JP2015171000A - 多重伝送システム及び多重伝送方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】短遅延での伝送が要求される短遅延データと高レートでの伝送が要求される高レートデータを多重化して伝送するシステムにおいて、マルチパス環境における高レートデータに対する受信性能を向上させる。
【解決手段】短遅延データをスペクトル拡散で送信し、高レートデータをOFDMで送信する。受信装置において、復調した短遅延データに対して、送信装置と同じ変調及び拡散を行うことで、OFDM信号への干渉成分を推定し、推定した干渉成分を受信信号から減算することでOFDM信号を得る。
【選択図】図2

Description

本発明は、複数の互いに独立した情報を互いに干渉することなく多重化し伝送を行う多重伝送システムに関する。
複数の装置間で連携を取り合い、音声・画像等のデータ処理を行う状況においては、処理される画像・音声等のデータのほか、装置間で連携を取り合うための連携データなど多種で、かつ大量のデータが伝送される。多種で、かつ大量のデータの伝送は、広い周波数帯域を用いることで可能となるが、無線では混信の回避のための取り決めによって使用可能な周波数帯域が決められている。同様に、有線では使用するケーブルの特性に応じ使用可能な周波数帯域が決められている。そのため、各装置において使用可能な周波数帯域は有限であり、有限の周波数帯域で多くのデータを効率よく伝送することが要求される。その技術として、複数のデジタルデータを一つにまとめ、同時に送信する多重化技術がある。
複数のデータを多重化する手法として、CDM(Code Division Multiplex)がある。CDMは、送信側で複数のデータそれぞれに対して互いに直交した拡散符号c(t)、c(t)、…c(t)を割り当て、その割当てられた拡散符号とデータを乗算する拡散処理を行う。その後、それぞれの拡散した信号を加算することで多重化し、送信する。受信側では、受信信号と拡散符号c(t)(nは1、2、…N)の相関をシンボル毎に取る逆拡散処理を行い、拡散符号c(t)で拡散される前のデータを取り出す。
CDMは逆拡散を行うことでデータを拡散前の状態に戻すと同時に、拡散符号間の直交性から多重化されている他の信号や雑音を抑制する。そのため、受信側で多重化された信号からそれぞれのデータを取り出すことが可能となる。ただし、シンボル長が長いほど伝送遅延は大きくなる。これは、逆拡散ではシンボル毎に相関を取るため、相関を取るシンボルの全体を受信した後でないと相関結果を得ることができないためである。
また、短い遅延時間での伝送が要求されるデータ(以下、短遅延データ)と高い伝送レートでの伝送が要求されるデータ(以下、高レートデータ)の多重化が要求されるような場合がある。この多重化が要求される一例として、複数の装置間で連携を取り合い、画像データ等の大容量データ処理を行う状況がある。伝送遅延が生じると装置間の連携に重大な支障をきたす連携データを短遅延データとして伝送し、大容量データを高レートデータとして伝送する。
短遅延データと高レートデータの多重化は、特許文献1の技術を利用して実現することができる。
特許文献1には、異なる伝送レートのデータを多重化して送信する技術が記載されている。この技術では、高いデータレートで伝送されるデータをS/P(Serial to Parallel)変換する。その後、分割されたデータそれぞれと、低いデータレートで伝送されるデータを、CDMで多重化して伝送する。
特許文献1に記載の技術で用いる拡散符号に、OVSF(Orthogonal Variable Spreading Factor)符号を用いることで、短遅延データと高レートデータの多重化を行うことができる。OVSF符号は、互いに直交した異なる符号長の符号を持つ(非特許文献1)。この時、短遅延データの拡散符号に短い符号長のOVSF符号を用いることで、送信信号のシンボル長が短くなり、短遅延伝送が可能になる。
送信信号のシンボル長が短くなるほど、受信性能は劣化する。これは、シンボル長が短いほど、受信側の逆拡散処理における雑音の抑制効果が低下するためである。そこで、シンボル長の短い短遅延データの変調方式を、多値数の少ない(信号点数の少ない)変調方式とすることで、受信性能の劣化を防ぐ。ただし、多値数の少ない変調を行うことで、短遅延データの伝送レートは、高レートデータと比較して低くなる。
特開平8−65273号公報
立川敬二著「W−CDMA移動通信方式」丸善株式会社発行、平成13年6月25日、p.31−35
しかしながら、特許文献1に記載のCDMを用いた多重伝送システムでは、CDMによる振幅方向の多重化数が増えるほどマルチパス環境における受信性能は劣化する。
