JP3541674B2

JP3541674B2 - マルチキャリア信号の生成方法及び送信装置

Info

Publication number: JP3541674B2
Application number: JP11556298A
Authority: JP
Inventors: 敬一金子
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2018-04-24
Also published as: JPH11308195A

Description

【０００１】
本発明はマルチキャリア信号の生成方法及び送信装置に係り、特に伝送すべきディジタル情報を所定の帯域で伝送するためのマルチキャリア信号の生成方法及び送信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル情報を伝送する場合、単一周波数の搬送波をディジタル情報に基づいて位相変調（ＰＳＫ）あるいは直交振幅変調（ＱＡＭ）するなどの方法が知られている。位相変調方式は、伝送すべきディジタル情報を搬送波の位相成分に対応させて変化させる変調方式であり、直交振幅変調方式は搬送波の位相と振幅の両方を変化させる変調方式である。従来は単一周波数の搬送波が伝送帯域幅におさまるように変調していた。
【０００３】
一方、最近では新たな伝送方式として直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）方式と呼ばれる伝送方式が提案されている。ＯＦＤＭ方式は、伝送帯域幅内に複数の直交する搬送波を発生させ、それぞれの搬送波を位相変調や直交振幅変調する方式である。なお、「搬送波が直交している」とは、隣接する搬送波のスペクトラムが当該搬送波の周波数位置で零になることを意味する。
【０００４】
このＯＦＤＭ方式は、搬送波当たりの占有帯域幅が狭くなり変調速度が遅くなる一方、複数の搬送波に情報を分割して伝送するため総合的な情報の伝送速度は低下しない。また、変調速度（シンボルレート）が遅くなるため、マルチパスによる遅延波の干渉領域にガードインターバル期間なる緩衝時間を設けても、相対的な効率の低下が少なくて済む。従って、このＯＦＤＭ方式はマルチパス環境下での特性に優れ、地上波ディジタル放送の伝送方式として注目されている。
【０００５】
ここで、送信側においてＯＦＤＭ方式の信号発生には、伝送すべき情報を各搬送波の位相あるいは振幅成分とみなし、周波数領域から離散フーリエ逆変換（ＩＤＦＴ）を施して時間領域の信号に変換する。受信側では離散フーリエ変換（ＤＦＴ）により時間領域の信号を周波数領域に戻す処理を行う。近年の半導体技術の進展によりこれらの信号処理が比較的高速で実現できるようになったことも、このＯＦＤＭ方式が注目されている理由の一つである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のＯＦＤＭ方式では、前述したように、マルチパスによる遅延波の干渉領域に対してガードインターバル期間なる緩衝時間を設けて、マルチパス環境下での特性を改善しているが、その反面、このガードインターバル期間は情報の伝送に寄与するものではないため、特に伝送距離が短い場合や伝送路の状態が良く、干渉領域も少ない場合でも一定の長さのガードインターバル期間を必要とすることから情報伝送速度の低下が免れ得ないという問題がある。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、マルチパス耐性を劣化させることなく、情報伝送効率を向上し得るマルチキャリア信号の生成方法及び送信装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の生成方法は、複数の送信電力のうち、任意に設定した一の送信電力で送信され、かつ、有効シンボル期間とガードインターバル期間とからなるシンボル期間単位で伝送されるマルチキャリア信号の生成方法であって、有効シンボル期間には、互いに周波数が異なる複数の搬送波のそれぞれを、各搬送波に割り当てられた伝送すべき情報信号で別々に変調して周波数分割多重した信号を伝送し、ガードインターバル期間は、設定した一の送信電力に応じて設定した長さとしたマルチキャリア信号を生成するようにしたものである。
【０００９】
