WO2014045624A1 - Radio communication system, reception apparatus and reception method - Google Patents

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洋雄 阿良田
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    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/06Dc level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection
    • H04L25/068Dc level restoring means; Bias distortion correction ; Decision circuits providing symbol by symbol detection by sampling faster than the nominal bit rate

Definitions

  • a communication method exceeding the Shannon limit has not been found in research over 60 years since the announcement of the Shannon limit. For example, if a communication method exceeding Shannon's limit is found and the reception method is improved by applying the communication method to a receiving apparatus for terrestrial digital television broadcasting, it is possible to reduce the digitally difficult viewing area.
  • the demodulator demodulates the signal between subcarriers together with the signal of each subcarrier, whereby the noise signal included in the received signal can be dispersed in the demodulated signal.
  • the degree of the noise signal included in the carrier signal can be suppressed. As a result, it is possible to reduce the influence of the noise signal added in the communication path and improve the reception performance of the receiving apparatus.
  • N ′ and S ′ are expressed by the following equation (2).
  • the frequency of the row vector in the first row is 0, that is, the DC component is sampled, so each element of the row vector in the first row is always 1.
  • the second row vector is a sample of a complex waveform having a very low frequency, and its absolute value is very close to 1. Therefore, if the value in the first column is erased to 0 in the second row vector, the value in the second column is very close to 0. As a result, when sweeping is repeated using a value close to 0 as the pivot, the effective accuracy deteriorates rapidly. For example, if a highly accurate calculation is performed to compensate for this, the time required for the processing becomes longer, and the response performance is degraded.
  • the use of the Norm pivot selection method described below can suppress a decrease in effective accuracy and improve response performance.
  • the result of performing subtraction between row vectors is the next pivot row vector. Therefore, the row vectors are exchanged so that the row vector having the maximum norm between the pivot row vector and the row vector to be subtracted becomes the row vector next to the pivot row vector. This maximizes the vector of pivot rows at the next sweep. Further, in the second and subsequent sweeps, column vectors are replaced so that the largest element among the elements of the pivot row vector is a pivot.
  • the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.
  • RAM volatile memory

Abstract

A radio communication system comprises a transmission apparatus and a reception apparatus that use subcarriers to perform communications therebetween. The reception apparatus comprises: a radio reception unit that performs, for a received signal, an over-sampling in accordance with a separation degree indicating a degree of separating, from the received signal, noise signals added to the signal, which was transmitted by the transmission apparatus, over the communication channel between the transmission apparatus and the reception apparatus; a demodulation unit that calculates, from a transformation matrix (H) defined on the basis of the intervals between the frequencies of the subcarriers, the number of the subcarriers and the separation degree and also from the signal obtained by the over-sampling, the signals on the subcarriers and the signals between the subcarriers; and a demapping unit that digitally demodulates the signals on the subcarriers, which were calculated by the demodulation unit, to calculate the received data.

Description

無線通信システム、受信装置、及び受信方法Wireless communication system, receiving apparatus, and receiving method
 本発明は、周波数分割多重方式を用いる無線通信システム、受信装置、及び受信方法に関する。
 本願は、2012年9月21日に、日本に出願された特願2012-208647号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to a radio communication system, a receiving apparatus, and a receiving method using a frequency division multiplexing system.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2012-208647 filed in Japan on September 21, 2012, the contents of which are incorporated herein by reference.
 地上デジタルテレビジョン放送は、日本国内において2003年より開始され、地上アナログテレビジョン放送とのサイマル放送が2012年3月に終了している。利用している周波数の変更により、地上アナログテレビジョン放送が受信できていた地域であっても、地上デジタルテレビジョン放送を受信できない地域(デジタル難視地域)が存在している。このような地域において、地上デジタルテレビジョン放送を受信できるようにするためには、例えば、受信アンテナの感度を上げたり、受信装置(受像機)が備えるプリアンプのNF(Noise Figure:雑音指数)を下げたり、受信装置の感度を上げたりすることなどが必要である。 Digital terrestrial television broadcasting started in Japan in 2003, and simultaneous broadcasting with analog terrestrial television broadcasting ended in March 2012. Even if the terrestrial analog television broadcast can be received by changing the frequency used, there is an area where the terrestrial digital television broadcast cannot be received (digital hard-to-see area). In order to be able to receive digital terrestrial television broadcasting in such areas, for example, the sensitivity of the receiving antenna is increased, or the NF (Noise Figure) of the preamplifier provided in the receiving device (receiver) is set. It is necessary to lower the sensitivity or increase the sensitivity of the receiving device.
 無線通信システムにおいては、送信装置から送信された送信信号に通信路における雑音信号を加算した信号が、受信装置において受信される。一般的には、受信装置において送信信号と雑音信号とが分離できないことを前提に受信処理が行われている。このような無線通信システムにおける通信路容量は、クロード・シャノンによって検討されている(非特許文献1、非特許文献2)。 In a wireless communication system, a signal obtained by adding a noise signal in a communication path to a transmission signal transmitted from a transmission device is received by a reception device. In general, reception processing is performed on the assumption that the transmission signal and the noise signal cannot be separated in the reception device. The channel capacity in such a wireless communication system has been studied by Claude Shannon (Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2).
 非特許文献1又は非特許文献2によれば、白色雑音が加算される2進符号の通信路容量Cは、帯域幅がWに制限されており、信号の平均電力がSであり、雑音電力がNである条件の元において、最良の符号化を用いても次式(1)で示される限界があることが知られている。また、「どのような巧みな符号化を行っても、ある一定の誤り率を生じることなしには、この速度を超えることは、とうてい不可能である」ことが非特許文献1と非特許文献2に記載されており、これはシャノンの限界と呼ばれている。 According to Non-Patent Document 1 or Non-Patent Document 2, the channel capacity C i of the binary code to which white noise is added has a bandwidth limited to W, and the average power of the signal is S i . Under the condition that the noise power is Ni , it is known that there is a limit expressed by the following equation (1) even if the best coding is used. Further, it is not possible to exceed this speed without producing a certain error rate no matter what skillful coding is performed. 2, which is called the Shannon limit.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 雑音信号が通信路で送信信号に加えられる無線通信システムにおいて、シャノンの限界を超える通信方式は、シャノンの限界の発表以来60年を超える研究においても見出されていない。例えば、シャノンの限界を超える通信方式を見出し、地上デジタルテレビジョン放送の受信装置に当該通信方式を適用して受信性能を向上させれば、デジタル難視地域を減らすことができる。 In a wireless communication system in which a noise signal is added to a transmission signal in a communication channel, a communication method exceeding the Shannon limit has not been found in research over 60 years since the announcement of the Shannon limit. For example, if a communication method exceeding Shannon's limit is found and the reception method is improved by applying the communication method to a receiving apparatus for terrestrial digital television broadcasting, it is possible to reduce the digitally difficult viewing area.
 本発明は、雑音の影響を受ける通信路を経由して信号を受信する場合において、受信性能を向上させることができる無線通信システム、受信装置、及び受信方法を提供する。 The present invention provides a wireless communication system, a receiving apparatus, and a receiving method capable of improving reception performance when receiving a signal via a communication path affected by noise.
 本発明の第1様態によれば、無線通信システムは、サブキャリアを用いて通信を行う送信装置と受信装置を具備する無線通信システムであって、前記受信装置は、前記送信装置と前記受信装置との間の通信路において前記送信装置が送信した信号に加算された雑音信号を受信信号から分離する際の度合いを示す分離度に応じたオーバーサンプリングを前記受信信号に対して行う無線受信部と、前記サブキャリアの周波数間隔及び数、並びに前記分離度に基づいて定められた変換行列Hと、前記オーバーサンプリングにより得られた信号とから、各前記サブキャリアにおける信号と、前記サブキャリア間における信号とを算出する復調部と、前記復調部が算出した各前記サブキャリアにおける信号をデジタル復調して受信データを算出するデマッピング部と、を備える。 According to the first aspect of the present invention, the wireless communication system is a wireless communication system including a transmission device and a reception device that perform communication using subcarriers, and the reception device includes the transmission device and the reception device. A wireless receiver that performs oversampling on the received signal according to the degree of separation indicating the degree of separation of the noise signal added to the signal transmitted by the transmitting device from the received signal in the communication path between , A signal in each subcarrier, and a signal between the subcarriers from a transformation matrix H determined based on the frequency interval and number of the subcarriers and the degree of separation, and a signal obtained by the oversampling. And a demodulator that digitally demodulates the signal in each subcarrier calculated by the demodulator to calculate received data. It includes a mappings section.
 本発明の第2様態によれば、第1様態に係る無線通信システムにおいて、前記オーバーサンプリングにより得られた信号を列ベクトルxとし、前記サブキャリアにおける信号及び前記サブキャリア間における信号を列ベクトルXとした場合、前記復調部は、次式(A)を解くことにより各前記サブキャリアにおける信号を算出してもよい。
 (前記変換行列H)×(前記列ベクトルX)=(前記列ベクトルx)…(A)
According to the second aspect of the present invention, in the wireless communication system according to the first aspect, the signal obtained by the oversampling is a column vector x, and the signal in the subcarrier and the signal between the subcarriers are the column vector X. In this case, the demodulation unit may calculate a signal in each subcarrier by solving the following equation (A).
(The transformation matrix H) × (the column vector X) = (the column vector x) (A)
 本発明の第3様態によれば、第2様態に係る無線通信システムにおいて、前記サブキャリアの数をNとし、前記分離度をMとしたときに、前記オーバーサンプリングにより得られた信号に対して標本点数が(B(Bは、1以上の整数)×N×M)のDFTを行い得られた周波数軸の信号のうち、周波数が低い側のN個の信号を抽出し、抽出した信号に対してIDFTを行い得られた時間軸の信号を出力するフィルタ部を更に備え、前記復調部は、前記フィルタ部が出力する信号から、各前記サブキャリアにおける信号と前記サブキャリア間における信号とを算出してもよい。 According to the third aspect of the present invention, in the wireless communication system according to the second aspect, when the number of subcarriers is N and the degree of separation is M, the signal obtained by the oversampling is Of the signals on the frequency axis obtained by performing DFT with the number of sample points (B (B is an integer equal to or greater than 1) × N × M), N signals on the lower frequency side are extracted, and the extracted signals are extracted. A filter unit that outputs a time-axis signal obtained by performing IDFT on the signal is further provided, and the demodulating unit outputs a signal in each subcarrier and a signal between the subcarriers from the signal output from the filter unit. It may be calculated.
 本発明の第4様態によれば、第2様態または第3様態に係る無線通信システムにおいて、前記送信装置は、前記受信装置に送信すべき送信データと前記変換行列Hとから、前記受信装置に送信する信号を算出してもよい。
 本発明の第5様態によれば、第2様態または第3様態に係る無線通信システムにおいて、前記分離度をMとしたときに前記送信装置は、前記受信装置に送信すべき送信データに0(零)を付加してデータ量をM倍にしたデータに対してIDFTを行い時間軸の信号に変換し、変換により得られた時間軸の信号をM等分し、M等分した信号のうち先頭の部分の信号を前記受信装置に送信してもよい。
According to the fourth aspect of the present invention, in the wireless communication system according to the second aspect or the third aspect, the transmitting apparatus transmits the transmission data to be transmitted to the receiving apparatus and the conversion matrix H to the receiving apparatus. A signal to be transmitted may be calculated.
According to the fifth aspect of the present invention, in the wireless communication system according to the second aspect or the third aspect, when the degree of separation is M, the transmission device adds 0 ( Zero) is added to convert the data amount to M times and IDFT is performed to convert it into a time axis signal. The time axis signal obtained by the conversion is divided into M equal parts, The signal of the head part may be transmitted to the receiving device.
 本発明の第6様態によれば、第2様態から第5様態のいずれか1つに係る無線通信システムにおいて、前記復調部は、前記変換行列Hから上側三角行列を算出する際の掃き出しにおいて、前記変換行列HがN行N列の正方行列である場合、第k(k<N)行ベクトルとのノルムが最も大きい行ベクトルを第(k+1)行ベクトル~第N行ベクトルの中から検出し、検出した行ベクトルと第(k+1)行ベクトルとを交換し、前記第k行ベクトルの要素のうち最大の要素が含まれる列ベクトルと、第k列ベクトルとを交換してもよい。 According to the sixth aspect of the present invention, in the wireless communication system according to any one of the second aspect to the fifth aspect, the demodulation unit performs sweeping when calculating the upper triangular matrix from the conversion matrix H. When the transformation matrix H is a square matrix of N rows and N columns, the row vector having the largest norm with the kth (k <N) row vector is detected from the (k + 1) th row vector to the Nth row vector. The detected row vector and the (k + 1) th row vector may be exchanged, and the column vector including the largest element among the elements of the kth row vector may be exchanged.