受信側の逆拡散では、拡散符号間の直交性を利用して多重化されている他の信号の抑制を行うが、マルチパス環境では直接波と遅延波の拡散符号間に時間的なずれが生じる。図1に示すように、時間的にずれが生じた拡散符号は互いに完全には直交していない。そのため、マルチパス環境では直接波と遅延波の拡散符号間の直交性がなく、逆拡散における遅延波の抑制率が下がり、符号間干渉が発生する。さらに、符号間干渉はCDMの多重化数に比例して増大する。結果、CDMの多重化数の増加に伴い符号間干渉が増え、マルチパス環境における受信性能は劣化する。
短遅延データは、受信性能劣化が生じるマルチパス環境において、変調方式の多値数を下げることで性能改善が行える。一方、大量のデータを伝送しなければならない高レートデータは多値数が下げられず、マルチパス環境における受信性能が劣化するという問題があった。
本発明は以上の課題を解決するためになされたもので、マルチパス環境における高レートデータの受信性能の劣化を抑えることを目的とする。
本発明の一つの態様の多重伝送システムは、
短い遅延時間での伝送が要求される短遅延データをスペクトル拡散で変調する拡散変調部と、
高い伝送レートでの伝送が要求される高レートデータをOFDMで多重変調するOFDM変調部と、
前記拡散変調部による変調の結果得られる信号と前記OFDM変調部による変調の結果得られる信号とを多重化する多重化部と、
前記多重化部が多重化した信号を送信する送信部とを有する
送信装置と、
前記送信装置から送信された信号を、伝送路を介して受信する受信部と、
前記受信部で受信した受信信号から、前記短遅延データを推定するスペクトル拡散復調部と、
前記スペクトル拡散復調部が推定した前記短遅延データの推定結果に基づいて、
前記拡散変調部による変調の結果得られる信号から前記OFDM変調部による変調の結果得られる信号が受ける干渉成分を推定する干渉推定部と、
前記受信信号から前記干渉推定部で推定された干渉成分を除去する減算部と、
前記減算部で得られた、前記干渉成分が除去された信号から、前記高レートデータを推定するOFDM復調部と
を有する受信装置と
を備えたことを特徴とする。
本発明の他の態様の多重伝送システムは、
短い遅延時間での伝送が要求される第1乃至第I(Iは2以上の整数)の短遅延データを、それぞれ互いに直交する異なる拡散符号を用いてスペクトル拡散で変調する第1乃至第Iの拡散変調部と、
高い伝送レートでの伝送が要求される高レートデータをOFDMで多重変調するOFDM変調部と、
前記第1乃至第Iの拡散変調部による変調の結果得られる第1乃至第Iの信号と、前記OFDM変調部による変調の結果得られる信号とを多重化する多重化部と、
前記多重化部が多重化した信号を送信する送信部と
を有する送信装置と、
前記送信装置から送信された信号を、伝送路を介して受信する受信部と、
前記受信部で受信した受信信号から、それぞれ前記第1乃至第Iの短遅延データを推定する第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部と、
それぞれ前記第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部による前記第1乃至第Iの短遅延データの推定結果に基づいて、前記第1乃至第Iの拡散変調部による変調の結果得られる前記第1乃至第Iの信号から前記OFDM変調部による変調の結果得られる信号が受ける第1乃至第I干渉成分を推定する第1乃至第Iの干渉推定部と、
前記第1乃至第Iの干渉推定部で推定された、前記第1乃至第Iの干渉成分を加算して、前記第1乃至第Iの信号から前記OFDM変調部による変調の結果得られる信号が受ける干渉成分を算出する加算部と、
前記受信信号から前記加算部で算出された干渉成分を除去する減算部と、
前記減算部で得られた、前記干渉成分が除去された信号から、前記高レートデータを推定するOFDM復調部と
を有する受信装置と
を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、
高レートデータをマルチパス耐性の高いOFDMで多重化し、かつ、送信時の多重化に伴う短遅延データからの干渉を受信側で除去することにより、マルチパス環境における高レートデータの受信性能が改善される。
