WO2016162993A1 - 送信器および受信器 - Google Patents

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WO2016162993A1 PCT/JP2015/061060 JP2015061060W WO2016162993A1 WO 2016162993 A1 WO2016162993 A1 WO 2016162993A1 JP 2015061060 W JP2015061060 W JP 2015061060W WO 2016162993 A1 WO2016162993 A1 WO 2016162993A1
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null
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symbols
transmission
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PCT/JP2015/061060
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和雅 鈴木
石岡　和明
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三菱電機株式会社
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    • H04L5/0083—Timing of allocation at predetermined intervals symbol-by-symbol

Definitions

  • the present invention relates to an interference power measurement technique in a multicarrier transmission system.
  • the wireless train control system is advantageous in terms of introduction cost and maintenance cost because it does not require a track circuit as compared with a conventional train control system using a fixed block section.
  • it is possible to construct a flexible closed section that is not trapped by a fixed section it is possible to increase the operation density of the train, which is advantageous in terms of operation costs.
  • the ISM (Industry Science Medical) band that does not require a license is often used for wireless communication between local vehicles.
  • the ISM band is widely used in other communication systems such as IEEE 802.11 standard wireless LAN (Local Area Network) and Bluetooth (registered trademark), and these other communication systems in trains and alongside buildings.
  • interference resistance of the wireless communication device is an important factor.
  • a multi-carrier transmission scheme such as OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) as a technology to improve the anti-interference performance of wireless communication devices and realize high-quality communication
  • Null symbols are distributed and arranged in the arrangement pattern stored in the memory on the transmission side, and the interference power is obtained at the reception side by measuring the interference power at the position of the null symbol in the time frame.
  • Patent Document 1 A method has been proposed in which values are used for transmission control processing and combining processing between antennas.
  • the conventional wireless communication device described in Patent Document 1 described above has a problem in that a large amount of memory capacity is required to store the entire time frame pattern because the arrangement pattern of null symbols is stored in the memory. It was.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problem, and provides a transmitter and a receiver capable of realizing a wireless communication apparatus in which the amount of memory necessary for storing an arrangement pattern of null symbols is reduced. The purpose is to obtain.
  • a transmitter includes a null symbol map unit that determines a null symbol arrangement pattern by combining at least two different unit patterns that define positions of data symbols and null symbols, and a plurality of subcarriers used for multicarrier transmission And a subcarrier map that allocates transmission data to the data symbol position of each subcarrier determined according to an arrangement pattern of null symbols in a two-dimensional space defined by a time series determined by one symbol as a unit of time
  • Data symbols are generated by modulating the transmission data assigned to each of the subcarriers and subcarriers, and a null symbol having a power of 0 is assigned to each null symbol position of the subcarrier determined according to the arrangement pattern of the null symbols Of each subcarrier
  • a modulation unit for generating a signal symbol is obtained by so and a baseband section for outputting a baseband signal based on the transmission symbols generated by the modulation unit.
  • the receiver of the present invention includes a baseband unit that acquires each received symbol of a plurality of subcarriers used in multicast transmission from a baseband signal, and at least two different unit patterns that determine the positions of data symbols and null symbols.
  • Null symbol map unit that determines the arrangement pattern of the null symbols by combining the symbols, and based on the arrangement pattern of the null symbols, the power of the null symbols of the received symbols of the respective subcarriers is measured, and based on the measured power of the null symbols
  • an interference measuring unit that acquires interference power of data symbols of received symbols.
  • the arrangement pattern of null symbols in the transmission symbols of each subcarrier of multicarrier transmission is determined by combining a plurality of different unit patterns, null symbols having a period longer than the unit pattern This arrangement pattern need not be stored, and the amount of memory can be reduced.
  • the arrangement pattern of null symbols in each subcarrier of multicarrier transmission is determined by combining a plurality of unit patterns different from each other. There is no need to store the arrangement pattern, and the amount of memory can be reduced.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a wireless communication system in which a wireless communication apparatus according to Embodiment 1 is used.
  • 6 is a schematic diagram illustrating a process of determining an arrangement pattern of null symbols according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows an example of the transmission symbol contained in an OFDM symbol and an OFDM frame. It is a schematic diagram explaining an example of how to obtain the interference power of a data symbol. It is a schematic diagram explaining an example of how to obtain the interference power of a data symbol.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating unit patterns held by a null symbol map unit of a transmitter according to Embodiment 2.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration when the wireless communication apparatus according to Embodiment 1 is configured by applying a processor.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a functional configuration of a wireless communication apparatus including a transmitter and a receiver according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a wireless communication apparatus using OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing
  • the present invention is not limited to OFDM, and a digital signal is modulated and transmitted by a multicarrier. Other transmission methods may be used.
  • a symbol with zero transmission power that does not perform effective data transmission is defined as a null symbol
  • a symbol that performs effective data transmission is defined as a data symbol.
  • the time required to transmit one symbol in multicarrier transmission is defined as one symbol time. In this embodiment using OFDM as the multicarrier transmission scheme, the time required to transmit one OFDM symbol is one symbol time.
  • the wireless communication apparatus 1 includes a wireless control unit 100, a transmitter 200, a receiver 300, a wireless signal unit (RF (Radio Frequency) unit) 400, an antenna 500, and an initial value setting unit 600.
  • the wireless control unit 100 is a block that controls data transmitted and received by the wireless communication apparatus 1 wirelessly.
  • the wireless control unit 100 outputs transmission data to the transmitter 200 and receives input of received data from the receiver 300.
  • the transmitter 200 generates a signal (baseband signal) in a format that can be wirelessly transmitted from the transmission data received from the wireless control unit 100 and outputs the signal to the RF unit 400.
  • the receiver 300 performs demodulation processing on the baseband signal input from the RF unit 400 and acquires received data.
  • the radio control unit 100 receives transmission data from an upper layer functional block (not shown), and outputs received data to an upper layer functional block.
  • the processing performed by the upper layer functional block on the transmission data or reception data is not limited to a specific processing as long as necessary processing is appropriately performed.
  • the RF unit 400 performs digital analog (DA) conversion and frequency conversion to a carrier frequency on the baseband signal to be transmitted, amplifies the frequency converted signal (radio signal), and outputs the amplified signal to the antenna 500.
  • Receives the input of the received radio signal performs gain adjustment, frequency conversion to baseband frequency, and analog-digital (AD) conversion on the input radio signal, generates a baseband signal, and generates the generated baseband
  • the signal is input to the receiver 300.
  • the antenna 500 radiates the radio signal input from the RF unit 400 into the air by radio waves, and inputs the radio signal acquired by receiving the radio waves to the RF unit 400.
  • the initial value setting unit 600 sets initial values for generating a pseudo-random sequence to be described later for the transmitter 200 and the receiver 300.
  • FIG. 1 also shows an example of detailed functional configurations of the transmitter 200 and the receiver 300, respectively.
  • a transmitter 200 includes an encoder 201, an interleaver 202, a random sequence generator 203, a null symbol map unit 204, a subcarrier map unit 205, a modulator 206, and a baseband unit 207.
  • the baseband unit 207 includes an inverse Fourier transform unit (IFT unit) 208, an interval addition unit (GI addition unit) 209, and a transmission filter 210 as one configuration example.
  • IFT unit inverse Fourier transform unit
  • GI addition unit interval addition unit
  • the encoder 201 performs error correction encoding on the transmission data from the radio control unit 100.
  • error correction code a known encoding technique such as a convolutional code may be used.
  • a convolutional code is used.
  • the interleaver 202 performs data rearrangement (interleaving) on the encoded transmission data in order to make it resistant to burst errors in the propagation path.
  • the random sequence generator 203 generates a pseudo random sequence based on the initial value given from the initial value setting unit 600.
  • the null symbol map unit 204 determines an arrangement pattern of null symbols according to the pseudo random sequence generated by the random sequence generator 203.
  • the subcarrier map unit 205 is a null symbol arrangement pattern determined by the null symbol map unit 204 in a two-dimensional space of time (time series with one symbol time as a unit) and frequency (subcarrier used for multicarrier transmission).
  • the transmission data after interleaving of the amount of data (data for one OFDM symbol) transmitted in one unit time (one symbol time) by one subcarrier is assigned to each position of the data symbol determined according to.
  • Modulator 206 modulates transmission data for one OFDM symbol of each subcarrier to generate data symbols to be transmitted.
  • the modulation performed by the modulator 206 may be performed by applying a known modulation technique such as phase modulation or quadrature amplitude modulation (QAM).
  • the modulator 206 performs phase modulation.
  • a null symbol position determined by the arrangement pattern of the null symbols a null symbol having a transmission power of 0 is assigned as a symbol to be transmitted.
  • transmission symbols are collectively referred to as transmission symbols.
