JP5559759B2 - Wireless communication system and wireless communication method - Google Patents
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Description
本発明は、マルチキャリア伝送方式において、瞬時周波数(位相の微分値)と搬送波中心周波数との周波数差が存在することによるキャリア間干渉の影響を軽減させる無線通信システム、及び無線通信方法に関する。 The present invention relates to a wireless communication system and a wireless communication method for reducing the influence of inter-carrier interference due to the presence of a frequency difference between an instantaneous frequency (phase differential value) and a carrier center frequency in a multicarrier transmission system.
マルチキャリア伝送方式の一つであるOFDM伝送方式において、送受信間でキャリア周波数オフセット(Carrier Frequency Offset:CFO)が存在する場合や、時変動フェージングなどの影響を受ける場合、各サブキャリアにおける瞬時周波数(位相の微分値)と搬送波中心周波数との周波数差が異なると、ICI(Inter-Carrier Interference:キャリア間干渉)が発生し通信品質の大きな劣化原因となる。すなわち、サブキャリア間の周波数差が所定の周波数差に保たれていない場合にICIが発生し、通信品質の劣化原因となる。 In the OFDM transmission system, which is one of the multicarrier transmission systems, when there is a carrier frequency offset (CFO) between transmission and reception, or when it is affected by time-varying fading, the instantaneous frequency ( If the frequency difference between the phase differential value) and the carrier center frequency is different, ICI (Inter-Carrier Interference) occurs, which causes a great deterioration in communication quality. That is, ICI occurs when the frequency difference between subcarriers is not maintained at a predetermined frequency difference, which causes communication quality degradation.
ICIの発生原因が送受信間のCFOである場合には、周波数自動調整(Auto Frequency Control:AFC)を用いて、送受信間の局部発振信器(Local Oscillator:LO)の周波数を一致させることにより、ICIを軽減することができる。なお、ICIの発生原因がCFOである場合は、サブキャリア間の瞬時周波数の周波数差と、サブキャリア間の搬送波中心周波数の周波数差とを同じにする必要がある。また、この場合、ICIはすべての周波数帯域に亘って同様に生じる。 When the cause of occurrence of ICI is CFO between transmission and reception, the frequency of the local oscillator (Local Oscillator: LO) between transmission and reception is matched by using automatic frequency control (Auto Frequency Control: AFC). ICI can be reduced. When the cause of occurrence of ICI is CFO, it is necessary to make the frequency difference of the instantaneous frequency between subcarriers the same as the frequency difference of the carrier center frequency between subcarriers. In this case, ICI occurs in the same manner over all frequency bands.
一方、ICIの発生原因がフェージングである場合には、各サブキャリアの瞬時周波数と搬送波中心周波数との周波数差が異なることがある。この場合、ICIを軽減させるには、サブキャリアごとに訓練信号を送信して各サブキャリアにおけるフェージングを軽減させる必要がある。このとき、サブキャリアごとに訓練信号を送信するために、通信におけるオーバーヘッドが非常に大きくなるという問題がある。
更に、瞬時周波数と搬送波中心周波数の周波数差が短時間で変化する場合、訓練信号を用いた位相推定時における周波数差と、実際のデータ送信時における周波数差とが異なるため、位相推定の結果を用いて、データ送信時におけるICIを十分に軽減させることができない場合がある。
On the other hand, when the cause of occurrence of ICI is fading, the frequency difference between the instantaneous frequency of each subcarrier and the center frequency of the carrier may be different. In this case, in order to reduce ICI, it is necessary to reduce the fading in each subcarrier by transmitting a training signal for each subcarrier. At this time, since a training signal is transmitted for each subcarrier, there is a problem that overhead in communication becomes very large.
Furthermore, if the frequency difference between the instantaneous frequency and the carrier center frequency changes in a short time, the frequency difference at the time of phase estimation using the training signal is different from the frequency difference at the time of actual data transmission. In some cases, the ICI at the time of data transmission cannot be sufficiently reduced.
このように、フェージングなどの影響で瞬時周波数と搬送波中心周波数との周波数差がサブキャリアごとに異なる場合、AFCを用いてICIを軽減させることができないので、別のアプローチによりICIを軽減させる必要がある。
別のアプローチとしての代表的な技術は、例えば、時間変動するパラメータ推定を行うカルマンフィルターの考えに基づいて、時間軸と周波数軸との両方の情報を利用して等化する方法がある。しかし、カルマンフィルターの考え方に基づいて信号を等化する方法は、計算量が非常に大きく、実用に適していない。
Thus, when the frequency difference between the instantaneous frequency and the carrier center frequency is different for each subcarrier due to the influence of fading or the like, ICI cannot be reduced using AFC, so it is necessary to reduce ICI by another approach. is there.
A typical technique as another approach is, for example, a method of equalization using information on both the time axis and the frequency axis based on the idea of a Kalman filter that performs time-varying parameter estimation. However, the method of equalizing signals based on the concept of the Kalman filter has a very large calculation amount and is not suitable for practical use.
また、他のアプローチとして、サブキャリア間隔を広げることにより、CFOや、瞬時周波数と搬送波中心周波数との周波数差が各サブキャリアで異なる場合の影響を軽減し、ICIの量を小さくする方法も考えられる。しかし、サブキャリア間隔を広げると、OFDM信号のシンボル長が短縮するために、ガードインターバル長がシンボル長に比べて相対的に大きくなり、オーバーヘッドが増加して伝送効率が低下してしまうという問題がある。 As another approach, a method of reducing the amount of ICI by reducing the effect of CFO and the case where the frequency difference between the instantaneous frequency and the center frequency of the carrier is different in each subcarrier by increasing the subcarrier interval is also considered. Be However, if the subcarrier interval is widened, the symbol length of the OFDM signal is shortened, so that the guard interval length becomes relatively larger than the symbol length, which increases overhead and decreases transmission efficiency. is there.
また、他のアプローチとして、ICIの自己補償を行う技術がある(非特許文献1)。この技術は、隣接するサブキャリアをペアにして、ペアにしたサブキャリアにおいて同じ情報を逆相で送信し、復号する際に逆相で合成するものである。これにより、ペアにされた二つのサブキャリアからの干渉成分を合成時にキャンセルして軽減することができ、結果的にICIを軽減させるというものである。
以下に、非特許文献1の自己補償型ICI軽減法を説明する。
As another approach, there is a technique for performing ICI self-compensation (Non-patent Document 1). In this technology, adjacent subcarriers are paired, and the same information is transmitted in reverse phase in the paired subcarriers, and is combined in reverse phase when decoding. As a result, interference components from two paired subcarriers can be canceled and reduced at the time of synthesis, and as a result, ICI is reduced.
The self-compensating ICI mitigation method of Non-Patent
OFDM伝送方式におけるICIの特徴的な性質は、次のとおりである。(I)瞬時周波数と搬送波中心周波数との周波数差(CFO)が小さいとICIは小さくなる。(II)サブキャリアAからのICIのIQ平面上の方向は、サブキャリアAの希望信号と同じ方向(正方向)か逆方向となる。正方向と逆方向とのいずれの方向になるかは、瞬時周波数から搬送波中心周波数を引いた周波数差と、ICIとを与えるサブキャリアの指標から自サブキャリアの指標を引いた差の積の符号(正負)により決定される。ここで、サブキャリアの指標は、サブキャリアの搬送波中心周波数が大きいほど、大きい値をとるものである。 The characteristic properties of ICI in the OFDM transmission system are as follows. (I) When the frequency difference (CFO) between the instantaneous frequency and the carrier wave center frequency is small, the ICI is small. (II) The direction of the ICI from the subcarrier A on the IQ plane is the same direction (forward direction) as the desired signal of the subcarrier A or the reverse direction. The sign of the product of the frequency difference obtained by subtracting the carrier center frequency from the instantaneous frequency and the difference obtained by subtracting the index of the own subcarrier from the index of the subcarrier giving ICI Determined by (positive or negative). Here, the index of the subcarrier takes a larger value as the carrier center frequency of the subcarrier increases.
