JP6498630B2 - Communication system, communication method, and signal dividing circuit - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信または有線通信に用いられる通信システムにおいて、異なる複数のユーザが限られた周波数帯域を有効利用するために、送信装置から周波数帯域を分割して送信された信号を受信装置で帯域合成して復調処理を行う通信システム、通信方法および信号分割回路に関する。 In a communication system used for wireless communication or wired communication, in order to effectively use a limited frequency band for a plurality of different users, a signal transmitted by dividing a frequency band from a transmitting apparatus is received by the receiving apparatus. The present invention relates to a communication system, a communication method, and a signal dividing circuit for performing demodulation processing by band synthesis.
図9および図10は、従来の通信システムにおける送信装置および受信装置の構成例を示す(非特許文献1参照) 。
図9において、送信装置は、変調器101、分割回路10、D/A変換器103を備える。送信データは、変調器101でQPSKなどの変調方式で変調され、シングルキャリア変調信号として分割回路10に入力する。
9 and 10 show configuration examples of a transmission device and a reception device in a conventional communication system (see Non-Patent Document 1).
In FIG. 9, the transmission apparatus includes a
分割回路10は、直並列変換回路11、DFT(離散フーリエ変換) 回路12、分割フィルタ131 〜13n (nは2以上の整数)、周波数シフタ141 〜14n 、加算回路15、IDFT(離散逆フーリエ変換) 回路16、並直列変換回路17、分割フィルタ係数生成回路18を備え、シングルキャリア変調信号の帯域をn分割し、周波数軸上で分散配置して送信する構成である。シングルキャリア変調信号の帯域を3分割(n=3)する例を図11に示す。
The dividing
分割回路10に入力するシングルキャリア変調信号は直並列変換し、DFT回路12で離散フーリエ変換し、時間領域の信号から周波数領域の信号へ変換する。分割フィルタ131 〜133 は、周波数領域に変換されたシングルキャリア変調信号に対して、図11(a) の破線で示す信号帯域を3分割するフィルタ係数を周波数ごとに乗算し、図11(b) に示す3個のサブ変調信号S1 〜S3 を生成する。周波数シフタ141 〜143 は、各サブ変調信号を周波数軸上の所望の帯域に分散配置し、加算回路15で足し合わせることにより、図11(c) に示すような分散配置されたサブ変調信号が生成される。この分散配置後のサブ変調信号は、IDFT回路16で離散逆フーリエ変換により周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換され、並直列変換して送信信号となる。
The single carrier modulation signal input to the dividing
図10において、受信装置は、A/D変換器201、抽出回路20、復調器203を備える。受信信号は、A/D変換器201でデジタル信号に変換されて抽出回路20に入力する。
抽出回路20は、直並列変換回路21、DFT回路22、抽出フィルタ231 〜23n 、周波数シフタ241 〜24n 、加算回路25、IDFT回路26、並直列変換回路27、抽出フィルタ係数生成回路28を備え、帯域をn分割されたサブ変調信号を分割前のシングルキャリア変調信号に合成する構成である。帯域が3分割(n=3)されたシングルキャリア変調信号を合成する例を図12に示す。
In FIG. 10, the receiving apparatus includes an A /
The
抽出回路20に入力する受信信号は直並列変換し、DFT回路22で離散フーリエ変換し、時間領域の信号から周波数領域の受信信号へ変換する。抽出フィルタ231 〜233 は、周波数領域に変換された受信信号に対して、図12(a) の破線で示すフィルタ係数を周波数ごとに乗算し、送信側で周波数シフトされた各サブ変調信号S1 〜S3 を抽出する。周波数シフタ241 〜243 は、図12(b) に示すように、抽出されたサブ変調信号を送信側で周波数シフトされる前の帯域に戻し、加算回路25で足し合わせることにより、図12(c) に示すような合成された変調信号が生成される。この合成後の変調信号は、IDFT回路26で離散逆フーリエ変換により周波数領域の信号から時間領域の信号へ変換され、並直列変換して出力される。復調器203は、抽出回路20から出力されたシングルキャリア変調信号を復調し、受信データを復元する。
The received signal input to the
このような送信装置および受信装置を用いることにより、シングルキャリア変調信号の占有帯域を分割して生成された各サブ変調信号を周波数軸上の任意の場所に分散配置できるため、異なる複数のユーザで不連続な空き周波数帯域を有効利用することができる。 By using such a transmission device and reception device, each sub-modulation signal generated by dividing the occupied band of the single carrier modulation signal can be distributed and arranged at any location on the frequency axis, so that it can be used by different users. A discontinuous free frequency band can be used effectively.
図9、図11に示すように、従来の信号分割回路は、時間領域の変調信号をサイズLの離散フーリエ変換(DFT)で周波数領域の変調信号Sに変換し、分割フィルタで所望の帯域のサブ変調信号S1 〜S3 に分割する。図10、図12に示すように、受信側においても同様の構成により、周波数領域において抽出フィルタで所望のサブ変調信号S1〜S3を抽出する。 As shown in FIGS. 9 and 11, the conventional signal division circuit converts a time-domain modulation signal into a frequency-domain modulation signal S by a discrete Fourier transform (DFT) of size L, and uses a division filter to obtain a desired band. Divided into sub-modulated signals S 1 to S 3 . As shown in FIGS. 10 and 12, desired sub-modulated signals S 1 to S 3 are extracted by an extraction filter in the frequency domain with the same configuration on the reception side.