  • the baseband unit 207 generates a baseband signal based on the transmission symbol output from the modulator 206.
  • the IFT unit 208 performs inverse Fourier transform on each subcarrier transmission symbol generated by the modulator 206 as a frequency domain signal by IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) and converts it to a time domain signal.
  • the GI adding unit 209 copies a part of the tail of the time domain signal after IFFT, and serves as a guard interval (GI: Guard Interval) for reducing interference between OFDM symbols due to multipath in the propagation path
  • GI Guard Interval
  • the transmission filter 210 performs a filtering process on the signal (OFDM symbol) output from the GI adding unit 209 in order to suppress out-of-band leakage power. Note that a transmission filter may be unnecessary.
  • the signal filtered by the transmission filter 210 is output to the RF unit 400 as a baseband signal.
  • it is necessary to perform synchronization described later on the receiving side.
  • a synchronization method a known technique can be used. When a known pilot signal is used on the transmission side and the reception side as a known synchronization method, a pilot signal is provided for each OFDM frame configured by one or more OFDM symbols by providing a preamble insertion unit in the baseband unit 207. May be inserted.
  • the receiver 300 includes a baseband unit 301, an interference measurement unit 306, a detector 307, a deinterleaver 308, a decoder 309, a random sequence generator 310, and a null symbol map unit 311. Furthermore, the baseband unit 301 includes a reception filter 302, a synchronization control unit 303, a GI removal unit 304, and a Fourier transform unit (FT unit) 305 as one configuration example.
  • FT unit Fourier transform unit
  • the baseband unit 301 outputs a received symbol of each subcarrier based on the baseband signal input from the RF unit 400.
  • the reception filter 302 performs filter processing for removing components outside the band of the baseband signal input from the RF unit 400.
  • the synchronization control unit 303 synchronizes the timing and frequency with the baseband signal filtered by the reception filter 302 to determine the OFDM symbol boundary.
  • Timing and frequency synchronization is a known synchronization method such as synchronizing the received signal with a signal that is expected to be transmitted by the transmitting side using a known pilot signal on the transmitting side and the receiving side. May be used.
  • the GI removal unit 304 removes the GI inserted on the transmission side from the OFDM symbol based on the OFDM symbol boundary determined by the synchronization control unit 303.
  • the FT section 305 performs Fourier transform on the signal of the OFDM symbol from which the GI has been removed by the GI removal section 304 by FFT (Fast FourierformTransform) to convert it into a frequency domain signal, and obtains the received symbol of each subcarrier.
  • FFT Fast FourierformTransform
  • the random sequence generator 310 and the null symbol map unit 311 are the same as the pseudo random generator 203 and the null symbol map unit 204 provided in the transmitter 200, respectively.
  • Interference measurement section 306 measures the power of the null symbol based on the arrangement pattern of the null symbol determined by null symbol map section 311 for the received symbol of each subcarrier acquired by FT section 305, and returns the null symbol The interference power of the data symbol is acquired based on the power of.
  • the detection unit 307 performs detection (demodulation) in which the data symbols of the received symbols converted by the FT unit 305 are weighted in consideration of the interference power based on the interference power acquired by the interference measurement unit 306. For the detection performed by the detection unit 307, a demodulation technique corresponding to the modulation technique used on the transmission side may be applied.
  • the detector 307 weights the data (demodulated data) obtained by demodulating the data symbols according to the interference power and inputs the data to the deinterleaver 308.
  • the deinterleaver 308 performs rearrangement (deinterleaving) for returning the interleaving performed on the transmission side to the weighted data after detection.
  • the decoder 309 performs error correction according to the encoding performed by the transmitter 200 of the opposite apparatus on the weighted demodulated data after deinterleaving to obtain received data.
  • the error correction code may be any code that can be decoded in consideration of the weight attached to the code word.
  • the decoder 309 performs decoding by the Viterbi decoding algorithm corresponding to the convolutional code.
  • Radio controller 100 shown in FIG. 1, encoder 201 constituting transmitter 200, interleaver 202, random sequence generator 203, null symbol map unit 204, subcarrier map unit 205, modulator 206, and IFT unit 208 , GI addition unit 209, transmission filter 210, reception filter 302 constituting receiver 300, synchronization control unit 303, GI removal unit 304, FT unit 305, interference measurement unit 306, detector 307, deinterleaver 308, decoder 309, the random sequence generator 310, the null symbol map unit 311, the RF unit 400, and the initial value setting unit 600 can be realized by hardware such as ASIC (Application Specific Specific Integrated Circuit).
  • ASIC Application Specific Specific Integrated Circuit
  • the wireless control unit 100, the transmitter 200, the receiver 300, and the initial value setting unit 600 can be realized by a processor and a program executed by the processor. It can also be realized by combining hardware such as ASIC and software.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a hardware configuration when the wireless communication device 1 is realized by applying a processor.
  • a program having the functions of the radio control unit 100, the transmitter 200, the receiver 300, the RF unit 400, and the initial value setting unit 600 is stored in the memory 11, and the processor 10 executes the program using the memory 11.
  • the bus 12 is a signal line connecting the processor 10, the RF unit 400, and the memory 11.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a wireless communication system in which the wireless communication device 1 of this embodiment is used.
  • a base station 2 (2a, 2b, 2c) having a wireless communication device 1 forms a cell 3 (3a, 3b, 3c).
  • the terminal 4 (4a, 4b, 4c) having the wireless communication device 1 communicates with the base station 2 (2a, 2b, 2c) that forms the cell 3 (3a, 3b, 3c) in the area.
  • the wireless control unit 100 outputs transmission data to be transmitted wirelessly to the transmitter 200.
  • encoder 201 performs convolutional encoding on the transmission data.
  • the interleaver 202 performs interleaving on the transmission data after the convolutional coding. Interleaving can be performed, for example, by writing data in a row direction and reading in a column direction with respect to a two-dimensional array of matrices.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing details of operations of the random sequence generator 203 and the null symbol map unit 204.
  • the random sequence generator 203 Based on the initial value input from the initial value setting unit 600, the random sequence generator 203 generates a pseudo random sequence represented by, for example, an M sequence or a Gold sequence.
  • the initial value given by the initial value setting unit 600 to the random sequence generator 203 is set to a different value between adjacent cells.
  • the random sequence generator 203 of the wireless communication device 1 located in the adjacent cell can generate a different pseudo-random sequence for each cell located. For example, if cells 3 (3a, 3b, 3c) are formed as shown in FIG.
  • one initial value is set for cells 3a and 3c, and another initial value is set for cell 3b. This can be achieved. Different initial values may be given to the cells 3a, 3b, and 3c. Further, if a number is determined as an identifier for the cell 3, the number of the identifier may be used.
  • the base station 2 (2a, 2b, 2c) that forms each cell 3 stores the initial value determined for each cell 3, so that the wireless communication device 1 included in the base station 2 is determined as the cell 3. Specified initial values can be used. Further, in the case of the wireless communication device 1 provided in the terminal 4, it is transmitted as broadcast information from the base station 2, or the cell 3 located within the current location information of the terminal 4 is specified and the initial value is determined. It is also possible to do.
  • the generation of the pseudo-random sequence performed by the random sequence generator 203 is repeated for each OFDM frame based on the initial value, repeated for each super frame composed of a plurality of OFDM frames, or the transmission side. If the generation of the pseudo-random sequence can be synchronized on the receiving side, the pseudo-random sequence may be generated with a longer period.
  • the null symbol map unit 204 determines an arrangement pattern of null symbols according to the pseudo random sequence generated by the random sequence generator 203.
  • the null symbol map unit 204 holds different unit patterns 701 and 702 as shown in FIG.
  • the unit patterns 701 and 702 correspond to “0” and “1” of the pseudo-random sequence, and represent an array with 3 rows and 3 columns, respectively.
  • Each of the nine array elements corresponds to a data symbol or a null symbol.
  • the hatched array element indicates the position of the null symbol, and the array element without hatching indicates the position of the data symbol. Show.
  • the null symbol map unit 204 determines a null symbol arrangement pattern 705 by combining unit patterns in accordance with the pseudo-random sequence generated by the random sequence generator 203.
  • a null symbol arrangement pattern 705 shown in FIG. 3 shows an example in which an OFDM symbol is generated from nine subcarriers, and a pseudo-random sequence '000110101' is output from the random sequence generator 203. It is an arrangement pattern. In FIG. 3, “0” or “1” is attached to each unit pattern for the sake of convenience so that the unit pattern combination of the null symbol arrangement pattern 705 can be understood.
  • the unit pattern is an array of 3 rows and 3 columns, but is not limited to this. Both the number of rows and the number of columns may be other than 3, and the number of rows and the number of columns may be different. Further, the number of unit pattern rows need not be a divisor of the number of subcarriers of the OFDM symbol. Further, the number of unit patterns is not limited to two, and may be three or more different unit patterns.