上記の(I)及び(II)の性質は、次式(1)及び次式(2)で表現されているICIの性質と、希望信号の性質とから明らかである。ここで、式(1)は、瞬時周波数と搬送波中心周波数ω0との周波数差がΔω0であるサブキャリアp’から、サブキャリアpが受ける干渉信号Ip,p’を示す式である。式(2)は、瞬時周波数と搬送波中心周波数ω0との周波数差がΔω0であるサブキャリアpの復調信号における希望信号Dpを示す式である。 The properties of (I) and (II) are apparent from the properties of ICI expressed by the following equations (1) and (2) and the properties of the desired signal. Here, the expression (1) is an expression showing the interference signal I p, p ′ received by the subcarrier p from the subcarrier p ′ whose frequency difference between the instantaneous frequency and the carrier center frequency ω 0 is Δω 0 . Equation (2), the frequency difference between the instantaneous frequency and the carrier center frequency omega 0 is an expression showing the desired signal D p in the demodulation signal of the sub-carrier p is [Delta] [omega 0.
なお、式(1)及び式(2)において、Tsはシンボル周期であり、ω0は搬送波中心周波数であり、Δω0は対象サブキャリアの瞬時周波数から搬送波中心周波数を差し引いた周波数差であり、ωp及びωp’は搬送波中心周波数及びサブキャリアp、p’の周波数差であり、ωpは最小サブキャリア間隔周波数であり、hpはサブキャリアpの伝達関数である。 In equations (1) and (2), T s is the symbol period, ω 0 is the carrier center frequency, and Δω 0 is the frequency difference obtained by subtracting the carrier center frequency from the instantaneous frequency of the target subcarrier. , Ω p and ω p ′ are the frequency difference between the carrier center frequency and the sub-carriers p and p ′, ω p is the minimum sub-carrier spacing frequency, and hp is the transfer function of the sub-carrier p.
図13は、OFDM伝送方式におけるICIの特徴的な性質を示す図である。同図において、横軸は周波数を示している。同図において、サブキャリアSC0(指標=0)の受信信号がIQ平面上で実数であったとすると、サブキャリアSC0から隣接するサブキャリアSC−2、SC−1、SC+1、SC+2(指標=−2、−1、+1、+2)に与えるICIが示されている。ここでは、瞬時周波数から搬送波中心周波数を引いた周波数差が正の場合におけるICIが示されている。この場合、サブキャリアSC0から正の方向にずれているサブキャリアSC+1、SC+2へのICIは、サブキャリアSC0が送信する信号と同じ方向になる。また、サブキャリアSC0から負の方向にずれているサブキャリアSC−1、SC−2へのICIは、サブキャリアSC0が送信する信号と逆の方向になる。 FIG. 13 is a diagram illustrating the characteristic properties of ICI in the OFDM transmission scheme. In the figure, the horizontal axis indicates the frequency. In the figure, the received signal of subcarrier SC 0 (index = 0) is assumed to be real numbers on the IQ plane, the subcarriers SC -2 adjacent subcarriers SC 0, SC -1, SC +1 , SC +2 ( The ICI given to the indices = −2, −1, +1, +2) is shown. Here, ICI is shown when the frequency difference obtained by subtracting the carrier frequency from the instantaneous frequency is positive. In this case, the sub-carrier SC +1 are offset from the subcarriers SC 0 in the positive direction, ICI to SC +2 is the same direction as the signal sub-carrier SC 0 is transmitted. The sub-carrier SC -1 are offset from the subcarriers SC 0 in the negative direction, ICI to SC -2 will direction of the signal and the inverse of the subcarrier SC 0 is transmitted.
非特許文献1に記載されている自己ICI補償法の特徴は、上述したとおり、(A)隣接するサブキャリアでペアを構成する、(B)ペアを構成するサブキャリアでは、同じデータを逆相にして伝送する、(C)ペアを構成するサブキャリアにおける受信信号を逆相にして合成する。
図14は、上記の自己ICI補償法における変調例を示す図である。同図において、横軸は周波数を示している。また、変調方式としてQPSK(Quadrature Phase Shift Keying:4位相偏位変調)を用いた場合が示されている。この例では、サブキャリアSC0とサブキャリアSC1、サブキャリアSC2とサブキャリアSC3、サブキャリアSC4とサブキャリアSC5、サブキャリアSC6とサブキャリアSC7、及びサブキャリアSC8とサブキャリアSC9は、それぞれが隣り合うペアを構成し、各ペアが異なるデータを伝送する。また、ペアを構成するサブキャリア間では同じ情報を逆相で伝送する。
As described above, the self-ICI compensation method described in
FIG. 14 is a diagram illustrating a modulation example in the above self-ICI compensation method. In the figure, the horizontal axis indicates the frequency. In addition, a case where QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) is used as a modulation method is shown. In this example, subcarrier SC 0 and subcarrier SC 1 , subcarrier SC 2 and subcarrier SC 3 , subcarrier SC 4 and subcarrier SC 5 , subcarrier SC 6 and subcarrier SC 7 , and subcarrier SC 8 The subcarriers SC 9 form pairs adjacent to each other, and each pair transmits different data. In addition, the same information is transmitted in reverse phase between the subcarriers constituting the pair.
図15は、上記の自己ICI補償法における受信側の動作を示す図である。同図に示すように、伝送された情報の復号は、ペアを構成するサブキャリアを逆位相で合成し、合成した合成信号を復号の対象とする。なお、受信側におけるサブキャリアのペアは、送信側におけるサブキャリアのペアと同じ組み合わせである。 FIG. 15 is a diagram illustrating the operation on the receiving side in the self-ICI compensation method described above. As shown in the figure, the transmitted information is decoded by synthesizing the subcarriers constituting the pair with opposite phases and using the synthesized signal as a decoding target. The subcarrier pair on the receiving side is the same combination as the subcarrier pair on the transmitting side.
図16は、上記の自己ICI補償法における効果を示す図である。同図において、サブキャリアSC−3とサブキャリアSC−2、サブキャリアSC−1とサブキャリアSC+1、サブキャリアSC+2とサブキャリアSC+3は、それぞれがペアを構成し、互いに異なる情報を伝送する。ここでは、サブキャリアSC−1とサブキャリアSC+1とのペアに着目して説明する。 FIG. 16 is a diagram showing an effect in the self-ICI compensation method. In the figure, subcarrier SC- 3 and subcarrier SC- 2 , subcarrier SC- 1 and subcarrier SC + 1 , subcarrier SC + 2 and subcarrier SC + 3 each constitute a pair and transmit different information. To do. Here, a description will be given focusing on a pair of subcarrier SC- 1 and subcarrier SC + 1 .
