JP5663179B2

JP5663179B2 - 送信装置

Info

Publication number: JP5663179B2
Application number: JP2010064477A
Authority: JP
Inventors: 小林　隆宏; 隆宏小林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2015-02-04
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: JP2011199616A

Description

本発明は、送信装置に関する。

ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式に基づいて送信信号を生成する送信装置では、送信信号においてシンボル毎のガードインターバルにＣＰ（Cyclic Prefix）が挿入される。ガードインターバルは、受信側にシンボルの境界（シンボルタイミング）を認識させてシンボル同期をとらせることにも使用されるものであり、シンボルの最後尾部分がＣＰとして当該シンボルの先頭部分にコピーされる時間間隔である。また、ＣＰは、ガードインターバルにコピーされたデータ、またはシンボルの最後尾部分が当該シンボルの先頭部分にコピーされる仕組みである。例えば、下記特許文献１には、上述したような信号の伝送方法が開示されている。

特開２００８−２８３４１６号公報

しかしながら、上記従来技術におけるガードインターバル（ＣＰ）は、シンボルの最後尾部分から生成されるため、データの内容によって電力があまり大きくならないことがある。受信側は、希望波だけでなくノイズが加わった信号を受信するので、希望波のガードインターバルの電力が大きくない場合には、ノイズの影響が大きく、シンボルタイミングの精度が下がることがある。受信側は、シンボルタイミングの精度が下がると、復調するデータの精度も下がってしまう。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、シンボル同期の精度を向上することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、送信装置に係る第１の解決手段として、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式に基づいてサブキャリアを逆フーリエ変換したシンボル間にガード部分を設けたＯＦＤＭ信号を送信する送信装置であって、前記シンボルに相当する第１の信号に、前記ガード部分の電力を上昇させるための第２の信号を加算させる電力上昇手段を備えるという手段を採用する。

本発明では、送信装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記電力上昇手段は、前記第１の信号に使用されないサブキャリア（未使用サブキャリア）をデジタル変調し、当該未使用サブキャリアを逆フーリエ変換することで前記第２の信号を生成し、前記第２の信号のカード部分に対応する部分の電力を所定のしきい値よりも高くするという手段を採用する。

本発明では、送信装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記第２の信号を前記第１の信号の波形に応じて時間軸方向にシフトさせるという手段を採用する。

本発明では、送信装置に係る第４の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記電力上昇手段は、前記未使用サブキャリアが固定である場合に、前記第２の信号をデジタルデータとして予め記憶し、当該デジタルデータに基づいて第２の信号を生成するという手段を採用する。

本発明では、送信装置に係る第５の解決手段として、上記第４の解決手段において、前記電力上昇手段は、前記デジタルデータの読み出し位置を前記第１の信号の波形に応じて変化させることで第２の信号を時間軸方向にシフトさせるという手段を採用する。

本発明によれば、第１の信号に第２の信号を加算することで第１の信号のガード部分の電力を上げる。これにより、送信信号のガード部分の電力が上がってシンボルタイミングが明確になるので、受信側は、シンボルタイミングを精度よく認識して、シンボル同期の精度を向上できる。

本発明の第１実施形態に係る基地局Ａの機能ブロック図である。本発明の第１実施形態に係る基地局Ａの第２の信号のＩ軸成分（ａ）及びＱ軸成分の例（ａ）を示す図である。本発明の第１実施形態に係る基地局Ａの第１の信号及び第２の信号から生成されるシンボルを示す図である。本発明の第２実施形態に係る基地局Ｂの機能ブロック図である。本発明の第２実施形態に係る基地局Ｂにおける未使用サブキャリアの例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
〔第1実施形態〕
第１実施形態に係る基地局Ａ（送信装置）は、その他の基地局（図示略）と所定間隔をあけて離散的に配置されており、直交周波数分割多元接続（ＯＦＤＭＡ：Orthogonal Frequency Division Multiple Access）方式を用いてセル内の無線端末と通信する。周知のようにＯＦＤＭＡ方式は、直交関係にある複数のサブキャリアを用いて通信を行うマルチキャリア通信の一種であり、上記サブキャリアを各無線端末に割り当てることで多元接続を実現する。基地局Ａは、サブキャリアの変調方式としてデジタル振幅変調及びデジタル位相変調を用いる。

基地局Ａは、図１に示すように、送信部１、受信部２及び制御部３を備えている。送信部１は、第１Ｓ／Ｐ変換部１ａ、第１デジタル変調部１ｂ、第１逆フーリエ変換部１ｃ、第２デジタル変調部１ｄ、第２逆フーリエ変換部１ｅ、時間シフト部１ｆ、加算部１ｇ、ＣＰ挿入部１ｈ及び無線信号送信部１ｉを備えている。なお、第２デジタル変調部１ｄ、第２逆フーリエ変換部１ｅ、時間シフト部１ｆ、加算部１ｇ及び制御部３は、本実施形態における電力上昇手段を構成する。