また、上記の目的を達成するため、本発明の送信装置は、有効シンボル期間とガードインターバル期間とからなるシンボル期間単位で伝送されるマルチキャリア信号を送信する送信装置において、複数の送信電力のうち、任意に設定した一の送信電力でマルチキャリア信号を送信すると共に、設定した送信電力を示す送信電力選択信号を出力する送信部と、複数の送信電力にそれぞれ対応して異なる長さのガードインターバル期間の値を予め記憶しているテーブルと、伝送すべきデータを受けて演算を行い、互いに周波数が異なる複数の搬送波のそれぞれを、各搬送波に割り当てられた伝送すべきデータで別々に変調して周波数分割多重した信号を有効シンボル期間で伝送し、かつ、ガードインターバル期間を、送信部から入力された送信電力選択信号に基づいてテーブルを参照して得たガードインターバル期間の値としたマルチキャリア信号を生成する生成手段とを有する構成としたものである。
【００１０】
本発明が適用されるマルチキャリア無線システムでは、伝送距離が長い場合や伝送路の状態が悪い場合は、送信電力を大きく設定し、伝送距離が短い場合や伝送路の状態が良い場合は、送信電力を小さく設定する。一方、ガードインターバル期間は、マルチパスを軽減するための期間であり、伝送距離や伝送路の状態でマルスパスによる遅延波の到来時間が変化するため、伝送距離や伝送路の状態で可変することが望ましい。
【００１１】
そこで、本発明のマルチキャリアの生成方法及び送信装置では、設定した一の送信電力により伝送距離や伝送路の状態を推定し、その設定した一の送信電力に応じてガードインターバル期間を設定した長さとするようにしたため、伝送距離や伝送路の状態に応じて、ガードインターバル期間を最適な値に設定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面と共に説明する。図１は本発明になるマルチキャリア信号の生成方法及び送信装置の一実施の形態のブロック図、図２は図１の要部の一実施の形態の構成図を示す。
【００１３】
まず、図１と共に、送信装置の全体構成について説明する。図１において、端子１を介して入力された伝送すべき入力データ（例えば、ＭＰＥＧ方式に準拠して圧縮符号化された映像／音声符号化データ）は、入力回路２に供給されて必要に応じて誤り訂正符号の付与がクロック分周器３よりのクロックに基づいて行われる。クロック分周器３は中間周波数発振器８よりの１０．７ＭＨｚの中間周波数を分周して、この中間周波数に同期したクロックを発生する。
【００１４】
誤り訂正符号が付加された入力データは、所定の時間間隔（シンボル時間）で所定ビット単位で分割して並列に演算部４に供給され、ここでクロック分周器３から供給されるクロック信号に基づいてＩＤＦＴ演算され、更にガードインターバル期間が挿入されてそれぞれ同相信号（Ｉ信号）と直交信号（Ｑ信号）とされる。
【００１５】
図３は演算部４の出力Ｉ信号及びＱ信号のシンボル構成を示す。各シンボル期間は、図３に示すように、伝送しようとする入力データをＩＤＦＴ演算して得られたデータが伝送される有効シンボル期間ｔｓと、その直前に付加されたガードインターバル期間ｇｉとからなる、ｔａで示す期間である。ガードインターバル期間ｇｉはマルチパスを軽減するための期間で、その期間の信号波形は有効シンボル期間ｔｓの信号波形を繰り返し巡回したものである。
【００１６】
なお、ＯＦＤＭ信号の各搬送波の周波数間隔は、有効シンボル期間ｔｓの逆数に等しい。有効シンボル期間ｔｓをＮ分割した周期でサンプリングした値を得るために、周波数軸上でＮ個の複素数データを各シンボル期間ｔａ毎に１回、ＮポイントＩＤＦＴ演算を行って、その実数部をとることにより、ベースバンド時間軸波形のＩ信号が、またその虚数部をとることにより、ベースバンド時間軸波形のＱ信号が得られる。
【００１７】
これらのＩ信号とＱ信号は、出力バッファ５に供給されて一時記憶された後、クロック分周器３から供給されるクロック信号に同期して出力される。出力バッファ５は、演算部４からの出力Ｉ信号及びＱ信号が不連続で一定速度でないときに必要である。演算部４からＩ信号及びＱ信号が連続的に一定速度で出力される場合は、必ずしも出力バッファ５は必要としない。回路の簡略化のために出力速度を任意にする場合には、出力バッファ５を備える必要が生じるが、本発明の本旨ではないので、どちらの構成でもかまわない。
【００１８】
クロック分周器３からのクロックに基づいて、出力バッファ５より連続的に読み出されたＩ信号とＱ信号は、Ｄ／Ａ変換器・低域フィルタ（ＬＰＦ）６に供給され、ここでクロック分周器３からのクロックをサンプリングクロックとしてアナログ信号に変換された後、ＬＰＦにより必要な周波数帯域に成分のＩ信号とＱ信号とが通過されて直交変調器７へそれぞれ供給される。
【００１９】
直交変調器７は中間周波数発振器８よりの中間周波数を第１の搬送波とし、かつ、この中間周波数を９０°シフタ９により９０°シフトした中間周波数を第２の搬送波として、それぞれＤ／Ａ変換器・ＬＰＦ６より入力されたＩ信号とＱ信号で直交振幅変調して複数の搬送波が周波数分割多重されてなるＯＦＤＭ信号（マルチキャリア信号）を生成する。すなわち、このＯＦＤＭ信号は、互いに異なる周波数の複数の搬送波が、伝送すべきデータでそれぞれ位相変調あるいは直交位相振幅変調されている周波数分割多重信号である。