サブキャリアSC−1とサブキャリアSC+1とは、互いに隣のサブキャリアであるサブキャリアSC+1とサブキャリアSC−1とからのICIの漏れ込みがあるが、各サブキャリアで伝送する情報が同じ情報であるためにICIとはならず、希望信号の伸長、短縮の作用となる。一方、サブキャリアSC−3、SC−2からの漏れ込みと、サブキャリアSC+3、SC+2からの漏れ込みとは異なる情報なので、ICI(干渉)となる。しかし、同じ情報を伝送するサブキャリアSC−3、SC−2からのICIは、逆相で送信されるため、打ち消し合って弱いICIとなる。同様に、同じ情報を伝送するサブキャリアSC+3、SC+2からのICIは、逆相で送信されるため、打ち消し合って弱いICIとなる。 A subcarrier SC -1 and subcarrier SC +1, it is ICI leakage of the subcarriers SC +1 and subcarrier SC -1 Metropolitan is next to the sub-carrier to each other, the information to be transmitted by each subcarrier are the same Since it is information, it does not become ICI but acts to expand and shorten the desired signal. On the other hand, since the leakage from the subcarriers SC- 3 and SC- 2 and the leakage from the subcarriers SC + 3 and SC + 2 are different information, ICI (interference) occurs. However, since the ICIs from the subcarriers SC- 3 and SC- 2 transmitting the same information are transmitted in opposite phases, they cancel each other and become weak ICIs. Similarly, since the ICIs from the subcarriers SC +3 and SC +2 that transmit the same information are transmitted in opposite phases, they cancel each other and become weak ICIs.
サブキャリアSC−3、SC−2からのICIと、サブキャリアSC+3、SC+2からのICIとは、弱められたとはいえ残留する。しかし、これらのICIは、受信側において、サブキャリアSC−1とサブキャリアSC+1との信号を逆相合成の際に更に打ち消し合い、より小さいICIとなる。なお、この逆相合成により、希望信号は強調されることになる。結果的に、ICIは希望信号に比べて小さくなり、CIR(Carrier to Interference Ratio:搬送波対干渉波比)を増大させることができる。 The ICI from subcarriers SC- 3 and SC- 2 and the ICI from subcarriers SC + 3 and SC + 2 remain, albeit weakened. However, these ICIs further cancel each other out when the signals of the subcarrier SC- 1 and the subcarrier SC + 1 are reversed-phase combined on the receiving side, resulting in a smaller ICI. The desired signal is emphasized by this reverse phase synthesis. As a result, the ICI becomes smaller than the desired signal, and the CIR (Carrier to Interference Ratio) can be increased.
このように、非特許文献1に記載されている自己ICI補償法では、(a)ペアを構成するサブキャリアで同じ信号を逆相で送信し、受信信号を逆相で合成することにより、当該ペアを構成するサブキャリアが与える干渉は打ち消し合って小さくなること、(b)同じ情報を伝送しペアを構成するサブキャリアの信号は互いにICIとならないこと、(c)同じ情報を伝送するサブキャリアの信号を逆位相で合成することにより希望信号の電力を大きくさせること、ができる。
As described above, in the self-ICI compensation method described in
図17及び図18は、非特許文献1に記載されているICI自己補償技術の効果を示す模式図である。図17及び図18に示すように、このICI自己補償技術では、ペアを構成するサブキャリアそれぞれにおけるICIを軽減すると共に、受信側における復号信号及び希望信号を増大させることができる。
17 and 18 are schematic diagrams illustrating the effects of the ICI self-compensation technique described in
しかしながら、非特許文献1に記載されている技術を用いるとICIを大幅に軽減できるが、最もICIの寄与が大きい隣接サブキャリア、及び次隣接サブキャリアからのICIの影響を完全には除去できていない。そのため、ICI(キャリア間干渉)が大きくなると通信品質が低下してしまうという問題がある。
However, using the technique described in
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、マルチキャリア伝送方式におけるサブキャリア間で生じるキャリア間干渉を軽減し、通信品質を向上させることができる無線通信システム、及び無線通信方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the inter-carrier interference that occurs between subcarriers in a multi-carrier transmission scheme and to improve the communication quality, and the radio It is to provide a communication method.
上記問題を解決するために、本発明は、複数のサブキャリアを用いてマルチキャリア伝送を行う送信装置及び受信装置を具備する無線通信システムであって、前記送信装置は、隣接する前記サブキャリアからなる複数のグループそれぞれに異なる送信データを割り当て、前記割り当てた送信データを隣接するグループ間で直交する変調信号にパルス振幅変調方式を用いて変調し、各グループにおいて隣接するサブキャリアに対して逆位相の変調信号を割り当てる変調部と、前記変調部が前記サブキャリアそれぞれに割り当てた変調信号を、該サブキャリアにて送信する無線送信部とを備え、前記受信装置は、前記送信装置から信号を受信し、受信した信号を前記サブキャリアごとに分離する無線受信部と、前記無線受信部が分離したサブキャリアのグループごとに、該グループにおいて隣接するサブキャリアの信号を逆位相合成させた後にパルス振幅変調方式を用いて復調する復調部とを備えることを特徴とする無線通信システムである。 In order to solve the above problem, the present invention is a wireless communication system including a transmission apparatus and a reception apparatus that perform multicarrier transmission using a plurality of subcarriers, and the transmission apparatus And assigning different transmission data to each of a plurality of groups, modulating the allocated transmission data to a modulation signal orthogonal between adjacent groups using a pulse amplitude modulation method, and anti-phase with respect to adjacent subcarriers in each group A modulation unit that allocates the modulation signal, and a radio transmission unit that transmits the modulation signal allocated to each of the subcarriers by the modulation unit using the subcarrier, and the reception device receives the signal from the transmission device A radio reception unit that separates the received signal for each subcarrier, and a subcarrier separated by the radio reception unit. For each group of A is a wireless communication system, characterized in that it comprises a demodulator for demodulating using a pulse amplitude modulation scheme after reverse phase combining the signals of adjacent subcarriers in the group.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記変調部は、同一のプリアンブル信号であって隣接するサブキャリア間で逆位相のプリアンブル信号を前記サブキャリアそれぞれの変調信号に付加し、前記復調部は、前記サブキャリアごとに、該サブキャリアが属するグループにおいて隣接するサブキャリアのプリアンブル信号を逆位相合成し、逆位相合成により得られた信号に基づいてチャネル伝達関数の推定を行うことを特徴とする。 Further, the present invention is the above-described invention, wherein the modulation unit adds a preamble signal that is the same preamble signal and has an opposite phase between adjacent subcarriers to the modulation signal of each of the subcarriers. The unit performs, for each subcarrier, antiphase synthesis of preamble signals of adjacent subcarriers in a group to which the subcarrier belongs, and estimates a channel transfer function based on a signal obtained by the antiphase synthesis. And
上記問題を解決するために、本発明は、複数のサブキャリアを用いてマルチキャリア伝送を行う無線通信システムにおける無線通信方法であって、隣接する前記サブキャリアからなる複数のグループそれぞれに異なる送信データを割り当て、前記割り当てた送信データを隣接するグループ間で直交する変調信号にパルス振幅変調方式を用いて変調し、各グループにおいて隣接するサブキャリアに対して逆位相の変調信号を割り当てる変調ステップと、前記変調ステップにおいて前記サブキャリアそれぞれに割り当てた変調信号を、該サブキャリアにて送信する無線送信ステップと、前記無線送信ステップにおいて送信された信号を受信し、受信した信号を前記サブキャリアごとに分離する無線受信ステップと、前記無線受信ステップにおいて分離したサブキャリアのグループごとに、該グループにおいて隣接するサブキャリアの信号を逆位相合成させた後にパルス振幅変調方式を用いて復調する復調ステップとを有することを特徴とする無線通信方法である。 In order to solve the above-described problem, the present invention is a wireless communication method in a wireless communication system that performs multicarrier transmission using a plurality of subcarriers, and transmission data that is different for each of a plurality of groups of adjacent subcarriers. A modulation step of modulating the allocated transmission data to a modulation signal orthogonal between adjacent groups using a pulse amplitude modulation method, and assigning a modulation signal having an opposite phase to adjacent subcarriers in each group; A radio transmission step for transmitting the modulation signal assigned to each of the subcarriers in the modulation step on the subcarrier, and a signal transmitted in the radio transmission step are received, and the received signal is separated for each subcarrier. Wireless reception step, and in the wireless reception step For each group of subcarriers apart, a wireless communication method characterized by comprising a demodulation step of demodulating using pulse amplitude modulation scheme after reverse phase combining the signals of adjacent subcarriers in the group.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記変調ステップにおいて、更に、同一のプリアンブル信号であって隣接するサブキャリア間で逆位相のプリアンブル信号を前記サブキャリアそれぞれの変調信号に付加し、前記復調ステップにおいて、更に、前記サブキャリアごとに、該サブキャリアが属するグループにおいて隣接するサブキャリアのプリアンブル信号を逆位相合成し、逆位相合成により得られた信号に基づいてチャネル伝達関数の推定を行うことを特徴とする。 In the invention described above, the present invention further adds, in the modulation step, a preamble signal that is the same preamble signal and has an opposite phase between adjacent subcarriers, to the modulation signal of each subcarrier, In the demodulation step, for each subcarrier, the preamble signals of subcarriers adjacent to each other in the group to which the subcarrier belongs are subjected to antiphase synthesis, and the channel transfer function is estimated based on the signal obtained by the antiphase synthesis. It is characterized by performing.
