JP6132707B2 - Transmission device, reception device, communication system, transmission method, and reception method - Google Patents
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Description
本発明は、送信装置、受信装置、通信システム、送信方法および受信方法に関する。 The present invention relates to a transmission device, a reception device, a communication system, a transmission method, and a reception method.
通信方式の1つにスペクトル拡散方式と呼ばれる方式がある。この方式は、秘匿性が高く、雑音に強いという利点を持つが、一方で、一次変調信号をPN系列で拡散するため信号のピーク電力対平均電力比(PAPR:Peak-to-Average Power Ratio)が大きくなる問題がある。PAPRとは、信号の平均電力とピーク電力の比を意味する。 One communication method is called a spread spectrum method. This method has the advantage of high confidentiality and noise resistance, but on the other hand, the peak-to-average power ratio (PAPR) of the signal because the primary modulation signal is spread by the PN sequence. There is a problem that becomes large. PAPR means the ratio of the average power and peak power of a signal.
送信装置において電力増幅器の動作効率を向上させるためには、電力増幅器でのバックオフを小さくする必要がある。一般に平均電力と最大電力の差が多いほどバックオフは大きくなる。したがって、バックオフを小さくするためには、送信信号のPAPRは小さいことが望ましい。 In order to improve the operating efficiency of the power amplifier in the transmission apparatus, it is necessary to reduce the back-off at the power amplifier. In general, the backoff increases as the difference between the average power and the maximum power increases. Therefore, in order to reduce the back-off, it is desirable that the PAPR of the transmission signal is small.
特許文献1では、一次変調をFSK(frequency shift keying)とし、拡散系列として位相回転系列を用いる方式が述べられている。FSK信号、位相回転系列は共に振幅一定の信号であるため、これらを用いることでPAPRの小さい送信信号を生成可能となる。また拡散後、CP(Cyclic Prefix)を付加して信号をブロック化することで、受信装置にて周波数領域等化(FDE:Frequency Domain Equalization)を実施できるようにし、伝搬路等における信号の波形歪みを補償するようにしている。
非特許文献1では、FSK信号を拡散しブロック化して送信する伝送方式が記載されている。非特許文献1では、この伝送方式をMFSK/DSブロック伝送と呼び、この伝送方式により複数の伝送レートを実現する方法を述べている。非特許文献1では、システム帯域Nbを複数の搬送波に分割し、そのうちのM(Mは2以上の整数)本を用いてM値FSK信号を生成する。搬送波幅をNscとすると、システム帯域NbはNb/Nsc本の搬送波に分割されることとなる。このときのNscの値を変えることで、異なる伝送レートを実現できる。Nscが大きいほど伝送レートが大きくなり、FSKシンボル長が小さくなる。
Non-Patent
例えば、Nscを2倍にすると伝送レートは2倍となる。すなわち、FSKシンボル長が1/2となり1ブロック内のFSKシンボル数は2倍となる。なお、NscをNbの1/Mより大きくすると搬送波数がM未満となり、M値FSK信号を生成できなくなる。そのため、NscをNbの1/Mとした場合より伝送レートを大きくすることはできない。 For example, if Nsc is doubled, the transmission rate is doubled. That is, the FSK symbol length is halved, and the number of FSK symbols in one block is doubled. Note that if Nsc is larger than 1 / M of Nb, the number of carriers becomes less than M, and an M-value FSK signal cannot be generated. Therefore, the transmission rate cannot be increased as compared with the case where Nsc is 1 / M of Nb.
以上のように、非特許文献1の方法では、搬送波幅Nscを2n倍(nは1以上の整数)にすると伝送レートが2n倍になり、シンボル長が1/2n倍となる。すなわち、2のべき乗単位で伝送レートを制御することができる。
As described above, in the method of
しかしながら、実際には、2のべき乗単位よりも細かい単位で伝送レートを制御できることが望ましい。例えば、上記のNscの値は変えず、変調多値数や誤り訂正符号の符号化率を変更することでも、伝送レートを変えることが可能である。このような方法を用いることで、2のべき乗単位よりも細かい単位で伝送レートを制御することができる。この方法はFSKを用いる場合に限らず用いられている方法であり、例えば非特許文献2に記載されている。
However, in practice, it is desirable to be able to control the transmission rate in units smaller than the power of 2. For example, the transmission rate can be changed by changing the modulation multi-value number and the coding rate of the error correction code without changing the Nsc value. By using such a method, it is possible to control the transmission rate in units smaller than a power of 2. This method is not limited to the case of using FSK, and is described in Non-Patent
しかしながら、上記のMFSK/DSブロック伝送において、非特許文献2に記載の通り変調多値数や誤り訂正符号の符号化率を変えることで伝送レートを変えようとすると、次のような問題がある。
However, in the MFSK / DS block transmission described above, if the transmission rate is changed by changing the modulation multi-value number and the coding rate of the error correction code as described in Non-Patent
まず、誤り訂正符号の符号化率を変える場合を考える。符号化率を変えるには、パンクチャドやレペティションといった方法がある。しかし、FSKでは、復号時に、PSK(Phase Shift Keying)等の線形変調方式のようにビット毎の軟判定尤度を容易に求めることができず、シンボル単位で尤度を求める必要がある。そのため、トレリス線図もシンボル単位で構築する。この場合、パンクチャド,レペティションを行うことが困難となるという問題がある。 First, consider a case where the coding rate of the error correction code is changed. There are methods such as puncturing and repetition to change the coding rate. However, with FSK, soft decision likelihood for each bit cannot be easily obtained at the time of decoding as in a linear modulation method such as PSK (Phase Shift Keying), and it is necessary to obtain the likelihood in symbol units. Therefore, a trellis diagram is also constructed for each symbol. In this case, there is a problem that it is difficult to perform puncturing and repetition.
次に変調多値数を変える場合を考える。変調多値数を変えることで1シンボルあたりのビット数が変わるため、異なる伝送レートを実現できる。ただし、前述の通りシンボル単位でトレリス線図を構築することを考えると、変調多値数を変えると1シンボル内のビット数が変わる。このため、各々の多値数に対応したトレリス線図を構築する必要がある。すなわち、変調多値数の種類の数だけ復号回路が必要となり、回路規模が増大するという問題がある。 Next, consider the case where the modulation multi-level number is changed. Since the number of bits per symbol is changed by changing the modulation multi-value number, different transmission rates can be realized. However, considering the construction of a trellis diagram in symbol units as described above, the number of bits in one symbol changes when the modulation multilevel number is changed. For this reason, it is necessary to construct a trellis diagram corresponding to each multi-value number. That is, there is a problem that the number of decoding circuits required is the same as the number of modulation multi-level numbers, and the circuit scale increases.
また別の方法として、周波数領域で複数のFSK信号を多重する方法が考えられる。例えばNb=16,M=4の場合に、Nsc=1としてシステム帯域Nbを16本の搬送波に分割し、16本の搬送波の中の12本を用いて4値FSK信号を3個生成すれば、同時に3個のFSKシンボルを送信することとなる。このため、16本の搬送波のうちの4本を使用して1個の4値FSK信号を生成する場合に比べ、3倍の伝送レートを実現できる。ただし、送信信号が複数の正弦波の重ね合わせとなるためPAPRが大きくなるという問題がある。 Another method is to multiplex a plurality of FSK signals in the frequency domain. For example, when Nb = 16 and M = 4, if Nsc = 1, the system band Nb is divided into 16 carriers, and 12 of the 16 carriers are used to generate three 4-valued FSK signals. At the same time, three FSK symbols are transmitted. Therefore, it is possible to realize a transmission rate that is three times that of the case where four of the 16 carriers are used to generate one quaternary FSK signal. However, there is a problem that the PAPR increases because the transmission signal is a superposition of a plurality of sine waves.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、PAPRを増大させることなく、回路規模の増大を抑えて、多くの種類の伝送レートでの伝送を実現することができる送信装置、受信装置、通信システム、送信方法および受信方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and a transmission apparatus and a reception apparatus capable of realizing transmission at many types of transmission rates while suppressing an increase in circuit scale without increasing PAPR. An object is to obtain a communication system, a transmission method, and a reception method.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、搬送波幅の異なる複数の種類の搬送波を用いて変調シンボルを生成し、種類の異なる搬送波を用いて生成された変調シンボルが一定時間内に混在するよう配置する変調部、を備え、前記変調部により配置された変調シンボルを送信し、前記変調シンボルの多値数は生成に用いられる搬送波の種類によらず一定であり、前記一定時間内における前記搬送波の種類ごとの変調シンボルの数は伝送レートに応じて決定されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention generates a modulation symbol using a plurality of types of carriers having different carrier widths, and the modulation symbols generated using different types of carriers are constant. A modulation unit arranged so as to be mixed in time, and transmitting modulation symbols arranged by the modulation unit, the multi-value number of the modulation symbols is constant regardless of the type of carrier used for generation, the number of modulation symbols for each type of the carrier wave within a predetermined time is characterized Rukoto determined according to the transmission rate.
