includes voice communication and data communication. Here, the case of data communication will be described below as an example.
  • the data from the telephone service input from the telephone network 100 is sent to the telephone line 146 by the branching filter 103 via the exchange 101.
  • data input from the Internet network 106 or data supplied from the server 102 is sent to the ADSL modem 105 via the router 104.
  • the ADSL modem 105 modulates data using a downlink multicarrier as shown in FIG. 38 and sends the modulated multicarrier modulated data to the duplexer 103.
  • the duplexer 103 puts together the data from the switch 101 and the ADS L modem 105 on the telephone line 146.
  • the duplexer 108 of the home 142 branches the data of the telephone service to the data modem 107.
  • the multicarrier modulation data carried on the multicarrier of the downlink channel is branched to the ADSL modem 109.
  • the data modem 107 converts the data obtained from the duplexer 108 from analog to digital and sends the data to the terminal 140.
  • the AD SL modem 109 demodulates the multicarrier modulation data and sends it to the terminal 143.
  • the data generated at the terminals 140 and 143 are sent to the central office 141 via the reverse route.
  • the data generated by the terminal 140 is transmitted using the band of the telephone service, and transmitted to the telephone network 100 via the exchange 101.
  • the data generated from the terminal 143 is sent to the telephone station 141 using the uplink multi-carrier wave, converted into digital data by the ADSL modem 105, and then sent to the Internet network 106.
  • ADSL telephone services of the general telephone network and data of the Internet network are transmitted and received at different frequencies using a duplexer.
  • the multicarrier communication method since the multicarrier communication method is used, there are multiple carrier waves (subcarriers) at the bottom and at the bottom as shown in the figure.
  • an OFDM (Orthogonal) FrequencyDivinisioonMu1tip1exing method is used.
  • ADSL can perform data communication of 64 kbps to 1.3 Mbps in the upstream and 1.5 Mbps to 12 Mbps in the downstream.
  • the CDMA system has the advantage of larger communication capacity than the TDMA and FDMA systems, but in recent years it has become necessary to further increase the communication capacity compared to the conventional CDMA system. In the future, when image transmission will be performed by radio, etc., it is considered essential that the demand for further increasing the communication capacity of the current CDMA system becomes stronger.
  • the present invention aims to further increase the communication capacity of the current multiple access systems such as the CDMA system and the TDMA system without deteriorating the receiving sensitivity and expanding the bandwidth. Aim.
  • Another object of the present invention is to realize a high transmission rate in a limited frequency band.
  • ADSL is a technology for wired, and is not compatible with wireless.
  • An object of the present invention is to enable a signal received by ADSL to be transmitted and received wirelessly. It is another object of the present invention to simplify the data interface between wired and wireless, and to efficiently convert the data to a wireless interface. Disclosure of the invention
  • a transmitter that receives a digital signal, performs multicarrier modulation, and outputs a multicarrier modulation signal, and that receives a multicarrier modulation signal, modulates the multicarrier modulation signal by a multiple access method, and modulates the signal.
  • a multiple-access transmitter that transmits signals
  • the multi-carrier modulation unit performs multi-carrier modulation according to an OFDM (Orthogonal AlFrequencyDivinisionNultiiplexing) method.
  • OFDM Orthogonal AlFrequencyDivinisionNultiiplexing
  • the multi-carrier modulation unit includes a discrete multi-tone (DMT) modulation unit that performs an inverse Fourier transform.
  • DMT discrete multi-tone
  • the multi-carrier modulation unit includes a discrete wavelet multi-tone (DWMT) modulation unit that performs inverse discrete wavelet transform.
  • DWMT discrete wavelet multi-tone
  • the multiple access transmitter receives a multicarrier modulation signal and modulates the multicarrier modulation signal by a code division multiple access (CDMA) system.
  • CDMA code division multiple access
  • the multiple access transmission section includes a TDMA transmission section that inputs a multicarrier modulation signal and modulates the multicarrier modulation signal by a time division multiple access (TDMA) method.
  • TDMA time division multiple access
  • the multiple access transmission unit includes an FDMA transmission unit that inputs a multicarrier modulation signal and modulates the multicarrier modulation signal by a frequency division multiple access (FDMA) method.
  • FDMA frequency division multiple access
  • the multicarrier modulation unit generates subchannels having different data transmission rates based on the positions of the subchannels forming the multicarrier.
  • the multi-carrier modulation unit is characterized in that sub-channels having different powers are generated based on the positions of the sub-channels constituting the multi-carrier.
  • a receiver includes a multiple access demodulation unit that receives a modulated signal, demodulates the signal by a multiple access method, and outputs a demodulated signal,
  • a multi-carrier demodulator that inputs a demodulated signal, multi-carrier demodulates the demodulated signal, and outputs a digital signal
  • the multi-carrier demodulation section performs multi-carrier demodulation by an OFDM (OrthogonalFrequencyDivinisioonMultiiplexing) method.
  • OFDM OrthogonalFrequencyDivinisioonMultiiplexing
  • the multicarrier demodulation unit includes a discrete multitone (DMT) demodulation unit that performs a Fourier transform.
  • DMT discrete multitone
  • the multi-carrier demodulation unit is characterized by including a discrete wavelet multitone (DWMT) modulation unit that performs a discrete wavelet transform.
  • the multiple access demodulation unit is characterized by including a CDMA receiving unit that receives the modulated signal and demodulates the code signal by a code division multiple access (CDMA) method.
  • CDMA code division multiple access
  • the multiple access demodulation unit is characterized in that it has a TDMA receiving unit for receiving a modulated signal and demodulating the signal by a time division multiple access (TDMA) method.
  • the multiple access demodulation unit is characterized in that it has an FDMA receiving unit that receives a modulated signal and demodulates the signal by a frequency division multiple access (FDMA) method.
  • the multi-carrier demodulation unit is characterized in that sub-channels having different data transmission rates are input and demodulated based on the positions of the sub-channels constituting the multi-carrier.
  • the multi-carrier demodulation unit is characterized in that sub-channels having different powers are input and demodulated based on the positions of sub-channels constituting a multi-carrier.
  • a transmitter includes a carrier selection unit that inputs a multi-carrier signal in which wired data and wireless data are respectively assigned to predetermined sub-carriers, and selects a sub-carrier signal to which wireless data is assigned from the multi-carrier signals.
  • a modulating unit that inputs the selected subcarrier signal, modulates the subcarrier signal, and outputs a modulated signal
  • a transmitting unit that receives the modulated signal and outputs the signal as a wireless signal
  • the transmitter is characterized in that the multi-carrier end signal input to the ADSL (AsymmetricDigitaltalSubscriverLine) modem is branched and input.
  • ADSL AsymmetricDigitaltalSubscriverLine
  • the multicarrier signal is a signal generated by discrete orthogonal wavelet inverse transform.
  • a receiver receives a radio signal, demodulates the radio signal, and performs decoding.
  • a demodulation unit that outputs a modulation signal;
  • a frequency converter for inputting the demodulated signal, converting the demodulated signal into a pre-assigned subcarrier frequency, and outputting a subcarrier signal of a multicarrier signal;
  • the receiver is characterized in that the sub-carrier signal is added to a multi-carrier signal output from an ADSL (AsymmetricDigitalTaiSlSubscribeLine) modem.
  • ADSL AsymmetricDigitalTaiSlSubscribeLine
  • the multicarrier signal is a signal generated by inverse discrete wavelet transform.
  • a transmission method includes a multi-carrier modulation step of inputting a digital signal and performing multi-carrier modulation and outputting a multi-carrier modulation signal, and a multi-connection modulation method of inputting the multi-carrier modulation signal and modulating the multi-carrier modulation signal by a multiple access method. Output multiple access modulation process and
  • a receiving method includes: a multiple access demodulation step of receiving a modulated signal, demodulating the signal by a multiple access method, and outputting a demodulated signal;
  • a transmission method is a carrier selection step of inputting a multicarrier signal in which wired data and wireless data are respectively allocated to predetermined subcarriers, and selecting a subcarrier signal to which wireless data is allocated from the multicarrier signals.
  • a receiving method includes: a demodulation step of receiving a radio signal, demodulating the radio signal, and outputting a demodulated signal;
  • FIG. 1 is a diagram showing a transmitter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a receiver according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the serial-parallel conversion unit 11.
  • FIG. 4 is a diagram showing the constellation 603.
  • FIG. 5 is a diagram showing a data string.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a frequency spectrum of multicarrier modulation by Fourier transform.
  • FIG. 7 is a diagram showing a transmitter according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a receiver according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the M-banduable inverse transform.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of the M-band wavelet transform.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating subcarriers of multicarrier modulation.
  • FIG. 12 is a diagram showing a frequency spectrum of multicarrier modulation by discrete orthogonal wavelet transform.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating another example of the DMT modulation unit.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating another example of the DMT demodulation unit.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a transmitter and a receiver according to Embodiment 3 of the present invention using the DMT method.
  • FIG. 16 is a diagram showing a frequency spectrum when the DMT method is used.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a transmitter and a receiver according to Embodiment 3 of the present invention using the DMT method.
  • FIG. 18 is a diagram showing a frequency spectrum when the DWMT method is used.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a transmitter and a receiver when the leakage power is limited.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a frequency spectrum when the leakage power is limited.
  • FIG. 21 is a diagram showing a data sequence when the leakage power is limited.
  • FIG. 22 is a configuration diagram of the serial-parallel conversion unit 11a.
  • FIG. 23 is a diagram showing the constellation 603 a.
  • FIG. 24 is a configuration diagram of the serial-to-parallel conversion unit 1 lb.
  • FIG. 25 is a diagram showing the constellation 603 b.
  • FIG. 26 shows a data sequence
  • FIG. 27 is a diagram showing a configuration of a digital communication system according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating a configuration of a transmission frequency of the digital communication system according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is a diagram illustrating a transmitter of a wireless device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 30 is a diagram showing a receiver of a wireless device according to Embodiment 4 of the present invention. is there.
  • FIG. 31 shows a transmitter of an ADSL modem according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 32 is a diagram showing a receiver of an AD SL modem according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 33 shows a conventional transmitter.
  • FIG. 34 shows a conventional receiver.
  • FIG. 35 is a diagram showing a conventional transmitter and receiver.
  • FIG. 36 is a diagram showing a conventional frequency spectrum.
  • FIG. 37 is a diagram showing a configuration of a conventional digital communication system.
  • FIG. 38 is a diagram illustrating a configuration of a transmission frequency of a conventional digital communication system.