この発明によれば、複数のサブキャリアを隣接するサブキャリアからなる複数のグループに分け、各グループに異なる送信データを割り当て、隣接するグループ間において割り当てられた送信データの変調信号を直交させている。更に、各グループにおいて隣接するサブキャリアには逆位相の変調信号を割り当て、送信を行うようにしている。そのため、各グループの変調信号は、隣接するグループのサブキャリアから受けるキャリア間干渉による干渉信号と直交することになる。
本発明では、復調する際に、各グループにおいて隣接するサブキャリアの信号を逆位相合成させることにより、隣接するグループから受ける干渉信号が互いに打ち消し合い、干渉信号を低減させることができる。更に、パルス振幅変調方式を用いて復調を行うことにより、受信した信号から希望信号に対して直交している干渉信号を分離することができる。そして、受信した信号から干渉信号を除去することにより、キャリア間干渉による影響を軽減することができ、通信品質を向上させることができる。
According to the present invention, a plurality of subcarriers are divided into a plurality of groups of adjacent subcarriers, different transmission data is assigned to each group, and the modulation signals of the transmission data assigned between the adjacent groups are orthogonalized. . Furthermore, in each group, a sub-phase modulated signal is assigned to adjacent subcarriers for transmission. Therefore, the modulation signal of each group is orthogonal to the interference signal due to intercarrier interference received from the subcarriers of the adjacent group.
In the present invention, when demodulating, the signals of adjacent subcarriers in each group are antiphase-combined, so that interference signals received from adjacent groups cancel each other and the interference signals can be reduced. Further, by performing demodulation using a pulse amplitude modulation method, it is possible to separate an interference signal orthogonal to the desired signal from the received signal. Then, by removing the interference signal from the received signal, it is possible to reduce the influence due to the inter-carrier interference and improve the communication quality.
(本発明の概要)
本発明は、データ伝送の際に用いる変調方式としてPAM(Pulse Amplitude Modulation:パルス振幅変調)方式を用い、データ信号であるPAMの軸(I軸又はQ軸)のサブキャリアへのマッピングを工夫することにより、支配的なICIの成分(以下、支配的ICIという。)をデータ信号に対して直交させ、チャネル伝達関数を用いてデータ信号(希望信号)に直交している支配的ICIを除去することを特徴とする。データ信号を変調する際にPAMを用いているので、受信信号に含まれるデータ信号の軸の値をとることにより、支配的ICIを除去することが可能である。また、支配的ICIを除去する際にデータ信号の情報は失われることはない。
(Outline of the present invention)
The present invention uses a PAM (Pulse Amplitude Modulation) system as a modulation system used for data transmission, and devise mapping of the PAM axis (I axis or Q axis) that is a data signal to a subcarrier. Thus, the dominant ICI component (hereinafter referred to as dominant ICI) is orthogonal to the data signal, and the dominant ICI orthogonal to the data signal (desired signal) is removed using the channel transfer function. It is characterized by that. Since PAM is used to modulate the data signal, dominant ICI can be removed by taking the value of the axis of the data signal included in the received signal. Also, data signal information is not lost when removing dominant ICI.
また、本発明は、送信信号の構成の工夫と復号の仕方とに特徴がある。また、本発明の方法のデータ伝送を実現するためには、希望信号のチャネル推定、チャネル推定のトラッキングが必要であるため、本明細書ではこれらの技術についても記載している。
また、本発明では、送信データを変調する際にPAMを用い、隣接するサブキャリアでペアを構成し、ペア構成するサブキャリアでは変調信号を逆位相にして伝送し、隣接するペア間では伝送する変調信号を直交させる。受信側において、受信信号にはICIが含まれるが、隣接するペアを構成するサブキャリアの送信データを変調するPAMと、自ペアを構成するサブキャリアの送信信号を変調するPAMとは直交している。このため、サブキャリアごとのチャネル伝達関数を用いて、各サブキャリアの受信信号に含まれる希望信号の軸の値を取り出すことにより、支配的ICIを除去できる。このとき、希望信号の変調方式はPAMであり、位相情報を含まないため送信データの情報が失われることもない。
In addition, the present invention is characterized by a device configuration of a transmission signal and a decoding method. Further, in order to realize the data transmission of the method of the present invention, it is necessary to perform channel estimation of desired signals and tracking of channel estimation, so these techniques are also described in this specification.
Also, in the present invention, PAM is used to modulate transmission data, a pair is formed by adjacent subcarriers, a modulated signal is transmitted with an opposite phase on the subcarriers that form a pair, and transmission is performed between adjacent pairs. The modulation signals are orthogonalized. On the receiving side, the received signal includes ICI, but the PAM that modulates the transmission data of the subcarriers that make up the adjacent pair is orthogonal to the PAM that modulates the transmission signal of the subcarriers that make up the pair. Yes. Therefore, the dominant ICI can be removed by extracting the value of the axis of the desired signal included in the received signal of each subcarrier using the channel transfer function for each subcarrier. At this time, the modulation method of the desired signal is PAM and does not include phase information, so that transmission data information is not lost.
また、本発明では、ペアを構成するサブキャリアの信号を逆位相にして合成する。これにより、希望信号の振幅が増大する。隣接するペアより遠い近接ペアを構成するサブキャリアからのICIは悪影響を及ぼすが、各ペア内では同一の情報を逆位相で送信するために打ち消し合い、弱いICIとなり悪影響を軽減できる。 In the present invention, the signals of the subcarriers constituting the pair are combined in opposite phases. This increases the amplitude of the desired signal. Although ICI from subcarriers that make up a nearer pair that is farther than an adjacent pair has an adverse effect, the same information is canceled within each pair because they are transmitted in opposite phases, resulting in weak ICI and reducing the adverse effects.