 本発明の第7様態によれば、受信装置は、サブキャリアを用いて通信を行う送信装置と受信装置を具備する無線通信システムにおける受信装置であって、前記送信装置と前記受信装置との間の通信路において前記送信装置が送信した信号に加算された雑音信号を受信信号から分離する際の度合いを示す分離度に応じたオーバーサンプリングを前記受信信号に対して行う無線受信部と、前記サブキャリアの周波数間隔及び数、並びに前記分離度に基づいて定められた変換行列Hと、前記オーバーサンプリングにより得られた信号とから、各前記サブキャリアにおける信号と、前記サブキャリア間における信号とを算出する復調部と、前記復調部が算出した各前記サブキャリアにおける信号をデジタル復調して受信データを算出するデマッピング部と、を備える。 According to the seventh aspect of the present invention, the reception device is a reception device in a wireless communication system including a transmission device that performs communication using subcarriers and the reception device, and is between the transmission device and the reception device. A radio receiving unit that performs oversampling on the received signal according to a degree of separation indicating a degree of separation of a noise signal added to the signal transmitted by the transmitting device from the received signal in the communication path of A signal in each subcarrier and a signal between the subcarriers are calculated from a transformation matrix H determined based on the frequency interval and the number of carriers, and the degree of separation, and a signal obtained by the oversampling. And a demapping unit that digitally demodulates a signal in each subcarrier calculated by the demodulation unit to calculate received data It comprises a part, a.
 本発明の第8様態によれば、受信方法は、サブキャリアを用いて通信を行う送信装置と受信装置を具備する無線通信システムにおける受信方法であって、前記送信装置と前記受信装置との間の通信路において前記送信装置が送信した信号に加算された雑音信号を受信信号から分離する際の度合いを示す分離度に応じたオーバーサンプリングを前記受信信号に対して行う無線受信ステップと、前記サブキャリアの周波数間隔及び数、並びに前記分離度に基づいて定められた変換行列Hと、前記オーバーサンプリングにより得られた信号とから、各前記サブキャリアにおける信号と、前記サブキャリア間における信号とを算出する復調ステップと、前記復調ステップにおいて算出した各前記サブキャリアにおける信号をデジタル復調して受信データを算出するデマッピングステップとを有する。 According to an eighth aspect of the present invention, a reception method is a reception method in a wireless communication system including a transmission device that performs communication using subcarriers and a reception device, and is between the transmission device and the reception device. A radio reception step of performing oversampling on the received signal according to a degree of separation indicating a degree of separation of a noise signal added to a signal transmitted by the transmitting device in a communication path of the received signal from the received signal; A signal in each subcarrier and a signal between the subcarriers are calculated from a transformation matrix H determined based on the frequency interval and the number of carriers, and the degree of separation, and a signal obtained by the oversampling. And a demodulation step for digitally demodulating the signal on each of the subcarriers calculated in the demodulation step. And a demapping step of calculating the data.
 本発明の一実施形態によれば、復調部が各サブキャリアの信号とともにサブキャリア間における信号を復調することにより、復調した信号において受信信号に含まれる雑音信号を分散させることができ、各サブキャリアの信号に含まれる雑音信号の度合いを抑えることができる。
 その結果、通信路において加算される雑音信号の影響を低減させて、受信装置の受信性能を向上させることができる。
According to one embodiment of the present invention, the demodulator demodulates the signal between subcarriers together with the signal of each subcarrier, whereby the noise signal included in the received signal can be dispersed in the demodulated signal. The degree of the noise signal included in the carrier signal can be suppressed.
As a result, it is possible to reduce the influence of the noise signal added in the communication path and improve the reception performance of the receiving apparatus.
本発明の概要を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the outline | summary of this invention. 本発明に係るDATの概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of DAT which concerns on this invention. 本発明に係るDATの概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of DAT which concerns on this invention. 本発明に係るDATの概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of DAT which concerns on this invention. N=2、M=4とした場合のDATにおける行列Hの各成分の実部を示すグラフである。It is a graph which shows the real part of each component of the matrix H in DAT when N = 2 and M = 4. N=2、M=4とした場合のDATにおける行列Hの各成分の虚部を示すグラフである。It is a graph which shows the imaginary part of each component of the matrix H in DAT when N = 2 and M = 4. N=2、M=4とした場合のIDATにおける逆行列H-1の各成分の実部を示すグラフである。It is a graph which shows the real part of each component of the inverse matrix H- 1 in IDAT when N = 2 and M = 4. N=2、M=4とした場合のIDATにおける逆行列H-1の各成分の虚部を示すグラフである。It is a graph which shows the imaginary part of each component of the inverse matrix H- 1 in IDAT when N = 2 and M = 4. DATにおける行列Hと逆行列H-1との積(H*H-1)における有効ビットの評価結果を示すグラフである。It is a graph which shows the evaluation result of the effective bit in the product (H * H -1 ) of the matrix H and the inverse matrix H -1 in DAT. DAT及びIDATを用いた通信の計算機シミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the computer simulation result of communication using DAT and IDAT. Normピボット選択法の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a Norm pivot selection method. 本発明の第1の実施形態における無線通信システム100の構成を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a wireless communication system 100 according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態におけるフィルタ部152の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the filter part 152 in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態におけるフィルタ部152における信号処理のイメージを示す概略図である。It is the schematic which shows the image of the signal processing in the filter part 152 in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態における無線通信システム200の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the radio | wireless communications system 200 in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態における無線通信システム300の構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the radio | wireless communications system 300 in the 3rd Embodiment of this invention.
 本発明を実施するための形態(実施形態)を説明する前に、本発明の概要について説明する。図1は、本発明の概要を示す機能ブロック図である。本発明に係る無線通信システム10では、情報源11において生成された送信データを、送信装置12が送信電力(S)の送信信号として送信する。雑音源13において生成された電力(N)の雑音信号が、通信路で送信電力(S)の送信信号と加算される。送信信号と雑音信号とを加算した電力(S+N)の信号を受信装置14が受信して、受信データを得る。 Before describing a mode for carrying out the present invention (embodiment), an outline of the present invention will be described. FIG. 1 is a functional block diagram showing an outline of the present invention. In the wireless communication system 10 according to the present invention, the transmission data generated in the information source 11 is transmitted by the transmission device 12 as a transmission signal of transmission power (S i ). The noise signal of power (N i ) generated in the noise source 13 is added to the transmission signal of transmission power (S i ) in the communication path. The reception device 14 receives a signal of power (S i + N i ) obtained by adding the transmission signal and the noise signal, and obtains reception data.
 受信装置14では、受信した信号(電力:S+N)から雑音信号を雑音分離器15が分離する。雑音信号を分離することにより得られた信号(電力:S+N/M)をデマッピング器16がデジタル復調することにより、受信データを得る。なお、ここでは、受信した信号(電力:S+N)から雑音を分離する際の分離度をMとする。雑音分離器15が、信号(電力:S+N)を、雑音成分(電力:N(1-1/M))と所望の成分(電力:S+N/M)とに分離する。送信装置12と受信装置14とは、サブキャリアを用いる周波数分割多重方式にて通信を行う。 In the receiving device 14, the noise separator 15 separates a noise signal from the received signal (power: S i + N i ). The demapping unit 16 digitally demodulates a signal (power: S i + N i / M) obtained by separating the noise signal, thereby obtaining received data. Here, M is the degree of separation when noise is separated from the received signal (power: S i + N i ). The noise separator 15 separates the signal (power: S i + N i ) into a noise component (power: N i (1-1 / M)) and a desired component (power: S i + N i / M). . The transmission device 12 and the reception device 14 communicate with each other by a frequency division multiplexing method using subcarriers.
 ここで、雑音分離器15が分離する雑音成分の電力をN’とし、所望の成分の電力をS’とすると、N’及びS’は次式(2)として表される。 Here, when the power of the noise component separated by the noise separator 15 is N ′ and the power of the desired component is S ′, N ′ and S ′ are expressed by the following equation (2).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 受信した信号(電力:S+N)から雑音成分を雑音分離器15が分離することにより、デマッピング器16がデジタル復調の対象とする信号に加算されている雑音の電力は(N/M)となる。すなわち、雑音の電力が(1/M)倍になっている。このとき、シャノンの限界は、デマッピング器16が復調の対象とする信号の電力(S+N/M)に対して適用されるので、シャノンの通信路容量(式(1))は、本願発明者によって修正された次式(3)になる。 When the noise separator 15 separates the noise component from the received signal (power: S i + N i ), the noise power added to the signal to be digitally demodulated by the demapping unit 16 is (N i / M). That is, the noise power is (1 / M) times. At this time, the Shannon limit is applied to the power (S i + N i / M) of the signal to be demodulated by the demapping unit 16, so the Shannon channel capacity (equation (1)) is The following expression (3) corrected by the inventors of the present application is obtained.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 式(3)において、分離度Mを限りなく大きくすることができれば(M→∞)、所望の成分の電力は((S’=(S+N/M))→S)となり、分離される雑音成分の電力は((N’=N(1-1/M))→N)となる。
 また、分離度Mが限りなく大きくなれば(M→∞)、通信路容量Cは限りなく大きくなる(C→∞)。すなわち、形式的には伝送路容量に制限がなくなる。
In Formula (3), if the degree of separation M can be increased as much as possible (M → ∞), the power of the desired component becomes ((S ′ = (S i + N i / M)) → S i ) The power of the noise component is ((N ′ = N i (1-1 / M)) → N i ).
If the degree of separation M increases as much as possible (M → ∞), the channel capacity Co increases as much as possible (C o → ∞). That is, there is no limitation on the transmission path capacity in form.
 以下、本発明において用いる、受信した信号から雑音成分を分離する変換であるDAT(Discrete high Accuracy Transform 又は Discrete Arata Transform)を3段階に分けて導出する。
 まず、連続信号のフーリエ変換において思考実験をする。送信信号は長さが無限大で無限時間に亘り変調内容が変わらないOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重方式)信号X(ω)とし、帯域制限された長さ無限大の白色雑音が加算された場合を検討する。
Hereinafter, a DAT (Discrete high Accuracy Transform or Discrete Arata Transform) used in the present invention, which is a conversion for separating a noise component from a received signal, is derived in three stages.
First, a thought experiment is performed in the Fourier transform of a continuous signal. The transmission signal is an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal X (ω) that has an infinite length and the modulation content does not change for an infinite time. Consider the case of addition.
 図2A、図2B及び図2Cは、本発明に係るDATの概念を示す図である。図2AはOFDM信号X(ω)と白色雑音とを図示した概略図である。図2Aにおいて、横軸は周波数を示し、縦軸は信号強度(振幅)を表している。横軸に沿って示されている数字はサブキャリアを識別する番号である。ここでは、2つのOFDM信号X(0)、X(1)を示している。OFDM信号X(ω)、(ω=0,1)の各キャリア信号はδ関数に変換される。δ関数で表されるキャリア信号は、帯域幅がゼロであり、それぞれの送信周波数のみに成分が存在する。また、白色雑音の電力密度は帯域内で一定である。したがって、連続信号のフーリエ変換では雑音信号とOFDM信号X(ω)とを分離することができることが分かる。しかしながら、連続信号のフーリエ変換は物理的に実現することは困難である。 2A, 2B and 2C are diagrams showing the concept of DAT according to the present invention. FIG. 2A is a schematic diagram illustrating the OFDM signal X (ω) and white noise. In FIG. 2A, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents signal intensity (amplitude). The numbers shown along the horizontal axis are numbers for identifying subcarriers. Here, two OFDM signals X (0) and X (1) are shown. Each carrier signal of the OFDM signal X (ω), (ω = 0, 1) is converted into a δ function. The carrier signal represented by the δ function has a zero bandwidth, and a component exists only at each transmission frequency. Further, the power density of white noise is constant within the band. Therefore, it can be seen that the noise signal and the OFDM signal X (ω) can be separated by the Fourier transform of the continuous signal. However, it is difficult to physically realize a Fourier transform of a continuous signal.
 次に、M倍オーバーサンプルDFT(Discrete Fourier Transform:離散フーリエ変換)を用いたOFDM信号X(k)の復調を検討する。このとき、サンプリング周波数は、サブキャリアの周波数間隔のM倍である。
 図2Bは、図2Aと同様に、OFDM信号X(0)、X(1)と白色雑音とを示した概略図である。図2Bでは、M=4の場合におけるオーバーサンプルDFTを用いたOFDM信号X(k)が示されている。図2Bに示されるように、M=4としたことで、OFDM信号X(0)、X(1)のサブキャリア周波数より周波数の高いサブキャリアに対応するOFDM信号X(2)、…、X(7)が得られる。しかし、白色雑音の全電力は各キャリアX(0)、X(1)に割り当てられる。つまり、DFTを用いてOFDM信号X(k)を復調する場合、白色雑音は各周波数において一様に分布するにも拘わらず、OFDM信号のスペクトルに加算されてしまう。これは、DFTにおいてサンプリング周波数を高くしたり、信号を繰り返して並べることにより観測期間を長くしたりしても同じである。これは、DFTの欠点である。
Next, demodulation of the OFDM signal X (k) using M-times oversampled DFT (Discrete Fourier Transform) will be considered. At this time, the sampling frequency is M times the frequency interval of the subcarriers.