  • the pseudo-random sequence may be divided into a plurality of bits as necessary and associated with the unit patterns. For example, if there are four unit patterns, the pseudo-random sequence may be divided every two bits, and unit patterns may be associated with '00', '01', '10', and '11', respectively.
  • the subcarrier map unit 205 to which the null symbol arrangement pattern determined by the null symbol map unit 204 has been input, is output from the interleaver 202 at the data symbol position according to the input null symbol arrangement pattern. Assign. Then, the modulator 206 phase-modulates transmission data allocated to the data symbol position in units of OFDM symbols, and generates data symbols composed of I data and Q data. At this time, the modulator 206 sets both the I data and the Q data to 0 as a null symbol at the position of the null symbol. By this processing, the modulator 206 generates data symbols and null symbols that are transmission symbols.
  • the IFT unit 208 performs Fourier transform on the transmission symbol by IFFT in units of OFDM symbols.
  • the GI adding unit 209 adds the GI and generates an OFDM symbol.
  • the transmission filter 210 filters the OFDM symbol output from the GI adding unit 209 to generate a baseband signal, and outputs the generated baseband signal to the RF unit 400.
  • the RF unit 400 outputs a radio signal to be transmitted to the antenna 500 by performing DA conversion, frequency conversion, and signal amplification on the baseband signal input from the transmitter 100.
  • the antenna 500 transmits the signal input from the transmitter 200 wirelessly.
  • FIG. 4 shows images of transmission symbols transmitted by the OFDM symbol and the OFDM frame, taking as an example a case where the OFDM symbol includes 15 transmission symbols and the OFDM frame is composed of 21 OFDM symbols.
  • the antenna 500 inputs the received radio signal to the RF unit 400.
  • the RF unit 400 performs frequency conversion and AD conversion on the input wireless signal to generate a baseband signal, and inputs the generated baseband signal to the receiver 300.
  • the baseband signal to which the reception filter 302 is input is filtered to remove out-of-band components from the baseband signal and input to the synchronization control unit 303.
  • the synchronization control unit 303 synchronizes timing and frequency for the baseband signal filtered by the reception filter 302.
  • the synchronization control unit 303 is frequency synchronization, obtains a frequency deviation due to the difference between the oscillator on the transmission side and the reception side and a frequency deviation due to the Doppler frequency accompanying the movement, and corrects the input baseband signal based on the obtained deviation. Do.
  • a process for determining the OFDM symbol boundary timing is performed on the input baseband signal.
  • a known synchronization method such as using a known pilot signal on the transmission side and reception side transmitted in the preamble may be applied to the synchronization processing.
  • the baseband signal subjected to the synchronization processing by the synchronization control unit 303 is input to the GI removal unit 304.
  • the GI removal unit 304 removes the GI from the OFDM symbol of the baseband signal subjected to the synchronization process, and inputs the GI to the FT unit 305.
  • the FT section 305 performs Fourier transform on the input signal from the GI removal section 304 by FFT to convert it into a frequency domain signal, and obtains a received symbol of each subcarrier.
  • the random sequence generator 310 and the null symbol map unit 311 included in the receiver 300 determine a null symbol arrangement pattern by the same operations as the random sequence generator 203 and the null symbol map unit 204 included in the transmitter 200, respectively.
  • the interference measurement unit 306 receives the input of the received symbol from the FT unit 305, the interference measurement unit 306 measures the null symbol power of the received symbol (the interference power of the null symbol) based on the input arrangement pattern of the null symbols, and measures the measured null.
  • the interference power for weighting the data symbol of the received symbol using the interference power of the symbol is obtained (interference power of the data symbol).
  • the interference power of the data symbol X i shown in FIG. 5 is obtained.
  • the interference power PI i0 of a 9-symbol region 901 composed of a data symbol X i to be subjected to interference power measurement and eight data symbols and null symbols therearound is obtained by the following equation 1. Note that PI i01 , PI i02 , and PI i03 are interference powers of three null symbols around the data symbol X i .
  • the interference powers PI i1 to PI i8 of the eight 9-symbol regions 902 to 909 around the 9-symbol region 901 centering on the data symbol X i are the same as those in the equation 1.
  • a interference power PI i is the amount of interference using an interference power PI i0 ⁇ PI i8 weighting the data symbols X i as determined by equation 2 below. Note that a, b, and c are weighting factors for the interference power in each region.
  • the detector 307 detects (demodulates) the data symbol of the received symbol, weights the demodulated data with the amount of interference obtained by the interference power measuring unit 306, and outputs it to the deinterleaver 308.
  • the deinterleaver 308 rearranges the input weighted demodulated data in the reverse order of the interleaving performed on the transmission side, and outputs it to the decoder 309.
  • the decoder 309 performs error correction processing on the weighted demodulated data input by the Viterbi algorithm.
  • the decoder 309 performs Viterbi decoding processing in consideration of the interference amount so that the likelihood is low when the interference amount, which is the weight attached to the data to be decoded, is large, and the likelihood is high when the interference amount is small. Thus, when the interference is large, it is possible to appropriately perform error correction processing without erroneously increasing the likelihood.
  • the data after error correction is output to the wireless control unit 100 as received data.
  • the transmitter of this embodiment at least two different unit patterns that define the position of the null symbol and the position of the data symbol are held, and the unit patterns are combined to thereby each sub-unit of the OFDM symbol. Since the arrangement pattern of null symbols in the carrier is determined, it is not necessary to store the arrangement pattern of null symbols over a plurality of OFDM symbols equal to or more than the unit pattern, and the amount of memory can be reduced.
  • the transmitter of this embodiment also includes a random sequence generator that generates a pseudo-random sequence according to a given initial value, and the null symbol map unit is a unit pattern based on the pseudo-random sequence generated by the random sequence generator. Since the arrangement pattern of the null symbols is determined by combining the two, the initial value given to the random sequence generator is different for each cell when the service area (cell) of the own system or another system overlaps. By making it a value, it is possible to easily obtain a different null symbol arrangement pattern for each cell, and at the receiver, a signal transmitted from a base station or terminal in another cell can be regarded as interference power. Alternatively, it is possible to measure the interference power with high accuracy even when the cells of other systems overlap.
  • At least two different unit patterns that define the position of the null symbol and the position of the data symbol are held, and the sub-patterns acquired from the OFDM symbol are combined by combining the unit patterns. Since the arrangement pattern of null symbols in the carrier is determined, it is not necessary to store the arrangement pattern of null symbols over a plurality of OFDM symbols equal to or more than the unit pattern, and the amount of memory can be reduced.
  • the receiver of this embodiment includes a random sequence generator that generates a pseudo-random sequence according to a given initial value
  • the null symbol map unit is a unit based on the pseudo-random sequence generated by the random sequence generator. Since the arrangement pattern of null symbols is determined by combining patterns, the initial value given to the random sequence generator for each cell when the service area (cell) of the own system or another system overlaps By setting different values, different null symbol arrangement patterns can be easily obtained for each cell, and signals transmitted from base stations and terminals in other cells can be detected as interference power. Even when there is an overlap in the cells of the system, it is possible to measure the interference power with high accuracy.
  • the transmitter and receiver of this embodiment do not need to store a plurality of null symbol arrangement patterns in order to make the null symbol arrangement pattern different for each cell, it is possible to arrange a plurality of null symbol arrangements. This can be realized with a smaller amount of memory than when a plurality of patterns are stored.
  • the random sequence generator is also given when changing the null symbol arrangement pattern after operation of the device in order to obtain a different null symbol arrangement pattern for each cell. Since only the initial value needs to be changed, there is an effect that it is not necessary to store a plurality of entire null symbol arrangement patterns or to change the entire stored null symbol arrangement pattern.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the wireless communication apparatus according to this embodiment.
  • the parts denoted by the same reference numerals as in FIG. 1 are the same as those in the first embodiment.
  • the wireless communication device 1a whether the wireless control unit 100a has a higher or lower transmission rate than the null symbol map unit 204a of the transmitter 200a and the null symbol map unit 311a of the receiver 300a.
  • a signal indicating speed (speed instruction signal) is input.
  • the radio control unit 100a holds a state where the transmission speed is high or low as a parameter at the time of starting the apparatus, and the same parameter is used on the transmission side and the reception side.
  • null symbol map sections 204a and 311a hold unit patterns 703 and 704 for low speed in addition to unit patterns 701 and 702 for high speed similar to those shown in the first embodiment.
  • unit pattern 703 corresponds to “0” of the pseudo-random sequence
  • unit pattern 704 corresponds to “1” of the pseudo-random sequence.
  • the null symbol map units 204a and 311a change the unit pattern used when determining the arrangement pattern of null symbols in accordance with the speed instruction signal from the radio control unit 100a.