従来の多重伝送システムにおける、マルチパス環境での直接波と遅延波間の干渉を示す図である。 本発明の実施の形態1の多重伝送システムを示すブロック図である。 図2の拡散部102における拡散処理を示す図である。 図2のOFDM変調部103の構成例を示すブロック図である。 (a)〜(c)は、図2の加算部104による加算を示す図である。 図2の逆拡散部202による逆拡散を示す図である。 図2の干渉推定部204の構成例を示すブロック図である。 実施の形態1の送信装置の動作の手順を示すフローチャートである。 実施の形態1の受信装置の動作の手順を示すフローチャートである。 実施の形態1で用いられる受信装置の変形例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態2で用いられる受信装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態2で行われるスライディング相関を示す図である。 本発明の実施の形態3で用いられる送信装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態4の多重伝送システムの送信装置を示すブロック図である。 実施の形態4の多重伝送システムの受信装置を示すブロック図である。
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図2は本実施の形態の多重伝送システムの構成を示す図である。
図示の多重伝送システムは短遅延データと高レートデータを多重化して送信する送信装置100と、受信信号から短遅延データと高レートデータを分離し、復調を行う受信装置200を備える。
図2に示される送信装置100は、変調部101、拡散部102、OFDM変調部103、及び加算部104を有する。変調部101と拡散部102とで、拡散変調部110が構成される。
送信装置100の入力として、高レートデータDhと短遅延データDsとが存在する。高レートデータDhは、高レート伝送が要求されるデータである。短遅延データDsは、短遅延伝送が要求されるデータである。高レートデータDhと短遅延データDsとは別の種類のデータであるため、それぞれ個別に入力される。
高レートデータDhは、例えば音声データ、画像データである。
短遅延データDsは、例えば送信装置100と受信装置200との間での連携を取るためのデータである。連携を取るためのデータとして、例えば、送信装置100で行われる一つの処理の完了を条件として、受信装置200で別の処理を開始する場合に、送信装置100から受信装置200に送信される、上記一つの処理の完了を知らせるデータが挙げられる。
変調部101は短遅延データDsを変調し、変調結果s(t)を拡散部102へ供給する。変調方式としては、例えばPSK(Phase−Shift Keying)、AM(Amplitude Modulation)などを用い得る。
拡散部102は、信号s(t)に拡散符号c(t)を乗算するスペクトル拡散を行い、拡散信号p(t)(=c(t)×s(t))を生成する。拡散部102で行なわれる処理の一例を図3に示す。拡散符号c(t)の符号長は信号s(t)のシンボル長Tと同じ長さである。また、拡散符号c(t)はあらかじめ決められた符号とし、送信装置100と受信装置200は同じ符号を保持している。
拡散符号c(t)の最小パルス継続時間Tcは、
Tc=2/Fw
(但し、Fwは、使用可能周波数帯域幅)
で得られる。最小パルス継続時間Tcから拡散率T/Tcが得られる。拡散符号をTc間隔に区切ったそれぞれをチップと呼ぶ。
OFDM変調部103は、高レートデータDhを変調し、OFDMで多重化する。図4にOFDM変調部103の構成を示す。図4に示されるOFDM変調部103は、S/P変換部301、変調部302−1〜302−M、及びIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)部303を有する。
S/P変換部301は高レートデータDhをM分割し、パラレルデータに変換する。変換により得られたパラレルデータはそれぞれ変調部302−1〜302−Mへ供給される。
変調部302−1〜302−Mはそれぞれに供給された高レートデータDhを分割したものを変調し、変調結果をIFFT部303へ出力する。変調方式としては、例えばPSK(Phase−Shift Keying)、AM(Amplitude Modulation)などを用い得る。
IFFT部303は変調部302−1〜302−Mで変調されたM個の信号に対しIFFT処理を行い、OFDM信号sOFDM(t)を生成する。
加算部104は、図5(a)に示される拡散信号p(t)(=(c(t)×s(t)))と図5(b)に示されるOFDM信号sOFDM(t)を加算し、図5(c)に示される送信信号
q(t)
=p(t)+sOFDM(t)
=(c(t)×s(t)+sOFDM(t))
を生成する。これによって、短遅延データDsと高レートデータDhが多重化される。
送信部105は、加算部104の出力である送信信号q(t)に対し、D/A変換、電力増幅、周波数変換等を行った後、伝送路300に送出する。
図2に戻り、受信装置200は、受信部201、逆拡散部202、復調部203、干渉推定部204、減算部205、及びOFDM復調部206を有する。逆拡散部202と復調部203とによりスペクトル拡散復調部210が構成されている。