FIG. 2B is a schematic diagram showing OFDM signals X (0) and X (1) and white noise as in FIG. 2A. FIG. 2B shows an OFDM signal X (k) using oversampled DFT when M = 4. As shown in FIG. 2B, by setting M = 4, OFDM signals X (2),..., X corresponding to subcarriers having a frequency higher than the subcarrier frequency of OFDM signals X (0), X (1). (7) is obtained. However, the total power of white noise is assigned to each carrier X (0), X (1). That is, when demodulating the OFDM signal X (k) using DFT, white noise is added to the spectrum of the OFDM signal even though it is uniformly distributed at each frequency. This is the same even if the sampling frequency is increased in the DFT or the observation period is extended by repeatedly arranging the signals. This is a drawback of DFT.
 ここで、OFDM信号X(k)に対するスペクトルの周波数分解能をM倍にできたと仮定する。図2Cは、周波数分解能がM(M=4)倍にできた場合を示す概略図である。図2Cに示されるように、M=4としたことで、各サブキャリアに対応する信号X(0)とX(4)との他に、サブキャリア周波数間に信号X(1)~X(3)、X(5)~X(7)が存在している。この場合、白色雑音は、信号X(0)~X(7)それぞれに割り当てられることになる。信号X(0)、X(4)に着目すると、割り当てられる白色雑音は(1/M)倍になる。このように、周波数分解能をM倍にしてサブキャリア周波数間のスペクトルが得られた場合、サブキャリア周波数のスペクトルにおける白色雑音を分離することができる。 Here, it is assumed that the frequency resolution of the spectrum for the OFDM signal X (k) can be increased M times. FIG. 2C is a schematic diagram illustrating a case where the frequency resolution can be increased by M (M = 4) times. As shown in FIG. 2C, by setting M = 4, in addition to signals X (0) and X (4) corresponding to each subcarrier, signals X (1) to X ( 3), X (5) to X (7) are present. In this case, white noise is assigned to each of the signals X (0) to X (7). When attention is paid to the signals X (0) and X (4), the assigned white noise becomes (1 / M) times. Thus, when the frequency resolution is M times and a spectrum between subcarrier frequencies is obtained, white noise in the spectrum of the subcarrier frequency can be separated.
 各時間軸信号を考えると、OFDMのDFTの信号は直交しており、その複素振幅がフーリエ係数になっている。このとき、各サブキャリア周波数間に現れるスペクトル、例えばX(1)、X(2)、X(3)は、それぞれ隣のサブキャリアから周波数が(1/M)だけずれた複素正弦波のフーリエ係数であり、端点で切り取られた複素正弦波であると考えられる。なお、DFTに相当する周波数の信号X(0)と信号X(4)とは直交しているが、他の信号とは直交していない。 Considering each time axis signal, OFDM DFT signals are orthogonal, and their complex amplitudes are Fourier coefficients. At this time, spectra appearing between the subcarrier frequencies, for example, X (1), X (2), and X (3) are Fouriers of complex sine waves whose frequencies are shifted by (1 / M) from the adjacent subcarriers. It is a coefficient and is considered to be a complex sine wave cut off at the end points. The signal X (0) and the signal X (4) having a frequency corresponding to DFT are orthogonal to each other, but are not orthogonal to other signals.
 次に、有限区間で切り取られた信号のスペクトルを求めることについて検討する。周波数スペクトルの並びは、DFTにより得られるスペクトルを周波数軸上でM個に分割したものと考える。信号をフーリエ変換のように直交する正弦波の和ではなく、区間で分割された正弦波の和と考える。このときの正弦波は必ずしも直交していなくてもよい。後述するが、正方行列を解く必要性から時間軸もM個に分割する。すなわち、サンプリング周波数をM倍にしている。このとき、各信号の時間波形は次式(4)で表される。 Next, we will consider obtaining the spectrum of a signal cut out in a finite interval. The arrangement of the frequency spectrum is considered to be a spectrum obtained by DFT divided into M pieces on the frequency axis. The signal is not a sum of orthogonal sine waves as in Fourier transform, but a sum of sine waves divided in intervals. The sine wave at this time does not necessarily have to be orthogonal. As will be described later, the time axis is also divided into M pieces because of the necessity of solving the square matrix. That is, the sampling frequency is set to M times. At this time, the time waveform of each signal is expressed by the following equation (4).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
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 以上の検討に基づいてDAT(Discrete high Accuracy Transform 又は Discrete Arata Transform)を導出する。
 まず、DATの逆変換であるIDAT(Inverse Discrete high Accuracy Transform又は Inverse Discrete Arata Transform)を次式(5)で定義し、次にIDATの行列表現を求め、最後に線形方程式を解いてDATを導出する。
Based on the above examination, DAT (Discrete high Accuracy Transform or Discrete Arata Transform) is derived.
First, IDAT (Inverse Discrete high Accuracy Transform or Inverse Discrete Arata Transform), which is the inverse transformation of DAT, is defined by the following equation (5), then the matrix representation of IDAT is obtained, and finally the linear equation is solved to derive DAT. To do.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
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 式(5)において、X(k)は周波数スペクトルをサンプリングして得られた列ベクトルであり、x(n)は時間軸波形をサンプリングして得られた列ベクトルであり、MとNとはスカラーである。また、NはDFTにおける総点数(演算データ点数又は標本点数)に対応し、Mは周波数軸における周波数分解能の向上ファクターである。すなわち、DFTに対して、時間軸上のサンプリング間隔を(1/M)倍にし、周波数軸上のスペクトル間隔を(1/M)倍にしている。 In Equation (5), X (k) is a column vector obtained by sampling the frequency spectrum, x (n) is a column vector obtained by sampling the time axis waveform, and M and N are It is a scalar. N corresponds to the total number of points in DFT (the number of calculation data points or the number of sample points), and M is an improvement factor of the frequency resolution on the frequency axis. That is, with respect to DFT, the sampling interval on the time axis is (1 / M) times and the spectral interval on the frequency axis is (1 / M) times.
 次に、周波数軸における変数であるkと周波数fとの関係、及び時間軸における変数であるnと時刻tとの関係を求める。
 周波数軸上のスペクトル間隔を(1/M)倍する(式(6-1))。また、時間軸上のサンプリング間隔を(1/M)倍する(式(6-2))。
Next, the relationship between the variable k on the frequency axis and the frequency f k and the relationship between the variable n on the time axis and time t n are obtained.
The spectral interval on the frequency axis is multiplied by (1 / M) (formula (6-1)). Further, the sampling interval on the time axis is multiplied by (1 / M) (formula (6-2)).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 続いて、式(5)で表されたIDATを、行列を用いた線形方程式に変形し、時間波形x(n)から周波数スペクトルX(k)を導出する。行列H、列ベクトルx、Xの各要素hn,k、x、Xを次式(7)で定義する。また、行列H、列ベクトルx、Xを次式(8)で定義する。なお、行列HのサイズはMN×MN(MN行MN列)であり、列ベクトルxのサイズはMNであり、列ベクトルXのサイズはMNである。 Subsequently, the IDAT expressed by Equation (5) is transformed into a linear equation using a matrix, and the frequency spectrum X (k) is derived from the time waveform x (n). The elements h n, k , x n , and X k of the matrix H and the column vectors x and X are defined by the following equation (7). Further, the matrix H and the column vectors x and X are defined by the following equation (8). The size of the matrix H is MN × MN (MN rows and MN columns), the size of the column vector x is MN, and the size of the column vector X is MN.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 式(7)を用いるとIDATの式(5)は、次式(9)に書き換えられる。 If Expression (7) is used, Expression (5) of IDAT can be rewritten as the following Expression (9).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 更に、式(8)を用いると、式(9)は次式(10)に書き換えられる。 Furthermore, when Expression (8) is used, Expression (9) can be rewritten as the following Expression (10).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 このように、行列を用いた線形方程式でIDATを表現できる。
 ここで、行列Hが正則であれば、線形方程式の解を求めることで列ベクトルX(周波数軸における信号)を得ることができる。式(10)を形式的に解いた次式(11)でDATを定義する。
Thus, IDAT can be expressed by a linear equation using a matrix.
Here, if the matrix H is regular, a column vector X (signal on the frequency axis) can be obtained by finding a solution of a linear equation. DAT is defined by the following equation (11) obtained by formally solving equation (10).
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 式(11)において、xは時間軸波形をサンプリングして得られた列ベクトルであり、M、Nはスカラーであり、Xは周波数スペクトルをサンプリングして得られた列ベクトルである。したがって、行列演算で時間軸波形からDAT周波数スペクトルを求めることができる。なお、一般的には次式(12)で示す線形方程式をLU分解法やガウスの消去法などで解いた方が演算量と誤差等との点で有利である。 In Equation (11), x is a column vector obtained by sampling the time axis waveform, M and N are scalars, and X is a column vector obtained by sampling the frequency spectrum. Therefore, the DAT frequency spectrum can be obtained from the time axis waveform by matrix calculation. In general, it is more advantageous in terms of calculation amount and error to solve the linear equation represented by the following equation (12) by the LU decomposition method or Gaussian elimination method.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
 ここで、DAT及びIDATにおいて用いる行列Hと逆行列H-1の一例を示す。
 図3A及び図3Bは、N=2、M=4とした場合のDATにおける行列Hの各成分の実部と虚部とを示すグラフである。図3A及び図3Bには行列Hの各要素hn,k(n=0,…,7;k=0,…,7)の値が示されている。図3Aは実部の値を示しており、nの値ごとにhn,kの値をグラフとして表している。n=0のグラフは直流成分を示しており、n=4のグラフは1周期分の正弦波を示している。n=1,2,3のグラフはそれぞれが1/4周期、1/2周期、3/4周期の正弦波を示している。また、n=5,6,7のグラフはそれぞれが、5/4周期、3/2周期、7/4周期の正弦波を示している。
Here, an example of the matrix H and the inverse matrix H −1 used in DAT and IDAT is shown.
3A and 3B are graphs showing the real part and the imaginary part of each component of the matrix H in DAT when N = 2 and M = 4. 3A and 3B show values of the elements h n, k (n = 0,..., 7; k = 0,..., 7) of the matrix H. FIG. FIG. 3A shows the value of the real part, and the value of h n, k is represented as a graph for each value of n . The graph of n = 0 shows a direct current component, and the graph of n = 4 shows a sine wave for one cycle. The graphs of n = 1, 2, 3 indicate sine waves of 1/4 cycle, 1/2 cycle, and 3/4 cycle, respectively. In addition, the graphs of n = 5, 6, and 7 indicate sine waves of 5/4 period, 3/2 period, and 7/4 period, respectively.
 図3Bは虚部の値を示しており、図3Aと同様に、nの値ごとにhn,kの値をグラフとして表している。n=0は実部と同様に直流成分を示しており、n=4のグラフは1周期分の正弦波を示している。例えば、n=0,4のグラフは、図2CにおけるX(0)、X(1)のサブキャリアの信号に対応する。また、n=1,2,3,5,6,7のグラフは、実部の値と同様に、それぞれが1/4周期、1/2周期、3/4周期、5/4周期、3/2周期、7/4周期の正弦波を示している。 FIG. 3B shows the value of the imaginary part, and similarly to FIG. 3A, the value of h n, k is represented as a graph for each value of n . n = 0 indicates the direct current component as in the real part, and the graph of n = 4 indicates a sine wave for one cycle. For example, the graph of n = 0, 4 corresponds to the subcarrier signals X (0) and X (1) in FIG. 2C. In addition, the graphs of n = 1, 2, 3, 5, 6, and 7 are each 1/4 cycle, 1/2 cycle, 3/4 cycle, 5/4 cycle, 3 like the real part value. A sine wave having a / 2 period and a 7/4 period is shown.
 図4A及び図4Bは、N=2、M=4とした場合のIDATにおける逆行列H-1の各成分の実部と虚部とを示すグラフである。図4A及び図4Bには逆行列H-1の各要素h-1 n,k(n=0,…,7;k=0,…,7)の値が示されている。図4Aは実部の値を示しており、nの値ごとにh-1 n,kの値をグラフとして表している。図4Bは虚部の値を示しており、kの値ごとにh-1 n,kの値をグラフとして表している。 4A and 4B are graphs showing the real part and the imaginary part of each component of the inverse matrix H −1 in IDAT when N = 2 and M = 4. 4A and 4B show values of elements h −1 n, k (n = 0,..., 7; k = 0,..., 7) of the inverse matrix H −1 . FIG. 4A shows real part values, and for each value of n, the value of h −1 n, k is represented as a graph. FIG. 4B shows the value of the imaginary part, and the value of h −1 n, k is represented as a graph for each value of k .