  • the operations of encoder 201, interleaver 202, random sequence generation unit 203, subcarrier map unit 205, modulator 206, IFT unit 208, GI addition unit 209, and transmission filter 210 of transmitter 200a are the same as those in the first embodiment. is there. Also, operations of the reception filter 302, the synchronization control unit 303, the GI removal unit 304, the FT unit 305, the interference measurement unit 306, the detection unit 307, the deinterleaver 308, the decoder 309, and the random sequence generation unit 310 of the receiver 300a are performed. This is the same as the first embodiment.
  • the operations of the RF unit 400 and the antenna 500 are the same as those in the first embodiment.
  • the null symbol map units 204a and 311a of this embodiment determine the arrangement pattern of null symbols according to the pseudo-random sequence output from the random sequence generator 203, the null symbol map units 204a and 311a respond to the speed instruction signal input from the radio control unit 100a.
  • the unit patterns 701 and 702 are used when the transmission rate is high, and the unit patterns 703 and 704 are used when the transmission rate is low.
  • the ratio of data symbols and null symbols is 2 to 1
  • the ratio of data symbols and null symbols is 1: 1.
  • a null symbol is inserted so that
  • the transmission rate When the transmission rate is low, the number of necessary data symbols is reduced, so it is possible to insert many null symbols while keeping the influence on the transmission rate small, which results in higher accuracy on the receiving side.
  • the interference power of data symbols can be measured.
  • the transmission power for each OFDM symbol when the transmission power for each OFDM symbol is the same, if many null symbols are inserted at a low transmission rate, the power of data symbols in the OFDM symbol increases, so the signal-to-noise power ratio improves.
  • the wireless communication device since the unit pattern having different null symbol densities according to the transmission rate is used, the unit used according to the system in which the wireless communication device is used. In a system in which the pattern is switched and the transmission speed is low, when there are few data symbols required according to the transmission speed, it is possible to insert many null symbols to improve the communication quality.
  • the transmission speed is determined to be high or low according to a parameter determined in advance by the system.
  • the transmission speed may be dynamically changed during communication. For example, in the case of a system in which a wireless transmission frame is composed of a plurality of slots and a slot for transmitting control information and a slot for transmitting user information are determined in advance, the wireless control unit is slow at the timing of the control information slot. Alternatively, a signal indicating high speed may be output at the slot timing of the user information.
  • a flag indicating whether the transmission speed is high or low may be transmitted as header information of the transmission frame, and the radio control unit on the reception side may be configured to output a signal indicating whether the transmission is high or low according to the information to the reception unit.
  • the transmission timing of the header information may be set to, for example, a low speed, and may be switched according to the specification of the low speed or the high speed included in the header information in portions other than the header information.
  • the transmitter and the receiver of the present invention can determine the arrangement pattern of the null symbols by a combination of unit patterns that define the arrangement of the null symbols and the data symbols, many transmitters and receivers are used to store the arrangement patterns of the null symbols. It is not necessary for the wireless communication device to have a memory, and when there are overlapping service areas, the wireless power related to communication in other service areas is measured as interference power to improve the communication performance by eliminating the influence of the interference power Useful in wireless communication devices.