第１Ｓ／Ｐ変換部１ａは、制御部３から入力されるパケットデータなどの実データであるデータ信号を、第１の信号（図３（ａ）参照）の生成に使用されるサブキャリアと同数に分割し、それぞれのデータ信号を第１デジタル変調部１ｂに出力する。上記第１の信号とは、第１Ｓ／Ｐ変換部１ａ、後述する第１デジタル変調部１ｂ及び第１逆フーリエ変換部１ｃの処理によって生成される信号である。なお、第１の信号の詳細については、後述する。

第１デジタル変調部１ｂは、使用されるサブキャリアと同数設けられており、分割されたデータ信号をサブキャリアを用いてデジタル変調し、第１の変調信号として第１逆フーリエ変換部１ｃに出力する。なお、第１デジタル変調部１ｂは、制御部３に指示された変調方式、例えばＢＰＳＫ（Binary Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ(Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭなどに基づいてデジタル変調を行う。
第１逆フーリエ変換部１ｃは、高速逆フーリエ変換処理を用いて各第１の変調信号を直交多重化することにより第１の信号を生成し、第１の信号を加算部１ｇに出力する。

第２デジタル変調部１ｄは、制御部３から入力されるデータ信号を第１の信号の生成に使用されないサブキャリア（未使用サブキャリア）を用いてデジタル変調し、第２の変調信号として第２逆フーリエ変換部１ｅに出力する。なお、第２デジタル変調部１ｄは、未使用サブキャリアと同数設けられている。例えば、未使用サブキャリアは、ＯＦＤＭ信号の周波数帯のうち、図５の網掛け部分のサブキャリアが相当するが、特にこれに限定はせず、未使用になっているサブキャリアであれば如何なるものでもよい。

第２逆フーリエ変換部１ｅは、高速逆フーリエ変換処理を用いて各第２の変調信号を直交多重化することにより第２の信号（図３（ｂ）参照）を生成し、第２の信号を加算部１ｇに出力する。第２の信号は、図２に示すように、局所的（時間Ｔ１）に電力が高い。なお、第２の信号の時間Ｔ１における電力は、平均電力が所定のしきい値より高くなるように調整されている。この第２の信号は、後述する加算部１ｇにおいて第１の信号に加算され、時間Ｔ１の電力により第１の信号の該当部分の電力を上げる。第１の信号の該当部分は、シンボルの先頭部分のガードインターバル（ガード部分）にＣＰ（Cyclic Prefix）としてコピーされるシンボルの最後尾部分（ＣＰ予定部分）である。

時間シフト部１ｆは、加算部１ｇにおいて第１の信号に第２の信号を加算する際にＣＰ予定部分の電力が最大限上がるように第２の信号を時間軸方向にシフトし、加算部１ｇに出力する。ここで、ＣＰ予定部分について、第１の信号の波形の凸部と第２の信号の波形の凹部とが重なってしまうと電力が上がらないので、重ならないように第２の信号を時間軸方向にシフトする。

加算部１ｇは、第１の信号に第２の信号を加算し、加算後の第１の信号をＣＰ挿入部１ｈに出力する。
ＣＰ挿入部１ｈは、第１の信号にＣＰを挿入し、ＯＦＤＭ信号として無線信号送信部１ｉに出力する（図３（ｃ）参照）。
無線信号送信部１ｉは、ＣＰ挿入部１ｈから入力されたＯＦＤＭ信号にＤ／Ａ変換処理及びアップコンバート処理などを施し、ＲＦ帯のＯＦＤＭ信号をアンテナを介して無線端末に送信する。

受信部２は、制御部３の制御の下、無線端末から受信したＯＦＤＭ信号に復調処理を施し、制御部３に出力する。
制御部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される内部メモリ並びに上記送信部１及び受信部２と信号の入出力を行うインタフェース回路等から構成されており、上記ＲＯＭに記憶された制御プログラム及び受信部２が受信する信号に基づいて基地局Ａの全体動作を制御する。なお、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムは、ＣＰ電力上昇プログラムを備えており、制御部３はＣＰ電力上昇プログラムに基づいてＣＰの電力を上昇させる。

次に、上記構成の基地局Ａの動作について説明する。
制御部３は、ＯＦＤＭ信号の生成時に、第１Ｓ／Ｐ変換部１ａ、第１デジタル変調部１ｂ及び第１逆フーリエ変換部１ｃを制御することで、第１の信号を生成する。第１の信号は、パケットデータなどの実データに基づいてデジタル変調されたサブキャリアが直交多重化された信号である。第１の信号は、複数のシンボル（図３（ａ）参照）が連なるように構成されている。シンボルの最後尾部分が、図３（ａ）に示すように、ＣＰとしてコピーされるＣＰ予定部分である。