  • FIGS. 1 and 2 are diagrams showing a configuration of a transmitter and a receiver according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the transmitter includes a multicarrier modulation section 390 and a CDMA transmission section 314.
  • the receiver includes a multicarrier demodulation section 391 and a CDMA reception section 322. Further, the transmitter and the receiver include a DMT (DirecteMultitone) modulator 90 and a DMT demodulator 91, respectively.
  • the DMT modulator 90 and the DMT demodulator 91 perform multicarrier modulation by the OFDM method.
  • the digital information d (t) is serial-to-parallel converted by a serial-to-parallel conversion unit 11, and each symbol sequence of the digital information is sub-keyed. Is converted into information to be carried on the carrier.
  • the serial-to-parallel converted data is placed on each subcarrier, and its frequency component is converted into a time-series data sequence, that is, a transmission time-series data, by using an inverse fast Fourier transformer (IFFT: I nverserastcourier Transform (inverse fast Fourier transform)
  • IFFT I nverserastcourier Transform
  • the multi-carrier modulation at this time is, for example, an OFDM (Orthogona 1 Frequency Division Mu 1 ti 1 exing) modulation method adopted in HDTV (High Definition Television).
  • An oscillator 16 and a spread code generator 17 generate a spread code g (t) based on a PN (pseudo noise) code for the multicarrier modulated wave e (t), and generate a multicarrier modulated wave e ( t) is multiplied by the spreading code g (t) by the spreading modulator 14 to generate a multi-carrier spread signal m (t).
  • the multi-carrier spread signal m (t) is converted to a frequency converter 15 Upcoming and transmitting by radio from the antenna.
  • FIG. 2 is a block diagram of the receiver.
  • the signal received from the antenna is down-computed by the frequency conversion unit 23 to obtain a multicarrier spread spectrum signal m (t).
  • the PN code is generated by the oscillator 24 and the code synchronization control circuit 26 in synchronization with the multi-carrier vector spread signal m (t).
  • the spreading code generator 25 generates the same spreading code g (t) as the transmitting side from the PN code.
  • the spread demodulation unit 22 converts the spreading code g (t) into a multi-carrier spectrum spread signal m (t) to obtain a multicarrier modulated wave e (t). This is multiplied by an LPF 54, converted into a digital signal by an AZD converter 53, and serial-parallel converted by a serial-parallel converter 21.
  • This serial-to-parallel converted data is data on the time axis, which is converted on the frequency axis, and a high-speed Fourier transformer is used to extract the data on each subcarrier from each subcarrier.
  • FFT Fast Fourier transform
  • the digital information d (t) is reproduced by performing a parallel-serial conversion by the parallel-serial converter 19 through a process reverse to that of the transmitter.
  • the transmission channel of the multi-carrier modulation scheme is composed of many sub-channels. Each sub-channel has its own carrier.
  • the division of subchannels must be independent and well separated.
  • generation and modulation / demodulation of a plurality of sub-channels are performed by inverse discrete Fourier transform and discrete Fourier transform.
  • a series of data strings are combined into blocks (this is called mapping), and orthogonal transformation is performed. This processing corresponds to FFT and IFFT in the figure.
  • FIG. 3 is a diagram showing the mapping operation.
  • the serial-to-parallel converter 11 is provided with a switch 601 and a mapper 602.
  • the mapper 602 stores a constellation as shown in FIG.
  • the switch 6001 is divided into 4-bit blocks and passed to the mapper.
  • the mapper 602 outputs a value Q orthogonal to the in-phase value I with reference to the constellation 603.
  • the values of I and Q shown in FIG. 4 indicate a case where the absolute value of the maximum value is 1.0.
  • the parallel data output from the mapper 602 is divided into the sub-channels 1 and 2 of the IFFT 12 , 3 (ch1, ch2, ch3).
  • the parallel-to-serial conversion unit 19 in the receiver includes a demapper that performs an operation reverse to the mapping of the serial-to-parallel conversion unit 11.
  • the mapper and the demapper operate using the same constellation.
  • Fig. 6 shows an example of the frequency spectrum of the multicarrier modulated wave e (t) in the above method.
  • the horizontal axis shows frequency, and the vertical axis shows amplitude.
  • the figure shows the case of multi-carrier modulation for a total of M bands from subchannels 0 to M-1.
  • the M main lobes have overlapping parts but are orthogonal, so that data can be correctly reproduced.
  • multi-carrier modulation is performed on the information modulating section, so that the transmission capacity is increased as compared with the single tone modulation of the conventional information modulating section. This has the effect of increasing the number of communication channels or increasing the transmission rate of one channel.
  • the feature of this embodiment is that multicarrier modulation and spectrum spreading are combined.
  • the technique itself of multi-carrier modulation has been known for some time.
  • the technique called spread spectrum has been known for some time.
  • FIG. 7 is a block diagram of the transmitter.
  • the multi-carrier modulation section 390 includes a DWMT (DirecteWaveletMutitone) modulation section 92. As shown in FIG. 7, the transmitter converts the digital information d (t) from serial to parallel, and converts each symbol sequence of the digital symbol information into information to be carried on each subcarrier.
  • DWMT DirecteWaveletMutitone
  • the M band wavelet inverse transform unit 29 performs an M banduelet inverse transform.
  • the inverse M-band wavelet transform unit 29 performs a multi-carrier dispersion process using an inverse discrete orthogonal wavelet transform (also simply referred to as an inverse a-wavelet transform).
  • the subsequent operation is the same as in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram of the receiver.
  • Multicarrier demodulation section 391 has DWMT demodulation section 93.
  • the process from receiving the signal received from the antenna to serial-to-parallel conversion is the same as in the first embodiment.
  • the M-band wavelet transform unit 39 applies an M-band wavelet transform using a discrete orthogonal wavelet transform (also simply referred to as a wavelet transform), thereby performing a process opposite to that of the transmitter to obtain digital information d. Play (t).
  • FIG. 9 is a block diagram of the M-banduablet inverse transform unit 29.
  • the M banduelet inverse transform unit 29 includes M downsamplers 61 and M filters 71.
  • the downsampler 61 performs M downsamplings.
  • the data serial-to-parallel converted by the serial-to-parallel converter 11 is filtered by each filter 71, and then down-sampled.
  • the serial / parallel converter 11 rearranges the time-series data in M units in parallel, each having a different carrier frequency f. , F 15 ⁇ ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ .
  • the ⁇ -band wavelet inverse transform unit 29 performs an ⁇ -band wavelet inverse transform on the data rearranged in parallel, and converts a signal on the frequency axis into a data series on the time axis.
  • the converted signal is a signal having a carrier frequency of ⁇ band ( ⁇ channel) as shown in Fig. 11.
  • FIG. 10 is a block diagram of the ⁇ -band wavelet transform unit 39.
  • the bandwidth converter 39 has two upsamplers 62 and two filters 72.
  • the upsampler 62 performs upsampling ⁇ times. After the data serial-to-parallel converted by the serial-to-parallel converter 21 is filtered by each filter 72, the data is up-sampled.
  • the wavelet transform is described in the form of a wavelet transform matrix.
  • Each row of the matrix corresponds to each sub-channel of the discrete wavelet multicarrier modulation.
  • This wavelet transform matrix has the characteristics of an orthogonal function. Due to this characteristic, orthogonality is maintained even if the symbol waveforms of discrete wavelet 'multi-carrier modulation overlap in the time domain.In an ideal multi-carrier system, the frequency spectrum of each sub-channel is square wave. And adjacent spectra do not overlap. Guard bands between subchannels are no longer needed.
  • Fig. 12 shows an example of the frequency spectrum of the multicarrier modulated wave e (t) in the above method.
  • the side lobe is 45 dB lower than the main lobe.
  • Fourier transformation In this case, as shown in FIG. 6, it is only 13 dB lower.
  • the difference between the main lobe of the own main lobe and the side lobe of the adjacent sub-channel is larger in the multi-carrier waveform by the wavelet transform than in the multi-carrier waveform by the normal Fourier transform. Therefore, the sensitivity at the time of reception increases for each side lobe, and as a result, the channel capacity and the transmission rate can be increased.
  • the Fourier transform waveform has the form of (sin X) x, while the discrete wavelet multicarrier modulation frequency spectrum is a narrow-band spectrum ideal for a multi-carrier system. Very close to. In a multi-carrier system using the Fourier transform, the side lobes are large, so the degradation due to this extends to many sub-channels. In the multi-carrier of the Fourier transform, the number of sub-channels deteriorated in the system becomes more than 50 to 100 channels. Although it depends on the noise level, the number of sub-channels that need to be degraded is about 5 in a multi-carrier system using wavelet transform.
  • the bandwidth of the subchannel can be narrowed compared to the case where the Fourier transform is used, so that the communication capacity can be further increased.
  • the transmission capacity ratio of the CDMA system to the TDMA system is 3: 1 to 4: 1.
  • the transmission capacity ratio of the system combining the OFDM system and the CDMA system of the present invention to the TDMA system is estimated to be 9 One to twenty to one is possible, greatly increasing transmission capacity.
  • discrete orthogonal wavelet transform described in this embodiment is a conventionally known technique.
  • Spread spectrum is also a known technique.
  • Multicarrier modulation using discrete orthogonal wavelet transform and spread spectrum the advantages of each are obtained. Systems are new. This is a great feature of this embodiment.
  • an information modulator 111a and an information demodulator 117a using QPSK, 16QAM, etc. may be provided.Embodiment 3.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a transmitter and a receiver of a TDMA system radio device according to another embodiment of the present invention using the DMT system.
  • the modulation and demodulation method used is the multicarrier modulation and modulation of the DMT method, and the spectrum when there are three subchannels is shown in FIG.
  • FIG. 16 shows Ove r l a p p e d D i s c r e t e Mu 1 t i t o n e Mod d u l a t i o n f o r H i g h S p e d C co p p e r Wi r e C o mm u n i c a t i o n s "(IEE JOURNAL ON SELECTED AREAS I N COM MAN.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a transmitter and a receiver of a TDM II radio apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram showing a spectrum of a multicarrier modulated wave by the DWMT method according to the present embodiment.
  • Figure 18 shows the "Over 1 appe d D iscrete Mu 1 titone Modulation for High Speed C opper Wi re Comm communications "(I EEE JOURNAL ON SELEC TED AREAS IN COMMUN I CAT I ONS, VOL. 1 3.
  • Figure 16 more carriers are allocated to the same band because the side lobe of each carrier is low and the interference between carriers is low.