  • 1 wireless communication device 100, 100a wireless control unit, 200, 200a transmitter, 201 encoder, 202 interleaver, 203 random sequence generator, 204, 204a null symbol map unit, 205 subcarrier map unit, 206 modulator, 207 baseband unit, 208 inverse Fourier transform unit (IFT unit), 209 interval addition unit (GI addition unit), 210 transmission filter, 300, 300a receiver, 301 baseband unit, 302 reception filter, 303 synchronization control unit, 304 GI removal section, 305 Fourier transform section (FT section), 306 interference measurement section, 307 detection section, 308 deinterleaver, 309 decoder, 310 random sequence generation section, 311 and 311a null symbol map section, 400 radio signal section (R Part), 500 antenna.
  • IFT unit inverse Fourier transform unit
  • GI addition unit 209 interval addition unit
  • 210 transmission filter 300, 300a receiver, 301 baseband unit, 302 reception filter, 303 synchronization control unit, 304 GI removal section, 305

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Abstract

　データシンボルとヌルシンボルの位置を定める互いに異なる少なくとも２つの単位パターンを組み合わせてヌルシンボルの配置パターンを決定するヌルシンボルマップ部２０４と、マルチキャリア伝送に用いられる複数のサブキャリアと１シンボルに応じて定まる時間を単位とする時系列とで定義される２次元空間において、ヌルシンボルの配置パターンに応じて定まるそれぞれのサブキャリアのデータシンボルの位置に送信データを割り当てるサブキャリアマップ部２０５と、サブキャリアのそれぞれに割り当てられた送信データを変調してデータシンボルを生成し、ヌルシンボルの配置パターンに応じて定まるサブキャリアのそれぞれのヌルシンボルの位置に電力が０のヌルシンボルを割り当てて、それぞれのサブキャリアの送信シンボルを生成する変調部２０６と、生成された送信シンボルに基づいてベースバンド信号を出力するベースバンド部２０７と、を備える。

Description

送信器および受信器
　この発明は、マルチキャリア伝送方式における干渉電力測定技術に関する。
　近年、線路沿いに設置された無線基地局と列車との間（地車間）で無線通信を行い、この無線通信により伝送された情報を元に、列車の運行制御や速度制御を行う無線式列車制御システムが注目されている。無線式列車制御システムは、従来の固定閉塞区間による列車制御方式と比べ、軌道回路が不要なことから導入コストやメンテナンスコストの面で有利である。また、固定的な区間に囚われない柔軟な閉塞区間を構築することができることから列車の運行密度を上げることが可能となり、運用コストの面からも有利である。
　無線式列車制御システムでは、免許が不要なＩＳＭ（Industry Science Medical）帯が地車間の無線通信に使用されることが多い。しかし、ＩＳＭ帯はＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮ（Local Area Network）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの他の通信システムで広く使用されており、列車内や沿線建屋内にあるこれらの他の通信システムの機器が無線式列車制御システムの無線通信にとって大きな干渉源となる可能性がある。無線式列車制御システムにおいて安定した地車間の無線通信を行うためには無線通信装置の耐干渉性が重要な要素である。
　無線通信装置の耐干渉性能を高くして高品質な通信を実現する技術として、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）などのマルチキャリア伝送方式において、周波数軸と時間軸で定義される時間フレーム内に、送信側においてメモリで記憶する配置パターンでヌルシンボルを分散配置し、受信側では時間フレーム内のヌルシンボルの位置で干渉電力を測定することで高精度の干渉電力値を取得し、取得した干渉電力値を伝送制御処理やアンテナ間の合成処理に用いる方式が提案されている（特許文献１）。
国際公開第２００８／０９９７８５号（図１）
　上述の特許文献１に記載された従来の無線通信装置では、ヌルシンボルの配置パターンをメモリに記憶するため、時間フレーム全体のパターンを記憶するために多くのメモリ容量が必要になるという問題があった。
　この発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ヌルシンボルの配置パターンを記憶するために必要なメモリ量を削減した無線通信装置を実現することのできる送信器および受信器を得ることを目的とする。
　この発明の送信器は、データシンボルとヌルシンボルの位置を定める互いに異なる少なくとも２つの単位パターンを組み合わせてヌルシンボルの配置パターンを決定するヌルシンボルマップ部と、マルチキャリア伝送に用いられる複数のサブキャリアと１シンボルに応じて定まる時間を単位とする時系列とで定義される２次元空間において、ヌルシンボルの配置パターンに応じて定まるそれぞれのサブキャリアのデータシンボルの位置に送信データを割り当てるサブキャリアマップ部と、サブキャリアのそれぞれに割り当てられた送信データを変調してデータシンボルを生成し、ヌルシンボルの配置パターンに応じて定まるサブキャリアのそれぞれのヌルシンボルの位置に電力が０のヌルシンボルを割り当てて、ぞれぞれのサブキャリアの送信シンボルを生成する変調部と、変調部で生成された送信シンボルに基づいてベースバンド信号を出力するベースバンド部と、を備えるようにしたものである。
　また、この発明の受信器はベースバンド信号からマルチキャスト伝送で用いられる複数のサブキャリアのそれぞれの受信シンボルを取得するベースバンド部と、データシンボルとヌルシンボルの位置を定める互いに異なる少なくとも２つの単位パターンを組み合わせてヌルシンボルの配置パターンを決定するヌルシンボルマップ部と、ヌルシンボルの配置パターンに基づいて、それぞれのサブキャリアの受信シンボルのヌルシンボルの電力を測定し、測定したヌルシンボルの電力に基づいて受信シンボルのデータシンボルの干渉電力を取得する干渉測定部と、を備えるようにしたものである。
　この発明の送信器によれば、互いに異なる複数の単位パターンを組み合わせてマルチキャリア伝送のそれぞれのサブキャリアの送信シンボルにおけるヌルシンボルの配置パターンを決定するようにしたので単位パターン以上の期間のヌルシンボルの配置パターンを記憶する必要がなく、メモリ量を削減することができる。
　また、この発明の受信器によれば、互いに異なる複数の単位パターンを組み合わせてマルチキャリア伝送のそれぞれのサブキャリアにおけるヌルシンボルの配置パターンを決定するようにしたので単位パターン以上の期間のヌルシンボルの配置パターンを記憶する必要がなく、メモリ量を削減することができる。
この発明の実施の形態１に係る送信器と受信器を適用した無線通信装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る無線通信装置が用いられる無線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態１のヌルシンボルの配置パターン決定の過程を説明する模式図である。 ＯＦＤＭシンボルとＯＦＤＭフレームに含まれる送信シンボルの一例を示す模式図である。 データシンボルの干渉電力の求め方の一例を説明する模式図である。 データシンボルの干渉電力の求め方の一例を説明する模式図である。 この発明の実施の形態２に関わる送信器と受信器を適用した無線通信装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態２に係る送信器のヌルシンボルマップ部が保持する単位パターンを説明する模式図である。 実施の形態１に係る無線通信装置をプロセッサを適用して構成する場合のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
　以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で参照する図面においては、同一もしくは相当する部分に対して同じ符号を付している。
実施の形態１．
　図１はこの発明の実施の形態１に係る送信器および受信器を備える無線通信装置の機能構成の一例を示すブロック図である。なお、ここではマルチキャリア伝送方式としてＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）を用いる無線通信装置を例に説明するが、この発明はＯＦＤＭに限定されるものではなく、デジタル信号を変調し、マルチキャリアで伝送する他の伝送方式を用いるものであってもよい。
　以下の説明では、マルチキャリア伝送に用いられるそれぞれのサブキャリアにおいて、有効なデータの伝送を行わない送信電力が０のシンボルをヌルシンボルとし、有効なデータの伝送を行うシンボルをデータシンボルとする。また、マルチキャリア伝送において１シンボルの伝送に要する時間を１シンボル時間とする。マルチキャリア伝送方式としてＯＦＤＭを用いるこの実施の形態では、１ＯＦＤＭシンボルの伝送に要する時間が１シンボル時間である。
　図１において、無線通信装置１は無線制御部１００、送信器２００、受信器３００、無線信号部（ＲＦ（Radio Frequency）部）４００、アンテナ５００、初期値設定部６００を備える。無線制御部１００は無線通信装置１が無線で送信および受信するデータを制御するブロックであり、無線制御部１００は送信データを送信器２００に出力し、また受信データの入力を受信器３００から受ける。送信器２００は無線制御部１００から受け取った送信データから無線で伝送できる形式の信号（ベースバンド信号）を生成してＲＦ部４００に出力する。受信器３００はＲＦ部４００から入力されるベースバンド信号に対して復調処理などを行って受信データを取得する。