送信側においてDFTで周波数領域に変換された変調信号Sは、本来は図13の実線で示す周波数領域の波形を有するが、図13の“○”で示すように、周波数領域においてサイズL、周波数分解能kのDFTに基づく離散値のみ有する。分割フィルタは、図13の破線で示すように、周波数領域に変換された離散信号に対し、シンボルレートおよび各サブ変調信号の3dB帯域幅をサイズL、周波数分解能kのDFTで離散化した値から各フィルタ係数を生成して乗算する。受信側においても、受信信号および抽出フィルタは離散化された値のみを有し、乗算を行う。 The modulation signal S converted to the frequency domain by DFT on the transmission side originally has a waveform in the frequency domain indicated by a solid line in FIG. 13, but as indicated by “◯” in FIG. It has only discrete values based on DFT with resolution k. As shown by a broken line in FIG. 13, the division filter uses a symbol rate and a value obtained by discretizing a 3 dB bandwidth of each sub-modulated signal with a DFT having a size L and a frequency resolution k with respect to the discrete signal converted into the frequency domain. Each filter coefficient is generated and multiplied. Even on the receiving side, the received signal and the extraction filter have only discretized values and perform multiplication.
図13は、シンボルレートBが周波数分解能kの26倍(B=26k)のシングルキャリア変調信号Sを3つのサブ変調信号S1 ,S2 ,S3 に分割する例を示す。分割されたサブ変調信号の3dB帯域幅は、それぞれB1 =8k,B2 =10k,B3 =8kである。すなわち、シンボルレート、分割フィルタ、抽出フィルタの3dB帯域幅が周波数分解能kの整数倍である。このため、分割後のスペクトラムが中心周波数から左右対称のルートロールオフ特性を満足することを考慮すると、周波数分解能kの偶数倍の場合のみ、遮断周波数において通過域よりも3dB低いフィルタ係数を生成できるが、それ以外の場合はフィルタ係数を生成できないため、任意のシンボルレートやサブ変調信号に対応できない課題があった。また、DFTサイズを増やし、周波数分解能kを小さくすることで、対応できる帯域幅を増やすことはできるが、DFTサイズの増加に伴い、乗算器やバッファサイズも増えるため、全体の回路規模が増大する課題があった。 FIG. 13 shows an example in which a single carrier modulation signal S having a symbol rate B of 26 times the frequency resolution k (B = 26k) is divided into three sub modulation signals S 1 , S 2 , S 3 . The 3 dB bandwidths of the divided sub-modulation signals are B 1 = 8k, B 2 = 10k, and B 3 = 8k, respectively. That is, the 3 dB bandwidth of the symbol rate, the division filter, and the extraction filter is an integral multiple of the frequency resolution k. For this reason, considering that the divided spectrum satisfies the symmetrical root roll-off characteristic from the center frequency, a filter coefficient that is 3 dB lower than the passband can be generated at the cutoff frequency only when the frequency resolution is k. However, since filter coefficients cannot be generated in other cases, there is a problem that it is not possible to cope with an arbitrary symbol rate or sub-modulation signal. In addition, by increasing the DFT size and decreasing the frequency resolution k, it is possible to increase the bandwidth that can be handled. However, as the DFT size increases, the multiplier and buffer sizes also increase, so the overall circuit scale increases. There was a problem.
さらに、このような課題により、シンボルレートおよび分割後のサブ変調信号の3dB帯域幅が離散化の制約を満たす値を用意し、離散化して図9の分割フィルタ係数生成回路18、図10の抽出フィルタ係数生成回路28に入力する必要があった。
Further, due to such a problem, a value is prepared in which the symbol rate and the 3 dB bandwidth of the divided sub-modulated signal satisfy the discretization restriction, and the values are discretized and extracted as shown in FIG. The input to the filter
DFTの後段において、周波数軸上の信号成分に対しn倍のインターポレーションを行い、周波数分解能k/nのフィルタ係数を乗算し、1/n倍のデシメーションを行う構成も考えられるが、フィルタ係数の乗算回路の回路規模がn倍に増大する課題があった。 In the latter stage of the DFT, a configuration in which n-fold interpolation is performed on the signal component on the frequency axis, a filter coefficient with a frequency resolution of k / n is multiplied, and 1 / n-fold decimation is performed. There has been a problem that the circuit scale of the multiplication circuit increases to n times.
本発明は、任意のシンボルレートの信号を回路規模の増大を抑制しつつ分割し、任意の帯域幅のサブ変調信号を生成することができる通信方法、通信システムおよび信号分割回路を提供することを目的とする。 The present invention provides a communication method, a communication system, and a signal dividing circuit capable of dividing a signal of an arbitrary symbol rate while suppressing an increase in circuit scale and generating a sub-modulated signal of an arbitrary bandwidth. Objective.