(本発明の実施形態)
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態における無線通信システム、及び無線通信方法を説明する。
(Embodiment of the present invention)
Hereinafter, a wireless communication system and a wireless communication method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態における無線通信システム1の構成を示す概略ブロック図である。同図に示すように、無線通信システム1は、送信装置10と、受信装置20とを具備している。ここでは、無線通信システム1において、マルチキャリア伝送方式としてOFDMを用いて無線通信を行う場合を例にして説明する。なお、無線通信システム1は、送信装置10及び受信装置20を複数具備していてもよい。例えば、1つの送信装置10が送信した信号を複数の受信装置20が受信するようにしてもよい。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration of a
送信装置10は、S/P(シリアル−パラレル)変換部11、変調部12、送信信号合成部13、無線送信部14、及びアンテナ15を備えている。
S/P変換部11は、隣接する2つのサブキャリアから構成されるペアごとに異なるデータ列を割り当てられるように、外部より入力される送信データをシリアル−パラレル変換して複数のデータ列に変換する。
変調部12は、上述の2つのサブキャリアから構成されるペアそれぞれに対応して設けられたPAM変調器12−1〜12−N(N:(サブキャリア数)/2)を有している。各PAM変調器12−1〜12−Nは、S/P変換部11が変換したデータ列に対してPAMを用いて変調を行い、変調により得られた信号と、該信号に対して逆位相の信号とを変調信号として出力する。また、各PAM変調器12−1〜12−Nは、各変調信号にプリアンブル信号を付加する。
送信信号合成部13は、変調部12から出力される各変調信号を合成して送信信号を生成する。例えば、送信信号合成部13は、変調信号に対してIFFT(Inverse Fast Fourier Transform:逆高速フーリエ変換)を行い、周波数方向から時間方向の信号に変換して合成を行い、送信信号を生成する。
無線送信部14は、送信信号合成部13が生成する送信信号を無線周波数帯域に周波数変換し、アンテナ15を介して受信装置20に送信する。
The
The S / P conversion unit 11 performs serial-parallel conversion on transmission data input from the outside and converts it into a plurality of data strings so that a different data string is assigned to each pair composed of two adjacent subcarriers. To do.
The
The transmission
The
受信装置20は、アンテナ21、無線受信部22、受信信号分離部23、復調部24、及びP/S(パラレル−シリアル)変換部25を備えている。
無線受信部22は、アンテナ21を介して、送信装置10から送信された信号を受信し、受信した信号をベースバンド帯域に周波数変換したベースバンド信号を出力する。
受信信号分離部23は、無線受信部22が出力するベースバンド信号をサブキャリアごとの信号に分離し、分離した信号を受信信号として出力する。例えば、受信信号分離部23は、ベースバンド信号に対してFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)を行い、時間方向から周波数方向の信号に変換して分離を行い、受信信号を生成する。
The receiving
The radio reception unit 22 receives a signal transmitted from the
The reception
復調部24は、複数の復調器24−1〜24−Nを有している。各復調器24−1〜24−Nは、上述の2つのサブキャリアから構成されるペアそれぞれに対応して設けられている。復調器24−1〜24−Nは、各サブキャリアのチャネル伝達関数と、ペアを構成するサブキャリアの受信信号間の逆位相合成とにより、ICIを除去した信号を抽出する。復調器24−1〜24−Nは、PAMを用いて、ICIを除去した信号に対して復調を行い、データ列を抽出する。また、各復調器24−1〜24−Nは、受信信号に含まれるプリアンブル信号を用いて、各サブキャリアにおけるチャネル伝達関数の推定を行う。
P/S変換部25は、復調部24から出力される各データ列に対してパラレル−シリアル変換を行い、送信データを再生して出力する。
The
The P /
本実施形態における送信装置10から送信される送信信号について説明する。
図2は、本実施形態における送信信号の概要を示す図である。同図において、横軸は周波数を示し、サブキャリアSC−5〜SC+5の配置が示されている。サブキャリアSC−5とサブキャリアSC−4、サブキャリアSC−3とサブキャリアSC−2、サブキャリアSC−1とサブキャリアSC+1、サブキャリアSC+2とサブキャリアSC+3、及びサブキャリアSC+4とサブキャリアSC+5は、それぞれがサブキャリアのペアを構成している。ペアを構成するサブキャリア間では、送信信号の位相が180度異なる。また、隣接するペアの送信信号は直交している。また、それぞれのペア間では、互いに異なる送信データを伝送する。送信装置10に備えられている変調部12は上述のように、送信データを変調した信号を各サブキャリアに割り当てる。
A transmission signal transmitted from the
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a transmission signal in the present embodiment. In the figure, the horizontal axis indicates the frequency, and the arrangement of subcarriers SC- 5 to SC + 5 is shown. Subcarrier SC- 5 and subcarrier SC- 4 , subcarrier SC- 3 and subcarrier SC- 2 , subcarrier SC- 1 and subcarrier SC + 1 , subcarrier SC + 2 and subcarrier SC + 3 , and subcarrier SC + 4 And subcarrier SC + 5 constitute a subcarrier pair. The phase of the transmission signal differs by 180 degrees between the subcarriers constituting the pair. Moreover, the transmission signals of adjacent pairs are orthogonal. Further, different transmission data is transmitted between each pair. As described above, the
無線通信システム1では、(イ)送信データを変調する際にPAMを用いること、(ロ)隣接するサブキャリアでペアを構成し、ペアを構成するサブキャリアでは同じ送信データの送信信号を逆位相にして伝送すること、(ハ)ペアを構成するサブキャリアでは同じ送信データを逆位相にして伝送すること、(ニ)隣接するペア間では伝送する送信信号を直交させること、を特徴としている。
ここで、留意しておきたいのは、異なるペアには異なる送信データが載っていることである。また、変調方式がPAMであり、ペアを構成するサブキャリアの送信信号を逆位相で送信するので、PAMの軸は180度異なることになる。すなわち、PAM変調器12−1〜12−Nは、隣接するペア間で変調信号が直交するように、PAMを用いて送信データを変調する。
In the
Here, it should be noted that different transmission data is included in different pairs. Also, since the modulation scheme is PAM and the transmission signals of subcarriers constituting a pair are transmitted in opposite phases, the axes of PAM differ by 180 degrees. That is, the PAM modulators 12-1 to 12-N modulate transmission data using PAM so that the modulation signals are orthogonal between adjacent pairs.
図3は、本実施形態における復調部24が行う復調動作の概要を示す図である。同図に示すように、受信装置20に備えられている復調部24は、ペアを構成するサブキャリアの受信信号を逆相合成する。逆相合成を行うことにより、図3に示されているように、受信信号に含まれている希望信号のほかに干渉成分(ICI)が残留してしまう。ここでは、サブキャリアSC−1とサブキャリアSC+1とのペアに着目して説明する。
FIG. 3 is a diagram showing an outline of the demodulation operation performed by the
サブキャリアSC−1では、サブキャリアSC−3、SC−2の送信信号を合成した信号に基づくICIと、サブキャリアSC+3、SC+3の送信信号を合成した信号に基づくICIとが重畳される。また、サブキャリアSC+1でも、サブキャリアSC−3、SC−2の送信信号を合成した信号に基づくICIと、サブキャリアSC+3、SC+3の送信信号を合成した信号に基づくICIとが重畳される。各ペアにおけるサブキャリアの送信信号は同じ情報であるが、サブキャリアSC−3、SC−2の送信信号と、サブキャリアSC+3、SC+2の送信信号とは異なる情報であるためICI同士がキャンセルされない。 In subcarrier SC- 1 , ICI based on a signal obtained by combining the transmission signals of subcarriers SC- 3 and SC- 2 and ICI based on a signal obtained by combining the transmission signals of subcarriers SC + 3 and SC + 3 are superimposed. . Also in subcarrier SC + 1 , ICI based on a signal obtained by combining the transmission signals of subcarriers SC- 3 and SC- 2 and ICI based on a signal obtained by combining the transmission signals of subcarriers SC + 3 and SC + 3 are superimposed. The Transmission signal subcarriers in each pair is the same information, the sub-carrier SC -3, and transmission signal SC -2, canceled ICI each other because of the different information from the transmission signal of the subcarrier SC +3, SC +2 Not.