 上述したように、形式的にIDATの線形方程式を解いてDATを導出したが、行列Hが正則でない場合、すなわち行列Hの行列式が0である場合、逆行列H-1が存在せず、DATを定義することができない。また、行列Hが全てのM、Nにおいて正則であるか否かは自明ではない。そこで、数値実験により行列Hが正則であるか否かを検討する。 As described above, the DAT is derived by solving the linear equation of IDAT formally, but if the matrix H is not regular, that is, if the determinant of the matrix H is 0, the inverse matrix H −1 does not exist, DAT cannot be defined. Also, it is not obvious whether the matrix H is regular in all M and N. Therefore, it is examined whether the matrix H is regular by a numerical experiment.
 数値解析ソフトウエア(例えば、GNU Octaveなど)を用いて、DATにおける8×8複素行列Hと逆行列H-1のランクを算出したところ、いずれのランクも16であった(Rank(H)=16,Rank(H-1)=16)。
 しかし、行列H及び逆行列H-1は、正則である(行列式が0でない)ものの、条件数は非常に大きく、ともに悪条件な行列(ill-posed conditioned matrix)であった。これは、数値計算においてM、Nの値を大きくすると誤差が大きくなり、容易に非適切(ill-posed condition)になり計算不能になる可能性が高いことを意味している。
Using numerical analysis software (for example, GNU Octave), the ranks of the 8 × 8 complex matrix H and the inverse matrix H −1 in DAT were calculated, and both ranks were 16 (Rank (H) = 16, Rank (H −1 ) = 16).
However, although the matrix H and the inverse matrix H −1 are regular (the determinant is not 0), the condition number is very large and both are ill-posed conditioned matrices. This means that if the values of M and N are increased in the numerical calculation, the error increases, and it is likely that the calculation becomes impossible due to an easily ill-posed condition.
 サイズが8×8の複素行列H及び逆行列H-1の条件数はそれぞれ、cond(H)=9.47×1011、cond(H-1)=9.47×1011であった。ちなみに、ヒルベルト行列(Hilbert matrix)は悪条件な行列として知られており、16次のヒルベルト行列の条件数及びランクは、数値解析ソフトウエアで算出すると、cond(Hilbert(16))=4.48×1017、rank(Hilbert(16))=12である。
 DATにおける行列Hは、ヒルベルト行列に比べると、良条件であるが、M、Nの値を大きくすると非適切(ill-posed condition)となり、計算困難に陥る。
The condition numbers of the complex matrix H and the inverse matrix H −1 having a size of 8 × 8 were cond (H) = 9.47 × 10 11 and cond (H −1 ) = 9.47 × 10 11 , respectively. Incidentally, the Hilbert matrix is known as an ill-conditioned matrix. When the condition number and rank of the 16th-order Hilbert matrix are calculated by numerical analysis software, cond (Hilbert (16)) = 4.48. × 10 17 , rank (Hilbert (16)) = 12.
The matrix H in the DAT is a better condition than the Hilbert matrix, but if the values of M and N are increased, it becomes an ill-posed condition, resulting in difficulty in calculation.
 ここで、DATにおける有効ビット長とM、Nとの関係について検討する。
 参考文献1に記載されている方法を用いて、DATにおける行列Hと逆行列H-1との積(H*H-1)における有効ビットを評価した(参考文献1:大石進一著、「MATLABによる数値計算」(情報数理シリーズ)、培風館、2001年7月)。
 図5は、DATにおける行列Hと逆行列H-1との積(H*H-1)における有効ビットの評価結果を示すグラフである。図5において、横軸はMNの値を示しており、縦軸は誤差を示している。ここで、M=1の場合のDATはDFTと同じであるので、M=1における有効ビット長はDFTにおける有効ビット長になる。Mの増加とともにDATの有効ビット長は急激に低下し、例えば、MN=16、N=4、M=4の場合でも誤差が5.0×10-4であるのが分かる。
Here, the relationship between the effective bit length in DAT and M and N will be examined.
Using the method described in Reference 1, the effective bits in the product (H * H −1 ) of the matrix H and inverse matrix H −1 in DAT were evaluated (Reference 1: Shinichi Oishi, “MATLAB "Numerical calculation by" (mathematical information series), Baifukan, July 2001).
FIG. 5 is a graph showing an evaluation result of effective bits in the product (H * H −1 ) of the matrix H and the inverse matrix H −1 in DAT. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the value of MN, and the vertical axis indicates the error. Here, since DAT in the case of M = 1 is the same as that in DFT, the effective bit length in M = 1 is the effective bit length in DFT. As M increases, the effective bit length of DAT decreases rapidly. For example, even when MN = 16, N = 4, and M = 4, the error is 5.0 × 10 −4 .
 また、DATは、DFTのような直交変換ではない。また、DATスペクトルは、レートNのDFTに対してM倍の分解能を有するが、最高周波数は(N-(1/M))である。また、時間軸上はM倍オーバーサンプリングとなっている。そのため、IDATを用いて生成された信号を、DFTを用いて復調する場合、最初のN個(K=1,…,N)のスペクトルしか正しく復調できない。
 DFTを用いてDATで復調できる信号を生成するには、分解能をM倍にしてDFTを行う。このとき得られる信号は、長さがM倍になるので、当該信号から最初のL個(K=1,…,L)を切り取って、長さを(1/M)倍にすることになる。
DAT is not orthogonal transform like DFT. The DAT spectrum has a resolution M times as high as that of the rate N DFT, but the maximum frequency is (N− (1 / M)). In addition, M times oversampling is performed on the time axis. Therefore, when a signal generated using IDAT is demodulated using DFT, only the first N (K = 1,..., N) spectra can be demodulated correctly.
In order to generate a signal that can be demodulated by DAT using DFT, DFT is performed with M times the resolution. Since the length of the signal obtained at this time is M times, the first L pieces (K = 1,..., L) are cut out from the signal to make the length (1 / M) times. .
 また、上述したように、M=1の場合、DATはDFT(式(13-1))に一致し、IDATはIDFT(Inverse Discrete Fourier Transform:逆離散フーリエ変換)(式(13-2))に一致する。 As described above, when M = 1, DAT matches DFT (formula (13-1)), and IDAT is IDFT (InverseInDiscrete Fourier Transform) (formula (13-2)). Matches.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
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 DAT及びIDATを用いた通信におけるCN(Carrier to Noise ratio:搬送波対雑音)比に対するBER(Bit Error Ratio:ビット誤り率)を計算機シミュレーションにて算出した。計算機シミュレーションの対象にした無線通信システムは、OFDMにおいて変調にBPSK(Binary Phase Shift Keying:二位相偏移変調)とIDATとを用いて送信し、受信ではDATとBPSKとを用いて復調を行うシステムである。具体的には、送信側では、長さNのPN(Pseudo Random Noise:疑似ランダム雑音)信号を生成し、PN信号をBPSKでマッピングし、周波数にアップサンプルして得られた信号に対してIDATを用いて周波数軸の信号に変換する。そして、IDATを用いて得られた信号に対して、長さLの雑音を加算し、DATを用いて復調してから周波数軸上でリサンプルし、PBSKのデマッピングをしてBERを測定した。また、誤り数が1000個に達した時点でシミュレーションを打ち切った。 BER (Bit Error Ratio) against CN (Carrier to Noise に お け る ratio) ratio in communication using DAT and IDAT was calculated by computer simulation. A wireless communication system targeted for computer simulation is a system that transmits in OFDM using BPSK (Binary Phase Shift Keying) and IDAT, and uses DAT and BPSK for demodulation. It is. Specifically, on the transmission side, a PN (Pseudo Random Noise) signal of length N is generated, the PN signal is mapped with BPSK, and the signal obtained by upsampling the frequency to IDAT Is converted into a frequency axis signal. Then, noise of length L was added to the signal obtained using IDAT, demodulated using DAT, resampled on the frequency axis, PBSK demapping was performed, and BER was measured. . The simulation was terminated when the number of errors reached 1000.
 図6は、DAT及びIDATを用いた通信の計算機シミュレーション結果を示すグラフである。図6において横軸はCN比を示し、縦軸はBERを示している。OFDM-BPSK-FFT復調においてBERが1.0×10-4となるCN比は8.4[dB]であった。一方、OFDM-PBSK-DAT復調においてBERが1.0×10-4となるCN比は5.4[dB]であり、3[dB]の改善を図ることができる。なお、論理的な改善量も3[dB]である。 FIG. 6 is a graph showing a computer simulation result of communication using DAT and IDAT. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the CN ratio, and the vertical axis indicates the BER. In the OFDM-BPSK-FFT demodulation, the CN ratio at which the BER is 1.0 × 10 −4 is 8.4 [dB]. On the other hand, in the OFDM-PBSK-DAT demodulation, the CN ratio at which the BER is 1.0 × 10 −4 is 5.4 [dB], and an improvement of 3 [dB] can be achieved. The logical improvement amount is also 3 [dB].
 実際に、DAT及びIDATを無線通信システムに適用する場合、サブキャリア数N、分離度M、送信する信号の長さLが大きくなると、式(12)の演算に要する時間が長くなり、応答性が低下することが考えられる。 Actually, when DAT and IDAT are applied to a wireless communication system, if the number of subcarriers N, the degree of separation M, and the length L of a signal to be transmitted increase, the time required for the calculation of equation (12) increases, and the responsiveness Is considered to be reduced.
 例えば、式(12)を解く際にガウスの消去法を用いた場合、掃き出しと呼ばれる行列演算を行う。掃き出しでは、行列の左側の要素を行ごとに順次0に消去するために、行列の左上から右下への対角線上の要素の逆数を算出する。この対角線上の要素の値が小さいと誤差が増えることが知られている。対角線上の要素はピボットと呼ばれており、ガウスの消去法における一般的な部分ピボット選択法では、対角線上の要素として、最も絶対値の大きな要素を選ぶことが行われている(参考文献2:浦昭二著、「FORTRAN77入門(電子計算機のプログラミング)」(改訂版)、培風館、1990年9月)。 For example, when the Gaussian elimination method is used to solve equation (12), a matrix operation called sweeping is performed. In the sweep-out, in order to erase the elements on the left side of the matrix sequentially to 0 for each row, the reciprocal number of the elements on the diagonal line from the upper left to the lower right of the matrix is calculated. It is known that the error increases if the value of this diagonal element is small. The element on the diagonal line is called a pivot. In a general partial pivot selection method in the Gaussian elimination method, an element having the largest absolute value is selected as the element on the diagonal line (reference document 2). : Shoji Ura, “Introduction to FORTRAN 77 (Programming Computers)” (revised edition), Baifukan, September 1990).
 しかし、DATにおける行列Hの各要素の絶対値は全て1であるため、一般的に行われている部分ピボット選択法(参考文献3)では、ピボットの交換が行われないために動作しない(参考文献3:戸川隼人著、「UNIXワークステーションによる科学技術計算ハンドブック-基礎編C言語版-」、サイエンス社、1998年2月)。 However, since the absolute value of each element of the matrix H in DAT is all 1, the partial pivot selection method (reference 3) generally used does not operate because the pivot is not exchanged (reference). Reference 3: Toto Hayato, "Science and Technology Calculation Handbook on UNIX Workstations-Basic Edition C Language Version", Science, February 1998).
 DATにおける行列Hでは、1行目の行ベクトルの周波数が0、すなわちDC成分をサンプリングしたものであるため、1行目の行ベクトルの各要素が常に1である。また、2行目の行ベクトルは、非常に低い周波数の複素波形をサンプリングしたものであり、その絶対値が1に非常に近い値になる。したがって、2行目の行ベクトルにおいて、1列目の値を0に消去した場合、2列目の値は0に非常に近くなってしまう。
 その結果、0に近い値をピボットとして用いて掃き出しが繰り返されると、有効精度が急速に悪くなる。例えば、これを補うために精度の高い演算を行うと、処理に要する時間が長くなってしまい、応答性能が低下してしまう。
In the matrix H in DAT, the frequency of the row vector in the first row is 0, that is, the DC component is sampled, so each element of the row vector in the first row is always 1. The second row vector is a sample of a complex waveform having a very low frequency, and its absolute value is very close to 1. Therefore, if the value in the first column is erased to 0 in the second row vector, the value in the second column is very close to 0.