  • the low out-of-band interference signal allows the carrier to be allocated to the very end of the band, resulting in higher frequency use efficiency than the ⁇ 4-shift QP SK and DMT methods and allocation to TDMA.
  • communication at a higher data rate is possible than with the ⁇ / 4 shift QP SK system or the DMT system.
  • FIG. 19 is a diagram showing a configuration of a transmitter and a receiver of a TDMA wireless device of the present invention.
  • the limits on leakage power to adjacent channels are determined by standards so as not to interfere with adjacent channels.
  • the transmission bit rate of each subchannel can be changed flexibly. If the transmission bit rate is high, the side lobe of the sub-channel has a high level. For this reason, the peripheral sub-channels related to the limitation of the adjacent channel leakage power are set to have a low bit rate and a low sidelobe level. On the other hand, the center sub-channel is set to a high bit rate because there is room for the limit of the adjacent channel leakage power.
  • FIG. 20 is a diagram showing a power configuration of a sub-channel according to the limitation of adjacent channel leakage power of the present invention.
  • FIG. 20 is a spectrum diagram when the bit rate of the center sub-channel is set to 4 Kbps and the transmission speed of the sub-channels at both ends is reduced to 2 Kbps.
  • Figure 20 shows the case where the side lobes of sub-channels 1 (chl) and 3 (ch 3) are lower than the side lobe of sub-channel 2 (ch 2), so that the interference wave of the adjacent channel can be suppressed. Is shown.
  • the squares on the left and right sides of the figure indicate portions where the leakage power of the adjacent channel must not exist so as not to cause interference to the adjacent channel.
  • the side lobes of sub-channel 1 (chl) and sub-channel 3 (ch 3) are low due to the low bit rate, and the leakage power is smaller than the leakage power limitation region of the adjacent channel. ing.
  • FIG. 21 is a diagram showing a data sequence in the case of transmitting 8-bit data in 1 ms, that is, in the case of a transmission rate of 8 Kbps.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating the serial-parallel conversion unit 11a.
  • mapper 602a has two types of constellations 603 and 603a.
  • Constellation 603 is the same as that shown in FIG. Constellation 603a is shown in FIG.
  • I and Q can be obtained by using these two different constellations 603 and 603a.
  • the transmission rate of sub-channel 1 (ch 1) becomes 2 Kb ps
  • the transmission rate of sub-channel 2 (ch 2) becomes 4 Kb ps
  • the transmission rate of subchannel 3 (ch3) is 2 Kbps. That is, the transmission speed of the peripheral sub-channels becomes a low bit rate. In this way, it is possible to reduce the leakage power to the adjacent channel.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a configuration of the serial-to-parallel converter 11b when the transmission power is reduced.
  • the mapper 602b is provided with a constellation 603b for reducing the transmission power to 80% as shown in FIG. Therefore, even if the same data sequence as in Fig. 5 as shown in Fig. 26 is input, the values of I and Q output to channel 1 and channel 3 will be 20% smaller. Become. Since the values of I and Q are proportional to the transmission power, the transmission power of channel 1 and channel 3 can be suppressed to 80% in this way. In this way, the transmission power of only the peripheral sub-channels is reduced so as not to exceed the limit of adjacent channel leakage power.
  • both the above-described reduction of the transmission speed of the peripheral sub-channel and the reduction of the transmission power of the peripheral sub-channel may be performed simultaneously.
  • the F DMA method It may be used in combination with a key. That is, in the above-described embodiment, the TDMA method or the FDMA method may be used instead of the CDMA method, and the CDMA method or the FDMA method may be used instead of the TDMA method. . Other multiple access schemes may be used.
  • FIG. 27 is a diagram showing a configuration of a digital communication system according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the wireless device 3 is connected after the home duplexer 108.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating a transmission frequency configuration of the digital communication system according to the third embodiment of the present invention.
  • frequency division is performed as shown in FIG.
  • the telephone service uses a baseband band, separates the frequency bands of the uplink channel and the downlink channel, and performs wavelet multicarrier transmission in each channel.
  • N be the number of uplink channels
  • M be the number of downlink channels (N ⁇ M).
  • the reason for using multi-carrier transmission is that operations such as adjusting the number of carriers according to the amount of transmission, dividing data into multiple terminals, and distributing the carriers to wireless and wired terminals are relatively easy. That's why.
  • wireless communication is performed using subcarriers S1 and S2.
  • the case where communication is performed is shown.
  • FIG. 29 and FIG. 30 are diagrams showing configurations of a transmitter and a receiver of wireless device 3 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the A / D converter 203 converts the multicarrier of the downstream channel, which has been split by the splitter 108, into a digital signal.
  • the carrier selection frequency conversion section 204 selects subcarriers S1 and S2 from the multicarriers of the downlink channel and, as shown in FIG. 28, converts the selected subcarriers S1 and S2 into the baseband band. Convert to frequency.
  • the subsequent operation of the transmitter of the wireless device 3 is the same as that of the spread spectrum modulation described above, and a description thereof will not be repeated.
  • the receiver of the wireless device 3 shown in FIG. 30 performs the same operation as the above spread spectrum demodulation operation.
  • the carrier selection frequency conversion unit 2 1 2 converts the frequency of the demodulated baseband signal so that it becomes subcarriers S 1 and S 2 in the multicarrier of the downlink channel, and outputs it to the DZA converter 2 1 1 .
  • the subcarriers S 1 and S 2 are output to the duplexer 108, and the data loaded on the subcarriers other than S l and S 2 is output from the AD SL modem 2.
  • FIGS. 31 and 32 are diagrams showing the configurations of the transmitter and the receiver of the ADSL modem 2 (or 1) according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the transmitter of the ADSL modem 2 performs the above-described inverse wavelet transform, and up-converts the result by the modulator 58 using the frequency transmitted from the oscillator 56.
  • the receiver of the ADSL modem 2 inputs the frequency transmitted from the oscillator 57 and downconverts the received signal by the demodulator 59. After that, wavelet conversion is performed and digital information is output.
  • the wavelet transform of the receiver performs wavelet transform of N (N ⁇ M) bands. This is because the number N of uplink channels is smaller and the number M of channels is smaller.
  • the digital information input to the ADSL modem 2 shown in FIG. 31 must have wired data and wireless data arranged in a predetermined rule.
  • the wired data In order to perform the inverse transform of the M-band, the wired data must be assigned to any band in the M-band, and the power to be assigned to the wireless band must be determined in advance.
  • Wireless data input to the predetermined wireless data band is allocated to subcarriers S 1 and S 2 as a result of the M-band wavelet inverse transform.
  • the digital data output from the ADSL modem is output with wired data and wireless data arranged according to a predetermined rule.
  • wired communication uses the ADSL modem (wavelet 'multi-carrier method) shown in Figs. 31 and 32 to perform data communication by modulating and demodulating.
  • ADSL modem wavelet 'multi-carrier method
  • a subcarrier corresponding to the amount of data required for wireless communication is selected, the signal is converted to a baseband band corresponding to the spread modulation shown in Figs. 29 and 30, and spread modulation is applied. Transmit by radio.
  • the radio signal becomes a signal of the CDMA system using the multicarrier by the wavelet transform, and has high frequency efficiency and can perform large-capacity data communication.
  • the interface is very simple and the circuit can be simplified. Wired communication
  • reception is performed by the reverse operation.
  • this embodiment has a wireless device for wirelessly transmitting and receiving data sent to a terminal in a wired high-speed data communication network, and wirelessly transmits data from the wireless device to a portable terminal.
  • a wireless device for wirelessly transmitting and receiving data sent to a terminal in a wired high-speed data communication network, and wirelessly transmits data from the wireless device to a portable terminal.
  • wavelet multi-carrier modulation and demodulation method for linear high-speed data communication
  • the wireless communication is characterized by using the CDMA method using a wave multicarrier.
  • the case where the modulation and demodulation of the CDMA system is used is shown, but other multiple access systems such as the TDMA system or the FDMA system are used. A case where modulation and demodulation by using is used may be used.
  • FIG. 31 and FIG. 32 show the case where the ADSL modem uses the wavelet multi-carrier system
  • the case where the OFDM multi-carrier system using the Fourier transform is used may be used.
  • the frequency modulation is increased immediately after the information modulation by performing the multi-carrier modulation on the information modulation.
  • High performance can be achieved even in jigging and multipath resistance. This is an advantage due to the fact that the frequency spectrum is dispersed, similar to the features of the CDMA method. Further, by performing modulation using a multiple access method, the above performance can be further enhanced.
  • orthogonal wavelet transform for multicarrier modulation
  • wired communication is By adopting a wave-to-multi-carrier multiple access system for wireless communication, it is possible to support high-efficiency, large-capacity communication for both wired and wireless communication, and to flexibly cope with fluctuations in the amount of information.

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Description

明 細 書 送信機及び受信機及び送信方法及び受信方法 技術分野
本発明は、 デジタル通信装置に関する。 特に、 マルチキャリア変調方 式を用いたデジタル通信装置の送信機及び受信機及び送受信方法に関す るものである。 s "景技
従来例 1.