第1の発明は、送信装置で、変調信号を離散フーリエ変換で周波数領域の信号に変換し、複数の分割フィルタにより複数のサブ変調信号に分割し、周波数軸上の任意の帯域に周波数シフトし、逆離散フーリエ変換で時間軸の信号に変換して送信し、受信装置で、受信したサブ変調信号を離散フーリエ変換で周波数領域の信号に変換し、複数の抽出フィルタにより複数のサブ変調信号を抽出し、分割前の周波数帯域に周波数シフトして全サブ変調信号を加算し、逆離散フーリエ変換で時間軸の信号に変換して分割前の変調信号を復元する通信方法において、送信装置は、離散フーリエ変換の周波数分解能よりもサブ変調信号を生成する分割フィルタのフィルタ係数生成回路の周波数分解能を小さく設定するステップと、該フィルタ係数生成回路で生成されたフィルタ係数のうち、離散フーリエ変換の周波数分解能に応じた周波数間隔で選択したフィルタ係数のみを用いた分割フィルタで変調信号を分割するステップとを有し、受信装置は、離散フーリエ変換の周波数分解能よりもサブ変調信号を抽出する抽出フィルタのフィルタ係数生成回路の周波数分解能を小さく設定するステップと、該フィルタ係数生成回路で生成されたフィルタ係数のうち、離散フーリエ変換の周波数分解能に応じた周波数間隔で選択したフィルタ係数のみを用いた抽出フィルタでサブ変調信号を抽出するステップとを有する。 In a first aspect of the invention, a transmitting device converts a modulated signal into a frequency domain signal by discrete Fourier transform, divides the signal into a plurality of sub-modulated signals by a plurality of division filters, and shifts the frequency to an arbitrary band on the frequency axis. The signal is converted to a time-axis signal by inverse discrete Fourier transform and transmitted, and the received sub-modulated signal is converted to a frequency domain signal by discrete Fourier transform at the receiving device, and a plurality of sub-modulated signals are converted by a plurality of extraction filters. In the communication method of extracting, frequency shifting to the frequency band before division, adding all sub-modulated signals, converting to a time axis signal by inverse discrete Fourier transform, and restoring the modulated signal before division, the transmitting device A step of setting a frequency resolution of a filter coefficient generation circuit of a division filter that generates a submodulation signal smaller than a frequency resolution of a discrete Fourier transform, and the filter coefficient generation circuit Dividing the modulated signal with a division filter using only the filter coefficient selected at a frequency interval corresponding to the frequency resolution of the discrete Fourier transform among the generated filter coefficients. The step of setting the frequency resolution of the filter coefficient generation circuit of the extraction filter that extracts the sub-modulation signal to be smaller than the frequency resolution, and the filter coefficient generated by the filter coefficient generation circuit according to the frequency resolution of the discrete Fourier transform Extracting a sub-modulated signal with an extraction filter using only filter coefficients selected at a frequency interval.
第2の発明は、変調信号を離散フーリエ変換で周波数領域の信号に変換し、複数の分割フィルタにより複数のサブ変調信号に分割し、周波数軸上の任意の帯域に周波数シフトし、逆離散フーリエ変換で時間軸の信号に変換して送信する含む送信装置と、受信したサブ変調信号を離散フーリエ変換で周波数領域の信号に変換し、複数の抽出フィルタにより複数のサブ変調信号を抽出し、分割前の周波数帯域に周波数シフトして全サブ変調信号を加算し、逆離散フーリエ変換で時間軸の信号に変換して分割前の変調信号を復元する受信装置とを備えた通信システムにおいて、送信装置は、離散フーリエ変換の周波数分解能よりもサブ変調信号を生成する分割フィルタのフィルタ係数生成回路の周波数分解能を小さく設定し、該フィルタ係数生成回路で生成されたフィルタ係数のうち、離散フーリエ変換の周波数分解能に応じた周波数間隔で選択したフィルタ係数のみを用いた分割フィルタで変調信号を分割する構成であり、受信装置は、離散フーリエ変換の周波数分解能よりもサブ変調信号を抽出する抽出フィルタのフィルタ係数生成回路の周波数分解能を小さく設定し、該フィルタ係数生成回路で生成されたフィルタ係数のうち、離散フーリエ変換の周波数分解能に応じた周波数間隔で選択したフィルタ係数のみを用いた抽出フィルタでサブ変調信号を抽出する構成である。 The second invention converts a modulated signal into a frequency domain signal by discrete Fourier transform, divides the modulated signal into a plurality of submodulated signals by a plurality of division filters, shifts the frequency to an arbitrary band on the frequency axis, and performs inverse discrete Fourier transform. A transmitter including a signal that is converted into a time-axis signal by transmission, and the received sub-modulated signal is converted to a frequency-domain signal by discrete Fourier transform, and a plurality of sub-modulated signals are extracted and divided by a plurality of extraction filters. In a communication system comprising: a receiving apparatus that shifts the frequency to the previous frequency band, adds all sub-modulated signals, converts the signals into a time axis signal by inverse discrete Fourier transform, and restores the modulated signals before division; Sets the frequency resolution of the filter coefficient generation circuit of the division filter that generates the submodulation signal smaller than the frequency resolution of the discrete Fourier transform, and generates the filter coefficient generation circuit. The modulation signal is divided by the division filter using only the filter coefficient selected at the frequency interval corresponding to the frequency resolution of the discrete Fourier transform, among the filter coefficients generated in step (1). The frequency resolution of the filter coefficient generation circuit of the extraction filter that extracts the submodulation signal is set smaller than the resolution, and the filter coefficient generated by the filter coefficient generation circuit is set at a frequency interval corresponding to the frequency resolution of the discrete Fourier transform. In this configuration, the sub-modulation signal is extracted by an extraction filter that uses only selected filter coefficients.
第2の発明の通信システムにおいて、送信装置は、変調機能を有する装置が出力する変調信号をA/D変換して入力する構成であり、受信装置は、復元した変調信号をD/A変換して復調機能を有する装置に出力する構成である。 In the communication system of the second invention, the transmission device is configured to input the modulated signal output from the device having a modulation function after A / D conversion, and the receiving device performs D / A conversion on the restored modulated signal. Output to a device having a demodulation function.