As a result, when sweeping is repeated using a value close to 0 as the pivot, the effective accuracy deteriorates rapidly. For example, if a highly accurate calculation is performed to compensate for this, the time required for the processing becomes longer, and the response performance is degraded.
 そこで、式(12)を解く際に、以下に説明するNormピボット選択法を用いることにより、有効精度の低下を抑えることができ、応答性能を改善することが可能となる。
 ガウスの消去法において、行ベクトル同士の減算を行った結果が、次のピボット行ベクトルになる。そこで、ピボット行ベクトルと減算対象の行ベクトルとの間のノルムが最大になる行ベクトルを、ピボット行ベクトルの次の行ベクトルとなるように、行ベクトルの入れ換えを行う。これにより、次の掃き出しにおけるピボット行のベクトルを最大にすることができる。
 また、2回目以降の掃き出しにおいて、ピボット行ベクトルの要素のうち最大の要素をピボットにするように、列ベクトルの入れ換えを行う。
Therefore, when solving the equation (12), the use of the Norm pivot selection method described below can suppress a decrease in effective accuracy and improve response performance.
In the Gaussian elimination method, the result of performing subtraction between row vectors is the next pivot row vector. Therefore, the row vectors are exchanged so that the row vector having the maximum norm between the pivot row vector and the row vector to be subtracted becomes the row vector next to the pivot row vector. This maximizes the vector of pivot rows at the next sweep.
Further, in the second and subsequent sweeps, column vectors are replaced so that the largest element among the elements of the pivot row vector is a pivot.
 図7は、Normピボット選択法の概要を示す図である。
 ここでは、(k+1)行目の行ベクトルのk列を0に消去する掃き出しを行う場合を例にして説明する。
 まず、k行目の行ベクトル[H(k,1),…,H(k,k),H(k,k+1),…,H(k,N)]を基準に、(k+1)行目からN行目までの各行ベクトル[H(i,1),…,H(i,k),H(i,k+1),…,H(i,N)],(i=k+1,…,N)と、k行目の行ベクトルとの差ベクトルのノルムNrを算出する。
FIG. 7 is a diagram showing an outline of the Norm pivot selection method.
Here, a description will be given by taking as an example a case of performing sweeping to erase k columns of the row vector of the (k + 1) th row to 0.
First, with reference to the row vector [H (k, 1),..., H (k, k), H (k, k + 1),. , H (i, k), H (i, k + 1),..., H (i, N)], (i = k + 1,..., N ) And the k-th row vector, the norm Nr of the difference vector is calculated.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
 なお、式(14)において、ノルムNrを算出する関数Norm()は、ベクトルX=[x(1),x(2),…,x(N)]が与えられたとき次式(15)で定義される関数であり、各要素の二乗和の平方根、すなわちユークリッドノルムを算出する。 In the equation (14), the function Norm () for calculating the norm Nr is given by the following equation (15) when a vector X = [x (1), x (2),..., X (N)] is given. The square root of the sum of squares of each element, that is, the Euclidean norm is calculated.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 算出したノルムのうち最大となるノルムに対応する行ベクトルと、(k+1)行目の行ベクトルとを入れ換える。
 次に、k行目の行ベクトルに着目し、要素H(k,k),…,H(k,N)のうち最大の要素を検出し、当該要素が含まれる列ベクトルと、k列目の列ベクトルとを入れ換える。
 以上の行列演算がNormピボット選択法である。Normピボット選択法を用いることで、式(12)を解く際に生じる誤差を抑えることができ、倍精度の演算等を用いずともDAT及びIDATを行うことができる。これにより、演算に要する時間を削減することができ、無線通信システムの応答性能を改善することができる。
The row vector corresponding to the largest norm among the calculated norms is exchanged with the row vector of the (k + 1) th row.
Next, paying attention to the row vector of the k-th row, the largest element among the elements H (k, k),..., H (k, N) is detected, and the column vector including the element and the k-th column Replace the column vector of.
The matrix operation described above is the Norm pivot selection method. By using the Norm pivot selection method, it is possible to suppress an error that occurs when solving the equation (12), and it is possible to perform DAT and IDAT without using a double precision calculation or the like. Thereby, the time required for calculation can be reduced, and the response performance of the wireless communication system can be improved.
 以下、本発明に係るDATを用いた復調を行う受信装置を備える無線通信装置について、図面を参照しながら説明する。以下の説明では、周波数軸における周波数分解能をM倍にした処理を受信装置が行うものとする。 Hereinafter, a wireless communication apparatus including a receiving apparatus that performs demodulation using DAT according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, it is assumed that the receiving apparatus performs processing in which the frequency resolution on the frequency axis is increased M times.
 (第1の実施形態)
 図8は、本発明の第1の実施形態における無線通信システム100の構成を示す概略ブロック図である。無線通信システム100は、直交する複数のサブキャリアを用いる通信方式(例えば、OFDM方式)による無線通信を行うシステムであり、送信装置110と受信装置150とを具備している。送信装置110は送信データを送信し、受信装置150は送信装置110から受信した信号から受信データを復調する。以下の説明において、サブキャリア数をNとし、分離度をMとし、ガードインターバル比+1をGとして説明をする。
(First embodiment)
FIG. 8 is a schematic block diagram illustrating the configuration of the wireless communication system 100 according to the first embodiment of the present invention. The wireless communication system 100 is a system that performs wireless communication by a communication method (for example, OFDM method) using a plurality of orthogonal subcarriers, and includes a transmission device 110 and a reception device 150. The transmission device 110 transmits transmission data, and the reception device 150 demodulates the reception data from the signal received from the transmission device 110. In the following description, it is assumed that the number of subcarriers is N, the degree of separation is M, and the guard interval ratio + 1 is G.
 送信装置110は、図8に示すように、マッピング部111と、IDFT部112と、GI(Guard Interval:ガードインターバル)挿入部113と、無線送信部114とを備えている。受信装置150は、無線受信部151と、フィルタ部152と、DAT(Discrete high Accuracy Transform 又は Discrete Arata Transform)部153と、リサンプリング部154と、デマッピング部155とを備えている。なお、DAT部153は図1における雑音分離器15に対応し、デマッピング部155は図1におけるデマッピング器16に対応する。 As shown in FIG. 8, the transmission apparatus 110 includes a mapping unit 111, an IDFT unit 112, a GI (Guard Interval) insertion unit 113, and a wireless transmission unit 114. The receiving apparatus 150 includes a wireless reception unit 151, a filter unit 152, a DAT (Discrete high accuracy Transform ”or“ Discrete Arata Transform ”) 153, a resampling unit 154, and a demapping unit 155. The DAT unit 153 corresponds to the noise separator 15 in FIG. 1, and the demapping unit 155 corresponds to the demapping unit 16 in FIG.
 マッピング部111には、受信装置150に送信する送信データが入力される。マッピング部111は、BPSKや、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying:四位相偏移変調)、QAM(Quadrature Amplitude Modulation:直角位相振幅変調)などのデジタル変調を用いて、入力された送信データをマッピングする。
 IDFT部112は、マッピング部111が送信データをマッピングすることにより得られたデータ列を、各サブキャリアに対応する複数のデータ列に変換(シリアル-パラレル変換)する。IDFT部112は、変換により得られた複数のデータ列に対してIDFT変換を行い、周波数軸の信号から時間軸の信号に変換する。そして、IDFT部112は、変換により得られた時間軸の信号をGI挿入部113に出力する。
Transmission data to be transmitted to the receiving device 150 is input to the mapping unit 111. The mapping unit 111 maps the input transmission data using digital modulation such as BPSK, QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), and QAM (Quadrature Amplitude Modulation).
The IDFT unit 112 converts the data sequence obtained by mapping the transmission data by the mapping unit 111 into a plurality of data sequences corresponding to each subcarrier (serial-parallel conversion). The IDFT unit 112 performs IDFT conversion on a plurality of data strings obtained by the conversion, and converts the signal on the frequency axis into the signal on the time axis. Then, the IDFT unit 112 outputs the time axis signal obtained by the conversion to the GI insertion unit 113.
 GI挿入部113は、IDFT部112から入力される信号にガードインターバルを付加して無線送信部114に出力する。ガードインターバルを付加することにより、無線送信部114に出力される信号の長さは、IDFT部112から入力される信号の長さのG倍となる。
 無線送信部114は、GI挿入部113から入力される信号に対してデジタル-アナログ変換した後に各サブキャリアの搬送波周波数にアップコンバーとしてアンテナから送信する。送信装置110における処理は、一般的なOFDM方式における送信処理と同じ処理である。
The GI insertion unit 113 adds a guard interval to the signal input from the IDFT unit 112 and outputs the signal to the wireless transmission unit 114. By adding the guard interval, the length of the signal output to the wireless transmission unit 114 is G times the length of the signal input from the IDFT unit 112.
The radio transmission unit 114 performs digital-analog conversion on the signal input from the GI insertion unit 113 and then transmits the signal from the antenna as an up-converter to the carrier frequency of each subcarrier. The processing in the transmission apparatus 110 is the same processing as the transmission processing in a general OFDM scheme.
 無線受信部151は、アンテナを介して、送信装置110から送信された信号を受信する。無線受信部151が受信する信号(以下、受信信号という。)には、送信装置110と受信装置150との間の通信路において雑音信号が加算されている。また、無線受信部151は、受信信号に含まれる所望の周波数帯域の成分をベースバンド帯域にダウンコンバートし、ダウンコンバートにより得られた信号をアナログ-デジタル変換してフィルタ部152に出力する。なお、無線受信部151のアナログ-デジタル変換におけるサンプリング周波数は、送信データに対するサンプリング周波数のM倍の周波数である。また、無線受信部151からフィルタ部152に出力されるデジタル信号は、時間軸上のOFDM信号の複素包絡線をサンプリングして得られた信号である。 The wireless reception unit 151 receives a signal transmitted from the transmission device 110 via an antenna. A signal received by the wireless reception unit 151 (hereinafter referred to as a reception signal) is added with a noise signal in a communication path between the transmission device 110 and the reception device 150. Radio receiving section 151 down-converts the component of the desired frequency band included in the received signal into the baseband band, and performs analog-digital conversion on the signal obtained by the down-conversion, and outputs it to filter section 152. Note that the sampling frequency in the analog-digital conversion of the wireless reception unit 151 is M times the sampling frequency for the transmission data. The digital signal output from the wireless reception unit 151 to the filter unit 152 is a signal obtained by sampling the complex envelope of the OFDM signal on the time axis.
 フィルタ部152は、無線受信部151から入力されるデジタル信号のうち、復調対象となるサブキャリア周波数帯域の信号を抽出してDAT部153に出力する。図9は、第1の実施形態におけるフィルタ部152の構成を示す概略ブロック図である。フィルタ部152は、ブロック化部501と、窓関数出力部502と、ブロック化部503と、乗算部504と、DFT部505と、バンドパスフィルタ部506と、IDFT部507と、アンブロック化部508、GI除去部509と、GI除去部510と、逆関数生成部511と、乗算部512とを有している。 The filter unit 152 extracts a signal in the subcarrier frequency band to be demodulated from the digital signal input from the wireless reception unit 151 and outputs the extracted signal to the DAT unit 153. FIG. 9 is a schematic block diagram showing the configuration of the filter unit 152 in the first embodiment. The filter unit 152 includes a blocking unit 501, a window function output unit 502, a blocking unit 503, a multiplication unit 504, a DFT unit 505, a bandpass filter unit 506, an IDFT unit 507, and an unblocking unit. 508, a GI removal unit 509, a GI removal unit 510, an inverse function generation unit 511, and a multiplication unit 512.
 ブロック化部501は、無線受信部151から入力されるデジタル信号(OFDMシンボル)を、ブロック数B(Bは整数、且つB≧M)個の連続するOFDMシンボルをブロック化し1つの信号として乗算部504に出力する。ブロック化部501から乗算部504に出力される信号の長さは(B×G×N×M)となる。
 窓関数出力部502は、無線受信部151が出力するデジタル信号(OFDMシンボル)に同期して、予め定められた窓関数(例えば、ブラックマン-ハリス窓(Blackman-Harris window))を出力する。ここで、窓関数の長さは、ガードインターバルが付加された処理対象の信号長(G×N×M)と同じ長さである。
The block forming unit 501 blocks the digital signal (OFDM symbol) input from the radio receiving unit 151 from the block number B (B is an integer, and B ≧ M) continuous OFDM symbols and multiplies the signal as one signal. Output to 504. The length of the signal output from the blocking unit 501 to the multiplication unit 504 is (B × G × N × M).
The window function output unit 502 outputs a predetermined window function (for example, a Blackman-Harris window) in synchronization with the digital signal (OFDM symbol) output from the wireless reception unit 151. Here, the length of the window function is the same as the signal length (G × N × M) to be processed to which the guard interval is added.