近年、 デジタル通信技術として、 スペク トル拡散を用いた CDMA ( Co d e D i v i s i o n Mu l t i p l e Ac c e s s) 方式カ 注目されている。 この方式は、 FDMA (F r e q u e n c y D i v i s i o n Mu l t i p l e A c c e s s ) 方式や T DM A ( T i m e D i v i s i o n Mu l t i p l e Ac c e s s) 方式に比べ て、 通信容量が大きくなるというメリッ トを有する。 また、 耐妨害、 耐 干渉性が強く、 耐フエージング、 耐マルチパスにも高い性能を有すると いう特徴を持つ。 CDMA方式は 「C o d e D i v i s i o n Mu l t i p l e Ac c e s s」 の略で 「符号分割多元接続」 と訳される 。 CDMA方式は、 各回線に特定の符号 (PN (擬似雑音) 符号) を割 り当て、 同一搬送周波数の変調波を割り当てられた符号でスぺク トラム 拡散して送信し、 受信側ではおのおの符号を用いて所望の回線を識別す る多元接続方式である。 スぺク トルを拡散させるために、 符号伝送速度 に対して周波数帯域幅が広くなる。 そのため、 CDMA方式は、 S SM A (S p r e a d S p e c t r um Mu l t i p l e Ac c e s s : スぺク トラム拡散多元接続) 方式とも呼ばれる。
スぺク トル拡散通信に関する技術は、 例えば、 文献 "スぺク トル拡散 通信システム" 、 横山光雄著、 科学技術出版社に記載されている。 図 33と図 34は、 スぺク トル拡散通信の中でも最も良く用いられる 直接拡散 (D i r e c t S p r e a d : DS) 方式を実現する送信機 と受信機の構成例である。
図 33は、 スぺク トル拡散を用いた送信機のブロック図である。 まず、 デジタル情報 a (t) を情報変調部 1 1 1で π/4シフ ト QP SK (Qu a d r a t u r e P h a s e S h i f t Ke y i n g ) 方式の変調をかける。 その情報変調波 b ( t) に対して、 PN (擬似 雑音) 符号に基づく拡散符号 c (t) を発振器 1 14と拡散符号発生器 1 1 5で発生させる。 次に、 情報変調波 b (t) と拡散符号 c (t) の 乗算を拡散変調部 1 1 2により行い、 スペク トル拡散信号 s (t) を生 成する。 情報変調波 b (t) と拡散符号 c (t) は、 共に ± 1の振幅の 信号とし、 情報変調波 b (t) と拡散符号 c (t) の乗算により得られ る信号をスペク トル拡散信号 s ( t) とすると、 スペク トル拡散信号 s ( t ) は、 次のように記述できる。
s(t) = b(t)xc(t)
このスペク トル拡散信号 s ( t) を周波数変換部 1 1 3でアップコン バートして、 アンテナより無線で送信する。
図 34は、 スぺク トル拡散を用いた受信機のブロック図である。 アンテナより受信した信号を周波数変換部 1 1 9でダウンコンバート して、 スペク トル拡散信号 s ( t) を得る。 発振器 1 22と符号同期制 御回路 1 2 1により、 このスペク トル拡散信号 s ( t ) と同期をとつて 、 PN符号を発生させる。 拡散符号発生器 1 20は、 PN符号から送信 側と同じ拡散符号 c (t) を発生させる。 拡散復調部 1 1 8は、 拡散符 号 c ( t ) をスペク トル拡散信号 s ( t ) と乗算し、 これにより情報変 調波 b ( t ) を得る。 これを情報復調部 1 1 7により π/4シフ ト Q P S Kを用いて復調して、 デジタル情報 a ( t ) を再生する。
受信したスペク トル拡散信号 s ( t ) から再び情報変調波 b ( t ) を 得るには、 拡散符号 c ( t ) でスペク トル拡散信号 s ( t ) を割ればよ レ、。 し力 し、 拡散符号 c ( t ) が ± 1の値をとるようにすると、 乗算に よって割り算を実行できる。 即ち、
s(t) X c(t) ={b(t)x c(t) } x c(t)
= b(t)xc2(t)
=b(t) ( c2(t) = l)
となり、 情報変調波 b ( t ) の再生が実現できる。
図 35は、 従来の TDMA方式の無線機の送信機と受信機の構成を示 す図である。
図 3 6は、 従来の T DM A方式を用いる πΖ4シフト Q P S K変調を かけた信号のスぺク トルを示す図である。
従来の TDMA方式では、 図 35に示すように、 デジタル信号の変復 調に π/4シフ ト Q P S K方式を用いていた。 この変調方式の場合、 図 3 6に示すように、 正規化周波数 0. 2 2〜0. 2 8 (ω/ 2 π) の帯 域内のスぺク トラムが丸みを帯ぴており、 帯域内のスぺク トルの分布が 中心から外に移行するほど弱くなつており、 十分に帯域内で許容される エネルギーを使っていないのが分かる。
従来例 2.
最近、 一般の電話回線を使って高速のデータ通信を行うための技術が 発表されている。 AD S L (A s y mm e t r i e D i g i t a l S u b s c r i b e r L i n e ) とレヽぅ技術を使い、 DMT (D i s c r e t e Mu 1 t i t o n e ) というマノレチキヤリァ伝送方式を用 いた方式である。 これらに関する技術は、 例えば、 "日経エレク トロニ クス 1 996、 1 1— 1 8、 P 89〜P 1 08 ; 日経 B P社" に記載さ れている。
図 37は、 ADS Lの構成図、 図 38は、 ADS L (DMT方式) の 周波数分布である。
電話局 141には、 交換機 1 01と各種サーバ 1 02と分波器 1 03 とルータ 1 04と ADS Lモデム 1 05が備えられている。 また、 各家 庭 142には、 データモデム 1 07、 分波器 1 08、 ADS Lモデム 1 09、 端末 140、 端末 1 43が備えられている。 分波器 1 08は、 合 波器としての機能も有しているものとする。 また、 通信には、 音声通信 とデータ通信があるが、 ここでは、 以下、 データ通信の場合を例にして 説明する。
電話網 1 00から入力される電話サ一ビスによるデータは、 交換機 1 01を経由して分波器 1 03により電話線 1 46に送られる。 一方、 ィ ンターネット網 1 06から入力したデータ、 或いは、 サーバ 1 02から 供給されるデータは、 ルータ 1 04を介して AD S Lモデム 1 05に送 られる。 ADS Lモデム 1 05は、 図 38に示すような下りチャネルの 多搬送波を用いてデータを変調して、 変調したマルチキャリア変調デー タを分波器 1 03に送る。 分波器 103は、 交換機 1 0 1と ADS Lモ デム 1 05からのデータを合わせて電話線 1 46に載せる。 一方、 家庭 142の分波器 1 08は、 電話サービスのデータをデータモデム 1 07 に分岐させる。 また、 下りチャネルの多搬送波に載せられたマルチキヤ リァ変調データを AD S Lモデム 1 09に分岐する。 データモデム 1 0 7は、 分波器 1 08から得たデータをアナログからデジタルに変換して 端末 140へ送る。 一方、 AD S Lモデム 1 09は、 マルチキヤリァ変 調データを復調して端末 1 43に送る。 一方、 端末 140及び端末 143で発生したデータは、 逆の経路を迪 つて電話局 141に送られる。 端末 140で発生したデータは、 電話サ 一ビスの帯域を用いて送られ、 交換機 101を介して電話網 100に送 られる。 一方、 端末 143から発生したデータは、 上りチャネルの多搬 送波を用いて電話局 141に送られ、 AD S Lモデム 105によりデジ タルデータに変換された後、 インターネット網 106へ送られる。
ADS Lでは、 一般電話網の電話サービスとインターネット網のデー タとを分波器で周波数を分けて送受信している。 特に、 DMT方式の場 合、 マルチキャリア通信方式を使用しているため、 図のように上り、 下 りとも複数の搬送波 (サブキャリア) を持つ。 DMT方式の実現には O FDM (O r t h o g o n a l F r e q u e n c y D i v i s i o n Mu 1 t i p 1 e x i n g 方式を用レヽる。
この方式により AD S Lは、 上り 64 k b p s〜l. 3Mb p s、 下 り 1. 5Mb p s〜 1 2Mb p sのデータ通信が可能となる。
CDMA方式は、 T DMA方式や F DMA方式に比べて通信容量が大 きいという利点があるが、 近年は、 従来の CDMA方式に比べ、 通信容 量を更に増やすことが必要となっている。 将来、 画像伝送が無線等で行 われるようになる際には、 現行の CDMA方式の通信容量を更に増やす 要求が強くなるのは必須と考えられる。
しかし、 現行の CDMA方式の容量を受信感度の劣化、 帯域の拡大を 伴わずに、 数倍以上向上させる手段は、 現行実施されている技術では見 当たらない。
また、 限られた周波数帯域で従来の伝送レートよりも高い伝送レート を実現する必要が恒常的な課題としてある。
この発明は、 受信感度の劣化、 帯域の拡大を伴わずに、 現行の C DM A方式や TDMA方式等の多元接続方式の通信容量を更に増やすことを 目的とする。
また、 この発明は、 限られた周波数帯域で高い伝送レートを実現する ことを目的とする。
また、 前述した ADS Lは、 有線のための技術であり、 無線との整合 性が図られていない。
この発明は、 ADS Lで受けた信号を無線で送受信できるようにする ことを目的とする。 また、 有線と無線間のデータのインターフヱ一スを 簡略化し、 効率良くデータを無線ィンターフェースに変換することを目 的とする。 発明の開示
この発明に係る送信機は、 デジタル信号を入力してマルチキヤリァ変 調してマルチキヤリァ変調信号を出力するマルチキヤリァ変調部と、 マルチキヤリァ変調信号を入力してマルチキヤリァ変調信号を多元接 続方式で変調して変調信号を送信する多元接続送信部と
を備えたことを特徴とする。
上記マルチキヤリァ変調部は、 OFDM (O r t h o g o n a l F r e q u e n c y D i v i s i o n N u l t i p l e x i n g) 方 式によりマルチキヤリァ変調を行うことを特徴とする。
上記マルチキヤリァ変調部は、 フ一リェ逆変換を行う離散マルチト一 ン (DMT) 変調部を備えたことを特徴とする。