第2の発明の通信システムの分割フィルタまたは抽出フィルタを含む信号分割回路において、離散フーリエ変換の周波数分解能よりも小さく設定した周波数分解能のフィルタ係数を生成するフィルタ係数生成回路と、フィルタ係数生成回路で生成されたフィルタ係数のうち、離散フーリエ変換の周波数分解能に応じた周波数間隔で選択したフィルタ係数のみを分割フィルタまたは抽出フィルタに設定し、変調信号の分割またはサブ変調信号の抽出を行うフィルタ係数選択回路とを備える。 In the signal division circuit including the division filter or the extraction filter of the communication system according to the second invention, a filter coefficient generation circuit for generating a filter coefficient with a frequency resolution set smaller than the frequency resolution of the discrete Fourier transform, and a filter coefficient generation circuit Of the generated filter coefficients, select only the filter coefficients selected at the frequency interval corresponding to the frequency resolution of the discrete Fourier transform, and set them in the division filter or extraction filter, and select the filter coefficient to divide the modulation signal or extract the sub-modulation signal Circuit.
本発明により、従来技術では周波数分解能により対応できなかった任意のシンボルレートの信号を回路規模の増大を抑制しつつ分割し、任意の帯域幅のサブ変調信号を生成できる。これにより任意のシンボルレートの信号を柔軟に分割して周波数軸上の空き帯域に配置できるため、周波数利用効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to generate a sub-modulated signal having an arbitrary bandwidth by dividing a signal having an arbitrary symbol rate that cannot be dealt with by frequency resolution in the prior art while suppressing an increase in circuit scale. As a result, a signal having an arbitrary symbol rate can be flexibly divided and arranged in a vacant band on the frequency axis, so that frequency use efficiency can be improved.
(実施例1)
図1は、本発明の通信システムの実施例1における送信装置の構成例を示す。図2は、本発明の通信システムの実施例1における受信装置の構成例を示す。
図1において、送信装置は、変調器101、分割回路10、D/A変換器103を備え、分割回路10は、直並列変換回路11、DFT(離散フーリエ変換) 回路12、分割フィルタ131 〜13m (mは2以上の整数)、周波数シフタ141 〜14m 、加算回路15、IDFT(離散逆フーリエ変換) 回路16、並直列変換回路17、高精度分割フィルタ係数生成回路19aおよび分割フィルタ係数選択回路19bを備え、シングルキャリア変調信号の帯域をm分割し、周波数軸上で分散配置して送信する構成である。
Example 1
FIG. 1 shows a configuration example of a transmission apparatus in
In FIG. 1, the transmission apparatus includes a
図2において、受信装置は、A/D変換器201、抽出回路20、復調器203を備え、抽出回路20は、直並列変換回路21、DFT回路22、抽出フィルタ231 〜23m 、周波数シフタ241 〜24m 、加算回路25、IDFT回路26、並直列変換回路27、高精度抽出フィルタ係数生成回路29aおよび抽出フィルタ係数選択回路29bを備え、帯域をm分割されたサブ変調信号を分割前のシングルキャリア変調信号に合成する構成である。
In FIG. 2, the receiving apparatus includes an A /
本発明の特徴は、高精度分割フィルタ係数生成回路19aおよび高精度抽出フィルタ係数生成回路29aにおいて、DFTサイズがnL、周波数分解能k/nのDFTで分割フィルタ係数および抽出フィルタ係数を生成する。分割フィルタ係数選択回路19bおよび抽出フィルタ係数選択回路29bは、サブ変調信号の中心周波数からn個おきにフィルタ係数を選択し、またはn個おきのフィルタ係数と隣接するフィルタ係数から補正値を算出し、分割フィルタ131 〜13m および抽出フィルタ231 〜23m において信号に乗算する。
A feature of the present invention is that the high-precision division filter
図3は、送信装置において変調信号を3分割する場合に、高精度分割フィルタ係数生成回路19aでフィルタ係数を生成する例を示す。
シンボルレートおよびサブ変調信号の3dB帯域幅を、従来では対応できなかった周波数分解能kの奇数倍であるB=23k,B1 =7k,B2 =9k,B3 =7kとしている。
FIG. 3 shows an example in which filter coefficients are generated by the high-precision division filter
The symbol rate and the 3 dB bandwidth of the sub-modulation signal are set to B = 23k, B 1 = 7k, B 2 = 9k, and B 3 = 7k, which are odd multiples of the frequency resolution k that could not be handled conventionally.