このように残留したICIは、サブキャリアSC−1の受信信号と、サブキャリアSC+1の受信信号とを逆位相合成の際にもキャンセルされない。しかし、この残留したICIは、希望信号(サブキャリアSC−1、SC+1の受信信号に含まれる送信データ)と直交している。つまり、隣接するペアからのICI成分は、希望信号に直交している。したがって、希望信号の軸だけを取ることにより、支配的ICIが除去できる。また、次隣接ペア以降の偶数ペアからのICIは、希望信号と同じベクトルになるが、周波数差が隣接ペアに比べ大きいために絶対値が小さいのでほとんど影響はない。 The ICI remaining as is, the received signal of subcarrier SC -1, not canceled even when the reverse phase-combining the received signal of subcarrier SC +1. However, the remaining ICI is orthogonal to the desired signal (transmission data included in the reception signals of subcarriers SC −1 and SC +1 ). That is, ICI components from adjacent pairs are orthogonal to the desired signal. Therefore, dominant ICI can be removed by taking only the axis of the desired signal. Further, the ICI from the even pair after the next adjacent pair becomes the same vector as the desired signal, but since the absolute value is small because the frequency difference is larger than that of the adjacent pair, there is almost no influence.
図4は、本実施形態における無線通信システム1によるICI除去の概要を示す図である。受信信号を逆位相合成した信号である復調信号には、PAMを用いて変調された送信データである希望信号と、希望信号に対して直交している支配的ICIとが重畳されている。希望信号の変調方式はPAMなので、希望信号の軸の値を復調することにより、支配的ICIを除去しつつ、送信データの情報を失うことなく再現することができる。このとき、支配的ICIは、周波数が低い側に隣接するペアAと、周波数が高い側に隣接するペアBとから受けるICIである。
FIG. 4 is a diagram showing an outline of ICI removal by the
このとき、支配的ICIが希望信号に対して直交しているため、復調器24−1〜24−Nは、希望信号のサブキャリアにおけるチャネル伝達関数を用いて、希望信号の値が実数となるように、復調信号の位相を回転して実数成分を抽出すると、結果的に支配的ICIを除去することができる。すなわち、支配的ICIを除去しつつ、CIRを増大させることができる。従来から用いられている方法、例えば非特許文献1に記載の方法と比べても、次隣接、次々隣接のサブキャリアからのICIが完全に除去されるので、非常に大きなICI軽減効果を得ることができる。
復調器24−1〜24−Nは、各ペアごとに受信信号を復調するようにしてもよいし、各サブキャリアごとに受信信号を復調するようにしてもよい。
At this time, since the dominant ICI is orthogonal to the desired signal, the demodulator 24-1 to 24-N uses the channel transfer function in the subcarrier of the desired signal, and the value of the desired signal becomes a real number. Thus, if the real component is extracted by rotating the phase of the demodulated signal, the dominant ICI can be removed as a result. That is, CIR can be increased while removing dominant ICI. Compared with a conventionally used method, for example, the method described in
The demodulator 24-1 to 24-N may demodulate the reception signal for each pair, or may demodulate the reception signal for each subcarrier.
図5は、本実施形態における無線通信システム1の送信信号の割り当ての変形例を示す図である。同図には、サブキャリアに載せる送信信号のバリエーションが示されている。上記の無線通信システム1では、同じ送信データを載せるサブキャリアの数を「2」としていたが、「2」以外の値としてもよい。すなわち、ペア(グループ)を構成するサブキャリアの数を「2」以外の値としてもよい。具体的には、図5(a)に示されているように、グループを構成するサブキャリアの数を「1」とし、隣接するグループ間で送信データを直交させるようにしてもよい。また、図5(b)に示されているように、グループを3つの隣接するサブキャリアで構成し、隣接するグループ間で送信データを直交させるようにしてもよい。また、図5(c)に示されているように、グループを4つの隣接するサブキャリアで構成し、隣接するグループ間で送信データを直交させるようにしてもよい。
FIG. 5 is a diagram illustrating a modification of transmission signal allocation in the
ここで、本実施形態の無線通信システム1における、(i)チャネル伝達関数の推定、及び、(ii)チャネル伝達関数のトラッキングについて説明する。すなわち、ICIの成分を除去しつつ、高精度にチャネル伝達関数を取得するための特徴について説明する。
Here, (i) channel transfer function estimation and (ii) channel transfer function tracking in the
図6は、本実施形態におけるチャネル伝達関数を推定するためのプリアンブル構成の例を示す図である。送信装置10は、同図に示すように、隣接するサブキャリア間において、同じ信号(プリアンブル)を逆位相で送信する。
図7は、本実施形態におけるプリアンブルの復調とICIとの関係を示す図である。受信装置20における復調器24−1〜24−Nは、ペアを構成するサブキャリアの受信信号を逆位相合成し、逆位相合成した信号に対して復調を行うことによりプリアンブルを得る。無線通信システム1では、同図に示すように、チャネル推定を行いたいサブキャリアと、当該サブキャリアに隣接するサブキャリアとをペアにする。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a preamble configuration for estimating a channel transfer function in the present embodiment. As shown in the figure, the transmitting
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between preamble demodulation and ICI in the present embodiment. Demodulators 24-1 to 24-N in receiving
受信装置20は、ペアを構成するサブキャリアの受信信号を逆位相合成することにより、サブキャリアに含まれる希望信号(プリアンブル)を抽出する。このペアを、チャネル推定を行いたいサブキャリアが含まれているという意味で、自ペアと定義する。この場合、各ペアは自ペアを中心にして隣接する2つのサブキャリアを組み合わせてペアリング(グループ化)すればよい。このような構成にすると、両隣のペアを構成するサブキャリアからのICIがキャンセルされる。このため、自ペアの成分のみでチャネル伝達関数を算出できる。正負でのICIの不均衡が存在するが、ICI同士が弱めあうので不均衡による残留ICIも小さい。
The
ただし、ここで注意しておきたいのは、チャネル推定したいペアに対して対称の位置のサブキャリアによりため、周波数帯の両端のサブキャリアなどのように対称の位置にペアを構成するサブキャリアが存在しない場合、比較的大きなICIが残留してしまうことである。しかしながら、プリアンブルを送信する送信信号も逆位相合成しているので、ICI同士の打ち消し合い期待でき、残留ICIを小さくすることができる。
このように、送信装置10はプリアンブルを送信する際に隣接するサブキャリア間において同じプリアンブルを逆位相で送信し、受信装置20は逆位相合成を用いた復調を行うことにより、復調の対象となる信号においてプリアンブルには小さなICIしか載ってこないため、比較的正確なチャネル伝達関数の推定を行うことができる。
However, it should be noted here that since the subcarriers are symmetrically located with respect to the pair whose channel is to be estimated, there are subcarriers constituting the pair at symmetrical positions such as subcarriers at both ends of the frequency band. If it does not exist, a relatively large ICI remains. However, since the transmission signal for transmitting the preamble is also antiphase-combined, cancellation of ICI can be expected and the residual ICI can be reduced.