上記マルチキャリア変調部は、 離散ウェーブレツ ト逆変換を行う離散 ウェーブレットマルチトーン (DWMT) 変調部を備えたことを特徴と する。
上記多元接続送信部は、 マルチキヤリァ変調信号を入力してマルチキ ャリア変調信号を符号分割多元接続 (CDMA) 方式で変調する C DM A送信部を備えたことを特徴とする。
上記多元接続送信部は、 マルチキヤリァ変調信号を入力してマルチキ ャリア変調信号を時分割多元接続 (TDMA) 方式で変調する TDMA 送信部を備えたことを特徴とする。
上記多元接続送信部は、 マルチキャリア変調信号を入力してマルチキ ャリア変調信号を周波数分割多元接続 (FDMA) 方式で変調する FD MA送信部を備えたことを特徴とする。
上記マルチキヤリァ変調部は、 マルチキヤリアを構成するサブチヤネ ルの位置に基づいてデータ伝送レートが異なるサブチャネルを生成する ことを特徴とする。
上記マルチキヤリァ変調部は、 マルチキヤリアを構成するサブチヤネ ルの位置に基づいて電力が異なるサブチャネルを生成することを特徴と する。
この発明に係る受信機は、 変調信号を入力して多元接続方式で復調し 復調信号を出力する多元接続復調部と、
復調信号を入力して復調信号をマルチキャリア復調してデジタル信号 を出力するマルチキヤリァ復調部と
を備えたことを特徴とする。
上記マルチキヤリァ復調部は、 O F DM (Or t h o g o n a l F r e q u e n c y D i v i s i o n Mu l t i p l e x i n g) 方 式によりマルチキャリア復調を行うことを特徴とする。
上記マルチキヤリァ復調部は、 フ一リェ変換を行う離散マルチトーン (DMT) 復調部を備えたことを特徴とする。
上記マルチキャリア復調部は、 離散ウエーブレツト変換を行う離散ゥ エーブレッ トマルチトーン (DWMT) 変調部を備えたことを特徴とす る。 上記多元接続復調部は、 変調信号を入力して符号分割多元接続 (CD MA) 方式で復調する CDMA受信部を備えたことを特徴とする。 上記多元接続復調部は、 変調信号を入力して時分割多元接続 (TDM A) 方式で復調する TDMA受信部を備えたことを特徴とする。
上記多元接続復調部は、 変調信号を入力して周波数分割多元接続 (F DMA) 方式で復調する FDMA受信部を備えたことを特徴とする。 上記マルチキヤリァ復調部は、 マルチキヤリアを構成するサブチヤネ ルの位置に基づいてデータ伝送レートが異なるサブチャネルを入力して 復調することを特徴とする。
上記マルチキャリア復調部は、 マルチキャリアを構成するサブチヤネ ルの位置に基づいて電力が異なるサブチャネルを入力して復調すること を特徴とする。
この発明に係る送信機は、 有線データと無線データがそれぞれ所定の サブキヤリァに割り当てられたマルチキヤリァ信号を入力し、 マルチキ ャリァ信号の中から無線データが割り当てられたサブキヤリァ信号を選 択するキャリア選択部と、
選択されたサブキヤリァ信号を入力してサブキヤリァ信号を変調して 変調信号を出力する変調部と、
変調信号を入力して無線信号として出力する送信部と
を備えたことを特徴とする。
上記送信機は、 AD S L (A s y mm e t r i c D i g i t a l S u b s c r i b e r L i n e) モデムに入力されるマルチキヤリ了 信号を分岐して入力することを特徴とする。
上記マルチキャリア信号は、 離散直交ウエーブレツ ト逆変換により生 成される信号であることを特徴とする。
この発明に係る受信機は、 無線信号を受信し、 無線信号を復調して復 調信号を出力する復調部と、
復調信号を入力して復調信号を予め割り当てられたサブキヤリァの周 波数に変換してマルチキヤリァ信号のサブキヤリァ信号を出力する周波 数変換部と
を備えたことを特徴とする。
上記受信機は、 ADS L (As ymme t r i c D i g i t a l S u b s c r i b e r L i n e) モデムから出力されるマルチキヤリ ァ信号に、 上記サブキヤリァ信号を加えることを特徴とする。
上記マルチキャリア信号は、 離散直交ウェーブレツト逆変換により生 成される信号であることを特徴とする。
この発明に係る送信方法は、 デジタル信号を入力してマルチキヤリァ 変調してマルチキヤリァ変調信号を出力するマルチキヤリァ変調工程と マルチキヤリァ変調信号を入力してマルチキヤリァ変調信号を多元接 続方式で変調して変調信号を出力する多元接続変調工程と
を備えたことを特徴とする。
この発明に係る受信方法は、 変調信号を入力して多元接続方式で復調 して復調信号を出力する多元接続復調工程と、
復調信号を入力して復調信号をマルチキヤリァ復調してデジタル信号 を出力するマルチキャリア復調工程と
を備えたことを特徴とする。
この発明に係る送信方法は、 有線データと無線データがそれぞれ所定 のサブキャリアに割り当てられたマルチキャリア信号を入力し、 マルチ キヤリァ信号の中から無線データが割り当てられたサブキヤリァ信号を 選択するキャリア選択工程と、
選択されたサブキヤリァ信号を入力してサブキヤリァ信号を変調して 変調信号を出力する変調工程と、
変調信号を入力して無線信号として出力する送信工程と
を備えたことを特徴とする。
この発明に係る受信方法は、 無線信号を受信し、 無線信号を復調して 復調信号を出力する復調工程と、
復調信号を入力して復調信号を予め割り当てられたサブキヤリァの周 波数に変換してマルチキヤリァ信号のサブキヤリァ信号を出力する周波 数変換工程と
を備えたことを特徴とする。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態 1による送信機を示す図である。
図 2は、 本発明の実施の形態 1による受信機を示す図である。
図 3は、 直並列変換部 1 1の構成図である。
図 4は、 コンスタレーシヨン 6 0 3を示す図である。
図 5は、 データ列を示す図である。
図 6は、 フーリエ変換によるマルチキャリア変調の周波数スぺクトラ ムを示す図である。
図 7は、 本発明の実施の形態 2による送信機を示す図である。
図 8は、 本発明の実施の形態 2による受信機を示す図である。
図 9は、 Mバンドゥエーブレツト逆変換の説明図である。
図 1 0は、 Mバンドウェーブレツト変換の説明図である。
図 1 1は、 マルチキャリア変調のサブキャリアを示す図である。 図 1 2は、 離散直交ウェーブレツト変換によるマルチキャリア変調の 周波数スぺク トラムを示す図である。
図 1 3は、 DMT変調部の他の例を示す図である。 図 1 4は、 D M T復調部の他の例を示す図である。
図 1 5は、 DMT方式を用いた本発明の実施の形態 3による送信機と 受信機を示す図である。
図 1 6は、 DMT方式を用いた場合の周波数スぺクトラムを示す図で ある。
図 1 7は、 DMT方式を用いた本発明の実施の形態 3による送信機と 受信機を示す図である。
図 1 8は、 DWMT方式を用いた場合の周波数スぺクトラムを示す図 である。
図 1 9は、 漏洩電力の制限を行う場合の送信機と受信機を示す図であ る。
図 2 0は、 漏洩電力の制限を行う場合の周波数スぺクトラムを示す図 である。
図 2 1は、 漏洩電力の制限を行う場合のデータ列を示す図である。 図 2 2は、 直並列変換部 1 1 aの構成図である。
図 2 3は、 コンスタレーシヨン 6 0 3 aを示す図である。
図 2 4は、 直並列変換部 1 l bの構成図である。
図 2 5は、 コンスタレ一シヨン 6 0 3 bを示す図である。
図 2 6は、 データ列を示す図である。
図 2 7は、 本発明の実施の形態 4によるデジタル通信システムの構成 を示す図である。
図 2 8は、 本発明の実施の形態 4によるデジタル通信システムの伝送 周波数の構成を示す図である。
図 2 9は、 本発明の実施の形態 4による無線装置の送信機を示す図で ある。
図 3 0は、 本発明の実施の形態 4による無線装置の受信機を示す図で ある。
図 3 1は、 本発明の実施の形態 4による ADS Lモデムの送信機を示 す図である。
図 32は、 本発明の実施の形態 4による AD S Lモデムの受信機を示 す図である。
図 33は、 従来の送信機を示す図である。
図 34は、 従来の受信機を示す図である。
図 35は、 従来の送信機と受信機を示す図である。
図 36は、 従来の周波数スペク トラムを示す図である。
図 37は、 従来のデジタル通信システムの構成を示す図である。 図 38は、 従来のデジタル通信システムの伝送周波数の構成を示す図 である。 発明を実施するための最良の形態
実施の形態 1 ·
以下、 本発明の実施の形態 1を図面に基づき説明する。
図 1, 図 2は、 本発明の実施の形態 1に係る送信機と受信機の構成を 示す図である。
送信機は、 マルチキヤリァ変調部 390と CDMA送信部 3 14から 構成されている。 受信機は、 マルチキャリア復調部 391と CDMA受 信部 322から構成されている。 また、 送信機と受信機は、 DMT (D i s c r e t e Mu l t i t o n e) 変調部 90と DMT復調部 9 1 とそれぞれ備えている。 DMT変調部 90と DMT復調部 9 1とは、 O FDM方式によるマルチキヤリァ変調を行う。
図 1に示すように、 送信機では、 デジタル情報 d (t) を直並列変換 部 1 1で直並列変換し、 デジタル情報の各シンボル列をそれぞれサブキ ャリアに載せる情報に変換する。 次に、 直並列変換されたデータを各サ ブキャリア上に載せ、 その周波数成分を時間軸のデータ系列、 即ち、 伝 送時系列のデータにするために、 逆高速フーリエ変換器 ( I FFT : I n v e r s e r a s t c o u r i e r T r a n s f ome r) 1 2により逆高速フーリエ変換する。 この I F FT 1 2で、 マルチキヤリ ァ分散処理を行う。 この後、 並直列変換部 1 3で並直列変換をし、 デジ タル/アナログ (DZA) 変換器 5 1で DZA変換してベースバンド時 系列にし、 ローパスフィルタ (LPF) 52をかけ、 マルチキャリア変 調波 e ( t) を得る。 この際のマルチキャリア変調は、 例えば、 HDT V (H i g h D e f i n i t i o n T e l e v i s i o n) に採用 されている O F DM (O r t h o g o n a 1 F r e q u e n c y D i v i s i o n Mu 1 t i 1 e x i n g ) 方式の変調方式である。 マルチキャリア変調波 e ( t) に対して、 PN (擬似雑音) 符号に基づ く拡散符号 g ( t) を発振器 1 6と拡散符号発生器 1 7で発生させ、 マ ルチキャリア変調波 e (t) と拡散符号 g (t) の乗算を拡散変調部 1 4により行い、 マルチキャリアスペク トル拡散信号 m ( t ) を生成する このマルチキャリアスペク トル拡散信号 m (t) を周波数変換部 1 5 でアップコンパ一トして、 アンテナより無線で送信する。