 ブロック化部503は、窓関数出力部502から出力される窓関数を、ブロック数B個分連続させてブロック化して1つの信号として乗算部504に出力する。ブロック化部503から乗算部504に出力される信号(ブロック化された窓関数)の長さは(B×G×N×M)となる。
 乗算部504は、ブロック化部501においてブロック化された連続する4つのOFDMシンボルと、ブロック化部503においてブロック化された連続する4つの窓関数とを乗算し、乗算により得られた信号をDFT部505に出力する。乗算部504からDFT部505に出力される信号の長さは、(B×G×N×M)である。
The blocking unit 503 blocks the window function output from the window function output unit 502 for the number of blocks B, and outputs the block function to the multiplication unit 504 as one signal. The length of the signal (blocked window function) output from the blocking unit 503 to the multiplication unit 504 is (B × G × N × M).
The multiplication unit 504 multiplies the four consecutive OFDM symbols blocked by the blocking unit 501 by the four consecutive window functions blocked by the blocking unit 503, and performs a DFT on the signal obtained by the multiplication. Output to the unit 505. The length of the signal output from the multiplier 504 to the DFT unit 505 is (B × G × N × M).
 DFT部505は、乗算部504から出力される信号に対して、(B×G×N×M)を総点数とするDFTを行い、時間軸の信号を周波数軸の信号に変換する。DFT部505は、変換により得られた周波数軸の信号をバンドパスフィルタ部506に出力する。
 バンドパスフィルタ部506は、DFT部505から入力される(B×G×N×M)個の周波数軸の信号のうち、周波数が低い(B×G×N)個の信号を選択してIDFT部507に出力する。すなわち、DFT部505から入力される信号から周波数が高い信号を除去してIDFT部507に出力する。
 IDFT部507は、バンドパスフィルタ部506から出力される(B×G×N)個の信号に(B×G×N×(M-1))個の「0」を付加して、(B×G×N×M)を総点数とするIDFTを行い、周波数軸の信号から時間軸の信号に変換する。IDFT部507は、変換により得られた時間軸の信号をアンブロック化部508に出力する。
The DFT unit 505 performs DFT on the signal output from the multiplying unit 504 with (B × G × N × M) as the total number of points, and converts the time-axis signal into a frequency-axis signal. The DFT unit 505 outputs the frequency axis signal obtained by the conversion to the bandpass filter unit 506.
The band-pass filter unit 506 selects (B × G × N) signals having a low frequency from the (B × G × N × M) frequency axis signals input from the DFT unit 505 to perform IDFT. Output to the unit 507. That is, a signal having a high frequency is removed from the signal input from the DFT unit 505 and output to the IDFT unit 507.
The IDFT unit 507 adds (B × G × N × (M−1)) “0” s to the (B × G × N) signals output from the bandpass filter unit 506 to obtain (B IDFT is performed with a total score of (× G × N × M), and a frequency axis signal is converted to a time axis signal. The IDFT unit 507 outputs the time axis signal obtained by the conversion to the unblocking unit 508.
 アンブロック化部508は、IDFT部507から出力される長さが(B×G×N×M)の信号をB個の信号に均等に分割するアンブロック化を行い、B個の長さが(G×N×M)の信号を順にGI除去部509に出力する。
 GI除去部509は、アンブロック化部508から出力される信号に含まれるガードインターバルを除去して乗算部512に出力する。GI除去部509から乗算部512に出力される信号の長さは(N×M)となる。
The unblocking unit 508 performs unblocking to equally divide a signal having a length (B × G × N × M) output from the IDFT unit 507 into B signals. The (G × N × M) signal is output to the GI removal unit 509 in order.
The GI removal unit 509 removes the guard interval included in the signal output from the unblocking unit 508 and outputs the guard interval to the multiplication unit 512. The length of the signal output from the GI removal unit 509 to the multiplication unit 512 is (N × M).
 GI除去部510は、窓関数出力部502が出力する窓関数においてガードインターバルに相当する部分の信号を除去して逆関数生成部511に出力する。GI除去部509から逆関数生成部511に出力される信号の長さは(N×M)となる。
 逆関数生成部511は、GI除去部510が出力する信号、すなわちガードインターバルに相当する部分が除去された窓関数の逆関数を算出し、算出した逆関数を乗算部512に出力する。
The GI removal unit 510 removes a signal corresponding to the guard interval in the window function output from the window function output unit 502 and outputs the signal to the inverse function generation unit 511. The length of the signal output from the GI removal unit 509 to the inverse function generation unit 511 is (N × M).
The inverse function generation unit 511 calculates the inverse function of the window function from which the signal output from the GI removal unit 510, that is, the portion corresponding to the guard interval is removed, and outputs the calculated inverse function to the multiplication unit 512.
 乗算部512は、GI除去部509から順に出力される長さ(N×M)の信号に、逆関数生成部511から出力される逆関数を乗算し、乗算により得られた長さ(N×M)の信号をフィルタ部152の出力としてDAT部153に出力する。
 フィルタ部152は、上述のフィルタ処理を行うことにより、受信信号に対してM倍のオーバーサンプリングをして得られたデジタル信号に対して復調対象の周波数を残す帯域制限を行っても、サブキャリア間の信号成分を残すことができる。
The multiplier 512 multiplies the signal of length (N × M) sequentially output from the GI removal unit 509 by the inverse function output from the inverse function generator 511, and obtains the length (N × M) obtained by the multiplication. M) is output to the DAT unit 153 as the output of the filter unit 152.
The filter unit 152 performs the above-described filtering process, so that even if band limiting is performed to leave a frequency to be demodulated for a digital signal obtained by performing M-times oversampling on the received signal, The signal component in between can be left.
 ここで、フィルタ部152における信号処理の概要を説明する。図10は、フィルタ部152における信号処理のイメージを示す概略図である。図10には、フィルタ部152に入力される信号((a)入力信号)と、ブロック化部501から出力される信号((b)ブロック化された入力信号)と、ブロック化部503から出力される信号((c)ブロック化された窓関数)と、乗算部504による乗算により窓関数で定められた区間を切り出した信号((d)ウィンドウ結果)と、逆関数生成部511から出力される信号((e)窓関数の逆関数)と、乗算部512による乗算で得られる信号((f)出力信号)とが示されている。なお、図10において横軸は時間軸を示している。また、図10ではB=4の場合が示されている。 Here, an outline of signal processing in the filter unit 152 will be described. FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an image of signal processing in the filter unit 152. In FIG. 10, the signal input to the filter unit 152 ((a) input signal), the signal output from the blocking unit 501 ((b) blocked input signal), and the output from the blocking unit 503 Output signal ((c) window function blocked), a signal obtained by cutting the section defined by the window function by multiplication by the multiplication unit 504 ((d) window result), and output from the inverse function generation unit 511 The signal ((e) the inverse function of the window function) and the signal ((f) output signal) obtained by the multiplication by the multiplier 512 are shown. In FIG. 10, the horizontal axis represents the time axis. FIG. 10 shows a case where B = 4.
 図10では、(a)入力信号は、矩形で示されているが実際には雑音に近い波形をしている。ここでは、説明を簡便にするために矩形で示している。また、入力信号の両脇のハッチングされている領域はガードインターバルである。一般にガードインターバルは、OFDMシンボルの前方又は後方のいずれか一方に付加するが、ここでは前後の両方に付加している。なお、ガードインターバルがOFDMシンボルの前方又は後方の一方に付加されていてもよい。 In FIG. 10, (a) the input signal is shown as a rectangle, but actually has a waveform close to noise. Here, in order to simplify the description, a rectangle is shown. The hatched areas on both sides of the input signal are guard intervals. In general, the guard interval is added to either the front or rear of the OFDM symbol, but here it is added to both the front and rear. A guard interval may be added to either the front or rear of the OFDM symbol.
 (b)ブロック化された入力信号は、ブロック化部501により連続する4つのOFDMシンボルがブロック化された波形を表している。
 (c)ブロック化された窓関数は、ブロック化部503により窓関数W(G×N×M)を4つブロック化された波形を表している。
 (d)ウィンドウ結果は、ブロック化した入力信号とブロック化した窓関数を時間軸上で掛け算した波形を表している。
 (e)窓関数の逆関数は、窓関数W(G×N×M)でガードインターバル期間を除く期間の逆窓関数(1/W(G×N×M))の波形を表している。
 (f)出力信号は、フィルタ部152が出力する信号を表している。
(B) The blocked input signal represents a waveform in which four consecutive OFDM symbols are blocked by the blocking unit 501.
(C) The blocked window function represents a waveform obtained by blocking the window function W (G × N × M) into four blocks by the blocking unit 503.
(D) The window result represents a waveform obtained by multiplying the blocked input signal and the blocked window function on the time axis.
(E) The inverse function of the window function represents the waveform of the inverse window function (1 / W (G × N × M)) in the period excluding the guard interval period with the window function W (G × N × M).
(F) The output signal represents a signal output from the filter unit 152.
 このように、フィルタ部152に入力された信号(OFDMシンボル)は、予め定められたブロック数Bごとに1つの信号としてフィルタリング処理が施され、アンブロック化部508においてブロック数Bの信号に分割された後に出力される。
 なお、上記の説明では、ガードインターバルが付加された信号に対するフィルタ部152のフィルタリング処理を説明したが、ガードインターバルが付加されていなくてもよい。この場合、GI除去部509、510は不要になる。
As described above, the signal (OFDM symbol) input to the filter unit 152 is subjected to filtering processing as one signal for each predetermined number of blocks B, and is divided into signals of the number of blocks B by the unblocking unit 508. Is output after
In the above description, the filtering process of the filter unit 152 for the signal to which the guard interval is added has been described. However, the guard interval may not be added. In this case, the GI removal units 509 and 510 are not necessary.
 図8に戻って無線通信システム100における受信装置150の説明を続ける。
 DAT部153は、フィルタ部152から入力される信号(x(n);n=0,1,…,NM-1)に対して、DATにおける行列H(変換行列H)を用いて、各サブキャリアに対応する信号と、各サブキャリア間の信号と含む周波数軸の信号(X(k);k=0,1,…,NM-1)を算出する。ここで、各サブキャリアに対応する信号とは、例えば図2CにおけるX(0)、X(4)のスペクトルである。一方、各サブキャリア間の信号とは、例えば図2CにおけるX(1)~X(3)や、X(5)~X(7)のスペクトルである。換言すると、DAT部153は、フィルタ部152が出力する信号に対して、DATによる復調をしてリサンプリング部154に出力する。
Returning to FIG. 8, the description of the receiving device 150 in the wireless communication system 100 will be continued.
The DAT unit 153 uses the matrix H (conversion matrix H) in the DAT for the signal (x (n); n = 0, 1,..., NM−1) input from the filter unit 152 to A frequency axis signal (X (k); k = 0, 1,..., NM−1) including a signal corresponding to the carrier and a signal between the subcarriers is calculated. Here, the signal corresponding to each subcarrier is, for example, the spectrum of X (0) and X (4) in FIG. 2C. On the other hand, the signals between the subcarriers are, for example, spectra of X (1) to X (3) and X (5) to X (7) in FIG. 2C. In other words, the DAT unit 153 demodulates the signal output from the filter unit 152 by DAT and outputs the demodulated signal to the resampling unit 154.
 具体的には、DAT部153は、フィルタ部152から入力される信号(x(n))と、予め定められた行列Hとを式(12)に適用して、周波数軸の信号(X(k))を算出する。式(12)を適用して信号(X(k))を算出する場合には、連立一次方程式を解くことになる。この場合、DAT部153は、上述のNormピボット選択法を用いて上側三角行列を算出する。
 なお、式(12)を適用することに替えて、式(11)を適用して周波数軸の信号(X(k))を算出するようにしてもよい。この場合、行列Hの逆行列H-1と、信号(x(n))との乗算を行うことになる。
Specifically, the DAT unit 153 applies the signal (x (n)) input from the filter unit 152 and a predetermined matrix H to the equation (12), and generates a frequency-axis signal (X ( k)) is calculated. When the signal (X (k)) is calculated by applying Expression (12), simultaneous linear equations are solved. In this case, the DAT unit 153 calculates the upper triangular matrix using the above-described Norm pivot selection method.
Instead of applying Equation (12), Equation (11) may be applied to calculate the frequency axis signal (X (k)). In this case, multiplication of the inverse matrix H −1 of the matrix H and the signal (x (n)) is performed.