受信部201は、送信装置100から、伝送路300を介して伝送された信号を、受信し、周波数変換、A/D変換など行ってベースバンドの受信信号r(t)を出力する。
受信信号r(t)は、送信信号q(t)と伝送路300で受けた雑音n(t)との和で表される。即ち、
r(t)
=q(t)+n(t)
=c(t)×s(t)+sOFDM(t)+n(t)
の関係がある。
逆拡散部202は受信信号r(t)と拡散符号c(t)の相関を取る。具体的には、受信信号r(t)に拡散符号c(t)を乗算し、その後、チップ毎の総和を取り、最後に拡散率の逆数(1/(T/Tc))を乗算する。
受信信号r(t)に対して逆拡散を行った結果を式(1)に示す。なお、拡散符号のOVSF符号は±1の値を取る。
Figure 2015171000
拡散信号p(t)(=c(t)×s(t))に対する逆拡散結果は式(1)の右辺の第1項に表される。受信信号r(t)が、拡散信号p(t)(=(c(t)×s(t))のみから成ると仮定したときの、逆拡散処理を図6に示す。逆拡散により、拡散信号p(t)は、元の信号s(t)に戻る。
伝送路で受けた雑音n(t)に対する逆拡散結果は式(1)の右辺の第3項に表される。受信信号が伝送路で受けた雑音をガウス雑音と仮定すると、雑音電力は雑音の分散に比例する。逆拡散部202では、雑音に対して平均化処理が行われるため分散が小さくなり、ガウス雑音電力は1/(T/Tc)倍に大幅抑制される。
OFDM信号sOFDM(t)に対する逆拡散結果は式(1)の右辺の第2項に表される。時間軸でOFDM信号を見ると、複数の互いに独立なサブキャリアデータ信号を重ね合わせた信号となる。中央極限定理により、複数の互いに独立な信号の和の分布はガウス分布に近づく。そのため、拡散信号と比べた場合、OFDM信号はガウス雑音と見なせる。よって、雑音同様、OFDM信号電力は1/(T/Tc)倍に大幅抑制される。
変調結果s(t)のシンボル長Tは、短いほど伝送遅延が短くなる一方、逆拡散部202における雑音電力抑制量が減り、受信性能が劣化する。そのため、シンボル長Tは、システムで要求される伝送遅延を満たす最大の値とすると好適である。
同時に、短いシンボル長Tによる受信性能の劣化を防ぐため、変調部101の多値数は、システムで要求される受信性能を満たすように、できる限り小さな値とするのが好適である。
復調部203は、逆拡散部202から供給された信号に対し復調を行い、短遅延データDsを推定する。なお、復調部203は変調部101で行った変調方式に対応する復調を行う。推定結果を符号Ds’で示す。
干渉推定部204は、復調部203から出力された短遅延データDsに対し変調及び拡散を行い、受信信号r(t)に含まれる拡散信号成分を推定する。
干渉推定部204は、例えば図7に示すように、変調部213と拡散部214とを有する。
変調部213は、復調部203の出力に対して、図2の変調部101と同じ変調を行なう。
拡散部214は、変調部213の出力に対して、図2の拡散部102と同じ拡散符号を用いて同じ拡散を行う。
拡散部214の出力が干渉推定部204の出力となる。
干渉推定部204による推定結果は、拡散信号p(t)がOFDM信号sOFDM(t)に与える干渉成分とみなせる。
減算部205は、受信信号r(t)から拡散信号の推定値を減算することにより、拡散信号の成分を取り除く。
OFDM復調部206は、減算部205より供給された信号に対しOFDM復調を行い、高レートデータを推定する。推定結果を符号Dh’で示す。
次に、上記の送信装置100の動作を、図8のフローチャートを参照して説明する。
変調ステップ401では、変調部101が、短遅延データDsを変調し、変調信号s(t)を生成する。
変調方式としては、例えば、PSK(Phase−Shift Keying)、AM(Amplitude Modulation)などを用い得る。
拡散ステップ402では、拡散部102が、図3に示すように、変調信号s(t)に拡散符号c(t)を乗算するスペクトル拡散を行い、拡散信号p(t)(=c(t)×s(t))を生成する。
OFDM変調ステップ403では、OFDM変調部103が、高レートデータDhをOFDM変調し、OFDM信号sOFDM(t)を生成する。
加算ステップ404では、加算部104が、図5(a)に示される拡散信号p(t)(=c(t)×s(t))と、図5(b)に示されるOFDM信号sOFDM(t)を加算し、図5(c)に示される送信信号q(t)(=c(t)×s(t)+sOFDM(t))を生成する。これによって、短遅延データDsと高レートデータDhが多重化される。
送信ステップ405では、送信部105が、加算ステップ404で生成された送信信号q(t)に対し、D/A変換、電力増幅、周波数変換などを行った後、伝送路300に送出する。
次に、上記の受信装置200の動作を図9を参照して説明する。