【００２０】
直交変調器７より取り出されたＯＦＤＭ信号は、周波数変換器１０により所定の送信周波数帯のＲＦ信号に周波数変換された後、送信部１１で電力増幅等の送信処理を受けて図示しないアンテナより放射される。
【００２１】
ところで、この実施の形態の送信装置を含むマルチキャリア無線システムは、複数の送信電力が設定可能なマルチキャリア無線システムであり、伝送距離や伝送路の状態により任意に送信電力を変えられる構成とする。ここで、伝送距離が長い場合や伝送路の状態が悪い場合は、送信電力を大きく設定する。また、伝送距離が短い場合や伝送路の状態が良い場合は、送信電力を小さく設定する。
【００２２】
伝送距離が長い場合や伝送路の状態が悪い場合は、マルチパスによる遅延波の到来時間は長くなり、干渉領域も多くなる。従って、ガードインターバル期間を多めに設定する必要がある。一方、伝送距離が短い場合や伝送路の状態が良い場合は、マルチパスによる遅延波の到来時間は短くなり、干渉領域も少ない。従って、ガードインターバル期間を少なく設定しても、その改善効果は劣化しない。よって、この送信電力の切換に連動し、送信電力に対応する所定のガードインターバル期間を挿入することにより、目的のマルチキャリア信号を生成することができる。
【００２３】
上記の原理を実現するため、図１の送信部１１は図２に示すように、送信電力切換回路部１１０を有する。送信電力切換回路部１１０は、入力端子２１を介して入力された周波数変換器１０よりのＲＦ信号を入力信号として受け、端子２２を介して与えられた手動等による切換指示により決定された電力利得で増幅して出力端子２４へ出力し、図示しないアンテナより放射する。また、送信電力切換回路部１１０は、スイッチ等で操作者が送信電力を決定した時、その切換指示が端子２２を介して与えられ、それに基づき送信電力選択信号を発生して、端子２３を介して図１の演算部４へ出力する。
【００２４】
図１のテーブル１２は、送信部１１が設定可能な複数の送信電力のそれぞれに対応して、複数のガードインターバル期間の設定値を予め保持している。このテーブルでは、前述した理由から送信電力が大なるほど、ガードインターバル期間が長く設定されている。
【００２５】
演算部４は、送信部１１内の送信電力切換回路部１１０から入力された上記の送信電力選択信号に従って、このテーブル１２の送信電力を参照し、その参照送信電力に対応したガードインターバル期間の値をテーブル１２から読み出す。この場合、前述したように、伝送距離が長い場合や伝送路の状態が悪いほど、送信電力が大きな値に切換設定され、それに対応して大なるガードインターバル期間の値が読み出されることになる。
【００２６】
これにより、演算部４は、図３に示したように、伝送しようとする入力データをＩＤＦＴ演算して得たデータを有効シンボル期間ｔｓにて出力し、更にその直前に、送信部１１からの送信電力選択信号に応じて可変した値のガードインターバル期間ｇｉを挿入した信号を出力する。なお、有効シンボル期間ｔｓは複数の搬送波周波数を一定とする必要から常に一定であるため、ガードインターバル期間ｇｉの可変により、シンボル期間ｔａが変化する。
【００２７】
このようにして、有効シンボル期間ｔｓには、互いに周波数が異なる複数の搬送波のそれぞれを、各搬送波に割り当てられた伝送すべきデータで別々に変調して周波数分割多重した信号を伝送し、ガードインターバル期間ｇｉは、一の送信電力に応じて設定した長さとしたマルチキャリア信号が送信部１１から送信される。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、設定した一の送信電力に応じてガードインターバル期間を設定した長さとすることにより、伝送距離や伝送路の状態に応じて、ガードインターバル期間を最適な値に設定するようにしたため、簡単な構成で、マルチパス環境下での良好な特性を確保したまま、情報伝送速度の低下を最小限に抑えることができ、特に近距離伝送における情報の伝送効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のブロック図である。
【図２】図１中の要部である送信部の一実施の形態のブロック図である。
【図３】ガードインターバル期間の説明図である。
【符号の説明】
１データ入力端子
４演算部
７直交変調器
１１送信部
１２テーブル
１１０送信電力切換回路部
ｔａシンボル期間
ｔｓ有効シンボル期間
ｇｉガードインターバル期間