図 2は、 受信機のブロック図である。
アンテナより受信した信号を周波数変換部 23でダウンコンパ一トし て、 マルチキャリアスペク トル拡散信号 m (t) を得る。 発振器 24と 符号同期制御回路 26により、 このマルチキヤリァスぺク トル拡散信号 m ( t) と同期をとつて、 PN符号を発生させる。 拡散符号発生器 25 は、 PN符号から送信側と同じ拡散符号 g (t) を発生させる。 拡散復 調部 22は、 拡散符号 g ( t) をマルチキャリアスペク トル拡散信号 m ( t ) と乗算し、 これによりマルチキャリア変調波 e ( t ) を得る。 こ れに L P F 5 4をかけ、 AZD変換器 5 3でデジタル信号に変換し、 直 並列変換部 2 1で直並列変換する。 この直並列変換されたデータは、 時 間軸のデータであり、 これを周波数軸のデータ変換し、 各サブキャリア からそれぞれのサブキャリアに載っていたデータを抽出するために、 高 速フーリエ変換器 (F F T) 2 0により高速フーリエ変換をかける。 更 に、 並直列変換器 1 9により並直列変換することにより、 送信機と逆の プロセスを経て、 デジタル情報 d ( t ) を再生する。
ここで、 マルチキャリア変調について説明をする。
マルチキャリア変調方式の伝送チャネルは、 多数のサブチャネルから なる。 各サブチャネルはそれぞれが搬送波をもつ。
サブチャネルの分割は、 それぞれが独立して、 うまく分離できるよう にする必要がある。 この実施の形態 1では、 複数のサブチャネルの生成 と変復調は、 逆離散フーリエ変換と離散フーリエ変換で行っている。 実 施の形態 1では、 一連のデータ列をブロックにまとめ (これをマツピン グという) 、 直交変換を施す。 この処理が、 図中、 F F T, I F F Tに あたる。
図 3は、 マッピングの動作を示す図である。
直並列変換部 1 1には、 スィッチ 6 0 1とマツパー 6 0 2が設けられ ている。 マツパー 6 0 2には、 図 4に示すようなコンスタレーシヨンが 記憶されている。 図 5に示すような一連のデータ列がスィツチ 6 0 1に 入力された場合、 スィッチ 6 0 1は、 4ビットのブロックに区切り、 マ ッパーに引き渡す。 マツパー 6 0 2は、 コンスタレーシヨン 6 0 3を参 照して、 同相の値 Iと直交する値 Qを出力する。 図 4に示す Iと Qの値 は、 最大値の絶対値が 1 . 0である場合を示している。 マツパー 6 0 2 から出力された並列のデータは、 I F F T 1 2の各サブチャネル 1, 2 , 3 (c h 1 , c h 2, c h 3) に対して入力される。
図 5に示す場合は、 1msで 1 2ビットを送信する場合を示している ので、 1 2Kb p s (b i t p e r s e c o n d) の伝送速度でデ —タを送る場合を示している。 そして、 1 2ビットを 4ビットずつにブ ロック化しているため、 3つのサブチャネル 1, 2, 3 (c h 1 , c h 2, c h 3) の伝送速度は、 それぞれ 4Kb p sである。
図示していないが、 受信機にある並直列変換部 1 9には、 上記直並列 変換部 1 1のマッピングと逆の動作を行うデマッパーがある。 マツパー とデマツパーは、 同一のコンスタレーションを用いて動作する。
上記方式でのマルチキャリア変調波 e (t) の周波数スペク トラムの 一例を図 6に示す。
横軸は周波数、 縦軸は振幅を示す。 サブチャネル 0から M— 1までの 合計 Mバンドのマルチキヤリァ変調の場合を示している。 M個のメイン ローブは、 互いに重複している部分があるが直交しているので、 データ が正しく再生できる。
本発明では、 情報変調部にマルチキャリア変調を施したので、 従来の 情報変調部のシングルトーン変調に対し、 伝送容量が拡大する。 それに より、 通信チャネル数が増やせる、 或いは、 1チャネルの伝送レートが 増える等の効果がある。
この実施の形態で特徴となる点は、 マルチキャリア変調とスぺク トラ ム拡散を結合させた点である。 マルチキャリア変調という技術自身は、 従来から知られているものである。 スペク トラム拡散という技術も、 従 来から知られているものである。 しかし、 マルチキャリア変調という技 術とスぺク トラム拡散という技術を結合させ、 それぞれのメリットを生 かすシステムは、 存在していない。 この点が、 この実施の形態の大きな 特徴である。 実施の形態 2.
次に、 本発明の実施の形態 2を説明する。 特に、 実施の形態 1と異な る点を説明する。
図 7は、 送信機のブロック図である。
マルチキヤリァ変調部 390は、 DWMT (D i s c r e t e Wa v e l e t Mu t i t o n e) 変調部 92を有している。 図 7に示す ように、 送信機では、 デジタル情報 d (t) を直並列変換し、 デジタル シンボル情報の各シンボル列をそれぞれのサブキヤリァに載せる情報に 変換する。
次に、 伝送時系列にするために、 Mバンドウェーブレッ ト逆変換部 2 9により、 Mバンドゥエ一ブレッ ト逆変換する。 この Mバンドウェーブ レット逆変換部 29で、 離散直交ウェーブレット逆変換 (単に、 ゥエー ブレッ ト逆変換ともいう) を用いたマルチキャリア分散処理を行う。 こ の後の動作は、 実施の形態 1と同じである。
図 8は、 受信機のブロック図である。
マルチキヤリァ復調部 39 1は、 DWMT復調部 93を有している。 アンテナより受信した信号を受信して、 直並列変換するまでは、 実施 の形態 1 と同じである。 更に、 Mバンドウェーブレッ ト変換部 39によ り、 離散直交ウェーブレット変換 (単に、 ウエーブレット変換ともいう ) を用いた Mバンドウェーブレッ ト変換をかけることにより送信機と逆 のプロセスを経て、 デジタル情報 d (t) を再生する。
図 9は、 Mバンドゥエーブレツ ト逆変換部 29のブロック図である。 Mバンドゥエ一ブレツト逆変換部 29には、 M個のダウンサンプラ 6 1と M個のフィルタ 71がある。 ダウンサンプラ 6 1は、 M回のダウン サンプリングを行う。 直並列変換部 1 1で直並列変換されたデータを各 フィルタ 7 1でフィルタリングした後、 ダウンサンプリングする。 直並列変換部 1 1は、 時系列データを M個単位で並列に並び変え、 そ れぞれ異なったキャリア周波数 f 。 , f 1 5 · · ·, ί Μ に割り当て る。
Μバンドウェーブレツト逆変換部 2 9は、 並列に並び換えたられたデ —タに Μバンドウェーブレッ ト逆変換をかけ、 周波数軸の信号を時間軸 のデータ系列に変換する。 変換された信号は、 図 1 1に示すような Μバ ンド (Μチャネル) のキャリア周波数をもつ信号となる。
図 1 0は、 Μバンドウェーブレツト変換部 3 9のブロック図である。 Μバンドウヱ一ブレツト変換部 3 9には、 Μ個のアップサンプラ 6 2 と Μ個のフィルタ 7 2がある。 アップサンプラ 6 2は、 Μ回のアップサ ンプリングを行う。 直並列変換部 2 1で直並列変換されたデータを各フ ィルタ 7 2でフィルタリングした後、 アップサンプリングする。
ここで、 ウェーブレッ ト変換について説明する。
ウェーブレット変換は、 ウェーブレッ ト変換行列の形式で記述する。 行列の各行は、 離散ウェーブレツト ·マルチキヤリァ変調の各サブチヤ ネルに相当する。 また、 このウェーブレッ ト変換行列は、 直交関数の特 性を持っている。 この特性により、 離散ウェーブレッ ト 'マルチキヤリ ァ変調のシンボル波形が時間領域で重なりあっても、 直交性は保たれる 理想的な多搬送波システムでは、 各サブチャネルの周波数スぺク トラ ムが矩形波となり、 隣接するスペク トラム同士が重なり合わない。 サブ チャネル間のガードバンドは必要なくなる。
上記方式でのマルチキャリア変調波 e ( t ) の周波数スペク トラムの 一例を図 1 2に示す。
図 1 2に示したように、 ウェーブレッ ト変換の周波数スペク トラムの 場合、 サイ ドローブは、 メインローブよりも 4 5 d B低い。 フーリエ変 換の場合は、 図 6に示したように、 1 3 d B低いだけである。
図 6と図 1 2を見比べると分かるように、 通常のフーリエ変換による マルチキヤリァ波形よりも、 ウェーブレツト変換によるマルチキヤリァ 波形の方が自分のメインローブと隣接サブチャネルのサイ ドローブの差 が大きい。 よって、 より受信する際の感度が各サイ ドローブ毎に大きく なり、 結果として、 チャネル容量や伝送レートを大きくできる。
また、 フーリエ変換の波形は、 (s i n X ) ノ Xの形であるのに対し て、 離散ウェーブレツ ト ·マルチキヤリァ変調の周波数スぺク トラムは 、 多搬送波システムで理想とする狭帯域スぺク トラムに非常に近い。 フーリエ変換を用いた多搬送波システムでは、 サイ ドローブが大きい ので、 これによる劣化は、 多くのサブチャネルに及んでしまう。 フーリ ェ変換の多搬送は、 システムでは劣化するサブチャネル数が 5 0〜 1 0 0チャネル以上になってしまう。 雑音レベルに依存するが、 ウェーブレ ット変換の多搬送波システムでは劣化するサブチャネル数が 5チャネル 程度ですむ。
ウェーブレット変換を用いる場合は、 フーリエ変換を用いるより、 サ ブチャネルの帯域幅を狭くできるので、 更なる通信容量の増大が可能と なる。
C DMA方式対 T DMA方式の伝送容量比は、 3対 1〜4対 1である 力 この発明の O F DM方式と C DMA方式とを組み合わせた方式対 T DMA方式の伝送容量比は、 推定 9対 1〜 2 0対 1が可能になり、 伝送 容量が大幅に増える。
この実施の形態で述べた離散直交ウエーブレッ ト変換という技術は、 従来から知られた技術である。 また、 スペク トラム拡散も従来から知ら れた技術である。 しかし、 離散直交ウェーブレッ ト変換を用いたマルチ キヤリァ変調とスぺク トラム拡散を結合させ、 それぞれのメリッ トを得 るシステムは、 新規なものである。 この点がこの実施の形態の大きな特 徴である。
なお、 図 1 3と図 14に示すように、 Q P S Kや 1 6 Q AM等を用い た情報変調部 1 1 1 a、 情報復調部 1 1 7 aを設けるようにしてもよい 実施の形態 3.