高精度分割フィルタ係数生成回路19aは、DFTサイズ2L、周波数分解能k/2のときに“×”と“△”で示すフィルタ係数を生成する。BおよびB1 ,B2 ,B3 は、DFTサイズ2L、周波数分解能k/2のとき、正確なフィルタ係数を生成できる。しかしながら、信号成分は“○”で示すDFTサイズL、周波数分解能kの成分のみ存在する。そこで、分割フィルタ係数選択回路19bは、各フィルタの中心周波数からn個おき(n=2)、すなわち“×”で示すフィルタ係数のみを選択し、分割フィルタで信号に乗算する。
The high-precision division filter
図4は、受信装置において送信側で3分割されたサブ変調信号を受信し、合成するのに必要な抽出フィルタ係数を高精度抽出フィルタ係数生成回路29aで生成する例を示す。 送信装置と同様に、高精度抽出フィルタ係数生成回路29aはDFTサイズ2L、周波数分解k/2でフィルタ係数を生成し、抽出フィルタ係数選択回路29bは各フィルタの中心周波数からn個おき(n=2 )、すなわち“×”で示すフィルタ係数のみを選択し、抽出フィルタで信号に乗算する。
FIG. 4 shows an example in which the reception apparatus receives the sub-modulated signal divided into three on the transmission side and generates the extraction filter coefficient necessary for synthesis by the high-precision extraction filter
図3および図4に示すように、任意のシンボルレートBや3dB帯域幅Bi に対応する分割フィルタ係数、抽出フィルタ係数に対応するためには、高精度分割フィルタ係数生成回路19aおよび高精度抽出フィルタ係数生成回路29aにおいて、例えば図5に示すフローチャートに従い、適切なnの値を算出し、DFTサイズnL、周波数分解能k/nでフィルタ係数を生成し、分割フィルタ係数選択回路19bおよび抽出フィルタ係数選択回路29bで各フィルタの中心周波数からn個おきに選択する。
As shown in FIGS. 3 and 4, in order to correspond to the division filter coefficients and extraction filter coefficients corresponding to an arbitrary symbol rate B and 3 dB bandwidth B i , a high-precision division filter
ただし、任意のシンボルレートBや3dB帯域幅Bi に対応するためには、任意のnに対して図1に示す送信装置および図2に示す受信装置が動作する必要がある。しかしながら、nが増加するとDFTサイズが増大するため、処理速度やバッファサイズ、回路規模などが増加するため、あらゆるnの値に対して動作する回路を作ることは不可能である。そこで実装上可能なnの最大値Nにおいて、任意のシンボルレートBまたは3dB帯域幅Bi に対し最適なフィルタ係数を生成する。 However, in order to cope with an arbitrary symbol rate B or 3 dB bandwidth B i , it is necessary that the transmitting apparatus shown in FIG. 1 and the receiving apparatus shown in FIG. However, since the DFT size increases as n increases, the processing speed, buffer size, circuit scale, and the like increase. Therefore, it is impossible to make a circuit that operates for any value of n. Therefore, an optimum filter coefficient is generated for an arbitrary symbol rate B or 3 dB bandwidth B i at the maximum value N of n that can be implemented.
図6は、N=4、DFTサイズ4L、周波数分解能k/4、B1 = 8.4kのときの抽出フィルタ係数の生成例である。図5のフローチャートに従い、シンボルレートBまたは3dB帯域幅B1 の補正を行う。 FIG. 6 is an example of generation of extraction filter coefficients when N = 4, DFT size 4L, frequency resolution k / 4, and B 1 = 8.4 k. According to the flowchart of FIG. 5, the symbol rate B or the 3 dB bandwidth B 1 is corrected.
図5のフローチャートにおいて、まずxにシンボルレートBまたは3dB帯域幅Bi を設定し(S1)、yにxを周波数分解能kで除算した値を設定し、nを1に設定する(S2)。図6の例では、x= 8.4k,y=8.4 ,n=1となる。 In the flowchart of FIG. 5, first, the symbol rate B or 3 dB bandwidth B i is set to x (S1), the value obtained by dividing x by the frequency resolution k is set to y, and n is set to 1 (S2). In the example of FIG. 6, x = 8.4k, y = 8.4, and n = 1.
次に、y=y mod 2 、すなわちyを2で割った余りをyとする(S3)。次に、yが0か否かを判定し(S4)、yが0の場合はBi =xとして終了する(S5)。ここで、x(シンボルレートBまたは3dB帯域幅Bi )がkの偶数倍のときにyが0となり、従来と同じ条件であるため処理を終了する。図6の例では、xが 8.4kであり、y=8.4 mod 2=0.4 になるため終了せず、ステップS6以降の処理により適切なBi およびnの値を探索する。
Next, y =
ここで、nがNか否かを判定する(S6)。図6の例ではn=1でn<Nのため、yから小数点以下を取り出し(S7)、そのyを2倍とし、nの値も2倍とし(S8)、ステップS3にフィードバックする。図6の例では、y= 0.4×2=0.8 ,n=2になる。 Here, it is determined whether n is N (S6). In the example of FIG. 6, since n = 1 and n <N, the fractional part is extracted from y (S7), the y is doubled, the value of n is also doubled (S8), and the result is fed back to step S3. In the example of FIG. 6, y = 0.4 × 2 = 0.8 and n = 2.
ステップS3では、y=y mod 2 (n=2)を実行し、yが0か否かを判定し(S4)、yが0の場合はBi =xとして終了する(S5)。ここで、xがkの奇数倍のときにyが0になり、処理を終了する。図6の例では、xが 8.4kであり、y=0.8 mod 2 =0.8 になるため終了せず、ステップS6以降の処理により適切なBi およびnの値を探索する。
In step S3, y = y mod 2 (n = 2) is executed, and it is determined whether y is 0 (S4). If y is 0, the process ends with B i = x (S5). Here, when x is an odd multiple of k, y becomes 0 and the process is terminated. In the example of FIG. 6, since x is 8.4k and y = 0.8
ここで、nがNか否かを判定する(S6)。図6の例ではn=2でn<Nのため、yから小数点以下を取り出し(S7)、そのyを2倍とし、nの値も2倍とし(S8)、ステップS3にフィードバックする。図6の例では、y= 0.8×2=1.6 ,n=4になる。 Here, it is determined whether n is N (S6). In the example of FIG. 6, since n = 2 and n <N, the fractional part is extracted from y (S7), the y is doubled, the value of n is also doubled (S8), and the result is fed back to step S3. In the example of FIG. 6, y = 0.8 × 2 = 1.6 and n = 4.