受信ステップ501では、受信部201が、伝送路300を介して伝送された信号を受信し、周波数変換、A/D変換などを行って、ベースバンドの受信信号r(t)を出力する。
逆拡散ステップ502では、逆拡散部202が、受信信号r(t)と拡散符号c(t)の相関を取る。具体的には、受信信号r(t)に拡散符号c(t)を乗算し、その後、チップ毎の総和を取り、最後に拡散率の逆数(1/(T/Tc))を乗算する。
伝送路で受けた雑音をn(t)とした時、受信信号r(t)に対して逆拡散を行った結果は、上記の式(1)で示す如くである。
復調ステップ503では、復調部203が、逆拡散ステップ502で生成された信号に対し復調を行い、短遅延データDsを推定する。推定結果をDs’で示す。
なお、復調ステップ503では変調ステップ401で行った変調方式に対応する復調を行う。
干渉推定ステップ504では、干渉推定部204が、復調ステップ503による短遅延データの推定結果Ds’に対し変調及び拡散を行い、受信信号r(t)に含まれる拡散信号成分を推定する。推定結果は、拡散信号p(t)がOFDM信号に与える干渉成分とみなせる。
減算ステップ505では、減算部205が、受信信号r(t)から拡散信号p(t)の推定値を減算することにより、拡散信号p(t)の成分を取り除く。
OFDM復調ステップ506では、OFDM復調部206が、減算ステップ505で生成された信号に対しOFDM復調を行い、高レートデータを推定する。推定結果を符号Dh’で示す。
なお、図2の構成では、減算部205が、干渉推定部204の出力を受信信号r(t)から減算しているが、このようにする代わりに、減算部205が、受信信号r(t)と拡散信号p(t)の推定値に対し、FFT処理を行った後、周波数領域で受信信号から拡散信号の成分を取り除いても良い。即ち、図10に示すように、干渉推定部204の出力に対しFFT処理をするFFT部221と、受信信号r(t)に対しFFT処理を行うFFT部222とを設け、減算部205で、FFT部222の出力からFFT部221の出力を減算するようにしても良い。204Cの出力を減算を行うようにしても良い。このように、周波数領域で処理を行う場合、後述のOFDM復調部206に供給される信号は、周波数領域の信号になる。
上記のように、特許文献1の多重伝送システムでは高レートデータをS/P変換し、パラレルデータそれぞれを多重化するため、CDMによる多重化数を増やすにつれ、マルチパス環境における符号間干渉が増大する。そのため、特に、変調方式の多値数を下げることができない高レートデータのマルチパス環境における受信性能が劣化するという問題があった。
これに対して、本実施の形態では高レートデータをマルチパス耐性の高いOFDMで多重化し、かつ、送信時の多重化に伴う短遅延データDsからの干渉を受信側で除去することにより、高レートデータのマルチパス耐性が改善するという効果がある。
実施の形態2.
図11は、実施の形態2で用いられる受信装置200aを示す。この受信装置200aは、図2の受信装置200の代わりに用いる得るものである。図11の受信装置200aは図2の受信装置200と概して同じであるが、図2の逆拡散部202及び干渉推定部204の代わりに逆拡散部202a及び干渉推定部204aが設けられている。
逆拡散部202aはRAKE受信による遅延波の影響を考慮した処理を行うものであり、RAKE受信部231と、遅延プロファイル推定部232とを有する。
RAKE受信部231は、スライディング相関部233と、ダイバーシチ合成部234とを有する。
遅延プロファイル推定部232は、受信信号r(t)から遅延プロファイルを推定する。
スライディング相関部233は、受信信号r(t)と拡散符号c(t)のスライディング相関を行って、主波と遅延波に対する逆拡散を行う。この処理を図12に示す。
ダイバーシチ合成部234は、スライディング相関部233から出力される主波と遅延波の逆拡散結果を、遅延プロファイル推定部232で推定した遅延プロファイルを元にダイバーシチ合成する。ダイバーシチ合成は、例えば、最大比合成、選択合成などで行い得る。
干渉推定部204aは、復調部203で推定された短遅延データに対し、図2の変調部101による変調と同じ変調及び図2の拡散部102による拡散と同じ拡散を行い、これによって得られる、推定した拡散信号成分(送信装置100から送出された信号)と、遅延プロファイル推定部232で推定した遅延プロファイルとの畳込み演算を行って、受信装置200で受信した拡散信号成分、即ち、遅延波の影響を考慮した干渉成分の推定を行う。
RAKE受信による遅延波の影響を考慮した処理を行うことで、スペクトル拡散された信号の推定精度が向上する。
また、遅延プロファイルを用いた干渉成分の推定を行うことにより、干渉成分の推定精度が向上する。
上記以外の点で、図11の受信装置200aは、図2の受信装置200と同じである。
実施の形態3.