As described above, when transmitting the preamble, the transmitting
次に、チャネル伝達関数のトラッキングについて説明する。サブキャリアにおける瞬時周波数(位相の微分値)と、搬送波中心周波数との周波数差のために、希望信号は時間の経過とともに位相回転する。そこで、時間変動に追従しつつチャネル伝達関数を推定することにより、位相回転のトラッキングを行う。そのためには、トラッキング用サブキャリアを用意し、そのサブキャリアのチャネル推定を行い、周波数・時間補間により、チャネル伝達関数のトラッキング推定を行う。特にフェージングの周波数選択性が低い場合は、周波数方向に挿入するトラッキング用サブキャリアを疎らにできる。 Next, channel transfer function tracking will be described. Due to the frequency difference between the instantaneous frequency (phase differential value) in the subcarrier and the carrier center frequency, the desired signal rotates in phase with time. Therefore, the phase rotation is tracked by estimating the channel transfer function while following the time variation. For this purpose, a tracking subcarrier is prepared, channel estimation of the subcarrier is performed, and tracking estimation of the channel transfer function is performed by frequency / time interpolation. In particular, when fading frequency selectivity is low, tracking subcarriers inserted in the frequency direction can be sparse.
図8は、本実施形態におけるトラッキング用サブキャリアの概要を示す図である。同図において、サブキャリアSC−1、SC+1がトラッキング用サブキャリアであり、サブキャリアSC−3、SC−2、SC+2、SC+3がトラッキング用アシストサブキャリアである。つまり、2個のサブキャリアをトラッキング用サブキャリアとして用い、4個のサブキャリアをトラッキング用アシストサブキャリアとして用いる。
トラッキング用サブキャリアでは、同じ情報を伝送する。また、トラッキング用サブキャリアでは、ペアを構成するサブキャリアSC−1、SC+1では伝送する情報の位相を逆にする。
トラッキング用アシストサブキャリアでは、トラッキング用サブキャリアと異なる情報を伝送する。また、トラッキング用アシストサブキャリアでは、同じ情報を伝送する。また、ペアを構成するサブキャリアSC−3、SC−2では伝送する情報の位相を逆にする。同様に、ペアを構成するサブキャリアSC+2、SC+3では伝送する情報の位相を逆にする。
FIG. 8 is a diagram showing an outline of the tracking subcarrier in the present embodiment. In the figure, subcarriers SC −1 and SC +1 are tracking subcarriers, and subcarriers SC −3 , SC −2 , SC +2 , and SC +3 are tracking assist subcarriers. That is, two subcarriers are used as tracking subcarriers, and four subcarriers are used as tracking assist subcarriers.
The tracking subcarrier transmits the same information. Further, in the tracking subcarrier, the phase of the information to be transmitted is reversed in the subcarriers SC −1 and SC +1 constituting the pair.
The tracking assist subcarrier transmits information different from the tracking subcarrier. The tracking assist subcarrier transmits the same information. Further, the phase of the information to be transmitted is reversed in the subcarriers SC- 3 and SC- 2 constituting the pair. Similarly, in the subcarriers SC +2 and SC +3 constituting the pair, the phase of information to be transmitted is reversed.
上述のように、トラッキング用サブキャリアとトラッキング用アシストサブキャリアとにおいて伝送する情報を割り当てることにより、トラッキング用サブキャリア(SC−1、SC+1)は、隣接するペアであるトラッキング用アシストサブキャリア(SC−3、SC−2、SC+2、SC+3)からの支配的ICIを受けなくて済む。これは、図8に示されているように、支配的ICIに対称性が存在し、トラッキング用サブキャリア(SC−1、SC+1)がアシストサブキャリア(SC−3、SC−2)から受けるICIと、トラッキング用サブキャリア(SC−1、SC+1)がアシストサブキャリア(SC+3、SC+2)から受けるICIとがほぼ同じとなるので、逆位相合成のときに互いに打ち消し合うからである。
このように、トラッキング用サブキャリア及びアシストサブキャリアを用いることにより、希望信号が伝送されるサブキャリアのチャネル伝達関数のトラッキングが可能となる。
As described above, by assigning information to be transmitted in the tracking subcarrier and the tracking assist subcarrier, the tracking subcarriers (SC −1 , SC +1 ) are adjacent to the tracking assist subcarrier ( SC- 3 , SC- 2 , SC + 2 , SC + 3 ) is not required. As shown in FIG. 8, there is symmetry in the dominant ICI, and the tracking subcarriers (SC −1 , SC +1 ) are received from the assist subcarriers (SC −3 , SC −2 ). This is because the ICI and the ICI that the tracking subcarriers (SC −1 , SC +1 ) receive from the assist subcarriers (SC +3 , SC +2 ) are almost the same, so that they cancel each other out during antiphase synthesis.
As described above, by using the tracking subcarrier and the assist subcarrier, it is possible to track the channel transfer function of the subcarrier in which the desired signal is transmitted.
本実施形態における無線通信システム1を評価した結果による特性を示す。
図9〜図12は、通常のOFDM、非特許文献1(Zhao法)、及び本実施形態(Proposed)それぞれの方法においてCIRを比べた図である。図9には、各方法において変調方式にBPSKを用いた場合を示している。図10〜図12では比較するに当たり、伝送速度を一致させている。つまり、OFDMでBPSKを用いた場合(図10)は、Zhao法及び本実施形態においてQPSK、4PAMを用いている。また、OFDMでQPSKを用いた場合(図11)は、Zhao法及び本実施形態において16QAM、16PAMを用いている。また、OFDMで16QAMを用いた場合(図12)は、Zhao法及び本実施形態において256QAM、256PAMを用いている。
図9〜図12に示されているように、Zhao法は通常のOFDMに比べてCIRを14[dB]改善させているが、本実施形態では28[dB]改善させることができることがわかる。
The characteristic by the result of having evaluated the radio |
FIGS. 9 to 12 are diagrams comparing CIR in each method of normal OFDM, Non-Patent Document 1 (Zhao method), and this embodiment (Proposed). FIG. 9 shows a case where BPSK is used as a modulation method in each method. In FIG. 10 to FIG. 12, the transmission speeds are matched for comparison. That is, when BPSK is used in OFDM (FIG. 10), QPSK and 4PAM are used in the Zhao method and in this embodiment. In addition, when QPSK is used in OFDM (FIG. 11), 16QAM and 16PAM are used in the Zhao method and in this embodiment. When 16QAM is used in OFDM (FIG. 12), the Zhao method and 256QAM and 256PAM are used in this embodiment.
As shown in FIG. 9 to FIG. 12, the Zhao method improves the CIR by 14 [dB] compared with the normal OFDM, but it can be seen that the Zhao method can improve by 28 [dB] in the present embodiment.
上述のように、本実施形態における無線通信システム1では、劣化原因となるパラメータを推定して劣化を補正するアプローチではなく、劣化原因の悪影響をできる限り少なくするアプローチとして、送信信号の変調方式としてPAMを適用し、伝送対象の送信データをサブキャリアへマッピングする際に、図2に示したルールを課すことにより、受信側の簡易な復調処理によりICIを補償するという自己補償型アプローチを用いている。
このアプローチは、送信側の送信信号の構成を特徴的なものにし、かつ、受信側でその特徴の性質を利用してICIの支配的な成分を除去するアプローチである。なお、フェージングなどの影響でサブキャリアごとに瞬時周波数(位相の微分値)と搬送波中心周波数の周波数差が異なる場合は、最初にAFCでCFOを補償することにより、粗い調整をすることにより、支配的ICIをキャンセルさせる精度を向上させることができる。
As described above, in the
In this approach, the structure of the transmission signal on the transmission side is made characteristic, and the dominant component of ICI is removed on the reception side using the characteristics of the characteristic. Note that if the frequency difference between the instantaneous frequency (phase differential value) and the carrier center frequency differs for each subcarrier due to the influence of fading, etc., it is controlled by making coarse adjustments by first compensating the CFO with AFC. The accuracy of canceling the target ICI can be improved.