　なお、無線制御部１００は送信データの入力を図示しない上位層の機能ブロックから受け、また受信データを上位層の機能ブロックに出力する。上位層の機能ブロックが送信データあるいは受信データに対して行う処理は必要な処理が適宜行われればよく、特定の処理に限定されるものではない。
　ＲＦ部４００は送信するベースバンド信号に対し、デジタルアナログ（ＤＡ）変換とキャリア周波数への周波数変換を行い、周波数変換した信号（無線信号）を増幅してアンテナ５００に出力し、また、アンテナ５００が受信した無線信号の入力を受けて、入力された無線信号に対してゲイン調整、ベースバンド周波数への周波数変換、アナログデジタル（ＡＤ）変換を行ってベースバンド信号を生成し、生成したベースバンド信号を受信器３００に入力する。アンテナ５００はＲＦ部４００から入力された無線信号を電波により空中に放射するととともに、電波を受信して取得した無線信号をＲＦ部４００に入力する。初期値設定部６００は送信器２００と受信器３００に対して後述する擬似ランダム系列生成のための初期値を設定する。
　図１はまた、送信器２００、受信器３００のそれぞれの詳細な機能構成の一例を示している。図１において、送信器２００は符号化器２０１、インタリーバ２０２、ランダム系列生成器２０３、ヌルシンボルマップ部２０４、サブキャリアマップ部２０５、変調器２０６、ベースバンド部２０７を備えている。さらに、ベースバンド部２０７は、一構成例として、逆フーリエ変換部（ＩＦＴ部）２０８、インターバル付加部（ＧＩ付加部）２０９、送信フィルタ２１０を備える。
　符号化器２０１は無線制御部１００からの送信データに対して誤り訂正符号化を行う。誤り訂正符号は畳み込み符号など既知の符号化技術を用いればよい。ここでは畳み込み符号が用いられることとする。そして、インタリーバ２０２が符号化後の送信データに対して伝搬路でのバースト的な誤りに対して耐性を持たせるためのデータの並べ替え（インタリーブ）を行う。
　ランダム系列生成器２０３は初期値設定部６００から与えられた初期値を元に疑似ランダム系列を生成する。ヌルシンボルマップ部２０４はランダム系列生成器２０３で生成された疑似ランダム系列に従ってヌルシンボルの配置パターンを決定する。サブキャリアマップ部２０５は時間（１シンボル時間を単位とする時系列）と周波数（マルチキャリア伝送に用いられるサブキャリア）の２次元空間に対し、ヌルシンボルマップ部２０４が決定したヌルシンボルの配置パターンに応じて定まるデータシンボルの位置のそれぞれに、１つのサブキャリアで１単位時間（１シンボル時間）に伝送されるデータ量（１ＯＦＤＭシンボル分のデータ）のインタリーブ後の送信データを割り当てる。
　変調器２０６は各サブキャリアの１ＯＦＤＭシンボル分の送信データを変調して送信するデータシンボルを生成する。なお、変調器２０６が行う変調は、位相変調や直交振幅変調（ＱＡＭ）等の既知の変調技術を適用して行えばよい。ここでは変調器２０６は位相変調を行うこととする。また、ヌルシンボルの配置パターンによって定まるヌルシンボルの位置については送信するシンボルとして送信電力が０のヌルシンボルを割り当てる。これらの送信するデータシンボルとヌルシンボルを合わせて送信シンボルと称す。
　ベースバンド部２０７は、変調器２０６から出力される送信シンボルに基づいてベースバンド信号を生成する。具体的には、ＩＦＴ部２０８が変調器２０６で生成された各サブキャリアの送信シンボルを周波数領域の信号としてＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）により逆フーリエ変換し、時間領域の信号に変換する。そして、ＧＩ付加部２０９がＩＦＦＴ後の時間領域の信号の後尾の一部をコピーして、伝搬路でのマルチパスによるＯＦＤＭシンボル間の干渉を軽減するためのガードインターバル（ＧＩ：Guard Interval）として当該時間領域の信号の先頭に付加し、ＯＦＤＭシンボルを生成する。
　送信フィルタ２１０は帯域外の漏洩電力を抑制するためにGI付加部２０９が出力する信号（ＯＦＤＭシンボル）に対してフィルタ処理を行う。なお、送信フィルタは不要としてもよい。送信フィルタ２１０でフィルタ処理された信号はベースバンド信号としてＲＦ部４００に出力される。無線通信においては受信側で後述の同期を行う必要がある。同期の方式は既知の技術を使用することが可能である。なお、既知の同期方式として送信側と受信側で既知のパイロット信号を用いる場合には、ベースバンド部２０７にプリアンブル挿入部を設けて１個以上のＯＦＤＭシンボルで構成されるＯＦＤＭフレーム毎にパイロット信号を伝送するプリアンブルを挿入するようにすればよい。
　また図１において、受信器３００はベースバンド部３０１、干渉測定部３０６、検波器３０７、デインタリーバ３０８、復号器３０９、ランダム系列生成器３１０、ヌルシンボルマップ部３１１を備えている。さらにベースバンド部３０１は、一構成例として、受信フィルタ３０２、同期制御部３０３、ＧＩ除去部３０４、フーリエ変換部（ＦＴ部）３０５を備える。
　ベースバンド部３０１はＲＦ部４００から入力されたベースバンド信号に基づいて各サブキャリアの受信シンボルを出力する。具体的には、受信フィルタ３０２がＲＦ部４００から入力されたベースバンド信号の帯域外の成分を除去するフィルタ処理を行う。そして、同期制御部３０３が受信フィルタ３０２でフィルタ処理されたベースバンド信号に対してタイミングと周波数の同期を行い、ＯＦＤＭシンボルの境界を決定する。なお、タイミングおよび周波数の同期は、送信側と受信側で既知のパイロット信号を使用して送信側が送信したと期待される信号と受信した信号を比較することで同期をとるなどの既知の同期方式を用いればよい。
　次に、ＧＩ除去部３０４が同期制御部３０３で決定されたＯＦＤＭシンボルの境界に基づいてＯＦＤＭシンボルから送信側で挿入されたＧＩを除去する。ＦＴ部３０５はＧＩ除去部３０４でＧＩが除去されたＯＦＤＭシンボルの信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）によりフーリエ変換して周波数領域の信号に変換し、各サブキャリアの受信シンボルを取得する。
　ランダム系列生成器３１０、ヌルシンボルマップ部３１１は送信器２００が備える擬似ランダム生成器２０３、ヌルシンボルマップ部２０４とそれぞれ同様である。干渉測定部３０６は、ＦＴ部３０５で取得された各サブキャリアの受信シンボルについて、ヌルシンボルマップ部３１１で決定されるヌルシンボルの配置パターンに基づいて、ヌルシンボルの電力の測定を行い、ヌルシンボルの電力に基づいてデータシンボルの干渉電力を取得する。
　検波部３０７は、干渉測定部３０６で取得された干渉電力をもとにＦＴ部３０５で変換された受信シンボルのデータシンボルについて干渉電力を考慮した重み付けを行った検波（復調）を行う。検波部３０７が行う検波は、送信側で用いられる変調技術に応じた復調技術を適用すればよい。検波部３０７は、データシンボルを復調したデータ（復調データ）に干渉電力に応じた重み付けをして、デインタリーバ３０８に入力する。デインタリーバ３０８は重み付きの検波後のデータに対して送信側で行われたインタリーブを元に戻す並べ替え（デインタリーブ）を行う。復号器３０９は、デインタリーブ後の重み付きの復調データに対して対向する装置の送信器２００で行われた符号化に応じた誤り訂正を行って受信データを取得する。なお、誤り訂正符号は符号語に付された重みを考慮した復号ができるものであればよい。ここでは、畳み込み符号に対応してビタビ復号アルゴリズムによる復号を復号器３０９が行うこととする。
　図１に示した無線制御部１００と、送信器２００を構成する符号化器２０１、インタリーバ２０２、ランダム系列生成部２０３、ヌルシンボルマップ部２０４、サブキャリアマップ部２０５、変調器２０６、ＩＦＴ部２０８、ＧＩ付加部２０９、送信フィルタ２１０と、受信器３００を構成する受信フィルタ３０２、同期制御部３０３、ＧＩ除去部３０４、ＦＴ部３０５、干渉測定部３０６、検波器３０７、デインタリーバ３０８、復号器３０９、ランダム系列生成器３１０、ヌルシンボルマップ部３１１と、ＲＦ部４００と、初期値設定部６００はＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアにより実現することが可能である。
　また、無線制御部１００、送信器２００、受信器３００、初期値設定部６００はプロセッサとプロセッサで実行されるプログラムにより実現することも可能である。また、ＡＳＩＣ等のハードウェアとソフトウェアを組み合わせて実現することも可能である。図９は無線通信装置１を、プロセッサを適用して実現した場合のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。この例では、無線制御部１００、送信器２００、受信器３００、ＲＦ部４００、初期値設定部６００の機能を有するプログラムがメモリ１１に記憶され、プロセッサ１０がメモリ１１を用いて当該プログラムを実行する。なお、バス１２はプロセッサ１０とＲＦ部４００、メモリ１１を接続する信号線路である。
　図２はこの実施の形態の無線通信装置１が用いられる無線通信システムの構成の一例を示すブロック図である。図２において無線通信装置１を有する基地局２（２ａ、２ｂ、２ｃ）はセル３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を形成する。また、無線通信装置１を有する端末４（４ａ、４ｂ、４ｃ）は在圏するセル３（３ａ、３ｂ、３ｃ）を形成する基地局２（２ａ、２ｂ、２ｃ）と通信する。
　次にこの実施の形態の無線通信装置１の動作を説明する。はじめに無線通信装置１の送信時の動作について説明する。無線制御部１００は無線で送信する送信データを送信器２００に出力する。送信データを入力された送信器２００では、まず送信データに対して符号化器２０１が畳み込み符号化を行う。次にインタリーバ２０２が畳み込み符号化後の送信データに対しインタリーブを行う。インタリーブは、例えば、行列の２次元配列に対して行方向にデータを書き込み、列方向に読み出すことで行うことができる。
　次に、ランダム系列生成器２０３及びヌルシンボルマップ部２０４の動作を説明する。図３はランダム系列生成器２０３及びヌルシンボルマップ部２０４の動作の詳細を示す模式図である。ランダム系列生成器２０３は、初期値設定部６００から入力された初期値を元に、例えばＭ系列やＧｏｌｄ系列などに代表される疑似ランダム系列を生成する。このとき、初期値設定部６００がランダム系列生成器２０３に与える初期値は隣接するセルで異なる値となるようにする。これにより隣接するセルに在圏する無線通信装置１のランダム系列生成器２０３は、在圏するセルごとに異なる擬似ランダム系列を生成することができる。例えば、図２に示したようにセル３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が形成される場合であれば、セル３ａと３ｃに１つの初期値を定め、セル３ｂに別の初期値を定めておくことで実現できる。また、セル３ａ、３ｂ、３ｃのそれぞれに異なる初期値を与えてもよい。また、セル３に対して識別子として番号が定められていればその識別子の番号を用いてもよい。