本実施の形態3では、図2の送信装置100の代わりに、図13に示す送信装置100bを用いる。それ以外の点で、実施の形態3は実施の形態1と同じである。
図13に示される送信装置100bは、概して図2の送信装置100と同じであるが、拡散信号乗算部107及びOFDM信号乗算部108が付加されている点で異なる。
拡散信号乗算部107は拡散変調部110から出力された拡散信号p(t)(=c(t)×s(t))とゲインgを乗算することで、ゲイン調整された拡散信号pg(t)(=p(t)×g=c(t)×s(t)×g)を生成し、加算部104へ供給する。
OFDM信号乗算部108は供給されたOFDM信号sOFDM(t)とゲインgを乗算することで、ゲイン調整されたOFDM信号sgOFDM(t)(=sOFDM(t)×g)を生成し、加算部104へ供給する。ただし、送信装置100bの送信信号電力を一定とするため、(g+(g=1を満たすように、ゲインg、gを定める。
、gの値を変えることで拡散信号の送信電力とOFDM信号の送信電力を異なる値に設定できる。
例えば、短遅延データDsに対する受信性能が、システムで要求される性能に達しない時、gの値を大きくすることで、OFDM信号が拡散信号に与える干渉の大きさを抑制することができ、これによって、短遅延データDsに対する受信性能が改善される。一方、高レートデータDhの送信電力は減るため、高レートデータDhに対する受信性能は劣化する。
逆に、高レートデータDhに対する受信性能の改善が要求されている時、gの値を大きくすることで、拡散信号がOFDM信号に与える干渉の大きさを抑制することができ、これによって、高レートデータDhに対する受信性能が改善される。一方で、短遅延データDsの送信電力は減少するため、短遅延データDsに対する受信性能は劣化する。
、gは、システムで要求されるそれぞれのデータに対する受信性能に応じて最適な値に設定される。
本実施の形態では、短遅延データDsと高レートデータDhの送信信号電力比を変えることで、短遅延データDs、または高レートデータDhに対する受信性能の改善が可能になるという効果がある。
実施の形態4.
図14及び図15は、本発明の実施の形態4の多重伝送システムの送信装置及び受信装置を示す。
図14及び図15の多重伝送システムは、送信装置100cと受信装置200cとを有する。
送信装置100cは、高レートデータDhと第1乃至第I(Iは2以上の整数)の短遅延データDs1〜DsIを多重化して送信するものであり、受信装置200cは、受信信号を分割して、高レートデータDhと第1乃至第Iの短遅延データDs1〜DsIを復元するものである。
送信装置100cは、第1乃至第Iの拡散変調部110−1〜110−I、OFDM変調部103、加算部104b、及び送信部105を有する。
OFDM変調部103は、実施の形態1のOFDM変調部103と同様の処理を行う。
第1乃至第Iの拡散変調部110−1〜110−Iの各々は、図2の拡散変調部110と同様であるが、供給される短遅延データ及び拡散符号が異なる。拡散変調部110−i(i=1,2,…I)には、短遅延データDsiと拡散符号c(t)が供給される。拡散符号c(t)〜c(t)は互いに異なり、互いに直交している。
拡散変調部110−iの変調部101−iは短遅延データDsを変調し、変調結果s(t)を拡散部102−iへ供給する。変調方式としては、例えばPSK(Phase−Shift Keying)、AM(Amplitude Modulation)などを用い得る。
拡散変調部110−iの拡散部102−iは、変調信号s(t)に拡散符号c(t)を乗算するスペクトル拡散を行い、拡散信号p(t)(=c(t)×s(t))を生成する。
加算部104bは、拡散変調部110−1〜110−Iで生成された拡散信号p(t)(=c(t)×s(t))〜p(t)(=c(t)×s(t))とOFDM変調部103で生成されたOFDM信号sOFDM(t)を加算し、送信信号q(t)(=p(t)+p(t)+…+p(t)+sOFDM(t)=c(t)×s(t)+…+c(t)×s(t)+sOFDM(t))を生成する。
送信部105は、加算部104bで生成された送信信号q(t)に対し、D/A変換、電力増幅、周波数変換等を行った後、伝送路300に送出する。
受信装置200cは、受信部201、第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部210−1〜210−I、第1乃至第Iの干渉推定部204−1〜204−I、減算部205、OFDM復調部206、及び加算部208を有する。
受信部201は、送信装置100cから、伝送路300を介して伝送された信号を、受信し、周波数変換、A/D変換など行ってベースバンドの受信信号r(t)を出力する。