本発明によれば、PAPRを増大させることなく、回路規模の増大を抑えて、多くの種類の伝送レートでの伝送を実現することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that transmission at many types of transmission rates can be realized without increasing the PAPR and suppressing an increase in circuit scale.
以下に、本発明にかかる送信装置、受信装置、通信システム、送信方法および受信方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of a transmission device, a reception device, a communication system, a transmission method, and a reception method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明にかかる送信装置の実施の形態1の構成例を示す図である。図1に示すように、本実施の形態の送信装置は、符号化部1、伝送レート制御部2、変調部3、CP付加部4、帯域制限フィルタ5、電力増幅器6およびアンテナ7を備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a transmission apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the transmission apparatus according to the present embodiment includes an
符号化部1は、入力される情報ビット系列に対し、誤り訂正符号化処理を実施する。その後、符号化部1は、必要に応じてインターリーブを行い送信シンボルの順序を入れ替えてビット列として出力する。インターリーブはビット単位ではなくシンボル単位で実施する。伝送レート制御部2は、変調部3に対して、送信信号の伝送レートを指示する。変調部3は、伝送レート制御部2から指示された伝送レートに基づき、符号化部1から出力されるビット列を変調してFSK信号を生成する。伝送レートごとに、どのように当該伝送レートを実現するか(どのNsc値の信号を生成し、どのような順番で送信するか)については、予め変調部3に設定されているとする。二次変調として拡散処理が必要な場合、変調部3は生成したFSK信号に拡散処理を実施後に出力する。変調部3が拡散処理の際に使用する拡散系列については特に限定はない。
The
CP付加部4は、変調部3より出力される1ブロック分のFSK信号に対しCPを付加し、ブロック化する。図2は、CP付加の一例を示す図である。このように、CP付加部4は、送信データ(この場合は、1ブロック分のFSK信号)の一部をコピーしてCPとして付加する。ただし、ブロック化する必要がない場合、CP付加部4は不要である。
The
帯域制限フィルタ5は、CP付加部4から出力された信号に対して帯域制限を実施する。電力増幅器6は、帯域制限後の信号を増幅する。アンテナ7は、増幅後の信号を送信する。
The
本実施の形態は、FSK,MSK(Minimum Shift Keying),GMSK(Gaussian filtered Minimum Shift Keying)などの、送信信号に応じて信号の周波数を変化させる変調方式に適用可能である。なお、以下の説明では変調方式としてFSKを用いる場合を想定して記載するが、送信信号に応じて信号の周波数を変化させる変調方式であれば、他の変調方式を用いる場合であっても、本実施の形態の構成および動作は適用可能である。 The present embodiment can be applied to modulation schemes such as FSK, MSK (Minimum Shift Keying), and GMSK (Gaussian filtered Minimum Shift Keying) that change the frequency of a signal according to a transmission signal. In the following description, it is assumed that FSK is used as a modulation method. However, any modulation method that changes the frequency of a signal according to a transmission signal may be used. The configuration and operation of this embodiment can be applied.
まず、本実施の形態における複数の伝送レートの実現方法の概要を説明する。本実施の形態では、異なる搬送波幅のシンボルを混在させることで、異なる伝送レートを実現する。図3は、本実施の形態の搬送波の一例を示す図である。搬送波幅をNscとし、システム帯域をNbとすると、システム帯域はNb/Nsc本の搬送波に分割されることとなる。このときのNscの値を変えることで、2のべき乗単位で異なる伝送レートを実現できる。なお、ここでは、システム帯域Nb、Nscを所定の周波数幅の単位帯域の個数で示す。 First, an outline of a method for realizing a plurality of transmission rates in the present embodiment will be described. In the present embodiment, different transmission rates are realized by mixing symbols having different carrier widths. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a carrier wave according to the present embodiment. When the carrier width is Nsc and the system band is Nb, the system band is divided into Nb / Nsc carriers. By changing the value of Nsc at this time, different transmission rates can be realized in units of powers of 2. Here, the system bands Nb and Nsc are indicated by the number of unit bands having a predetermined frequency width.
図3には、M=4,Nb=16(システム帯域Nbが16個の単位帯域で構成される)とした場合、(a),(b),(c)の3つのケースを示している。
(a)Nsc=1とし、システム帯域Nbを16本の搬送波に分割し、そのうちの4本を使用して4値FSK信号を生成する。
(b)Nsc=2とし、システム帯域Nbを8本の搬送波に分割し、そのうちの4本を使用して4値FSK信号を生成する。伝送レートは(a)の2倍となる。また、シンボル長および1シンボルあたりの電力が(a)の1/2倍となる。
(c)Nsc=4とし、システム帯域Nbを4本の搬送波に分割し、その4本を使用して4値FSK信号を生成する。伝送レートは(a)の4倍となる。また、シンボル長および1シンボルあたりの電力が(a)の1/4倍となる。
FIG. 3 shows three cases (a), (b), and (c) where M = 4 and Nb = 16 (the system band Nb is composed of 16 unit bands). .
(A) Nsc = 1, the system band Nb is divided into 16 carriers, and a 4-level FSK signal is generated using 4 of them.
(B) Nsc = 2, the system band Nb is divided into eight carriers, and four of them are used to generate a quaternary FSK signal. The transmission rate is twice that of (a). Further, the symbol length and the power per symbol are ½ times (a).
(C) Nsc = 4, the system band Nb is divided into four carrier waves, and a quaternary FSK signal is generated using the four carrier waves. The transmission rate is four times that of (a). Further, the symbol length and the power per symbol are ¼ times (a).
図3(a),(b),(c)のそれぞれの実線は4値FSK信号の送信に用いる4本の搬送波を示し、点線は4値FSK信号の送信に用いられない搬送波を示す。なお、本実施の形態では、時間領域での電力密度が一定であるが、シンボル長が異なるため、上記図3(a),(b),(c)の電力(周波数領域の電力)は、搬送波幅に応じて変わる。 Each solid line in FIGS. 3A, 3B, and 3C indicates four carriers used for transmission of the quaternary FSK signal, and a dotted line indicates a carrier that is not used for transmission of the quaternary FSK signal. In the present embodiment, the power density in the time domain is constant, but since the symbol lengths are different, the powers in FIGS. 3A, 3B, and 3C (power in the frequency domain) are It depends on the carrier width.