ステップS3では、y=y mod 2 (n=4)を実行し、yが0か否かを判定し(S4)、yが0の場合はBi =xとして終了する(S5)。ここで、xが 4.5k, 8.5kなど、 0.5kの倍数のときにyが0になり、処理を終了する。図6の例では、xが 8.4kであり、y=1.6 mod 2 =1.6 になるため終了せず、ステップS6以降の処理により適切なBi およびnの値を探索する。
In step S3, y = y mod 2 (n = 4) is executed, and it is determined whether or not y is 0 (S4). If y is 0, B i = x and the process ends (S5). Here, when x is a multiple of 0.5k, such as 4.5k, 8.5k, etc., y becomes 0 and the process is terminated. In the example of FIG. 6, since x is 8.4k and y = 1.6
ここで、nがNか否かを判定する(S6)。図6の例ではn=4でn=Nが成立するため、ステップS7以降のnの値を増やす処理は実行しない。この場合、シンボルレートBや3dB帯域幅Bi に対して正確なフィルタ係数を生成できないが、ステップS9以降で高分解能のDFT(DFTサイズnL)の範囲で近似したフィルタ係数を生成する。 Here, it is determined whether n is N (S6). In the example of FIG. 6, since n = 4 and n = N is established, the process of increasing the value of n after step S7 is not executed. In this case, an accurate filter coefficient cannot be generated for the symbol rate B or the 3 dB bandwidth B i , but a filter coefficient approximated in the range of high-resolution DFT (DFT size nL) is generated after step S9.
近似の方法は、x= 8.4kに対し、n=4、周波数分解能k/nにおいて最も近い離散値を算出し、そのときのフィルタ係数を生成する。周波数分解能k/4=0.25kのため、 8.4kは離散値8.25kと 8.5kの間にあり、 8.4kに最も近い離散値は 8.5kである。そこで、以下の方法で 8.5kを導出する。 In the approximation method, for x = 8.4k, the nearest discrete value is calculated at n = 4 and frequency resolution k / n, and the filter coefficient at that time is generated. Since the frequency resolution k / 4 = 0.25k, 8.4k is between the discrete values 8.25k and 8.5k, and the discrete value closest to 8.4k is 8.5k. Therefore, 8.5k is derived by the following method.
x(= 8.4k)とxより小さい離散値(8.25k)との差分zを次のように算出する(S9)。
z=(x/k) mod 1/n=(8.4k/k) mod 0.25=0.15
次に、x(= 8.4k)がxより大きい離散値(8.5k)と小さい離散値(8.25k)のどちらに近いかを判定する(S10)。z/(1/n)が 0.5以上の場合はxより大きい離散値(8.5k)に近く、0.5 未満の場合はxより小さい離散値(8.25k)に近いと判定し、Bi を近い方の離散値に補正する(S11,S12)。
A difference z between x (= 8.4k) and a discrete value (8.25k) smaller than x is calculated as follows (S9).
z = (x / k)
Next, it is determined whether x (= 8.4k) is closer to a discrete value greater than x (8.5k) or a smaller discrete value (8.25k) (S10). z / near (1 / n) is greater than x discrete values equal to or larger than 0.5 (8.5K), in the case of less than 0.5 is determined to be close to x less than discrete value (8.25k), closer to B i (S11, S12).
図6の例では、z/(1/n)=0.15/0.25≧0.5 のため、xより大きい離散値に補正するために次の計算を行う(S11)。
Bi =x−z×k+k/n
= 8.4k−0.15k+0.25k= 8.5k
一方、z/(1/n)<0.5 のときは、xより小さい離散値に補正するために次の計算を行う(S12)。
Bi =x−z×k
In the example of FIG. 6, since z / (1 / n) = 0.15 / 0.25 ≧ 0.5, the following calculation is performed in order to correct to a discrete value larger than x (S11).
B i = x−z × k + k / n
= 8.4k-0.15k + 0.25k = 8.5k
On the other hand, when z / (1 / n) <0.5, the following calculation is performed to correct to a discrete value smaller than x (S12).
B i = x−z × k
ここで、z/(1/n)が 0.5以上の場合に、xより大きい離散値に補正すること(繰り上げ)により占有帯域外成分の雑音を拾う場合が考えられるため、xとxより小さい離散値との差分zを切り捨て、xより小さい離散値に補正する処理を行ってもよい。すなわち、ステップS9の次にステップS10を行わず、ステップS12の処理となる。 Here, when z / (1 / n) is 0.5 or more, it may be possible to pick up noise of the component outside the occupied band by correcting to a discrete value larger than x (carrying up). A process may be performed in which the difference z from the value is rounded down and corrected to a discrete value smaller than x. That is, step S10 is not performed after step S9, and the process of step S12 is performed.
次に、このように求めたBi とnからフィルタ係数を生成し、フィルタの中心周波数からn個おきにフィルタ係数を選択し、信号に乗算する。図6の例では、“×”で示すフィルタ係数を選択する。 Next, filter coefficients are generated from B i and n obtained in this way, filter coefficients are selected every n from the center frequency of the filter, and the signal is multiplied. In the example of FIG. 6, the filter coefficient indicated by “x” is selected.
本方式により、フィルタ係数のみ周波数分解能を小さくして生成すればよいため、DFTで使用する乗算器の回路規模は従来と同等で、DFTサイズを増やしたときと同等の変調信号の分割・合成が実現できる。 With this method, since only the filter coefficients need to be generated with a reduced frequency resolution, the circuit scale of the multiplier used in the DFT is the same as the conventional one, and the division and synthesis of the modulated signal is the same as when the DFT size is increased. realizable.