 リサンプリング部154には、DAT部153から周波数軸の信号(X(k))が入力される。リサンプリング部154は、周波数軸の信号(X(k);k=0,1,…,NM-1)において、先頭から1番目、M番目、2M番目、…、MN番目の信号を選択するリサンプリングを行う。リサンプリングは、図2Cを例にすると、信号X(0),X(1),…,X(7)(N=2,M=4)から、信号X(0)、X(4)を選択する処理になる。リサンプリング部154は、リサンプリングした信号をデマッピング部155に出力する。 The frequency axis signal (X (k)) is input from the DAT unit 153 to the resampling unit 154. The resampling unit 154 selects the first, Mth, 2Mth,..., MNth signal from the top in the frequency axis signal (X (k); k = 0, 1,..., NM−1). Resampling is performed. Re-sampling takes signals X (0), X (4) from signals X (0), X (1),..., X (7) (N = 2, M = 4), taking FIG. It becomes processing to choose. The resampling unit 154 outputs the resampled signal to the demapping unit 155.
 デマッピング部155は、リサンプリング部154から入力される信号を(パラレル-シリアル変換)し、マッピング部111におけるデジタル変調に対応するデジタル復調を行う。デマッピング部155は、デジタル復調により得られたデータを受信データとして出力する。 The demapping unit 155 performs (parallel-serial conversion) the signal input from the resampling unit 154 and performs digital demodulation corresponding to the digital modulation in the mapping unit 111. The demapping unit 155 outputs data obtained by digital demodulation as received data.
 受信装置150は、DATを用いて受信信号を変換しているので、図1に示したように受信信号に含まれる雑音信号を分離することができる。これにより、デマッピング部155においては、受信信号から雑音信号を分離して得られた信号に対してシャノンの定理が適用されるので、シャノンの限界を超えた受信をすることができる。その結果、雑音の影響を受ける通信路を経由して信号を受信する場合において受信性能を向上させることができる。
 また、受信装置150において、フィルタ部152が上述の処理を行うことにより、周波数軸の信号(X(NM-1))より高い周波数の成分(ノイズ等)を抑圧することができ、IDATに適した信号にすることができる。これにより、IDATにより得られる各サブキャリアの信号に含まれる雑音信号の度合いを更に抑えることができ、受信性能を向上させることができる。
Since the receiving apparatus 150 converts the received signal using DAT, the noise signal included in the received signal can be separated as shown in FIG. Thereby, in the demapping unit 155, the Shannon's theorem is applied to the signal obtained by separating the noise signal from the received signal, so that reception exceeding the Shannon limit can be performed. As a result, reception performance can be improved when a signal is received via a communication path affected by noise.
Further, in the receiving apparatus 150, the filter unit 152 performs the above-described processing, so that a component (noise or the like) having a higher frequency than the frequency axis signal (X (NM-1)) can be suppressed, which is suitable for IDAT. Signal. Thereby, the degree of the noise signal contained in the signal of each subcarrier obtained by IDAT can be further suppressed, and the reception performance can be improved.
 (第2の実施形態)
 第2の実施形態では、送信する信号を生成する際にIDAT(Inverse Discrete high Accuracy Transform 又は Inverse Discrete Arata Transform)を用いる構成について説明する。
 図11は、第2の実施形態における無線通信システム200の構成を示す概略ブロック図である。無線通信システム200は、IDATを用いて送信データから送信信号を生成する送信装置210を、送信装置110(図8)に替えて具備している点が第1の実施形態と異なる。なお、無線通信システム200において、第1の実施形態と同じ構成に対しては同じ符号を付して、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, a configuration using an IDAT (Inverse Discrete high Accuracy Transform or Inverse Discrete Arata Transform) when generating a signal to be transmitted will be described.
FIG. 11 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a wireless communication system 200 in the second embodiment. The wireless communication system 200 is different from the first embodiment in that a transmission device 210 that generates a transmission signal from transmission data using IDAT is provided instead of the transmission device 110 (FIG. 8). In the wireless communication system 200, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
 無線通信システム200は、上述の送信装置210と、受信装置150とを具備している。送信装置210は、マッピング部111と、アップサンプリング部214と、IDAT部212と、GI挿入部113と、無線送信部114とを備えている。
 アップサンプリング部214は、マッピング部111が送信データをマッピングすることにより得られたデータ列を、「サブキャリア数N」×「分離度M」のデータ列に変換する。アップサンプリング部214は、変換により得られたデータ列をIDAT部212に出力する。具体的には、アップサンプリング部214はデータ列の各データの間に「0」を付加することにより「サブキャリア数N」×「分離度M」のデータ列に変換する。例えば、入力されるデータ列が「1111」であり、分離度Mが2である場合、アップサンプリング部214は、「1111」を「10101010」に変換する。
The wireless communication system 200 includes the transmission device 210 and the reception device 150 described above. The transmission apparatus 210 includes a mapping unit 111, an upsampling unit 214, an IDAT unit 212, a GI insertion unit 113, and a wireless transmission unit 114.
The upsampling unit 214 converts the data string obtained by mapping the transmission data by the mapping unit 111 into a data string of “number of subcarriers N” × “separation degree M”. The upsampling unit 214 outputs the data string obtained by the conversion to the IDAT unit 212. Specifically, the up-sampling unit 214 converts “number of subcarriers N” × “separation degree M” by adding “0” between the data in the data sequence. For example, when the input data string is “1111” and the separation degree M is 2, the upsampling unit 214 converts “1111” to “10101010”.
 IDAT部212は、アップサンプリング部214から入力されるデータ列に対してIDATを用いて時間軸の信号に変換する。IDAT部212は、IDATにより得られた信号をGI挿入部113に出力する。IDAT部212は、入力されるデータ列を時間軸の信号に変換する際には、入力されるデータ列(X(k);k=1,2,…,NM-1)と、予め定められた行列Hとを式(10)に適用して、時間軸の信号(x(n);n=1,2,…,NM-1)に変換する。そして、IDAT部212は、変換で得られた時間軸の信号のうち、先頭から1番目、M番目、2M番目、…、MN番目の信号を送信すべき信号としてGI挿入部113に出力する。
 IDAT部212からGI挿入部113に出力された信号は、GI挿入部113によりガードインターバルが付加された後に、無線送信部114から送信される。
The IDAT unit 212 converts the data string input from the upsampling unit 214 into a time-axis signal using IDAT. The IDAT unit 212 outputs a signal obtained by IDAT to the GI insertion unit 113. When the input data string is converted into a time-axis signal, the IDAT unit 212 determines the input data string (X (k); k = 1, 2,..., NM-1) in advance. The matrix H is applied to Equation (10) to convert it into a time-axis signal (x (n); n = 1, 2,..., NM−1). Then, the IDAT unit 212 outputs the first, Mth, 2Mth,..., MNth signals from the top of the time axis signals obtained by the conversion to the GI insertion unit 113 as signals to be transmitted.
The signal output from the IDAT unit 212 to the GI insertion unit 113 is transmitted from the wireless transmission unit 114 after the guard interval is added by the GI insertion unit 113.
 第2の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、受信装置150がDATを用いて受信信号を変換しているので、図1に示したように受信信号に含まれる雑音信号を分離することができる。これにより、デマッピング部155においては、受信信号から雑音信号を分離して得られた信号に対してシャノンの定理が適用されるので、シャノンの限界を超えた受信をすることができる。その結果、雑音の影響を受ける通信路を経由して信号を受信する場合において受信性能を向上させることができる。 Also in the second embodiment, as in the first embodiment, since the receiving apparatus 150 converts the received signal using DAT, the noise signal included in the received signal is separated as shown in FIG. can do. Thereby, in the demapping unit 155, the Shannon's theorem is applied to the signal obtained by separating the noise signal from the received signal, so that reception exceeding the Shannon limit can be performed. As a result, reception performance can be improved when a signal is received via a communication path affected by noise.
 なお、第2の実施形態では、送信装置210においてアップサンプリング部214が送信すべきデータの間に「0」を付加する構成について説明した。しかし、IDAT部212に出力するデータに「0」を付加せず、全て送信すべきデータをIDAT部212に出力するようにしてもよい。この場合、送信装置210においてマッピング部111が信号(X(k);k=1,2,…,NM-1)をIDAT部212に出力し、受信装置150においてDAT部153が信号(X(k);k=0,1,…,NM-1)をデマッピング部155に出力する。これにより、伝送容量を増加させることができる。 In the second embodiment, the configuration in which “0” is added between data to be transmitted by the upsampling unit 214 in the transmission device 210 has been described. However, “0” may not be added to the data output to the IDAT unit 212, and all data to be transmitted may be output to the IDAT unit 212. In this case, the mapping unit 111 in the transmission device 210 outputs the signal (X (k); k = 1, 2,..., NM−1) to the IDAT unit 212, and the DAT unit 153 in the reception device 150 receives the signal (X ( k); k = 0, 1,..., NM-1) are output to the demapping unit 155. Thereby, the transmission capacity can be increased.
 (第3の実施形態)
 第3の実施形態では、送信装置において、IDATを用いた場合と同様の信号をIDFTにより生成する構成について説明する。
 図12は、第3の実施形態における無線通信システム300の構成を示す概略ブロック図である。無線通信システム300は、IDATを用いた場合と同様の信号をIDFTにより生成する送信装置310を、送信装置110(図8)に替えて具備している点が第1の実施形態と異なる。なお、無線通信システム300において、第1の実施形態と同じ構成に対しては同じ符号を付して、その説明を省略する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, a description will be given of a configuration in which a signal similar to the case where IDAT is used is generated by IDFT in a transmission apparatus.
FIG. 12 is a schematic block diagram illustrating a configuration of a wireless communication system 300 according to the third embodiment. The wireless communication system 300 is different from the first embodiment in that the wireless communication system 300 includes a transmission device 310 that generates a signal similar to that in the case of using IDAT by IDFT instead of the transmission device 110 (FIG. 8). Note that in the wireless communication system 300, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and description thereof is omitted.
 無線通信システム300は、上述の送信装置310と、受信装置150とを具備している。送信装置310は、マッピング部111と、信号拡張部314と、IDFT部312と、信号抽出部315と、GI挿入部113と、無線送信部114とを備えている。 The wireless communication system 300 includes the transmission device 310 and the reception device 150 described above. The transmission apparatus 310 includes a mapping unit 111, a signal extension unit 314, an IDFT unit 312, a signal extraction unit 315, a GI insertion unit 113, and a wireless transmission unit 114.
 信号拡張部314には、マッピング部111が出力するデータ列が入力される。信号拡張部314は、入力されたデータ列のデータ量をM倍にするために、1つのOFDMシンボルに対応するデータ列ごとに、当該データ列の後ろに「0(零)」を付加したデータ列を生成する。信号拡張部314は、生成したデータ列をIDFT部312に出力する。例えば、1つのOFDMシンボルのデータ列が「1111」であり、4(M=4)倍のデータ量にする場合には、「000000000000」を「1111」の後ろに付加して、「1111000000000000」を生成する。 The data string output from the mapping unit 111 is input to the signal extension unit 314. The signal extension unit 314 adds “0 (zero)” after the data string for each data string corresponding to one OFDM symbol in order to multiply the data amount of the input data string by M times. Generate a column. The signal extension unit 314 outputs the generated data string to the IDFT unit 312. For example, when the data sequence of one OFDM symbol is “1111” and the data amount is 4 (M = 4) times, “000000000000” is added after “1111” and “1111000000000” is added. Generate.
 IDFT部312は、信号拡張部314から入力されるデータ列に対してN×Mを総点数とするIDFTを行い、時間軸の信号に変換する。IDFT部312は、変換により得られた時間軸の信号を信号抽出部315に出力する。
 信号抽出部315は、IDFT部312から入力される時間軸の信号をM等分したうちの先頭の部分の信号をGI挿入部113に出力する。すなわち、信号抽出部315は、IDFT部312から入力される時間軸の信号の長さを「1」としたとき、当該信号の長さが「1/M」の先頭部分の信号を抽出してGI挿入部113に出力する。
 信号抽出部315からGI挿入部113に出力された信号は、GI挿入部113によりガードインターバルが付加された後に、無線送信部114から送信される。
 このように、送信すべきデータ列に対して「0」を付加してM倍にして、IDFTを行った後に先頭の(1/M)の部分を抽出することにより、IDATを用いた場合と同様の送信信号を生成することができる。
The IDFT unit 312 performs IDFT on the data string input from the signal expansion unit 314 with N × M as the total number of points, and converts it into a time-axis signal. The IDFT unit 312 outputs the time axis signal obtained by the conversion to the signal extraction unit 315.
The signal extraction unit 315 outputs to the GI insertion unit 113 the signal at the head of the time-axis signal input from the IDFT unit 312 that is divided into M equal parts. That is, when the length of the time-axis signal input from the IDFT unit 312 is “1”, the signal extraction unit 315 extracts the signal at the head portion where the signal length is “1 / M”. The data is output to the GI insertion unit 113.
The signal output from the signal extraction unit 315 to the GI insertion unit 113 is transmitted from the wireless transmission unit 114 after a guard interval is added by the GI insertion unit 113.