本実施の形態では、上記の図3の例において、例えば、「(b)Nsc=2の場合」のFSKシンボル(Nsc=2のシンボル)と、「(c)Nsc=4の場合」のFSKシンボル(Nsc=4のシンボル)とを混在させるように送信信号を生成する。図4は、M=4,Nb=16の場合に、Nsc=2のシンボルとNsc=4のシンボルとを混在させたブロックの一例を示す図である。FSKシンボル#1はNsc=2のシンボルであり、FSKシンボル#2、#3は、Nsc=4のシンボルである。このようにして生成された送信信号は、1ブロックでFSKシンボルを3個送信することとなり、1ブロックでFSKシンボルを2個送信する図3(b)の場合と1ブロックでFSKシンボルを4個送信する図3(c)の場合との中間の伝送レートを実現することができる。
In the present embodiment, in the example of FIG. 3 described above, for example, an FSK symbol (when Nsc = 2) (a symbol when Nsc = 2) and an FSK symbol when (c) Nsc = 4 are used. A transmission signal is generated so as to mix symbols (Nsc = 4 symbols). FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a block in which Nsc = 2 symbols and Nsc = 4 symbols are mixed when M = 4 and Nb = 16. The
図5は、Nb=64,M=4の場合に、Nsc=4(1ブロックあたりFSKシンボル4個)のシンボルとNsc=8(1ブロックあたりFSKシンボル8個)のシンボルとを混在させたブロックの一例を示す図である。2種類(2種類の搬送波幅の)のシンボルを混在させる際の割合を変化させることで、多くの伝送レートを実現可能である。図5(a)、(b)は、Nsc=4のシンボルとNsc=8のシンボルとを電力比1:1で混在させる場合の例であり、Nsc=4の場合とNsc=8の場合とのちょうど中間の伝送レート(1ブロックあたりFSKシンボル6個)を実現できる。また、電力比は1:1であるが、Nsc=8の場合のシンボル長はNsc=4の場合のシンボル長の1/2倍であるため、シンボル数の比は1:2となる。また、図5(c)は、電力比3:1で混在させる場合であり、1ブロックあたりFSKシンボル5個となり、図5(a),(b)より小さい伝送レートを実現することができる。 FIG. 5 shows a block in which Nsc = 4 (4 FSK symbols per block) and Nsc = 8 (8 FSK symbols per block) symbols are mixed when Nb = 64 and M = 4. It is a figure which shows an example. Many transmission rates can be realized by changing the ratio of mixing two types (two types of carrier widths) of symbols. FIGS. 5A and 5B show an example in which Nsc = 4 symbols and Nsc = 8 symbols are mixed at a power ratio of 1: 1, with Nsc = 4 and Nsc = 8. Can be achieved at an intermediate transmission rate (6 FSK symbols per block). The power ratio is 1: 1, but the symbol length in the case of Nsc = 8 is ½ times the symbol length in the case of Nsc = 4, so the ratio of the number of symbols is 1: 2. FIG. 5C shows a case in which the power ratio is 3: 1, and there are five FSK symbols per block, and a transmission rate smaller than that in FIGS. 5A and 5B can be realized.
図4、図5(a)〜(c)の例では、1ブロック周期で異なる種類のFSKシンボルを混在させるようにした。しかしながら、混在させる際の周期は1ブロックに限定されず、2ブロック以上の周期としてもよい。例えば、図5(d)、(e)は2ブロックの周期で、2種類のシンボルを混在させる例を示している。図5(d)の例は、Nsc=4のシンボルとNsc=8のシンボルの電力比を3:5としており、2ブロック中のシンボル数が13であり、1ブロックあたりのシンボル数は6.5個となる。図5(e)の例は、Nsc=4のシンボルとNsc=8のシンボルの電力比を1:1としており、伝送レートは図5(a),(b)と同じになる。 In the examples of FIGS. 4 and 5A to 5C, different types of FSK symbols are mixed in one block period. However, the period when mixing is not limited to one block, and may be a period of two or more blocks. For example, FIGS. 5D and 5E show examples in which two types of symbols are mixed in a cycle of 2 blocks. In the example of FIG. 5D, the power ratio of Nsc = 4 symbols and Nsc = 8 symbols is 3: 5, the number of symbols in two blocks is 13, and the number of symbols per block is 6. There will be five. In the example of FIG. 5 (e), the power ratio of the Nsc = 4 symbol and the Nsc = 8 symbol is 1: 1, and the transmission rate is the same as in FIGS. 5 (a) and 5 (b).
次に異なる搬送波幅のシンボルを混在する際に考慮すべき事項について説明する。図6は、図3に示した信号に雑音が重畳した信号の一例を示す図である。Nscが大きい、すなわち搬送波幅が大きいシンボルほど周波数領域での搬送波の電力密度が小さい。そのため、搬送波幅が大きいシンボルほど雑音の影響を受けやすく誤り率特性が悪い。従って、誤り訂正符号化処理を実施することにより、雑音の影響を低減することが望ましい。雑音の影響を低減するためには、誤り率特性の悪いシンボルが可能な限り連続して送信されないようにする。例えば、図5(a),(b),(e)は、同一の伝送レートとなるが、搬送波幅が大きいシンボルが(a)では2つ連続し、(b)では4つ連続し、(e) では8つ連続して送信される。このため、図5(a),(b),(e)のうち、図5(e)の場合に最も雑音の影響を受けやすくなると考えられる。 Next, items to be considered when symbols having different carrier widths are mixed will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a signal in which noise is superimposed on the signal illustrated in FIG. 3. A symbol with a larger Nsc, that is, a larger carrier width, has a lower carrier power density in the frequency domain. Therefore, symbols with a larger carrier width are more susceptible to noise and have a lower error rate characteristic. Therefore, it is desirable to reduce the influence of noise by performing error correction coding processing. In order to reduce the influence of noise, symbols with poor error rate characteristics are prevented from being transmitted as continuously as possible. For example, FIGS. 5A, 5B, and 5E have the same transmission rate, but two symbols with a large carrier width are continuous in (a), four in (b), ( In e), eight are transmitted continuously. For this reason, it is considered that among FIGS. 5A, 5B, and 5E, the case of FIG. 5E is most susceptible to noise.
しかしながら、送信装置の符号化部1が、誤り訂正符号化後の送信ビット列に対し、インターリーブを行う場合には、シンボルの混在のさせ方の違い(図5の(a),(b),(c)の違い)による雑音の影響の受けやすさの差は生じないと考えられ、問題とはならない。一方、音声通信等のインターリーブを行えないような場合には、シンボルの混在のさせ方の違いにより雑音の影響の受けやすさに差が生じることがある。このような場合、可能な限り、搬送波幅の大きいシンボルが連続しないようにシンボルを混在させることが望ましい。すなわち、インターリーブを行えない場合には、例えば図5(a),(b),(e)の伝送レートの送信を行う場合、搬送波幅の大きいシンボルが最も連続しない(a)の方法を選ぶことが望ましい。
However, when the
なお、上述したように、FSK信号の復号処理はシンボル単位で実施される。このため、インターリーブを行う際もビット単位ではなくシンボル単位で実施する。 As described above, the FSK signal decoding process is performed in symbol units. For this reason, interleaving is performed not on a bit basis but on a symbol basis.
以上では、2種類の搬送波幅のシンボルを混在させる例について説明した。しかしながら、3種類以上の搬送波幅のシンボルを混在させることも可能である。また、これまでの例ではNb/Nsc本の搬送波のうち、隣接したM本の搬送波を用いてM値FSK信号を生成していたが、必ずしも隣接したM本を用いる必要はなく、Nb/Nsc本の搬送波のうちの任意のM本を用いることができる。ただし、どのM本を用いるかは、受信装置も知っている必要がある。このため、送信装置からこの情報を受信装置へあらかじめ送信しておくか、または送信装置、受信装置の両方がこの情報をあらかじめ保持しておく等の方法が考えられる。 The example in which symbols of two types of carrier widths are mixed has been described above. However, it is possible to mix symbols having three or more types of carrier widths. Further, in the examples so far, the M-value FSK signal is generated using M adjacent carriers out of Nb / Nsc carriers, but it is not always necessary to use M adjacent Nb / Nsc. Any M of the carrier waves can be used. However, the receiving apparatus needs to know which M number is used. For this reason, a method is conceivable in which this information is transmitted from the transmitting device to the receiving device in advance, or both the transmitting device and the receiving device hold this information in advance.