第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部210−1〜210−Iの各々は、図2のスペクトル拡散復調部210と同様であるが、供給される拡散符号が異なる。第iのスペクトル拡散復調部210−i(i=1,2,…I)には拡散符号としてc(t)が供給される。
第iのスペクトル拡散復調部210−iの逆拡散部202−iは、受信信号r(t)と拡散符号c(t)の相関を取る。具体的には、第iにスペクトル拡散復調部210−iの逆拡散部は、受信信号r(t)からスペクトル拡散された信号を推定する。即ち、受信信号r(t)に拡散符号c(t)を乗算し、その後、チップ毎の総和を取り、最後に拡散率の逆数(1/(T/Tc))を乗算する。以上の演算は、式(1)で示すのと同様である。但し、式(1)のc(t)の代わりにc(t)が用いられる。
第iのスペクトル拡散復調部210−iの復調部203−iは、逆拡散部202−iによる逆拡散で推定された信号を復調し、短遅延データDsiを推定する。推定結果を符号Dsi’で示す。
第1乃至第Iの干渉推定部204−1〜204−Iの各々は、実施の形態1の干渉推定部204と同じである。第iの干渉推定部204−i(i=1,2,…I)はスペクトル拡散復調部210−iから出力された短遅延データDsi’に対し、拡散変調部110−iによる変調及び拡散と同じ変調及び拡散を行い、受信信号r(t)に含まれる拡散信号成分を推定する。推定結果は、拡散信号p(t)がOFDM信号に与える干渉成分とみなせる。
加算部208は、干渉推定部204−1〜204−Iから出力された干渉成分を加算する。
加算結果は、すべての短遅延データDs1〜DsIの拡散信号p(t)〜p(t)がOFDM信号に与える干渉成分とみなせる。
減算部205は、加算部208から出力された拡散信号の推定値を、受信信号r(t)から減算することにより、拡散信号の成分を取り除く。
実施の形態1で述べたのと同様、減算部205は、受信信号と拡散信号の推定値に対しFFT処理を行った後、周波数領域で受信信号から拡散信号の成分を取り除いても良い。ただし、周波数領域で減算を行う場合、OFDM復調部206に供給される信号は、周波数領域の信号になる。
OFDM復調部206は、減算部205より供給された信号に対しOFDM復調を行い、高レートデータを推定する。推定結果を符号Dh’で示す。
短遅延データの分割数Iが大きくなるほど送信できる短遅延データDsの量が増える一方、CDMによる多重化数が増大するため、符号間干渉が増え、マルチパス耐性が低下する。これらの点を勘案し、Iの値は、システムで要求される短遅延データの情報量やマルチパス耐性に応じて最適な値に設定される。
本実施の形態では拡散符号を用いて複数の短遅延データを多重化することにより、送信できる短遅延データの情報量が増大するという効果がある。
実施の形態1について図10を参照して上記した変形を実施の形態4にも加え得る。また、実施の形態2及び3で説明したのと同様の構成を実施の形態4と組み合わせることもできる。
例えば、実施の形態2で説明した逆拡散部202aを実施の形態4の受信装置200cに組み込む場合、第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部210−1〜210−Iの各々の逆拡散部(202−i)として、実施の形態2で説明したように、受信信号r(t)から遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定部(図11の遅延プロファイル推定部232と同じもの)と、受信信号r(t)に含まれるスペクトル拡散された信号の主波と遅延波を推定し、プロファイル推定部で推定された遅延プロファイルを用いて主波と遅延波を合成して、スペクトル拡散された信号を推定するRAKE受信部(図11のRAKE受信部231と同じもの)とを有する逆拡散部(図11の逆拡散部202aと同じもの)が用いられ、第1乃至第Iの干渉推定部204−1〜204−Iは、各々図11の干渉推定部204aと同様に構成され、それぞれ第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部210−1〜210−Iによる短遅延データの推定結果Ds1’〜DsI’に対し、上記の変調及び拡散を行い、これによって得られる、推定した拡散信号成分と、第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部210−1〜210−Iのプロファイル推定部で推定した遅延プロファイルとから第1乃至第Iの干渉成分を推定するように構成される。
実施の形態3で説明した拡散信号乗算部107及び108を実施の形態4の送信装置100cに組み込む場合、送信装置100cに、第1乃至第Iの拡散変調部110−1〜110−Iの出力の電力を所定のレベルに調整する第1乃至第Iの拡散信号乗算部(各々図13の拡散信号乗算部107と同じのもの)と、OFDM変調部103の出力の電力を所定のレベルに調整するOFDM信号乗算部(図13のOFDM信号乗算部108と同じもの)とをさらに設け、