In this way, by adding “0” to the data string to be transmitted and multiplying it by a factor of M, and extracting the first (1 / M) part after performing IDFT, IDAT is used. A similar transmission signal can be generated.
 また、第3の実施形態においても、第1の実施形態と同様に、受信装置150がDATを用いて受信信号を変換しているので、図1に示したように受信信号に含まれる雑音信号を分離することができる。これにより、デマッピング部155においては、受信信号から雑音信号を分離して得られた信号に対してシャノンの定理が適用されるので、シャノンの限界を超えた受信をすることができる。その結果、雑音の影響を受ける通信路を経由して信号を受信する場合において受信性能を向上させることができる。 Also in the third embodiment, as in the first embodiment, since the receiving device 150 converts the received signal using DAT, the noise signal included in the received signal as shown in FIG. Can be separated. Thereby, in the demapping unit 155, the Shannon's theorem is applied to the signal obtained by separating the noise signal from the received signal, so that reception exceeding the Shannon limit can be performed. As a result, reception performance can be improved when a signal is received via a communication path affected by noise.
 なお、本発明における受信装置及び送信装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより受信処理、送信処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 Note that a program for realizing the functions of the receiving device and the transmitting device in the present invention is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read by a computer system and executed. Processing and transmission processing may be performed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer system” includes a WWW system having a homepage providing environment (or display environment). The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.
 また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。更に、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
 以上、本発明の好適な実施形態について説明し例証したが、これらはあくまで発明の例示であって限定的に考慮されるべきものではなく、追加、削除、置換及び他の変更は本発明の精神或いは範囲を逸脱しない範囲で可能である。即ち、本発明は前述した実施形態により限定されるものではなく、以下のクレームの範囲により限定されるものである。 The preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated above, but these are merely examples of the present invention and should not be considered in a limited manner, and additions, deletions, substitutions, and other changes are not included in the spirit of the present invention. Alternatively, it is possible without departing from the scope. That is, the present invention is not limited by the above-described embodiments, but is limited by the scope of the following claims.
 本発明は、無線通信システム、受信装置、及び受信方法に広く適用でき、受信装置などの受信性能を向上させることができる。 The present invention can be widely applied to a wireless communication system, a receiving device, and a receiving method, and can improve the receiving performance of the receiving device.
 10 無線通信システム
 11 情報源
 12 送信装置
 13 雑音源
 14 受信装置
 15 雑音分離器
 16 デマッピング器
 100 無線通信システム
 110 送信装置
 111 マッピング部
 112 IDFT部
 113 GI挿入部
 114 無線送信部
 150 受信装置
 151 無線受信部
 152 フィルタ部
 153 DAT部(復調部)
 154 リサンプリング部
 155 デマッピング部
 200 無線通信システム
 210 送信装置
 212 IDAT部
 214 アップサンプリング部
 300 無線通信システム
 310 送信装置
 312 IDFT部
 314 信号拡張部
 315 信号抽出部、
 501 ブロック化部
 502 窓関数出力部
 503 ブロック化部
 504 乗算部
 505 DFT部
 506 バンドパスフィルタ部
 507 IDFT部
 508 アンブロック化部
 509 GI除去部
 510 GI除去部
 511 逆関数生成部
 512 乗算部
 N 雑音電力
 S 送信電力
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Radio communication system 11 Information source 12 Transmitter 13 Noise source 14 Receiver 15 Noise separator 16 Demapper 100 Radio communication system 110 Transmitter 111 Mapping unit 112 IDFT unit 113 GI insertion unit 114 Radio transmitter 150 Receiver 151 Radio Reception unit 152 Filter unit 153 DAT unit (demodulation unit)
154 Re-sampling unit 155 De-mapping unit 200 Wireless communication system 210 Transmitting device 212 IDAT unit 214 Upsampling unit 300 Wireless communication system 310 Transmitting device 312 IDFT unit 314 Signal expansion unit 315 Signal extraction unit,
501 Blocking unit 502 Window function output unit 503 Blocking unit 504 Multiplication unit 505 DFT unit 506 Band pass filter unit 507 IDFT unit 508 Unblocking unit 509 GI removal unit 510 GI removal unit 511 Inverse function generation unit 512 multiplication unit N i Noise power Si transmission power

Claims (8)

  1.  サブキャリアを用いて通信を行う送信装置と受信装置を具備する無線通信システムであって、
     前記受信装置は、
     前記送信装置と前記受信装置との間の通信路において前記送信装置が送信した信号に加算された雑音信号を受信信号から分離する際の度合いを示す分離度に応じたオーバーサンプリングを前記受信信号に対して行う無線受信部と、
     前記サブキャリアの周波数間隔及び数、並びに前記分離度に基づいて定められた変換行列Hと、前記オーバーサンプリングにより得られた信号とから、各前記サブキャリアにおける信号と、前記サブキャリア間における信号とを算出する復調部と、
     前記復調部が算出した各前記サブキャリアにおける信号をデジタル復調して受信データを算出するデマッピング部と、
     を備える
     ことを特徴とする無線通信システム。
    A wireless communication system comprising a transmission device and a reception device that perform communication using subcarriers,
    The receiving device is:
    Oversampling corresponding to the degree of separation indicating the degree of separation of the noise signal added to the signal transmitted by the transmission device from the reception signal in the communication path between the transmission device and the reception device is performed on the reception signal. A radio receiver for
    From the transformation matrix H determined based on the frequency interval and number of the subcarriers and the degree of separation, and the signal obtained by the oversampling, a signal in each subcarrier, and a signal between the subcarriers, A demodulation unit for calculating
    A demapping unit that digitally demodulates a signal in each of the subcarriers calculated by the demodulation unit to calculate received data;
    A wireless communication system comprising:
  2.  前記オーバーサンプリングにより得られた信号を列ベクトルxとし、前記サブキャリアにおける信号及び前記サブキャリア間における信号を列ベクトルXとした場合、
     前記復調部は、
     式(A)
     (前記変換行列H)×(前記列ベクトルX)=(前記列ベクトルx)…(A)
     を解くことにより前記サブキャリアにおける信号を算出する
     ことを特徴とする請求項1に記載の無線通信システム。
    When the signal obtained by the oversampling is a column vector x, and the signal in the subcarrier and the signal between the subcarriers are column vectors X,
    The demodulator
    Formula (A)
    (The transformation matrix H) × (the column vector X) = (the column vector x) (A)
    The radio communication system according to claim 1, wherein a signal in the subcarrier is calculated by solving
  3.  前記サブキャリアの数をNとし、前記分離度をMとしたときに、
     前記オーバーサンプリングにより得られた信号に対して標本点数が(B(Bは、1以上の整数)×N×M)のDFTを行い得られた周波数軸の信号のうち、周波数が低い側のN個の信号を抽出し、抽出した信号に対してIDFTを行い得られた時間軸の信号を出力するフィルタ部を更に備え、
     前記復調部は、前記フィルタ部が出力する信号から、各前記サブキャリアにおける信号と前記サブキャリア間における信号とを算出する
     ことを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。
    When the number of subcarriers is N and the degree of separation is M,
    Of the signals on the frequency axis obtained by performing DFT with the number of sample points (B (B is an integer of 1 or more) × N × M) with respect to the signal obtained by oversampling, N on the lower frequency side A filter unit that extracts a plurality of signals and outputs a time-axis signal obtained by performing IDFT on the extracted signals;
    The radio communication system according to claim 2, wherein the demodulation unit calculates a signal in each subcarrier and a signal between the subcarriers from a signal output from the filter unit.
  4.  前記送信装置は、
     前記受信装置に送信すべき送信データと前記変換行列Hとから、前記受信装置に送信する信号を算出する
     ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の無線通信システム。
    The transmitter is
    The radio communication system according to claim 2 or 3, wherein a signal to be transmitted to the receiving device is calculated from transmission data to be transmitted to the receiving device and the conversion matrix H.
  5.  前記分離度をMとしたときに
     前記送信装置は、
     前記受信装置に送信すべき送信データに0(零)を付加してデータ量をM倍にしたデータに対してIDFTを行い時間軸の信号に変換し、変換により得られた時間軸の信号をM等分し、M等分した信号のうち先頭の部分の信号を前記受信装置に送信する
     ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載の無線通信システム。
    When the degree of separation is M, the transmitter is
    IDFT is performed on the data obtained by adding 0 (zero) to the transmission data to be transmitted to the receiving apparatus and the data amount is multiplied by M, and converted to a time-axis signal, and the time-axis signal obtained by the conversion is converted. 4. The wireless communication system according to claim 2, wherein the signal is divided into M equal parts and a signal at a head portion of the divided M signals is transmitted to the receiving apparatus. 5.
  6.  前記復調部は、
     前記変換行列Hから上側三角行列を算出する際の掃き出しにおいて、前記変換行列HがN行N列の正方行列である場合、
     第k(k<N)行ベクトルとのノルムが最も大きい行ベクトルを第(k+1)行ベクトル~第N行ベクトルの中から検出し、検出した行ベクトルと第(k+1)行ベクトルとを交換し、
     前記第k行ベクトルの要素のうち最大の要素が含まれる列ベクトルと、第k列ベクトルとを交換する
     ことを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか一項に記載の無線通信システム。
    The demodulator
    In sweeping out when calculating the upper triangular matrix from the transformation matrix H, when the transformation matrix H is a square matrix of N rows and N columns,
    The row vector having the largest norm with the kth (k <N) row vector is detected from the (k + 1) th row vector to the Nth row vector, and the detected row vector and the (k + 1) th row vector are exchanged. ,
    The radio communication system according to any one of claims 2 to 5, wherein a column vector including the largest element among the elements of the k-th row vector is exchanged with a k-th column vector. .
  7.  サブキャリアを用いて通信を行う送信装置と受信装置を具備する無線通信システムにおける受信装置であって、
     前記送信装置と前記受信装置との間の通信路において前記送信装置が送信した信号に加算された雑音信号を受信信号から分離する際の度合いを示す分離度に応じたオーバーサンプリングを前記受信信号に対して行う無線受信部と、
     前記サブキャリアの周波数間隔及び数、並びに前記分離度に基づいて定められた変換行列Hと、前記オーバーサンプリングにより得られた信号とから、各前記サブキャリアにおける信号と、前記サブキャリア間における信号とを算出する復調部と、
     前記復調部が算出した各前記サブキャリアにおける信号をデジタル復調して受信データを算出するデマッピング部と、
     を備えることを特徴とする受信装置。
    A reception device in a wireless communication system including a transmission device and a reception device that perform communication using subcarriers,
    Oversampling corresponding to the degree of separation indicating the degree of separation of the noise signal added to the signal transmitted by the transmission device from the reception signal in the communication path between the transmission device and the reception device is performed on the reception signal. A radio receiver for
    From the transformation matrix H determined based on the frequency interval and number of the subcarriers and the degree of separation, and the signal obtained by the oversampling, a signal in each subcarrier, and a signal between the subcarriers, A demodulation unit for calculating
    A demapping unit that digitally demodulates a signal in each of the subcarriers calculated by the demodulation unit to calculate received data;
    A receiving apparatus comprising:
  8.  サブキャリアを用いて通信を行う送信装置と受信装置を具備する無線通信システムにおける受信方法であって、
     前記送信装置と前記受信装置との間の通信路において前記送信装置が送信した信号に加算された雑音信号を受信信号から分離する際の度合いを示す分離度に応じたオーバーサンプリングを前記受信信号に対して行う無線受信ステップと、
     前記サブキャリアの周波数間隔及び数、並びに前記分離度に基づいて定められた変換行列Hと、前記オーバーサンプリングにより得られた信号とから、各前記サブキャリアにおける信号と、前記サブキャリア間における信号とを算出する復調ステップと、
     前記復調ステップで算出した各前記サブキャリアにおける信号をデジタル復調して受信データを算出するデマッピングステップと、
     を有することを特徴とする受信方法。
    A reception method in a wireless communication system including a transmission device and a reception device that perform communication using subcarriers,
    Oversampling corresponding to the degree of separation indicating the degree of separation of the noise signal added to the signal transmitted by the transmission device from the reception signal in the communication path between the transmission device and the reception device is performed on the reception signal. Wireless reception step to be performed,
    From the transformation matrix H determined based on the frequency interval and number of the subcarriers and the degree of separation, and the signal obtained by the oversampling, a signal in each subcarrier, and a signal between the subcarriers, A demodulation step to calculate
    A demapping step of calculating received data by digitally demodulating a signal in each of the subcarriers calculated in the demodulation step;
    A receiving method comprising:
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JPH11506590A (en) * 1995-06-07 1999-06-08 ドイチェ トムソン−ブラント ゲーエムベーハー Method and circuit arrangement for improving carrier separation for transmission of OFDM signals
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