次に、より一般化した説明を示す。K(Kは2以上の整数)種類の搬送波幅のシンボルを混在させる場合を考える。各々の種類に対応するNscをNsc(0), Nsc(1),…, Nsc(K−1)とする。混在させる際の電力比をr(0):r(1):…:r(K−1)とする。このときシンボル数の比はNsc(0)r(0):Nsc(1)r(1):…:Nsc(K−1)r(K−1)となる。また、CPを除いたブロック長をNとすると、Nsc=Nsc(k)のときのシンボル長はN/Nsc(k)となるので(0≦k<K)、K種類の搬送波を混在させた時の1ブロックあたりのシンボル数Nsymは以下の式(1)のようになる。 Next, a more general description is shown. Consider a case where symbols of K types (K is an integer of 2 or more) types of carrier widths are mixed. Nsc corresponding to each type is Nsc (0), Nsc (1),..., Nsc (K−1). The power ratio when mixing is assumed to be r (0): r (1):...: R (K-1). At this time, the ratio of the number of symbols is Nsc (0) r (0): Nsc (1) r (1):...: Nsc (K-1) r (K-1). If the block length excluding the CP is N, the symbol length when Nsc = Nsc (k) is N / Nsc (k) (0 ≦ k <K), so that K types of carriers are mixed. The number of symbols Nsym per block at that time is expressed by the following equation (1).
したがって、実現すべき伝送レートが与えられた場合、その伝送レートに対応した1ブロックあたりのシンボル数Nsymを求め、それを実現するK,Nsc(k),r(k)の値を上記の式(1)により計算する。Nsymに基づいて計算されるK,Nsc(k),r(k)の解は1組とは限らない。解が複数組存在する場合、複数組のなかから1組を選択しておく。このときの選択基準は、任意の選択基準を用いることができる。例えば、Kが最小となる組を選択する、Nsymの最大値と最小値の比が最も小さい組を選択する、といった選択基準が考えられる。 Accordingly, when a transmission rate to be realized is given, the number of symbols Nsym per block corresponding to the transmission rate is obtained, and the values of K, Nsc (k), r (k) for realizing the symbol Nsym are obtained by the above formula. Calculate according to (1). The solution of K, Nsc (k), r (k) calculated based on Nsym is not necessarily one set. When there are a plurality of sets of solutions, one set is selected from the plurality of sets. Any selection criterion can be used as the selection criterion at this time. For example, selection criteria such as selecting a pair with the smallest K and selecting a pair with the smallest ratio between the maximum value and the minimum value of Nsym are conceivable.
以上のようにしてNsymごとに計算した(または計算して選択した)K,Nsc(k),r(k)を送信装置が伝送レートの実現方法(FSKシンボル(変調シンボル)を生成する際に用いる1つ以上の搬送波の種類(搬送波幅)を示す情報とFSKシンボルの配置を指定する情報)として保持しておき、伝送レートに応じて実現方法を選択する(決定する)ことができる。 As described above, when K, Nsc (k), r (k) calculated (or selected by calculation) for each Nsym are transmitted by the transmitting apparatus to generate a transmission rate (an FSK symbol (modulation symbol)). Information indicating one or more types of carrier waves to be used (carrier width) and information specifying the arrangement of FSK symbols) can be stored, and an implementation method can be selected (determined) according to the transmission rate.
例えばNb=16,M=4の場合に、変調部3が伝送レートと実現方法とが格納された情報を保持しておけばよい。図7は、伝送レートと実現方法の対応を示す表の一例を示す図である。変調部3が、図7で表として示した情報を保持しておくことで、伝送レートに応じた実現方法を取得することができる。図7の例では、4種類の伝送レートを実現可能である。図7のインデックス#1、#2、#4の伝送レートを、1ブロックを単一の搬送波幅のシンボルで構成することにより実現し、インデックス#3の伝送レートについては複数の搬送波幅のシンボルを混在させることにより実現する。例えば、変調部3は伝送レート制御部2より図7のインデックス値を指示されると、指示されたインデックス値に対応する実現方法に基づいてFSK信号を生成する。ただし、伝送レート制御部2より指示されるのは必ずしもインデックス値である必要はなく、伝送レート値を指示する等としてもよい。または、1ブロック内のシンボル数を指定するといった方法でも問題ない。
For example, when Nb = 16 and M = 4, the
一般化すると、次のようになる。1ブロック内のシンボル数をNsymとし、i番目(0≦i<Nsym)のシンボルのシンボル長をL(i)とする。CPを除いたブロック長をNとすると、Nは以下の式(2)となる。変調部3ではNsym個のシンボルを生成し、これらを時間領域で多重して長さNの信号を生成する。
When generalized, it becomes as follows. Assume that the number of symbols in one block is Nsym, and the symbol length of the i-th (0 ≦ i <Nsym) symbol is L (i). When the block length excluding CP is N, N is expressed by the following equation (2). The
次に、本実施の形態の受信装置について説明する。図8は、本実施の形態の受信装置の構成例を示す図である。本実施の形態の受信装置は、アンテナ11、帯域制限フィルタ12、CP除去部13、FFT(Fast Fourier Transform)部14、FDE部15、IFFT部16、復調部17、伝送レート制御部18および復号部19を備える。実施の形態の受信装置は、上述した本実施の形態の送信装置から送信された信号を受信するが、本実施の形態の送信装置以外の送信装置から送信された信号を受信して処理可能なように構成してもよい。以下では、本実施の形態の送信装置から送信された信号を受信する際の受信装置の動作について説明する。
Next, the receiving apparatus of this Embodiment is demonstrated. FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the receiving apparatus according to the present embodiment. The receiving apparatus according to the present embodiment includes an
受信装置のアンテナ11にて受信された信号は、帯域制限フィルタ12に入力される。帯域制限フィルタ12は、受信信号に対して帯域制限を実施し、必要な周波数の信号を抽出する。CP除去部13は、帯域制限フィルタ12から出力される受信信号からCPを除去する。ただし、ブロック化が不要であり送信装置においてCPが付加されていない場合には、受信装置のCP除去部13は不要である。FFT部14は、時間領域信号であるCP除去後の受信信号を周波数領域信号に変換する。FDE部15は、周波数領域信号に対して周波数領域等化処理を行い、信号ひずみを補償する。その後、IFFT部16は、FDE部15による処理後の信号を、時間領域信号に変換する。なお、信号のひずみを補償する必要がなく周波数領域等化を行わない場合であれば、FFT部14、FDE部15およびIFFT部16は不要である。
A signal received by the
復調部17は、IFFT部16から出力される時間領域信号であるFSK信号の復調処理を実施する。ただし、送信装置において拡散処理を行う場合は、復調部17は、まず逆拡散を実施し、その後、FSK信号の復調処理を行う。
The demodulator 17 performs a demodulation process on the FSK signal that is a time domain signal output from the
FSK信号の復調処理では、具体的には各シンボルの軟判定尤度を計算し、計算結果を復号部19に出力する。ここで、処理中のブロック内のシンボル数をNsymとし、i番目(0≦i<Nsym)のシンボルのシンボル長をL(i)とする。CPを除いたブロック長をNとすると、Nは上記式(2)となる。復調処理では、まず1シンボル目(最初の長さL(0)のシンボル)の軟判定値を計算する。次に2シンボル目(次の長さL(1)のシンボル)の軟判定値を計算する。この処理を順に行い、Nsym個のシンボルの軟判定値を計算する。 In the FSK signal demodulation process, specifically, the soft decision likelihood of each symbol is calculated, and the calculation result is output to the decoding unit 19. Here, the number of symbols in the block being processed is Nsym, and the symbol length of the i-th (0 ≦ i <Nsym) symbol is L (i). When the block length excluding CP is N, N is expressed by the above equation (2). In the demodulation process, first, the soft decision value of the first symbol (the symbol of the first length L (0)) is calculated. Next, the soft decision value of the second symbol (the symbol of the next length L (1)) is calculated. This process is performed in order to calculate soft decision values for Nsym symbols.