(実施例2)
図7および図8は、本発明の通信システムの実施例2における送信装置および受信装置の構成例を示す。実施例2は、非特許文献2に示す送信装置および受信装置に対応するものである。
(Example 2)
7 and 8 show configuration examples of the transmission apparatus and the reception apparatus in the second embodiment of the communication system of the present invention. The second embodiment corresponds to the transmission device and the reception device shown in
図7において、実施例2の送信装置は、図1に示す実施例1の分割回路10の前後にA/D変換器102およびD/A変換器103を備えた送信アダプタ100であり、変調信号を出力する既存モデム300の信号を送信アダプタ100に入力し、サブ変調信号を生成して送信する構成である。
In FIG. 7, the transmission apparatus of the second embodiment is a
図8において、実施例2の受信装置は、図2に示す実施例1の抽出回路20の前後にA/D変換器201およびD/A変換器202を備えた受信アダプタ200であり、分割されたサブ変調信号を合成し、元の変調信号を復元して既存モデム300に入力して復調する構成である。
In FIG. 8, the receiving apparatus of the second embodiment is a receiving
本構成においても実施例1と同じ回路構成の分割回路10および抽出回路20を有するため、任意のシンボルレートを入出力する既存モデム300の変調信号を任意の帯域幅に自在に分割伝送することができる。
Since this configuration also includes the
(他の実施例)
図1に示す実施例1および図7に示す実施例2の送信装置において、分割回路10の分割フィルタ131 〜13m と周波数シフタ141 〜14m の順序の入れ替えてもよい。図2に示す実施例1および図8に示す実施例2の受信装置において、抽出回路20に抽出フィルタ231 〜23m と周波数シフタ241 〜24m の順序の入れ替えてもよい。
(Other examples)
In the transmission apparatus according to the first embodiment illustrated in FIG. 1 and the second embodiment illustrated in FIG. 7, the order of the division filters 13 1 to 13 m and the frequency shifters 14 1 to 14 m of the
また、図2に示す実施例1および図8に示す実施例2の受信装置において、抽出回路20に周波数シフタ241 〜24m の前段または後段に、サブ変調信号間の位相を補償する手段を設けてもよい。位相補償には、例えば非特許文献1に示す「ブラインド型位相補償方式」を用いてもよい。また、非特許文献2に示す「ブラインド型周波数同期方式」を用いて同時に周波数同期をとってもよい。
Further, in the receiving apparatus of the first embodiment shown in FIG. 2 and the second embodiment shown in FIG. 8, means for compensating the phase between the sub-modulated signals is provided in the
また、図1に示す実施例1および図7に示す実施例2の送信装置において、連続信号を処理する分割回路を用いてもよい。また、図2に示す実施例1および図8に示す実施例2の受信装置において、抽出回路20はオーバーラップ加算またはオーバーラップ保存を用いる構成であってもよい。
In addition, in the transmission apparatus according to the first embodiment illustrated in FIG. 1 and the second embodiment illustrated in FIG. 7, a division circuit that processes continuous signals may be used. In addition, in the receiving apparatus according to the first embodiment illustrated in FIG. 2 and the second embodiment illustrated in FIG. 8, the
10 分割回路
20 抽出回路
11,21 直並列変換回路
12,22 DFT(離散フーリエ変換) 回路
13,23 分割フィルタ
14,24 周波数シフタ
15,25 加算回路
16,26 IDFT(離散逆フーリエ変換) 回路
17,27 並直列変換回路
18 分割フィルタ係数生成回路
19a 高精度分割フィルタ係数生成回路
19b 分割フィルタ係数選択回路
28 抽出フィルタ係数生成回路
29a 高精度抽出フィルタ係数生成回路
29b 抽出フィルタ係数選択回路
100 送信アダプタ
101 変調器
102,201 A/D変換器
103,202 D/A変換器
200 受信アダプタ
203 復調器
300 既存モデム
DESCRIPTION OF
Claims (4)
受信装置で、受信したサブ変調信号を離散フーリエ変換で周波数領域の信号に変換し、複数の抽出フィルタにより複数のサブ変調信号を抽出し、分割前の周波数帯域に周波数シフトして全サブ変調信号を加算し、逆離散フーリエ変換で時間軸の信号に変換して分割前の変調信号を復元する通信方法において、
前記送信装置は、前記離散フーリエ変換の周波数分解能よりも前記サブ変調信号を生成する前記分割フィルタのフィルタ係数生成回路の周波数分解能を小さく設定するステップと、該フィルタ係数生成回路で生成されたフィルタ係数のうち、前記離散フーリエ変換の周波数分解能に応じた周波数間隔で選択したフィルタ係数のみを用いた前記分割フィルタで変調信号を分割するステップとを有し、
前記受信装置は、前記離散フーリエ変換の周波数分解能よりも前記サブ変調信号を抽出する前記抽出フィルタのフィルタ係数生成回路の周波数分解能を小さく設定するステップと、該フィルタ係数生成回路で生成されたフィルタ係数のうち、前記離散フーリエ変換の周波数分解能に応じた周波数間隔で選択したフィルタ係数のみを用いた前記抽出フィルタでサブ変調信号を抽出するステップとを有する
ことを特徴とする通信方法。 The transmitter converts the modulated signal into a frequency domain signal by discrete Fourier transform, divides it into multiple submodulated signals by multiple division filters, shifts the frequency to an arbitrary band on the frequency axis, and performs inverse discrete Fourier transform. Convert to time axis signal and send
The receiving device converts the received sub-modulated signal into a frequency domain signal by discrete Fourier transform, extracts a plurality of sub-modulated signals by a plurality of extraction filters, shifts the frequency to the frequency band before the division, and all sub-modulated signals In the communication method of restoring the modulation signal before the division by converting to a time-axis signal by inverse discrete Fourier transform,
The transmitting apparatus sets a frequency resolution of a filter coefficient generation circuit of the division filter that generates the sub-modulation signal smaller than a frequency resolution of the discrete Fourier transform, and a filter coefficient generated by the filter coefficient generation circuit And dividing the modulation signal with the division filter using only the filter coefficient selected at a frequency interval according to the frequency resolution of the discrete Fourier transform,
The receiving apparatus sets a frequency resolution of a filter coefficient generation circuit of the extraction filter that extracts the sub-modulation signal to be smaller than a frequency resolution of the discrete Fourier transform, and a filter coefficient generated by the filter coefficient generation circuit A sub-modulated signal is extracted by the extraction filter using only the filter coefficient selected at a frequency interval corresponding to the frequency resolution of the discrete Fourier transform.