　それぞれのセル３に定められた初期値をそれぞれのセル３を形成する基地局２（２ａ、２ｂ、２ｃ）が記憶しておくことで、基地局２が備える無線通信装置１はセル３に定められた初期値を使用することができる。また、端末４が備える無線通信装置１の場合には、基地局２から報知情報として送信したり、あるいは端末４の現在の位置情報から在圏するセル３を特定して初期値を決定したりすることも考えられる。なお、ランダム系列生成器２０３が行う擬似ランダム系列の生成は、ＯＦＤＭフレーム毎に初期値を元にした生成を繰り返したり、あるいは複数のＯＦＤＭフレームで構成されるスーパーフレーム毎に繰り返したり、あるいは送信側と受信側で擬似ランダム系列の生成を同期させることができればさらに長い周期で擬似ランダム系列を生成するようにしてもよい。
　次に、ヌルシンボルマップ部２０４はランダム系列生成器２０３が生成した疑似ランダム系列に従ってヌルシンボルの配置パターンを決定する。ヌルシンボルマップ部２０４は、図３に示すように互いに異なる単位パターン７０１、７０２を保持している。図３の例では単位パターン７０１、７０２は擬似ランダム系列の’０’と’１’に対応し、それぞれ行数３、列数３の配列を表す。そして、９個の配列要素はそれぞれデータシンボルまたはヌルシンボルに対応しており、図３の例では、ハッチングされた配列要素がヌルシンボルの位置を示し、ハッチングの無い配列要素がデータシンボルの位置を示している。図３に示すようにヌルシンボルマップ部２０４は、ランダム系列生成器２０３が生成した疑似ランダム系列に従って、単位パターンを組み合わせることでヌルシンボルの配置パターン７０５を決定する。
　図３に示すヌルシンボルの配置パターン７０５は、９個のサブキャリアからＯＦＤＭシンボルが生成される場合の例を示しており、擬似ランダム系列’０００１１０１０１’がランダム系列生成器２０３から出力された場合の配置パターンである。なお、図３ではヌルシンボルの配置パターン７０５がいずれの単位パターンの組み合わせであるかがわかるように便宜上、単位パターンごとに’０’もしくは’１’を付している。
　図３では単位パターンを行数３、列数３の配列としたが、これに限定されるものではない。行数、列数とも３以外であってよいし、行数と列数が異なってもよい。また、単位パターンの行数がＯＦＤＭシンボルのサブキャリア数の約数である必要もない。また、単位パターンは２つに限定されるものではなく、異なる３個以上の単位パターンであってもよい。単位パターンが３個以上ある場合、擬似ランダム系列を必要に応じて複数ビットで区切って単位パターンと対応付ければよい。例えば単位パターンが４個であれば、擬似ランダム系列を２ビットごとに区切り、’００’、’０１’、’１０’、’１１’にそれぞれ単位パターンを対応付ければよい。
　ヌルシンボルマップ部２０４が決定したヌルシンボルの配置パターンを入力されたサブキャリアマップ部２０５は、入力されたヌルシンボルの配置パターンに従って、データシンボルの位置にインタリーバ２０２から出力されたインタリーブ後の送信データを割り当てる。そして、変調器２０６は、ＯＦＤＭシンボルの単位でデータシンボルの位置に割り当てられた送信データを位相変調し、ＩデータとＱデータからなるデータシンボルを生成する。このとき変調器２０６は、ヌルシンボルの位置についてはヌルシンボルとして、Ｉデータ、Ｑデータをともに０にする。この処理により、変調器２０６は送信シンボルであるデータシンボルとヌルシンボルを生成する。
　次に、ＩＦＴ部２０８がＯＦＤＭシンボルの単位で送信シンボルをＩＦＦＴによりフーリエ変換する。次にＧＩ付加部２０９がＧＩを付加してＯＦＤＭシンボルを生成する。ＧＩ付加部２０９が出力するＯＦＤＭシンボルを送信フィルタ２１０がフィルタ処理してベースバンド信号を生成し、生成したベースバンド信号をＲＦ部４００に出力する。ＲＦ部４００は送信器１００から入力されたベースバンド信号に対してＤＡ変換、周波数変換、信号増幅を行って送信する無線信号をアンテナ５００に出力する。そしてアンテナ５００は送信器２００から入力された信号を無線で送信する。
　図４にＯＦＤＭシンボルが１５個の送信シンボルを含み、ＯＦＤＭフレームが２１個のＯＦＤＭシンボルで構成される場合を例に、ＯＦＤＭシンボルとＯＦＤＭフレームのそれぞれにより伝送される送信シンボルのイメージを示す。
　次に、この発明の無線送信装置１の受信時の動作について説明する。アンテナ５００は受信した無線信号をＲＦ部４００に入力する。ＲＦ部４００は入力された無線信号に対して、周波数変換、ＡＤ変換を行ってベースバンド信号を生成し、生成したベースバンド信号を受信器３００に入力する。受信器３００では、まず、受信フィルタ３０２が入力されたベースバンド信号にフィルタ処理を行ってベースバンド信号から帯域外の成分を除去し、同期制御部３０３に入力する。
　同期制御部３０３は受信フィルタ３０２でフィルタ処理されたベースバンド信号についてタイミングと周波数の同期を行う。同期制御部３０３は周波数の同期で、送信側と受信側の発振器の違いによる周波数偏差や移動に伴うドップラー周波数による周波数偏差を求め、入力されたベースバンド信号に対して求めた偏差に基づく補正を行う。また、タイミングの同期では入力されたベースバンド信号について、ＯＦＤＭシンボルの境界のタイミングを決定する処理を行う。上述のようにこれらの同期の処理はプリアンブルで伝送される送信側と受信側で既知のパイロット信号を用いるなどの既知の同期方式を適用すればよい。
　次に、同期制御部３０３で同期処理が行われたベースバンド信号はＧＩ除去部３０４に入力される。ＧＩ除去部３０４は同期処理が行われたベースバンド信号のＯＦＤＭシンボルからＧＩを除去し、ＦＴ部３０５に入力する。そしてＦＴ部３０５は、ＧＩ除去部３０４からの入力信号をＦＦＴによってフーリエ変換して、周波数領域の信号に変換し、各サブキャリアの受信シンボルを取得する。
　受信器３００が備えるランダム系列生成器３１０、ヌルシンボルマップ部３１１は、送信器２００が備えるランダム系列生成器２０３、ヌルシンボルマップ部２０４とそれぞれ同様の動作によりヌルシンボルの配置パターンを決定する。干渉測定部３０６はＦＴ部３０５から受信シンボルの入力を受けると、入力されたヌルシンボルの配置パターンに基づいて、受信シンボルのヌルシンボルの電力（ヌルシンボルの干渉電力）を測定し、測定したヌルシンボルの干渉電力を用いて受信シンボルのデータシンボルを重み付けする干渉電力を（データシンボルの干渉電力）を求める。
　データシンボルの干渉電力の求め方の一例を、図５を参照して説明する。この例では、図５に示すデータシンボルＸｉの干渉電力を求める。まず、干渉電力測定の対象とするデータシンボルＸｉとその周囲にある８個のデータシンボルおよびヌルシンボルからなる９シンボルの領域９０１の干渉電力ＰＩｉ０を以下の式１により求める。なお、ＰＩｉ０１、ＰＩｉ０２、ＰＩｉ０３は、データシンボルＸｉの周囲にある３個のヌルシンボルの干渉電力である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　図６に示すように、データシンボルＸｉを中心とする９シンボルの領域９０１の周囲にある８個の９シンボルの領域９０２～９０９のそれぞれの干渉電力ＰＩｉ1～ＰＩｉ8を式１と同様の計算によって求める。そして、求めた干渉電力ＰＩｉ0～ＰＩｉ8を用いてデータシンボルＸｉを重み付けする干渉量である干渉電力ＰＩｉを以下の式２によって求める。なお、ａ、ｂ、ｃはそれぞれの領域の干渉電力に対する重み係数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　次に検波器３０７は、受信シンボルのデータシンボルの検波（復調）を行って、復調データを干渉電力測定部３０６で求めた干渉量で重み付けしてデインタリーバ３０８に出力する。デインタリーバ３０８は入力された重み付きの復調データを送信側で行われるインタリーブと逆の手順で並べ替えして、復号器３０９に出力する。復号器３０９はビタビアルゴリズムにより入力された重み付きの復調データの誤り訂正処理を行う。このとき復号器３０９は、復号するデータに付された重みである干渉量が大きいと尤度が低く、干渉量が小さいと尤度が高くなるように干渉量を考慮したビタビ復号処理を行うことで、干渉が大きい場合に誤って尤度を高く処理することがなく、適切に誤り訂正処理が行うことができる。誤り訂正後のデータは受信データとして無線制御部１００に出力される。
　以上のように、この実施の形態の送信器によれば、ヌルシンボルの位置とデータシンボルの位置を定める少なくとも２つの互いに異なる単位パターンを保持し、単位パターンを組み合わせることで、ＯＦＤＭシンボルの各サブキャリアにおけるヌルシンボルの配置パターンを決定するようにしたので、単位パターン以上の複数のＯＦＤＭシンボルにわたるヌルシンボルの配置パターンを記憶する必要がなく、メモリ量を削減することができる。
　またこの実施の形態の送信器は与えられた初期値に応じた擬似ランダム系列を生成するランダム系列生成器を備え、ヌルシンボルマップ部はランダム系列生成器が生成した擬似ランダム系列に基づいて単位パターンを組み合わせてヌルシンボルの配置パターンを決定するようにしたので、自システムまたは他システムのサービスエリア（セル）が重なっているような場合には、ランダム系列生成器に与える初期値をセルごとに異なる値にすることで容易にセルごとに異なるヌルシンボルの配置パターンを得ることができ、受信器において他のセル内の基地局や端末が送信する信号を干渉電力としてとらえることが可能となり、自システムまたは他システムのセルに重なりがある場合にも精度の高い干渉電力の測定をすることができる。
　また、この実施の形態の受信器によれば、ヌルシンボルの位置とデータシンボルの位置を定める少なくとも２つの互いに異なる単位パターンを保持し、単位パターンを組み合わせることで、ＯＦＤＭシンボルから取得される各サブキャリアにおけるヌルシンボルの配置パターンを決定するようにしたので、単位パターン以上の複数のＯＦＤＭシンボルにわたるヌルシンボルの配置パターンを記憶する必要がなく、メモリ量を削減することができる。