上述したとおり、軟判定尤度はシンボル単位で計算する。また、搬送波幅が大きいシンボル(Nscの大きいシンボル)ほど誤り率特性が悪くなる。そこで、復調部17は、各シンボルの搬送波幅に応じて軟判定尤度に重み付けを行い、復号部19に出力するようにしてもよい。例えばK種類の搬送波幅のシンボルを混在させている場合であれば、k番目(0≦k<K)の搬送波幅のシンボルの重みをw(k)とし、軟判定尤度にw(k)を乗じたものを復号部19に出力するようにしてもよい。なお、重み付けは必ずしも実施する必要は無い。 As described above, the soft decision likelihood is calculated in symbol units. In addition, the error rate characteristic becomes worse as the carrier wave width is larger (symbol having a larger Nsc). Therefore, the demodulator 17 may weight the soft decision likelihood according to the carrier width of each symbol and output it to the decoder 19. For example, if symbols of K types of carrier widths are mixed, the weight of the symbol of the kth (0 ≦ k <K) carrier width is set to w (k), and the soft decision likelihood is set to w (k). You may make it output to the decoding part 19 what multiplied. Note that weighting is not necessarily performed.
伝送レート制御部18は、送信装置の伝送レート制御部2と同様に、伝送レートを復調部17へ指示する。伝送レート制御部18が指示する伝送レートと送信装置において指示された伝送レートは一致している必要がある。このため、例えば、送信装置から受信装置へ伝送レートが通知されるようにしてもよいし、運用者等により送信装置の伝送レート制御部2が指示する伝送レートと受信装置の伝送レート制御部18が指示する伝送レートとが同じになるように設定するようにしてもよい。復号部19は、復調部17から入力される軟判定尤度を用いて復号処理を行う。送信装置の符号化部1にてインターリーブを行っている場合は、復号部19は、まずデインターリーブを行い、受信シンボルの順序を入れ替える。この際、復号部19は、符号化部1でのインターリーブと同様に、シンボル単位で処理を行う。その後、復号部19は、軟判定尤度を用いて復号処理を行い、得られたビット列を出力する。
The transmission rate control unit 18 instructs the demodulation unit 17 on the transmission rate, similarly to the transmission
ここで、復調部17が実施する軟判定尤度の計算方法の一例を述べる。周波数がf(0)〜f(M−1)のM本の搬送波を用いてM値FSK信号を送信する場合を考える。送信装置におけるFSK変調時の各搬送波成分の実部の値をu(i)(0≦i<M)とし、受信装置におけるFSK復調時の各搬送波成分の実部の値をr(i)(0≦i<M)とする。FSK変調時に搬送波f(j)を選ぶ場合、各u(i)の値は以下の式(3)となる。ただし、選択される搬送波の周波数領域での信号値は、実部がAであり、虚部が0であるとする。 Here, an example of a soft decision likelihood calculation method performed by the demodulator 17 will be described. Consider a case where an M-value FSK signal is transmitted using M carriers having frequencies of f (0) to f (M−1). The value of the real part of each carrier component at the time of FSK modulation in the transmission device is u (i) (0 ≦ i <M), and the value of the real part of each carrier component at the time of FSK demodulation in the reception device is r (i) ( 0 ≦ i <M). When the carrier wave f (j) is selected at the time of FSK modulation, the value of each u (i) is expressed by the following equation (3). However, in the signal value in the frequency domain of the selected carrier wave, it is assumed that the real part is A and the imaginary part is 0.
受信装置の搬送波f(i)の実部の値がr(i)であるとき、送信信号の搬送波f(i)の実部の値がu(i)である事後確率は、ベイズの定理により以下の式(4)で表すことができる。 When the value of the real part of the carrier wave f (i) of the receiving device is r (i), the posterior probability that the value of the real part of the carrier wave f (i) of the transmission signal is u (i) is obtained by Bayes' theorem. It can be represented by the following formula (4).
したがって、伝搬路として電力σ2の加法性白色ガウス雑音(AWGN:Additive White Gaussian Noise)のみを考慮すると、対数尤度比(LLR: Log Likelihood Ratio)は以下式(5)のようになる。 Therefore, when only additive white Gaussian noise (AWGN) with power σ 2 is considered as a propagation path, a log likelihood ratio (LLR) is expressed by the following equation (5).
誤り訂正を行う区間において、雑音電力および信号レベルの変動が無視できるものとすると、2σ2は無視できる。さらに、変調多値数が一定であることからln(M−1)も無視できる。よって、対数尤度比は以下の式(6)のように表現できる。 Assuming that fluctuations in noise power and signal level can be ignored in the section where error correction is performed, 2σ 2 can be ignored. Furthermore, since the modulation multi-level number is constant, ln (M−1) can also be ignored. Therefore, the log likelihood ratio can be expressed as the following formula (6).
さらにL´の第1項の係数2、および第2項A2はiによらず一定値であり、これらも無視することができる。したがって、対数尤度比は以下の式(7)のように表現できる。
Furthermore, the
よって、このL´´を軟判定尤度として用いることができる。ここで、上述したとおり、送信装置の変調部3にて選択される搬送波の周波数領域での信号値は、実部をAとし虚部を0としている。Nscを2n倍(nは1以上の整数)にすると搬送波の電力密度が2-n倍となり、Aは√(2-n)=2-n/2倍に小さくなる。したがって、AはNscの値、すなわち搬送波幅によって異なる値となり、前述の重みw(k)の役割を果てしていると考えられる。このため、L´´の値を、重み付けを行うことなくそのまま復号部19に出力することができる。
Therefore, this L ″ can be used as the soft decision likelihood. Here, as described above, the signal value in the frequency domain of the carrier wave selected by the
なお、本実施の形態では、ブロック伝送を行う例について説明したが、ブロック伝送を行わない場合は、一定期間内で送信する信号において異なる搬送波幅のシンボルが混在するようにすればよい。 Note that although an example in which block transmission is performed has been described in this embodiment, when block transmission is not performed, symbols having different carrier widths may be mixed in a signal transmitted within a certain period.
以上のように本実施の形態では、異なる搬送波幅のシンボルを混在させて送信する。このため、PAPRを増大させることなく、複数の伝送レートを実現可能である。また、本実施の形態では、FSK多値数は一定であり、復号回路は1種類でよいため、回路規模を大きく増大させることはない。本実施の形態では、複数の種類の搬送波幅のシンボルを混在させる際の混在比を変更することにより、複数の伝送レートを実現可能である。このように、本実施の形態では、PAPRを増大させることなく、回路規模の増大を抑えて、多くの種類の伝送レートでの伝送を実現することができる。 As described above, in the present embodiment, symbols having different carrier widths are mixed and transmitted. For this reason, a plurality of transmission rates can be realized without increasing the PAPR. In this embodiment, since the FSK multilevel number is constant and only one type of decoding circuit is required, the circuit scale is not greatly increased. In the present embodiment, a plurality of transmission rates can be realized by changing the mixing ratio when symbols of a plurality of types of carrier widths are mixed. As described above, in this embodiment, it is possible to realize transmission at many types of transmission rates without increasing the PAPR and suppressing an increase in circuit scale.
実施の形態2.