受信したサブ変調信号を離散フーリエ変換で周波数領域の信号に変換し、複数の抽出フィルタにより複数のサブ変調信号を抽出し、分割前の周波数帯域に周波数シフトして全サブ変調信号を加算し、逆離散フーリエ変換で時間軸の信号に変換して分割前の変調信号を復元する受信装置と
を備えた通信システムにおいて、
前記送信装置は、前記離散フーリエ変換の周波数分解能よりも前記サブ変調信号を生成する前記分割フィルタのフィルタ係数生成回路の周波数分解能を小さく設定し、該フィルタ係数生成回路で生成されたフィルタ係数のうち、前記離散フーリエ変換の周波数分解能に応じた周波数間隔で選択したフィルタ係数のみを用いた前記分割フィルタで変調信号を分割する構成であり、
前記受信装置は、前記離散フーリエ変換の周波数分解能よりも前記サブ変調信号を抽出する前記抽出フィルタのフィルタ係数生成回路の周波数分解能を小さく設定し、該フィルタ係数生成回路で生成されたフィルタ係数のうち、前記離散フーリエ変換の周波数分解能に応じた周波数間隔で選択したフィルタ係数のみを用いた前記抽出フィルタでサブ変調信号を抽出する構成である
ことを特徴とする通信システム。 The modulated signal is converted into a frequency domain signal by discrete Fourier transform, divided into multiple sub-modulated signals by multiple division filters, frequency shifted to an arbitrary band on the frequency axis, and time-axis signal by inverse discrete Fourier transform Including a transmitting device that converts and transmits to
The received sub-modulated signal is converted into a frequency domain signal by discrete Fourier transform, a plurality of sub-modulated signals are extracted by a plurality of extraction filters, the frequency is shifted to the frequency band before division, and all sub-modulated signals are added. In a communication system comprising: a receiving device that converts to a time axis signal by inverse discrete Fourier transform and restores a modulated signal before division;
The transmission device sets a frequency resolution of a filter coefficient generation circuit of the division filter that generates the sub-modulated signal to be lower than a frequency resolution of the discrete Fourier transform, and among the filter coefficients generated by the filter coefficient generation circuit , The modulation signal is divided by the division filter using only the filter coefficient selected at a frequency interval according to the frequency resolution of the discrete Fourier transform,
The receiving apparatus sets a frequency resolution of a filter coefficient generation circuit of the extraction filter that extracts the sub-modulated signal to be lower than a frequency resolution of the discrete Fourier transform, and among the filter coefficients generated by the filter coefficient generation circuit A communication system, wherein a sub-modulated signal is extracted by the extraction filter using only filter coefficients selected at a frequency interval corresponding to the frequency resolution of the discrete Fourier transform.
前記送信装置は、変調機能を有する装置が出力する前記変調信号をA/D変換して入力する構成であり、
前記受信装置は、前記復元した変調信号をD/A変換して復調機能を有する装置に出力する構成である
ことを特徴とする通信システム。 The communication system according to claim 2,
The transmission device is configured to A / D-convert and input the modulation signal output by a device having a modulation function,
The communication apparatus is configured to perform D / A conversion on the restored modulated signal and output to a device having a demodulation function.
前記離散フーリエ変換の周波数分解能よりも小さく設定した周波数分解能のフィルタ係数を生成するフィルタ係数生成回路と、
前記フィルタ係数生成回路で生成されたフィルタ係数のうち、前記離散フーリエ変換の周波数分解能に応じた周波数間隔で選択したフィルタ係数のみを前記分割フィルタまたは前記抽出フィルタに設定し、前記変調信号の分割または前記サブ変調信号の抽出を行うフィルタ係数選択回路と
を備えたことを特徴とする信号分割回路。 The signal division circuit including the division filter or the extraction filter of the communication system according to claim 2,
A filter coefficient generation circuit for generating a filter coefficient with a frequency resolution set smaller than the frequency resolution of the discrete Fourier transform;
Of the filter coefficients generated by the filter coefficient generation circuit, only filter coefficients selected at a frequency interval corresponding to the frequency resolution of the discrete Fourier transform are set in the division filter or the extraction filter, and the modulation signal is divided or A signal division circuit comprising: a filter coefficient selection circuit that extracts the sub-modulation signal.
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