Claims

複数の送信電力のうち、任意に設定した一の送信電力で送信され、かつ、有効シンボル期間とガードインターバル期間とからなるシンボル期間単位で伝送されるマルチキャリア信号の生成方法であって、
前記有効シンボル期間には、互いに周波数が異なる複数の搬送波のそれぞれを、各搬送波に割り当てられた伝送すべき情報信号で別々に変調して周波数分割多重した信号を伝送し、前記ガードインターバル期間は、前記設定した一の送信電力に応じて設定した長さとしたマルチキャリア信号を生成することを特徴とするマルチキャリア信号の生成方法。
前記ガードインターバル期間は、前記送信電力が大なるときは小であるときよりも長く設定することを特徴とする請求項１記載のマルチキャリア信号の生成方法。
有効シンボル期間とガードインターバル期間とからなるシンボル期間単位で伝送されるマルチキャリア信号を送信する送信装置において、
複数の送信電力のうち、任意に設定した一の送信電力でマルチキャリア信号を送信すると共に、設定した送信電力を示す送信電力選択信号を出力する送信部と、
前記複数の送信電力にそれぞれ対応して異なる長さの前記ガードインターバル期間の値を予め記憶しているテーブルと、
伝送すべきデータを受けて演算を行い、互いに周波数が異なる複数の搬送波のそれぞれを、各搬送波に割り当てられた伝送すべきデータで別々に変調して周波数分割多重した信号を前記有効シンボル期間で伝送し、かつ、前記ガードインターバル期間を、前記送信部から入力された前記送信電力選択信号に基づいて前記テーブルを参照して得た前記ガードインターバル期間の値とした前記マルチキャリア信号を生成する生成手段と
を有することを特徴とする送信装置。
前記テーブルは、前記ガードインターバル期間が、前記送信電力が大なるときは小であるときよりも長い値に設定されていることを特徴とする請求項３記載の送信装置。