次に、本発明にかかる実施の形態2の送信装置および受信装置について説明する。本実施の形態の送信装置および受信装置の構成は、実施の形態1と同様である。以下、実施の形態1と同様の動作については、重複する説明を省略し、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。送信装置の変調部3および受信装置の復調部17の動作以外の本実施の形態の動作は、実施の形態1と同様である。
Next, a transmitting apparatus and a receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. The configurations of the transmission device and the reception device of the present embodiment are the same as those of the first embodiment. Hereinafter, the same operations as those in the first embodiment will be described by omitting overlapping descriptions and focusing on portions different from those in the first embodiment. The operations of this embodiment other than the operations of the
図9は、BER特性(誤り率特性)の一例を示す図である。図9には、Nb=4096,M=16,Nsc=128の場合のBER特性(第1のBER特性とする)と、Nb=4096,M=16,Nsc=256の場合のBER特性(第2のBER特性とする)と、Nb=4096,M=16とし、実施の形態1で述べたようにNsc=128のシンボルとNsc=256のシンボルを電力比1:1となるよう混在させた場合のBER特性(第3のBER特性とする)とを示している。図9のように、第1のBER特性と第2のBER特性は一致する。一方、第3のBER特性は、第1のBER特性、第2のBER特性よりも特性が悪くなっている。これは、複数の種類の搬送波幅のシンボルが混在し、異なる誤り率のシンボルが混在することが原因と考えられる。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a BER characteristic (error rate characteristic). FIG. 9 shows a BER characteristic when Nb = 4096, M = 16, and Nsc = 128 (referred to as a first BER characteristic), and a BER characteristic when Nb = 4096, M = 16, and Nsc = 256 (the first BER characteristic). 2), Nb = 4096, M = 16, and as described in the first embodiment, Nsc = 128 symbols and Nsc = 256 symbols are mixed to have a power ratio of 1: 1. In this case, the BER characteristic in this case (referred to as a third BER characteristic) is shown. As shown in FIG. 9, the first BER characteristic matches the second BER characteristic. On the other hand, the third BER characteristic is worse than the first BER characteristic and the second BER characteristic. This is considered due to the fact that symbols of a plurality of types of carrier widths are mixed and symbols of different error rates are mixed.
実施の形態1では各シンボルの電力密度が時間領域で同一となるようにした例を説明した。これに対し、本実施の形態では、BER特性を改善するために、シンボルごとに信号の電力調整を行い、各シンボルの電力密度が周波数領域で同一になるようにする。こうすることで、誤り率がシンボルごとに等しくなり、異なる搬送波幅のシンボルを混在しない場合と同じBER特性を実現できるようになる。ただし、時間領域での電力密度がシンボルごとに異なるようになるため、送信信号のPAPRは実施の形態1に比べ大きくなるが、周波数領域で複数のFSK信号を多重する方法よりはPAPRの増大は少ない。 In the first embodiment, the example in which the power density of each symbol is the same in the time domain has been described. On the other hand, in this embodiment, in order to improve the BER characteristic, signal power adjustment is performed for each symbol so that the power density of each symbol becomes the same in the frequency domain. By doing so, the error rate becomes equal for each symbol, and the same BER characteristic as when symbols of different carrier widths are not mixed can be realized. However, since the power density in the time domain is different for each symbol, the PAPR of the transmission signal is larger than that in the first embodiment. However, the increase in PAPR is greater than the method of multiplexing a plurality of FSK signals in the frequency domain. Few.
図10は、電力密度が周波数領域で同一になるように混在させたブロックの一例を示す図である。図10では、図3の(b)Nsc=2の場合のシンボルと、図3の(c)Nsc=4の場合のシンボルと、を各シンボルの電力密度が周波数領域で同一になるように混在させた例を示している。実施の形態1の方法で混在させた場合は図4のようになるが、図4の例では電力密度が時間領域で同一であり、周波数領域では搬送波幅が大きいシンボルほど電力密度が小さい。これに対し、図10の例では、電力密度が周波数領域で同一であり、時間領域では搬送波幅が大きいシンボルほど電力密度が大きい。 FIG. 10 is a diagram illustrating an example of blocks mixed so that the power density is the same in the frequency domain. In FIG. 10, (b) the symbol when Nsc = 2 in FIG. 3 and the symbol when (c) Nsc = 4 in FIG. 3 are mixed so that the power density of each symbol is the same in the frequency domain. An example is shown. When mixed according to the method of the first embodiment, it is as shown in FIG. 4, but in the example of FIG. 4, the power density is the same in the time domain, and in the frequency domain, the power density is smaller as the symbol has a larger carrier width. On the other hand, in the example of FIG. 10, the power density is the same in the frequency domain, and the power density is larger in the time domain as the symbol has a larger carrier width.
本実施の形態の送信装置の変調部3の動作について説明する。送信装置の変調部3は、FSKシンボルを生成した後、シンボル間の電力調整を行い、各シンボルの周波数領域での電力密度が等しくなるようにする。K種類の搬送波幅のシンボルを混在させる場合、各々の種類のNscをNsc(0),Nsc(1),…,Nsc(K−1)とすると、電力調整前の各シンボルの周波数領域での電力密度の比は、Nscの逆数の比、すなわち1/Nsc(0):1/Nsc(1),…,:1/Nsc(K−1)となる。そこで、k番目(0≦k<K)の搬送波幅のシンボルの電力をNsc(k)倍すれば、各シンボルの周波数領域での電力密度は等しくなる。そのためには、k番目の搬送波幅のシンボルの複素信号を√(Nsc(k))倍すればよい。変調部3は、このようにして、1ブロック分の電力調整後のFSKシンボルを生成する。その後、変調部3は、ブロック間の電力を同一とするための電力調整を行い出力する。ただし、拡散処理を行う場合は拡散後に出力する。
The operation of
本実施の形態の受信装置の復調部17の動作について説明する。復調部17は、実施の形態1と同様に、各シンボルの軟判定尤度を計算して復号部19に出力する。ただし、送信装置の変調部3にて拡散処理を行う場合は、復調部17は、まず逆拡散を実施し、その後、FSK信号の復調処理を実施する。軟判定尤度の計算方法としては実施の形態1と同様の方法が使用可能である。ただし、本実施の形態では送信装置の変調部3にて各シンボルの周波数領域での電力密度が同一となるようにしているため、計算時のAの値は搬送波幅の違いによらず、全シンボルについて等しくなる。したがって、実施の形態1と同様に式(7)のL´´を軟判定尤度として用いても良いが、単にr(i)を軟判定尤度として復号部19に出力するようにしてもよい。
The operation of the demodulator 17 of the receiving apparatus according to this embodiment will be described. The demodulator 17 calculates the soft decision likelihood of each symbol and outputs it to the decoder 19 as in the first embodiment. However, when the spread processing is performed by the
以上のように本実施の形態では、実施の形態1と同様に異なる搬送波幅のシンボルを混在させて送信するが、この際に、各シンボルの電力密度が周波数領域で同一になるように電力調整を行うようにした。このため、実施の形態1に比べて、誤り率特性を向上させることができる。 As described above, in the present embodiment, symbols having different carrier widths are mixed and transmitted as in the first embodiment. At this time, power adjustment is performed so that the power density of each symbol is the same in the frequency domain. To do. For this reason, the error rate characteristics can be improved compared to the first embodiment.
実施の形態3.
次に、本発明にかかる実施の形態3の送信装置および受信装置について説明する。本実施の形態の送信装置および受信装置の構成は、実施の形態1と同様である。以下、実施の形態1と同様の動作については、重複する説明を省略し、実施の形態1と異なる部分を中心に説明する。送信装置の符号化部1および変調部3と受信装置の復調部17および復号部19との動作以外の本実施の形態の動作は、実施の形態1と同様である。
Next, a transmitting apparatus and a receiving apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described. The configurations of the transmission device and the reception device of the present embodiment are the same as those of the first embodiment. Hereinafter, the same operations as those in the first embodiment will be described by omitting overlapping descriptions and focusing on portions different from those in the first embodiment. The operations of the present embodiment other than the operations of the
実施の形態1では、変調方式として、FSK,MSK,GMSKなどの、送信信号に応じて信号の周波数を変化させる変調方式を用いる例を説明した。本実施の形態ではPSK(Phase Shift Keying),QAM(Quadrature Amplitude Modulation),APSK(Amplitude and Phase Shift Keying)に代表される線形変調方式において、実施の形態1と同様に異なるNscのシンボルを用いて複数の伝送レートを実現する方法を説明する。 In the first embodiment, an example in which a modulation method such as FSK, MSK, GMSK or the like that changes the frequency of a signal in accordance with a transmission signal has been described. In the present embodiment, different Nsc symbols are used in the linear modulation system represented by PSK (Phase Shift Keying), QAM (Quadrature Amplitude Modulation), and APSK (Amplitude and Phase Shift Keying) as in the first embodiment. A method for realizing a plurality of transmission rates will be described.