図 15は、 DMT方式を使った本発明の他の実施の形態に係る T DM A方式の無線機の送信機と受信機の構成を示す図である。
この場合、 使用する変復調方式は、 DMT方式のマルチキャリア変復 調であり、 サブチャネルが 3つある場合のスペク トルを図 16に示す。 図 16は、 Ov e r l a p p e d D i s c r e t e Mu 1 t i t o n e Mo d u l a t i o n f o r H i g h S p e e d C o p p e r Wi r e C o mm u n i c a t i o n s" (I EEE JOURNAL ON SELECTED AREAS I N COM MUN I CAT I ONS, VOL. 13. NO. 9, DECEMBER
1995) より抜粋した図である。
このスぺク トルを図 36と比較して見ても分かるように、 許容される 帯域 (0. 22〜0. 28 ωΖ2 π) 内において、 エネルギーが周辺部 も中央部と同等な強さとなっており、 周波数利用効率が従来の πノ 4シ フト QP SK方式よりも高いのが分かる。 これにより、 TDMAに割り 当てられる同一の周波数帯域において、 より高いデータレートの通信が 可能となる。
図 1 7は、 本発明の他の実施の形態に係る T DM Α方式の無線機の送 信機と受信機の構成を示す図である。
図 18は、 この実施の形態に係る DWMT方式によるマルチキャリア 変調波のスぺク トルを示す図である。 図 1 8は、 "O V e r 1 a p p e d D i s c r e t e Mu 1 t i t o n e Mo d u l a t i o n f o r H i g h S p e e d C o p p e r Wi r e C o mm u n i c a t i o n s" ( I EEE J OURNAL ON SELEC TED AREAS I N COMMUN I CAT I ONS, VOL. 1 3. NO. 9, DECEMBER 1 995) より抜粋した図である このスぺク トルを図 1 6と比較して見ても分かるように、 各キャリア のサイ ドローブが低く、 キャリア間の干渉が低いため、 同一帯域により 多くのキャリアを割り当てることができ、 かつ、 帯域外の妨害波が低い ため、 帯域内ぎりぎりまでキャリアを配置できるメリットがある。 これ により、 π 4シフト QP SK方式や DMT方式よりも周波数利用効率 が高く、 TDMAに割り当てられる同一の周波数帯域において、 π/4 シフ ト QP SK方式や DMT方式よりも、 より高いデータレートの通信 が可能となる。
図 1 9は、 本発明 T DM A方式の無線機の送信機と受信機の構成を示 す図である。
無線装置では、 隣接チャネルに干渉妨害を与えないように隣接チヤネ ルへの漏洩電力の制限が規格によって決められる。
マルチキャリア通信では、 各サブチャネルの伝送ビッ トレートをフレ キシブルに変えられる。 伝送ビットレートが高い場合は、 サブチャネル のサイ ドローブは、 レベルが高くなる。 このため、 隣接チャネル漏洩電 力の制限に係わる周辺部のサブチャネルは、 低ビットレートにしてサイ ドローブのレベルを低くする。 一方、 中央部のサブチャネルは、 隣接チ ャネル漏洩電力の制限に余裕があるためを高ビットレートにする。
図 20は、 本発明の隣接チャネル漏洩電力の制限に合わせたサブチヤ ネルの電力構成を示す図である。 図 20は、 中央のサブチャネルのビットレートを 4Kb p sにし、 両 端のサブチャネルの伝送速度を 2 Kb p sに低く した場合のスぺク トル 図である。
図 20は、 サブチャネル 2 ( c h 2) のサイ ドローブよりもサブチヤ ネル 1 (c h l) と 3 (c h 3) のサイドローブが低いことにより、 隣 接チャネルの妨害波を低く抑えることができる場合を示している。
図 20において、 図の左右両側の上にある四角は、 隣接チャネルに干 渉妨害を与えないように、 隣接チャネルの漏洩電力が存在してはいけな い部分を示している。
図 20に示すように、 サブチャネル 1 (c h l) とサブチャネル 3 ( c h 3) のサイ ドローブは、 低ビットレートのため低くなり、 隣接チヤ ネルの漏洩電力の制限領域よりも小さな漏洩電力になっている。
図 2 1は、 1 m sで 8ビッ トのデータを伝送する場合、 即ち、 8Kb p sの伝送レートの場合のデータ列を示す図である。
最初の 2ビットをサブチャネル 1 (c h 1 ) に割り当て、 次の 4ビッ トをサブチャネル 2 (c h 2) に割り当て、 最後の 2ビットをサブチヤ ネル 3 (c h 3) に割り当てるものとする。
図 22は、 直並列変換部 1 1 aを示す図である。
図 3と異なる点は、 マツパー 602 aが 2種類のコンスタレーション 603と 603 aを有している点である。 コンスタレーシヨン 603は 、 図 4に示すものと同じものである。 コンスタレーシヨン 603 aは、 図 23に示すものである。
これらの異なる 2種類のコンスタレーション 603と 603 aを用い ることにより I と Qを求めることができる。 このように、 マッピングを 行うことにより、 サブチャネル 1 (c h 1) の伝送レートは 2Kb p s になり、 サブチャネル 2 ( c h 2) の伝送レートは 4Kb p sになり、 サブチャネル 3 ( c h 3 ) の伝送レートは 2 K b p sとなる。 即ち、 周 辺部のサブチャネルの伝送速度は、 低ビットレートになる。 このように して、 隣接チャネルへの漏洩電力を下げることができる。
なお、 このように、 周辺部のサブチャネルの伝送速度を下げる場合に は、 受信機側の並直列変換部において、 デマッピングする場合に、 マツ ビングのときに用いたものと同じ 2種類のコンスタレーションをそれぞ れ用いることにより、 正しいデマッピングを行うことができる。
次に、 隣接チャネルへの漏洩電力を制限するために、 周辺部にあるサ ブチャネルの送信電力を下げる場合について説明する。
図 2 4は、 送信電力を下げる場合の直並列変換部 1 1 bの構成を示す 図である。
マッパー 6 0 2 bには、 図 2 5に示すような送信電力を 8 0 %に下げ るためのコンスタレーシヨン 6 0 3 bが用意されている。 従って、 図 2 6に示すような図 5と同一のデータ列が入力された場合でも、 チャネル 1とチャネル 3に出力される I と Qの値は、 2 0 %小さな値が出力され ることになる。 I と Qの値は送信電力に比例するので、 このようにして 、 チャネル 1 とチャネル 3の送信電力を 8 0 %に抑えることができる。 こうして、 周辺部のサブチャネルのみ送信電力を下げて、 隣接チャネル 漏洩電力の制限を超えないようにする。
このようにして、 周波数帯域制限に合わせた最適なサブチャネル配置 にできるため、 より高い伝送レートを実現できる。
なお、 図示していないが、 前述した周辺部のサブチャネルの伝送速度 を下げることと、 周辺部のサブチャネルの送信電力を下げること両方を 同時に実行しても構わない。
なお、 実施の形態 1及び 2及ぴ 3においては、 C D MA方式と T D M
A方式の場合について説明したが、 F DMA方式をマルチキヤリァ変復 調と組み合わせて用いるようにしても構わない。 即ち、 前述した実施の 形態において、 C DMA方式の代わりに、 T DMA方式や F DMA方式 を用いても構わないし、 T DMA方式の代わりに、 C DMA方式や F D MA方式を用いても構わない。 また、 その他の多元接続方式を用いても 構わない。
以上のように、 限られた周波数帯域へ万遍なくスぺク トルを分布させ る DMT方式又は DWMT方式の変復調方式への適用と、 隣接チャネル 漏洩電力制限に合わせたサブチャネルの伝送レート割当て、 又はノ及び
、 送信電力配置により、 サブチャネルの最適化を行うことにより、 更に 、 高い伝送レートが実現できる効果がある。
実施の形態 4 .
以下、 本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図 2 7は、 本発明の実施の形態 3に係るデジタル通信システムの構成 を示す図である。
八0 3しモデム 1, 2にウェーブレット 'マルチキャリア方式を用い
、 家庭用の分波器 1 0 8のあとに無線装置 3を接続している。
図 2 8は、 本発明の実施の形態 3に係るデジタル通信システムの伝送 周波数構成を示す図である。
本発明の方式では、 図 2 8に示すような周波数分割となる。 電話サ一 ビスは、 ベースバンド帯を用い、 上りチャネルと下りチャネルの周波数 帯を分け、 各チャネル内はウェーブレット 'マルチキャリア伝送を行う 。 上りチャネル数を Nとし、 下りチャネル数を M ( N < M) とする。 マ ルチキヤリァ伝送を用いる理由は伝送量に応じてキヤリァの数を調整し たり、 複数の端末にデータを分割したり、 無線と有線の各端末にキヤリ ァを振り分けたりという操作が比較的簡単にできるためである。
例えば、 図 2 8に示す場合は、 サブキヤリア S 1と S 2を用いて無線 通信を行う場合を示している。
図 2 9 , 図 3 0は、 本発明の実施の形態 3に係る無線装置 3の送信機 と受信機の構成を示す図である。
A/D変換器 2 0 3は、 分波器 1 0 8で分波された下りチャネルの多 搬送波をデジタル変換する。 キャリア選択周波数変換部 2 0 4は、 下り チャネルの多搬送波からサブキャリア S 1, S 2を選択して、 図 2 8に 示すように、 選択したサブキャリア S 1, S 2をベースバンド帯の周波 数に変換する。 その後の無線装置 3の送信機の動作は、 前述したスぺク トル拡散変調と同様であるので、 ここではその説明を省略する。
一方、 図 3 0に示す無線装置 3の受信機は、 前述したスぺク トル拡散 復調動作と同じ動作を行う。 キャリア選択周波数変換部 2 1 2は、 復調 されたベースバンドの信号を下りチャネルの多搬送波内のサブキヤリァ S 1 , S 2となるように周波数変換して、 DZA変換器 2 1 1に出力す る。 分波器 1 0 8に対してサブキヤリア S 1, S 2が出力されるととも に、 AD S Lモデム 2からは、 S l, S 2以外のサブキャリアに載せら れたデータが出力される。
図 3 1, 図 3 2は、 本発明の実施の形態 3に係る A D S Lモデム 2 ( 又は 1 ) の送信機と受信機の構成を示す図である。