また、本実施形態における無線通信システム1は、瞬時周波数(位相の微分値)と搬送波中心周波数の周波数差(CFO)に起因するICIを軽減することができる。無線通信システム1では、瞬時周波数(位相の微分値)と搬送波中心周波数の周波数差の値を推定し、推定結果を用いて、ICIを軽減するように補正をかける方法ではなく、送信信号の構造と受信側の簡単な復号処理により、受信側で補償するICI自己補償型の方法を用いている。そのため、時変動フェージングに起因するサブキャリアごとに異なる瞬時周波数(位相の微分値)と搬送波中心周波数の周波数差の補償にも適応できる。また、簡単な処理にも関わらず、通常のOFDMよりもCIRを28[dB]改善することができる。
In addition, the
また、本実施形態における無線通信システム1は、AWGN(Additive White Gaussian Noise:加法性ホワイトガウスノイズ)の場合において隣接サブキャリア、次隣接サブキャリアからのICIの影響を完全に除去し、更なる向上を図ることができる。AWGN環境下ではなくフェージング環境下の場合にも、その周波数選択性が小さい場合には、隣接サブキャリア、次隣接サブキャリアからのICIの影響を大幅に軽減できる。更に、次隣接より遠いサブキャリアからのICIも大幅に軽減することができる。
Further, the
上述の送信装置10及び受信装置20は内部に、コンピュータシステムを有していてもよい。その場合、上述した、S/P変換部11、PAM変調部12、送信信号合成部13、受信信号分離部23、復調部24、及びP/S変換部25が行う各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われることになる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
The
1…無線通信システム
10…送信装置
11…S/P変換部
12…変調部
12−1,12−N…PAM変調器
13…送信信号合成部
14…無線送信部
15,21…アンテナ
20…受信装置
22…無線受信部
23…受信信号分離部
24…復調部
24−1,24−N…復調器
25…P/S変換部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記送信装置は、
隣接する前記サブキャリアからなる複数のグループそれぞれに異なる送信データを割り当て、前記割り当てた送信データを隣接するグループ間で直交する変調信号にパルス振幅変調方式を用いて変調し、各グループにおいて隣接するサブキャリアに対して逆位相の変調信号を割り当てる変調部と、
前記変調部が前記サブキャリアそれぞれに割り当てた変調信号を、該サブキャリアにて送信する無線送信部と
を備え、
前記受信装置は、
前記送信装置から信号を受信し、受信した信号を前記サブキャリアごとに分離する無線受信部と、
前記無線受信部が分離したサブキャリアのグループごとに、該グループにおいて隣接するサブキャリアの信号を逆位相合成させた後にパルス振幅変調方式を用いて復調する復調部と
を備える
ことを特徴とする無線通信システム。 A wireless communication system including a transmission device and a reception device that perform multicarrier transmission using a plurality of subcarriers,
The transmitter is
Different transmission data is allocated to each of a plurality of groups composed of the adjacent subcarriers, the allocated transmission data is modulated using a pulse amplitude modulation method into a modulation signal orthogonal between the adjacent groups, and the adjacent subcarriers in each group are modulated. A modulation unit that assigns an anti-phase modulation signal to the carrier;
A radio transmission unit that transmits a modulation signal allocated to each of the subcarriers by the modulation unit using the subcarriers;
The receiving device is:
A radio reception unit that receives a signal from the transmission device and separates the received signal for each subcarrier;
And a demodulating unit that demodulates each group of subcarriers separated by the radio receiving unit using a pulse amplitude modulation method after anti-phase synthesis of adjacent subcarrier signals in the group. Communications system.
前記変調部は、
同一のプリアンブル信号であって隣接するサブキャリア間で逆位相のプリアンブル信号を前記サブキャリアそれぞれの変調信号に付加し、
前記復調部は、
前記サブキャリアごとに、該サブキャリアが属するグループにおいて隣接するサブキャリアのプリアンブル信号を逆位相合成し、逆位相合成により得られた信号に基づいてチャネル伝達関数の推定を行う
ことを特徴とする無線通信システム。 The wireless communication system according to claim 1,
The modulator is
A preamble signal that is the same preamble signal and is opposite in phase between adjacent subcarriers is added to the modulation signal of each of the subcarriers,
The demodulator
Radio for each subcarrier, wherein a preamble signal of an adjacent subcarrier in a group to which the subcarrier belongs is subjected to antiphase synthesis, and a channel transfer function is estimated based on a signal obtained by antiphase synthesis Communications system.
隣接する前記サブキャリアからなる複数のグループそれぞれに異なる送信データを割り当て、前記割り当てた送信データを隣接するグループ間で直交する変調信号にパルス振幅変調方式を用いて変調し、各グループにおいて隣接するサブキャリアに対して逆位相の変調信号を割り当てる変調ステップと、
前記変調ステップにおいて前記サブキャリアそれぞれに割り当てた変調信号を、該サブキャリアにて送信する無線送信ステップと、
前記無線送信ステップにおいて送信された信号を受信し、受信した信号を前記サブキャリアごとに分離する無線受信ステップと、
前記無線受信ステップにおいて分離したサブキャリアのグループごとに、該グループにおいて隣接するサブキャリアの信号を逆位相合成させた後にパルス振幅変調方式を用いて復調する復調ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。 A wireless communication method in a wireless communication system that performs multicarrier transmission using a plurality of subcarriers,
Different transmission data is allocated to each of a plurality of groups composed of the adjacent subcarriers, the allocated transmission data is modulated using a pulse amplitude modulation method into a modulation signal orthogonal between the adjacent groups, and the adjacent subcarriers in each group are modulated. A modulation step for allocating an anti-phase modulation signal to the carrier;
A radio transmission step of transmitting the modulation signal allocated to each of the subcarriers in the modulation step using the subcarrier;
A radio reception step of receiving the signal transmitted in the radio transmission step and separating the received signal for each subcarrier;
For each subcarrier group separated in the radio reception step, a demodulating step for demodulating using a pulse amplitude modulation method after combining the signals of the subcarriers adjacent in the group with antiphase Communication method.
前記変調ステップにおいて、更に、
同一のプリアンブル信号であって隣接するサブキャリア間で逆位相のプリアンブル信号を前記サブキャリアそれぞれの変調信号に付加し、
前記復調ステップにおいて、更に、
前記サブキャリアごとに、該サブキャリアが属するグループにおいて隣接するサブキャリアのプリアンブル信号を逆位相合成し、逆位相合成により得られた信号に基づいてチャネル伝達関数の推定を行う
ことを特徴とする無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 3,
In the modulation step,
A preamble signal that is the same preamble signal and is opposite in phase between adjacent subcarriers is added to the modulation signal of each of the subcarriers,
In the demodulation step,
Radio for each subcarrier, wherein a preamble signal of an adjacent subcarrier in a group to which the subcarrier belongs is subjected to antiphase synthesis, and a channel transfer function is estimated based on a signal obtained by antiphase synthesis Communication method.
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