図11は、Nscを変化させた場合の送信信号の様子を示す図である。図11では、Nb=16としている。PSK,QAM,APSKでは、変調多値数によらず使用する搬送波は1本となる。図11(a)はNsc=1の場合を示し、図11(b)はNsc=2の場合を示し、図11(c)はNsc=4の場合を示している。本実施の形態では、異なるNscのシンボルを混在させることで異なる伝送レートを実現する。図12は、Nb=16の場合に、Nsc=2のシンボル(図11(b))とNsc=4のシンボル(図11(c))とを混在させたブロックの一例を示す図である。図12のシンボル#1は、Nsc=2のシンボルであり、図12のシンボル#2,#3は、Nsc=4のシンボルである。このように、図12の例では1ブロックでシンボルを3個送信することとなり、1ブロックでシンボルを2個送信する図11(b)の場合と1ブロックでシンボルを4個送信する図11(c)の場合との中間の伝送レートが実現されることになる。
FIG. 11 is a diagram illustrating a state of a transmission signal when Nsc is changed. In FIG. 11, Nb = 16. In PSK, QAM, and APSK, one carrier is used regardless of the number of modulation levels. FIG. 11A shows a case where Nsc = 1, FIG. 11B shows a case where Nsc = 2, and FIG. 11C shows a case where Nsc = 4. In this embodiment, different transmission rates are realized by mixing different Nsc symbols. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a block in which Nsc = 2 symbols (FIG. 11B) and Nsc = 4 symbols (FIG. 11C) are mixed when Nb = 16.
送信装置の符号化部1は、入力されてくる情報ビット系列に対し、実施の形態1と同様に誤り訂正符号化処理を実施する。その後、必要に応じてインターリーブを行う。実施の形態1ではインターリーブをシンボル単位で実施することとしていた。これは、FSKではビットごとの軟判定尤度を容易に求めることができず、シンボル単位で尤度を求める必要があり、復号処理もシンボル単位で実施するためである。しかしながら、PSKやQAMやAPSKのような線形変調方式では、ビットごとの軟判定尤度を求めることができるため、復号処理もビットごとに実施する。このため、符号化部1でのインターリーブもビット単位で実施可能である。ただし、シンボル単位でインターリーブを実施してもよい。
The
変調部3は、伝送レート制御部2より指示される伝送レートに基づき、符号化部1より入力されるビット列を変調して変調信号(PSK信号,QAM信号,APSK信号等)を生成する。変調部3は、実施の形態1と同様に伝送レートと実現方法(どのNsc値の信号を生成し、どのような順番で送信するか)を保持している。本実施の形態では、実施の形態1とは異なり、変調多値数に依らず使用する搬送波は1本である。変調部3は、生成した変調信号を出力する。ただし、実施の形態1と同様に、二次変調として拡散処理が必要な場合は拡散処理を実施後に出力する。その際に使用する拡散系列については特に限定はない。また、本実施の形態では、実施の形態1と同様に、各シンボルの電力密度が時間領域で同一になるようにする。
The
受信装置の復調部17は、受信信号に対して復調処理を実施する。ただし、送信装置の変調部3にて拡散処理を行う場合は、復調部17は、まず逆拡散を実施し、その後、復調処理を実施する。
The demodulator 17 of the receiving device performs demodulation processing on the received signal. However, when the spread processing is performed by the
具体的には、復調部17は、復調処理では各ビットの軟判定尤度を計算し、計算結果を復号部19に出力する。この際、実施の形態1とは異なりシンボル単位ではなくビット単位で軟判定尤度を求める。実施の形態1で述べたように、搬送波幅が大きいシンボルほど誤り率特性が悪くなる。そこで、搬送波幅に応じて軟判定尤度に重み付けを行ってもよい。例えばK種類の搬送波幅のシンボルを混在させている場合であれば、k番目(0≦k<K)の搬送波幅のシンボルの重みをw(k)とし、復調部17は、軟判定尤度にw(k)を乗じたものを復号部19に出力するようにしてもよい。なお、重み付けは必ずしも実施しなくてもよい。 Specifically, the demodulation unit 17 calculates the soft decision likelihood of each bit in the demodulation process, and outputs the calculation result to the decoding unit 19. At this time, unlike the first embodiment, the soft decision likelihood is obtained not in symbol units but in bit units. As described in the first embodiment, a symbol with a larger carrier width has a worse error rate characteristic. Therefore, the soft decision likelihood may be weighted according to the carrier width. For example, if symbols of K types of carrier widths are mixed, the weight of the symbol of the kth (0 ≦ k <K) carrier width is set to w (k), and the demodulator 17 determines the soft decision likelihood. The product of w (k) multiplied by w may be output to the decoding unit 19. Note that weighting is not necessarily performed.
復号部19は、復調部17から入力される軟判定尤度を用いて復号処理を行う。送信装置の符号化部1にてインターリーブを行っている場合は、復号部19は、まずデインターリーブを行い、受信ビットの順序を入れ替える。その後、軟判定尤度を用いて復号処理を行い、得られたビット列を出力する。デインターリーブ、復号処理は共にビット単位で実施される。ただし、送信装置の符号化部にてシンボル単位でインターリーブを実施した場合には、デインターリーブもシンボル単位で実施する。
The decoding unit 19 performs a decoding process using the soft decision likelihood input from the demodulation unit 17. When interleaving is performed in the
以上のように、本実施の形態では、線形変調方式を用いる場合に、実施の形態1と同様に、異なる搬送波幅のシンボルを混在させて送信する。このため、線形変調方式を用いる場合にも、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 As described above, in this embodiment, when a linear modulation scheme is used, symbols of different carrier widths are mixed and transmitted as in the first embodiment. For this reason, even when the linear modulation method is used, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
実施の形態4.
実施の形態3では、線形変調方式を用いる場合に、実施の形態1と同様に、異なる搬送波幅のシンボルを混在させて送信する例を説明した。線形変調方式を用いる場合も、複数の搬送波幅のシンボルを混在させた場合は、混在させない場合(Nsc一定の場合)よりもBER特性が劣化する。本実施の形態の送信装置および受信装置の構成は、実施の形態3と同様である。以下、実施の形態3と同様の動作については、重複する説明を省略し、実施の形態3と異なる部分を中心に説明する。送信装置の変調部3の動作以外の本実施の形態の動作は、実施の形態3と同様である。
In the third embodiment, when the linear modulation method is used, an example has been described in which symbols having different carrier widths are mixed and transmitted, as in the first embodiment. Even in the case of using the linear modulation method, the BER characteristic is deteriorated when symbols having a plurality of carrier widths are mixed, as compared with a case where symbols are not mixed (when Nsc is constant). The configurations of the transmission device and the reception device of the present embodiment are the same as those of the third embodiment. Hereinafter, the same operations as those in the third embodiment will be described by omitting overlapping descriptions and focusing on the differences from the third embodiment. The operations of the present embodiment other than the operation of the
本実施の形態では、BER特性の劣化を低減するため、実施の形態2と同様に各シンボルの電力密度が周波数領域で同一になるようにする。こうすることで、誤り率がシンボルごとに等しくなり、異なる搬送波幅のシンボルを混在しない場合と同じBER特性を実現できるようになる。 In the present embodiment, in order to reduce the deterioration of the BER characteristics, the power density of each symbol is set to be the same in the frequency domain as in the second embodiment. By doing so, the error rate becomes equal for each symbol, and the same BER characteristic as when symbols of different carrier widths are not mixed can be realized.