A D S Lモデム 2の送信機は、 前述したウェーブレツト逆変換を行い 、 その結果を発振器 5 6から発信された周波数を用いて変調器 5 8によ りアップコンバートする。 逆に、 A D S Lモデム 2の受信機では、 受信 した信号を発振器 5 7から発信された周波数を入力し、 復調器 5 9によ りダウンコンバートする。 その後は、 ウエーブレット変換が行われ、 デ ジタル情報が出力される。 受信機のゥヱーブレッ ト変換は、 N ( N < M ) バンドのウエーブレット変換を行う。 これは、 上りチャネル数 Nが下 りチャネル数 M りも小さいからである。 図 3 1に示す A D S Lモデム 2に入力されるデジタル情報は、 有線デ ータと無線データが所定の規則で配列されていなければならない。 Mパ ンドウヱーブレツト逆変換を行うため、 Mパンドの中のいずれのバンド に有線データを割り当て、 いずれのバンドに無線バンドに割り当てる力 、 予め定めておかなければならない。 この予め定められた無線データ用 のバンドに入力された無線データが、 Mバンドウェーブレツト逆変換の 結果、 サブキャリア S l, S 2に割り当てられることになる。 また、 図 3 2に示す場合、 A D S Lモデムから出力されたデジタルデータは、 有 線データと無線データが所定の規則をもって配列されて出力されること になる。
この方式により、 有線通信は、 図 3 1, 図 3 2に示す A D S Lモデム (ウェーブレット 'マルチキャリア方式) を用い、 変復調してデータ通 信を行う。 この際、 ウェーブレット変換を用いているので、 単なるマル チキヤリァ方式よりも、 周波数利用効率が高い。
無線通信の場合は、 無線通信に必要なデータ量に対応するサブキヤリ ァを選択し、 図 2 9, 図 3 0に示す拡散変調に対応したベースバンド帯 に信号を変換し、 拡散変調をかけて無線で送信する。 これにより、 無線 信号は、 ウェーブレツト変換によるマルチキヤリァを用いた C DMA方 式の信号となり、 周波数効率がよく、 大容量のデータ通信を行える。 ま た、 有線から無線へのデータの変換は、 キャリア選択により行うので、 インターフェースも非常にシンプルで、 回路も簡素化できる。 有線通信
、 無線通信とも、 受信はその逆の操作で行う。
以上のように、 この実施の形態では、 有線形高速データ通信網におい て、 端末に送られてきたデータを無線で送受信する無線装置を有し、 無 線装置から無線でデータを携帯端末との間で送受信するものであり、 有 線形高速データ通信にウェーブレツト ·マルチキャリア変復調方式を用 レ、、 無線通信をウエーブレツ ト ·マルチキヤリアを用いた C D MA方式 を用いることを特徴とする。
また、 有線形高速データ通信のウェーブレツト ·マルチキャリア信号 を復調することなく、 即ち、 情報データに変換することなしに、 無線通 信に割り当てられたキャリアを選択して、 拡散変調をかけることを特徴 とする。
図 2 9及び図 3 0に示した無線装置 3の送信機及ぴ受信機においては 、 C DMA方式の変復調を用いる場合を示したが、 T DMA方式又は F DMA方式等の他の多元接続方式による変復調を用いる場合であっても 構わない。
図 3 1及び図 3 2においては、 AD S Lモデムがウェーブレツト ·マ ルチキヤリァ方式の場合を示したが、 フーリエ変換を用いた O F DMマ ルチキヤリァ方式を用いる場合であっても構わない。 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明によれば、 情報変調をマルチキャリア変 調にすることにより、 情報変調直後の段階で、 周波数効率を上げ、 更に 、 耐妨害、 耐干渉性が強く、 耐フエ一ジング、 耐マルチパスにも高い性 能を有することができる。 これは、 C DMA方式の特徴と同じように、 周波数スペク トラムが分散していることによるメリットである。 そして 、 更に、 多元接続方式で変調することにより、 より強力に上記性能を強 化することができる。
また、 マルチキャリア変調に直交ウェーブレツ ト変換を用いることに より、 更なる通信容量の増大が可能となり、 極めて強力な通信システム が実現できる。
また、 以上説明したように、 本発明によれば、 有線通信をウェーブレ ット ·マルチキヤリァ方式、 無線をウェーブレツト ·マルチキヤリァ多 元接続方式にすることにより、 有線通信、 無線通信とも高効率な大容量 通信に対応でき、 かつ、 情報量の変動にも柔軟に対応できる。
また、 有線通信から、 無線通信への変換もキャリアの選択により行う ので非常にシンプルな回路構成にできる。

Claims

請求の範囲
1. デジタル信号を入力してマルチキヤリァ変調してマル チキヤリァ変調信号を出力するマルチキヤリァ変調部と、
マルチキヤリァ変調信号を入力してマルチキヤリァ変調信号を多元接 続方式で変調して変調信号を送信する多元接続送信部と
を備えたことを特徴とする送信機。
2. 上記マルチキャリア変調部は、 OFDM (O r t h o g o n a 1 F r e q u e n c y D i v i s i o n M u 1 t i p 1 e x i n g) 方式によりマルチキャリア変調を行うことを特徴とする請 求項 1記載の送信機。
3. 上記マルチキャリア変調部は、 フーリエ逆変換を行う 離散マルチトーン (DMT) 変調部を備えたことを特徴とする請求項 1 記載の送信機。
4. 上記マルチキャリア変調部は、 離散ゥヱーブレット逆 変換を行う離散ウェーブレッ トマルチトーン (DWMT) 変調部を備え たことを特徴とする請求項 1記載の送信機。
5. 上記多元接続送信部は、 マルチキャリア変調信号を入 力してマルチキャリア変調信号を符号分割多元接続 (CDMA) 方式で 変調する C DMA送信部を備えたことを特徴とする請求項 1記載の送信 機。
6. 上記多元接続送信部は、 マルチキャリア変調信号を入 力してマルチキャリア変調信号を時分割多元接続 (TDMA) 方式で変 調する T DMA送信部を備えたことを特徴とする請求項 1記載の送信機
7. 上記多元接続送信部は、 マルチキャリア変調信号を入 力してマルチキャリア変調信号を周波数分割多元接続 (FDMA) 方式 で変調する F DMA送信部を備えたことを特徴とする請求項 1記載の送 信機。
8. 上記マルチキャリア変調部は、 マルチキャリアを構成 するサブチャネルの位置に基づいてデータ伝送レートが異なるサブチヤ ネルを生成することを特徴とする請求項 1記載の送信機。
9. 上記マルチキャリア変調部は、 マルチキャリアを構成 するサブチャネルの位置に基づいて電力が異なるサブチャネルを生成す ることを特徴とする請求項 1記載の送信機。
10. 変調信号を入力して多元接続方式で復調し復調信号を 出力する多元接続復調部と、
復調信号を入力して復調信号をマルチキヤリァ復調してデジタル信号 を出力するマルチキヤリァ復調部と
を備えたことを特徴とする受信機。
1 1. 上記マルチキャリア復調部は、 OFDM (O r t h o g o n a 1 F r e q u e n c y D i v i s i o n M u 1 t i p 1 e x i n g) 方式によりマルチキヤリァ復調を行うことを特徴とする請 求項 10記載の受信機。
12. 上記マルチキャリア復調部は、 フーリエ変換を行う離 散マルチトーン (DMT) 復調部を備えたことを特徴とする請求項 10 記載の受信機。
1 3. 上記マルチキャリア復調部は、 離散ウェーブレット変 換を行う離散ウェーブレットマルチトーン (DWMT) 変調部を備えた ことを特徴とする請求項 10記載の受信機。
14. 上記多元接続復調部は、 変調信号を入力して符号分割 多元接続 (CDMA) 方式で復調する CDMA受信部を備えたことを特 徴とする請求項 1 0記載の受信機。
15. 上記多元接続復調部は、 変調信号を入力して時分割多 元接続 (TDMA) 方式で復調する TDMA受信部を備えたことを特徴 とする請求項 10記載の受信機。
16. 上記多元接続復調部は、 変調信号を入力して周波数分 割多元接続 (FDMA) 方式で復調する F DMA受信部を備えたことを 特徴とする請求項 10記載の受信機。
1 7. 上記マルチキャリア復調部は、 マルチキャリアを構成 するサブチャネルの位置に基づいてデータ伝送レートが異なるサブチヤ ネルを入力して復調することを特徴とする請求項 10記載の受信機。
18. 上記マルチキャリア復調部は、 マルチキャリアを構成 するサブチャネルの位置に基づいて電力が異なるサブチャネルを入力し て復調することを特徴とする請求項 10記載の受信機。
1 9. 有線データと無線データがそれぞれ所定のサブキヤリ ァに割り当てられたマルチキャリア信号を入力し、 マルチキャリア信号 の中から無線データが割り当てられたサブキヤリァ信号を選択するキヤ リア選択部と、
選択されたサブキヤリァ信号を入力してサブキヤリァ信号を変調して 変調信号を出力する変調部と、
変調信号を入力して無線信号として出力する送信部と
を備えたことを特徴とする送信機。
20. 上記送信機は、 ADS L (As y mme t r i e D i g i t a l S u b s c r i b e r L i n e) モデムに入力される マルチキヤリァ信号を分岐して入力することを特徴とする請求項 19記 載の送信機。
21. 上記マルチキャリア信号は、 離散直交ウェーブレツト 逆変換により生成される信号であることを特徴とする請求項 1 9記載の
22. 無線信号を受信し、 無線信号を復調して復調信号を出 力する復調部と、
復調信号を入力して復調信号を予め割り当てられたサブキャリアの周 波数に変換してマルチキヤリァ信号のサブキヤリァ信号を出力する周波 数変換部と
を備えたことを特徴とする受信機。
23. 上記受信機は、 ADS L (A s y mm e t r i c D i g i t a 1 S u b s c r i b e r L i n e) モデムから出力され るマルチキヤリァ信号に、 上記サブキヤリァ信号を加えることを特徴と する請求項 22記载の受信機。
24. 上記マルチキャリア信号は、 離散直交ウェーブレット 逆変換により生成される信号であることを特徴とする請求項 22記載の 受信機。
25. デジタル信号を入力してマルチキャリア変調してマル チキヤリァ変調信号を出力するマルチキヤリァ変調工程と、
マルチキヤリァ変調信号を入力してマルチキヤリァ変調信号を多元接 続方式で変調して変調信号を出力する多元接続変調工程と
を備えたことを特徴とする送信方法。
26. 変調信号を入力して多元接続方式で復調して復調信号 を出力する多元接続復調工程と、
復調信号を入力して復調信号をマルチキヤリァ復調してデジタル信号 を出力するマルチキヤリァ復調工程と
を備えたことを特徴とする受信方法。
27. 有線データと無線データがそれぞれ所定のサブキヤリ ァに割り当てられたマルチキヤリァ信号を入力し、 マルチキャリア信号 の中から無線データが割り当てられたサブキヤリァ信号を選択するキヤ リア選択工程と、
選択されたサブキヤリァ信号を入力してサブキヤリァ信号を変調して 変調信号を出力する変調工程と、
変調信号を入力して無線信号として出力する送信工程と
を備えたことを特徴とする送信方法。
2 8 . 無線信号を受信し、 無線信号を復調して復調信号を出 力する復調工程と、
復調信号を入力して復調信号を予め割り当てられたサブキャリアの周 波数に変換してマルチキヤリァ信号のサブキヤリァ信号を出力する周波 数変換工程と
を備えたことを特徴とする受信方法。
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