　またこの実施の形態の受信器は、与えられた初期値に応じた擬似ランダム系列を生成するランダム系列生成器を備え、ヌルシンボルマップ部はランダム系列生成器が生成した擬似ランダム系列に基づいて単位パターンを組み合わせてヌルシンボルの配置パターンを決定するようにしたので、自システムまたは他システムのサービスエリア（セル）が重なっているような場合には、ランダム系列生成器に与える初期値をセルごとに異なる値にすることで容易にセルごとに異なるヌルシンボルの配置パターンを得ることができ、他のセル内の基地局や端末が送信する信号を干渉電力としてとらえることが可能となり、自システムまたは他システムのセルに重なりがある場合にも精度の高い干渉電力の測定をすることができる。
　また、この実施の形態の送信器および受信器はセルごとにヌルシンボルの配置パターンが異なるようにするためにヌルシンボルの配置パターン全体を複数個記憶する必要がないことから複数のヌルシンボルの配置パターン全体を複数個記憶する場合に比べて少ないメモリ量で実現することができる。
　また、自システムまたは他システムのセルに重なりがある場合に、セル毎に異なるヌルシンボルの配置パターンにするために装置の稼働後にヌルシンボルの配置パターンを変更する際も、ランダム系列生成器に与える初期値の変更のみで済むことから、ヌルシンボルの配置パターン全体を複数個記憶したり、あるいは、記憶するヌルシンボルの配置パターン全体を変更したりする必要が無いという効果がある。
　また、ヌルシンボルの量を増やしたり、減らしたりするような場合も、単位パターンを更新するのみで変更することで容易に対応することが可能である。
実施の形態２．
　次に、この発明の実施の形態２の送信器および受信器について説明する。この実施の形態では、送信シンボルにおけるヌルシンボルの配置パターンを伝送速度に応じて変更する。図７はこの実施の形態の無線通信装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図１と同じ符号を付した箇所は実施の形態１と同様である。この実施の形態の無線通信装置１ａでは、無線制御部１００ａが送信器２００ａのヌルシンボルマップ部２０４ａと受信器３００ａのヌルシンボルマップ部３１１ａに対して、伝送速度が高速であるか低速であるかを示す信号（速度指示信号）を入力する。なお、ここでは無線制御部１００ａは装置の起動時のパラメータとして伝送速度が高速か、低速かの状態を保持しており、送信側と受信側で同じパラメータが使用されるものとする。
　ヌルシンボルマップ部２０４ａ、３１１ａは図８に示すように、実施の形態１に示したものと同様の高速用の単位パターン７０１、７０２に加えて低速用の単位パターン７０３、７０４を保持している。ここでは単位パターン７０３が擬似ランダム系列の’０’に対応し、単位パターン７０４が擬似ランダム系列の’１’に対応することとする。ヌルシンボルマップ部２０４ａ、３１１ａは無線制御部１００ａからの速度指示信号に応じてヌルシンボルの配置パターンを決定する際に使用する単位パターンを変更する。
　次に動作を実施の形態１との差分を中心に説明する。送信器２００ａの符号化器２０１、インタリーバ２０２、ランダム系列生成部２０３、サブキャリアマップ部２０５、変調器２０６、ＩＦＴ部２０８、ＧＩ付加部２０９、送信フィルタ２１０の動作は実施の形態１と同様である。また、受信器３００ａの受信フィルタ３０２、同期制御部３０３、ＧＩ除去部３０４、ＦＴ部３０５、干渉測定部３０６、検波部３０７、デインタリーバ３０８、復号器３０９、ランダム系列生成部３１０の動作は実施の形態１と同様である。また、ＲＦ部４００、アンテナ５００の動作は実施の形態１と同様である。
　この実施の形態のヌルシンボルマップ部２０４ａ、３１１ａは、ランダム系列生成器２０３から出力される疑似ランダム系列に従ってヌルシンボルの配置パターンを決定するとき、無線制御部１００ａから入力される速度指示信号に応じて伝送速度が高速の場合には単位パターン７０１、７０２を使用し、伝送速度が低速である場合には単位パターン７０３、７０４を使用する。この実施の形態のでは、伝送速度が高速の場合、データシンボルとヌルシンボルが２対１の割合になるのに対し、伝送速度が低速である場合、データシンボルとヌルシンボルが１対１の割合になるようにヌルシンボルが挿入される。
　伝送速度が低速である場合には、必要なデータシンボル数が少なくなるので伝送速度に与える影響を小さく抑えたまま多くのヌルシンボルを挿入することが可能であり、これにより受信側においてより高精度にデータシンボルの干渉電力の測定が可能になる。また、ＯＦＤＭシンボル毎の送信電力が同じである場合、伝送速度が低速で多くのヌルシンボルが挿入されると、ＯＦＤＭシンボルにおけるデータシンボルの電力が高くなることから、信号対雑音電力比が向上する利点がある。
　以上のように本発明による無線通信装置によれば、伝送速度に応じてヌルシンボルの密度が異なる単位パターンを使用するように構成したので、無線通信装置が用いられるシステムに応じて使用される単位パターンを切り替えて、伝送速度が低速なシステムにおいては、伝送速度に応じて必要なデータシンボルが少ない場合には多くのヌルシンボルを挿入して通信品質を向上することが可能になる。
　なお、ここでは伝送速度が高速であるか低速であるかがあらかじめシステムで決められたパラメータに応じて決定されるように構成したが、通信中に動的に変更するようにしてもよい。例えば、無線上の伝送フレームが複数のスロットで構成され、制御情報を伝送するスロットとユーザ情報を伝送するスロットがあらかじめ定められているシステムの場合、無線制御部が制御情報のスロットのタイミングでは低速を、ユーザ情報のスロットのタイミングでは高速を示す信号を出力するようにしてもよい。
　あるいは、伝送フレームのヘッダ情報として高速か低速か示すフラグを伝送するようにして、受信側の無線制御部はその情報に従って高速か低速かを示す信号を受信部に出力するように構成してもよい。この場合、ヘッダ情報を伝送するタイミングについては例えば低速とし、ヘッダ情報以外の部分ではヘッダ情報に含まれる低速か高速化の指定に従って切り替えるようにすればよい。
　なお、実施の形態２では、伝送速度として高速と低速の２種類が定義される場合を示したが、さらにヌルシンボルの密度が異なるパターンを用意して、より細かく伝送速度に応じたヌルシンボルの挿入を行うように構成してもよい。
　この発明の送信器と受信器は、ヌルシンボルとデータシンボルの配置を定義する単位パターンの組み合わせでヌルシンボルの配置パターンを決定することができるので、ヌルシンボルの配置パターンを記憶するために多くのメモリを無線通信装置が備える必要がなく、サービスエリアに重なりがある場合に他のサービスエリアの通信に関わる無線の電力を干渉電力として測定して干渉電力の影響を排して通信性能を向上する無線通信装置において有用である。
　１　無線通信装置、１００，１００ａ　無線制御部、２００，２００ａ　送信器、２０１　符号化器、２０２　インタリーバ、２０３　ランダム系列生成器、２０４，２０４ａ　ヌルシンボルマップ部、２０５　サブキャリアマップ部、２０６　変調器、２０７　ベースバンド部、２０８　逆フーリエ変換部（ＩＦＴ部）、２０９　インターバル付加部（ＧＩ付加部）、２１０　送信フィルタ、３００，３００ａ　受信器、３０１　ベースバンド部、３０２　受信フィルタ、３０３　同期制御部、３０４　ＧＩ除去部、３０５　フーリエ変換部（ＦＴ部）、３０６　干渉測定部、３０７　検波部、３０８　デインタリーバ、３０９　復号器、３１０ランダム系列生成部、３１１，３１１ａ　ヌルシンボルマップ部、４００　無線信号部（ＲＦ部）、５００　アンテナ。

Claims (6)

  1. 　データシンボルとヌルシンボルの位置を定める互いに異なる少なくとも２つの単位パターンを組み合わせてヌルシンボルの配置パターンを決定するヌルシンボルマップ部と、
    　マルチキャリア伝送に用いられる複数のサブキャリアと１シンボルに応じて定まる時間を単位とする時系列とで定義される２次元空間において、前記ヌルシンボルの配置パターンに応じて定まるそれぞれのサブキャリアのデータシンボルの位置に送信データを割り当てるサブキャリアマップ部と、
    　前記サブキャリアのそれぞれに割り当てられた前記送信データを変調してデータシンボルを生成し、前記ヌルシンボルの配置パターンに応じて定まる前記サブキャリアのそれぞれのヌルシンボルの位置に電力が０のヌルシンボルを割り当てて、それぞれの前記サブキャリアの送信シンボルを生成する変調部と、
    　前記変調部で生成された送信シンボルに基づいてベースバンド信号を出力するベースバンド部と、
    　を備えることを特徴とする送信器。
  2. 　初期値に基づいて擬似ランダム系列を生成するとランダム系列生成器を備え、
    　前記ヌルシンボルマップ部は、前記擬似ランダム系列に基づいて前記単位パターンを組み合わせて前記ヌルシンボルの配置パターンを決定することを特徴とする請求項１に記載の送信器。
  3. 　前記ヌルシンボルマップ部は、伝送速度に応じて前記ヌルシンボルの配置パターンの決定に用いる単位パターンを切り替えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の送信器。
  4. 　ベースバンド信号からマルチキャスト伝送で用いられる複数のサブキャリアのそれぞれの受信シンボルを取得するベースバンド部と、
    　データシンボルとヌルシンボルの位置を定める互いに異なる少なくとも２つの単位パターンを組み合わせてヌルシンボルの配置パターンを決定するヌルシンボルマップ部と、
    　前記ヌルシンボルの配置パターンに基づいて、前記サブキャリアのそれぞれの前記受信シンボルのヌルシンボルの電力を測定し、測定したヌルシンボルの電力に基づいて前記受信シンボルのデータシンボルの干渉電力を取得する干渉測定部と、
    　を備えることを特徴とする受信器。
  5. 　初期値に基づいて擬似ランダム系列を生成するとランダム系列生成器を備え、
    　前記ヌルシンボルマップ部は、前記擬似ランダム系列に基づいて前記単位パターンを組み合わせて前記ヌルシンボルの配置パターンを決定することを特徴とする請求項４に記載の受信器。
  6. 　前記ヌルシンボルマップ部は、伝送速度に応じて前記ヌルシンボルの配置パターンの決定に用いる単位パターンを切り替えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の受信器。
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