制御部３は、第２デジタル変調部１ｄ、第２逆フーリエ変換部１ｅ、時間シフト部１ｆを制御することで、第２の信号を生成する。この際、時間シフト部１ｆは、第１の信号の波形の凸部と第２の信号の波形の凹部とが重ならないように第２の信号を時間軸方向にシフトする。第２の信号は、デジタル変調された未使用サブキャリアが直交多重化された信号である。未使用サブキャリアは、第２の信号の時間Ｔの電力の平均電力が所定のしきい値より高くなるように時間Ｔに対応する部分の電力が上がっている。第２の信号における時間Ｔは、図３（ｂ）に示す第１の信号のＣＰ予定部分に重なる部分（重畳部分）である。

上述したように生成された第１の信号と第２の信号とを加算部１ｇは加算して、第１の信号のＣＰ予定部分の電力を上げる。この後、ＣＰ挿入部１ｈは、図３（ｃ）に示すようにＣＰ予定部分をＣＰとしてシンボルの先頭部分にコピーする。

以上のように、第１実施形態では、第１の信号と第２の信号とを加算することでＣＰ予定部分の電力を上げる。これにより、送信信号であるＯＦＤＭ信号のＣＰの電力が上がってシンボルタイミングが明確になるので、受信側は、シンボルタイミングを精度よく認識して、シンボル同期の精度を向上できる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係る基地局Ｂは、図４に示すように送信部１において第２デジタル変調部１ｄ、第２逆フーリエ変換部１ｅ及び時間シフト部１ｆの代わりに第２の信号生成部１ｊを備える点において、上記第１実施形態と相違する。したがって、基地局Ｂにおいて第1実施形態と同一の機能構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。

基地局Ｂは、第２の信号の生成に固定の未使用サブキャリアを使用する。例えば、図５に示すように全サブキャリア数が５１２本である場合に、周波数軸上の両端の３２本づつのサブキャリアを未使用サブキャリアとして用いる。
基地局Ｂは、図４に示すように、送信部１、受信部２及び制御部３を備えている。送信部１は、第１Ｓ／Ｐ変換部１ａ、第１デジタル変調部１ｂ、第１逆フーリエ変換部１ｃ、第２の信号生成部１ｊ、加算部１ｇ、ＣＰ挿入部１ｈ及び無線信号送信部１ｉを備えている。なお、第２の信号生成部１ｊ及び制御部３は、本実施形態における電力上昇手段を構成する。

第２の信号生成部１ｊは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）からから構成されており、第２の信号をデジタルデータとして予め記憶し、第１の波形に応じて読み出し位置を変化させることで第２の信号を時間軸方向にシフトする。なお、をデジタルデータとして記憶した第２の信号を利用できるのは、未使用サブキャリアが固定であるためである。
次に、上記構成の基地局Ｂの動作について説明する。
制御部３は、第２の信号生成部１ｊに第２の信号を生成させる。この際、制御部３は、第１の信号の波形の凸部と第２の信号の波形の凹部とが重ならないように第２の信号生成部１ｊにデジタルデータの読み出し位置を変化させる。その後、加算部１ｇは、第１の信号と第２の信号とを加算する。これにより、第１実施形態と同様に、第１の信号のＣＰ予定部分の電力を上げることができる。

以上のように、第２実施形態では、第１の信号と第２の信号とを加算することでＣＰ予定部分の電力を上げる。これにより、受信側は、シンボルタイミングを精度よく認識して、シンボル同期の精度を向上できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、例えば以下のような変形が考えられる。
（１）上記実施形態では、第２の信号の時間Ｔ（重畳部分）の電力の平均電力が所定のしきい値より高くなるようにしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ピーク電力が所定の電力より高くなるようにしてもよい。

Ａ，Ｂ…基地局、１…送信部、２…受信部、３…制御部、１ａ…第１Ｓ／Ｐ変換部、１ｂ…第１デジタル変調部、１ｃ…第１逆フーリエ変換部、１ｄ…第２デジタル変調部、１ｅ…第２逆フーリエ変換部、１ｆ…時間シフト部、１ｇ…加算部、１ｈ…ＣＰ挿入部、１ｉ…無線信号送信部、１ｊ…第２の信号生成部

Claims

ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式に基づいてサブキャリアを逆フーリエ変換したシンボル間にガード部分を設けたＯＦＤＭ信号を送信する送信装置であって、
前記シンボルに相当する第１の信号に、前記ガード部分の電力を上昇させるための第２の信号を加算させる電力上昇手段を備え、
前記電力上昇手段は、前記第１の信号に使用されないサブキャリア（未使用サブキャリア）をデジタル変調し、当該未使用サブキャリアを逆フーリエ変換することで前記第２の信号を生成し、前記第２の信号の重畳部分に対応する部分の電力を所定のしきい値よりも高くすることを特徴とする送信装置。
前記電力上昇手段は、前記第２の信号を前記第１の信号の波形に応じて時間軸方向にシフトさせることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
前記電力上昇手段は、前記未使用サブキャリアが固定である場合に、前記第２の信号をデジタルデータとして予め記憶し、当該デジタルデータに基づいて第２の信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
前記電力上昇手段は、前記デジタルデータの読み出し位置を前記第１の信号の波形に応じて変化させることで第２の信号を時間軸方向にシフトさせることを特徴とする請求項３に記載の送信装置。