図13は、電力密度が周波数領域で同一になるように混在させたブロックの一例を示す図である。図13では、図11の(b)Nsc=2の場合のシンボルと、図3の(c)Nsc=4の場合のシンボルと、を各シンボルの電力密度が周波数領域で同一になるように混在させた例を示している。実施の形態3の方法で混在させた場合は図12のようになるが、図12の例では電力密度が時間領域で同一であり、周波数領域では搬送波幅が大きいシンボルほど電力密度が小さい。これに対し、図13の例では、電力密度が周波数領域で同一であり、時間領域では搬送波幅が大きいシンボルほど電力密度が大きい。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of blocks mixed so that the power density is the same in the frequency domain. In FIG. 13, (b) the symbol when Nsc = 2 in FIG. 11 and the symbol when (c) Nsc = 4 in FIG. 3 are mixed so that the power density of each symbol is the same in the frequency domain. An example is shown. When mixed according to the method of
送信装置の変調部3では、実施の形態3と同様に変調信号(シンボル)を生成後、シンボル間の電力調整を行い、各シンボルの周波数領域での電力密度が等しくなるようにする。各シンボルの周波数領域での電力密度が等しくなるような電力調整の方法は実施の形態2と同様である。
The
以上のように、本実施の形態では、線形変調方式を用いる場合に、異なる搬送波幅のシンボルを混在させて送信し、この際に、各シンボルの電力密度が周波数領域で同一になるように電力調整を行うようにした。このため、実施の形態3に比べて、誤り率特性を向上させることができる。 As described above, in this embodiment, when using the linear modulation scheme, symbols having different carrier widths are mixed and transmitted, and at this time, the power density of each symbol is the same in the frequency domain. Adjustment was made. For this reason, the error rate characteristics can be improved compared to the third embodiment.
以上のように、本発明にかかる送信装置、受信装置、通信システム、送信方法および受信方法は、複数の伝送レートの伝送を実現する通信システムに有用であり、特に、ブロック伝送を行う通信システムに適している。 As described above, the transmission device, the reception device, the communication system, the transmission method, and the reception method according to the present invention are useful for a communication system that realizes transmission at a plurality of transmission rates, and particularly for communication systems that perform block transmission. Is suitable.
1 符号化部、2,18 伝送レート制御部、3 変調部、4 CP付加部、5,12 帯域制限フィルタ、6 電力増幅器、7,11 アンテナ、13 CP除去部、14 FFT部、15 FDE部、16 IFFT部、17 復調部。
DESCRIPTION OF
Claims (16)
を備え、
前記変調部により配置された変調シンボルを送信し、
前記変調シンボルの多値数は生成に用いられる搬送波の種類によらず一定であり、前記一定時間内における前記搬送波の種類ごとの変調シンボルの数は伝送レートに応じて決定されることを特徴とする送信装置。 A modulation unit that generates modulation symbols using a plurality of types of carriers having different carrier widths, and arranges modulation symbols generated using different types of carriers in a fixed time,
With
Transmitting modulation symbols arranged by the modulation unit ;
Multi-level number of the modulation symbols is constant regardless of the type of carrier used for the generation, the number of modulation symbols for each type of said carrier within said predetermined time and said Rukoto is determined according to the transmission rate Transmitting device.
を備え、
前記変調部により配置された変調シンボルを送信し、
前記変調部は、搬送波幅の大きい搬送波を用いて生成されたシンボルが連続しないよう変調シンボルを配置することを特徴とする送信装置。 A modulation unit that generates modulation symbols using a plurality of types of carriers having different carrier widths, and arranges modulation symbols generated using different types of carriers in a fixed time,
With
Transmitting modulation symbols arranged by the modulation unit;
The modulation unit, transmit device you characterized in that symbol generated using a large carrier carrier width to place the modulation symbols so that non-contiguous.
を備え、
前記変調部により配置された変調シンボルを送信し、
前記変調部は、搬送波幅の異なる複数の種類の搬送波に基づいてそれぞれ生成される複数の変調シンボルの周波数領域での電力密度が等しくなるよう電力調整を実施することを特徴とする送信装置。 A modulation unit that generates modulation symbols using a plurality of types of carriers having different carrier widths, and arranges modulation symbols generated using different types of carriers in a fixed time,
With
Transmitting modulation symbols arranged by the modulation unit;
The modulation unit, characterized a to that transmit apparatus to implement a power adjustment to the power density is equal in the frequency domain of the plurality of modulation symbols generated respectively based on the plurality of kinds of carriers having different carrier width .
を備え、
前記変調部は、伝送レートと変調シンボルを生成する際に用いる1つ以上の前記搬送波の種類を示す情報と変調シンボルの配置を指定する情報との対応を保持し、前記伝送レート制御部からの指示と前記対応とに基づいて、前記変調シンボルの生成に用いる搬送波および前記変調シンボルの配置を決定することを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の送信装置。 A transmission rate control unit that selects and indicates one of a plurality of transmission rates;
With
The modulation unit holds correspondence between information indicating one or more types of the carrier used for generating a transmission rate and a modulation symbol and information designating the arrangement of the modulation symbol, from the transmission rate control unit. based on the instruction and the response and, transmitting apparatus according to any one of claims 1 4, characterized in that to determine the placement of the carrier and the modulation symbols used to generate the modulation symbols.
前記送信装置において用いられた搬送波幅の異なる複数の搬送波と当該搬送波を用いて生成された変調シンボルの配置とを用いて、受信信号を搬送波の種類ごとに復調する復調部、
を備えることを特徴とする受信装置。 A reception device that receives a signal transmitted from the transmission device according to any one of claims 1 to 3 ,
A demodulator that demodulates a received signal for each type of carrier using a plurality of carriers having different carrier widths used in the transmitter and an arrangement of modulation symbols generated using the carriers;
A receiving apparatus comprising:
前記送信装置において用いられた搬送波幅の異なる複数の搬送波と当該搬送波を用いて生成された変調シンボルの配置とを用いてシンボルごとの軟判定尤度を求める復調部、
を備えることを特徴とする受信装置。 A receiving device that receives a signal transmitted from the transmitting device according to claim 7,
A demodulator that calculates a soft decision likelihood for each symbol using a plurality of carriers having different carrier widths used in the transmission device and an arrangement of modulation symbols generated using the carrier;
A receiving apparatus comprising:
前記送信装置において用いられた搬送波幅の異なる複数の搬送波と当該搬送波を用いて生成された変調シンボルの配置とを用いてビットごとの軟判定尤度を求める復調部、
を備えることを特徴とする受信装置。 A reception device that receives a signal transmitted from the transmission device according to claim 8,
A demodulator for obtaining a soft decision likelihood for each bit using a plurality of carriers having different carrier widths used in the transmission device and an arrangement of modulation symbols generated using the carriers;
A receiving apparatus comprising:
請求項9に記載の受信装置と、
を備えることを特徴とする通信システム。 A transmission device according to any one of claims 1 to 3 ,
A receiving device according to claim 9;
A communication system comprising:
種類の異なる搬送波を用いて生成された変調シンボルが一定時間内に混在するよう配置して送信する第2のステップと、
を含み、
前記変調シンボルの多値数は生成に用いられる搬送波の種類によらず一定であり、前記一定時間内における前記搬送波の種類ごとの変調シンボルの数は伝送レートに応じて決定されることを特徴とする送信方法。 A first step of generating modulation symbols using a plurality of types of carriers having different carrier widths;
A second step of arranging and transmitting modulation symbols generated using different types of carrier waves so as to be mixed within a certain period of time;
Only including,
The multi-level number of the modulation symbols is constant regardless of the type of carrier used for generation, and the number of modulation symbols for each type of carrier within the predetermined time is determined according to a transmission rate. How to send.
前記送信装置において用いられた搬送波幅の異なる複数の搬送波と当該搬送波を用いて生成された変調シンボルの配置とを用いてシンボルごとの軟判定尤度を求める第2のステップと、
を含み、
前記軟判定尤度に、当該軟判定尤度に対応するシンボルを生成する際に送信装置において用いられた搬送波の搬送波幅に応じて重み付けを行うことを特徴とする受信方法。 A first step of receiving a signal transmitted from a transmission device;
A second step asking you to soft decision likelihood of each symbol using the arrangement of generated modulation symbols using a plurality of carriers and the carriers having different carrier widths used at the transmitting device,
Only including,
A receiving method comprising weighting the soft decision likelihood according to a carrier width of a carrier used in a transmitting apparatus when generating a symbol corresponding to the soft decision likelihood .
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