加算部104は、上記第1乃至第Iの拡散信号乗算部の出力と、上記OFDM信号乗算部の出力とを多重化するように設けられる。
以上本発明に係る多重伝送システムを説明したが、上記の多重伝送システムで実施される多重伝送方法もまた本発明の一部を成す。
100、100b、100c 送信装置、 200、200a、200c 受信装置、 101、101−1〜101−I 変調部、 102、102−1〜102−I 拡散部、 103 OFDM変調部、 104 加算部、 105 送信部、 107 拡散信号乗算部、 108 OFDM信号乗算部、 110、110−1〜110−I 拡散変調部、 201 受信部、 202、202a、202−1〜202−I 逆拡散部、 203、203−1〜203−I 復調部、 204、204−1〜204−I 干渉推定部、 205 減算部、 206 OFDM復調部、 208 加算部、 210、210−1〜210−I スペクトル拡散復調部、 231 RAKE受信部、 232 遅延プロファイル推定部、 233 スライディング相関部、 234 ダイバーシチ合成部、 301 S/P変換部、 302−1〜302−M 変調部、 303 IFFT部、 401 変調ステップ、 402 拡散ステップ、 403 OFDM変調ステップ、 404 加算ステップ、 405 送信ステップ、 501 受信ステップ、 502 逆拡散ステップ、 503 復調ステップ、 504 干渉推定ステップ、 505 減算ステップ、 506 OFDM復調ステップ。

Claims (10)

  1. 短い遅延時間での伝送が要求される短遅延データをスペクトル拡散で変調する拡散変調部と、
    高い伝送レートでの伝送が要求される高レートデータをOFDMで多重変調するOFDM変調部と、
    前記拡散変調部による変調の結果得られる信号と前記OFDM変調部による変調の結果得られる信号とを多重化する多重化部と、
    前記多重化部が多重化した信号を送信する送信部とを有する
    送信装置と、
    前記送信装置から送信された信号を、伝送路を介して受信する受信部と、
    前記受信部で受信した受信信号から、前記短遅延データを推定するスペクトル拡散復調部と、
    前記スペクトル拡散復調部が推定した前記短遅延データの推定結果に基づいて、
    前記拡散変調部による変調の結果得られる信号から前記OFDM変調部による変調の結果得られる信号が受ける干渉成分を推定する干渉推定部と、
    前記受信信号から前記干渉推定部で推定された干渉成分を除去する減算部と、
    前記減算部で得られた、前記干渉成分が除去された信号から、前記高レートデータを推定するOFDM復調部と
    を有する受信装置と
    を備えたことを特徴とする多重伝送システム。
  2. 前記スペクトル拡散復調部は、
    前記受信信号からスペクトル拡散された信号を推定する逆拡散部と、
    前記逆拡散部で推定した信号を復調し、前記短遅延データを推定する復調部とを有し、
    前記干渉推定部は、
    前記復調部による前記短遅延データの推定結果に対し、前記拡散変調部による変調及び拡散と同じ変調及び拡散を行って、前記干渉成分を推定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の多重伝送システム。
  3. 前記逆拡散部は、
    前記受信信号から遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定部と、
    前記受信信号に含まれるスペクトル拡散された信号の主波と遅延波を推定し、前記プロファイル推定部で推定された遅延プロファイルを用いて前記主波と前記遅延波を合成して、前記スペクトル拡散された信号を推定するRAKE受信部とを有し、
    前記干渉推定部は、
    前記スペクトル拡散復調部による前記短遅延データの推定結果に対し、前記変調及び拡散を行い、これによって得られる、推定した拡散信号成分と、前記プロファイル推定部で推定した遅延プロファイルとから前記干渉成分を推定する
    ことを特徴とする請求項2に記載の多重伝送システム。
  4. 前記送信装置は、
    前記拡散変調部の出力の電力を所定のレベルに調整する拡散信号乗算部と、
    前記OFDM変調部の出力の電力を所定のレベルに調整するOFDM信号乗算部と
    をさらに備え、
    前記多重化部は、前記拡散信号乗算部の出力と、前記第2の乗算部の出力とを多重化する
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の多重伝送システム。
  5. 短い遅延時間での伝送が要求される第1乃至第I(Iは2以上の整数)の短遅延データを、それぞれ互いに直交する異なる拡散符号を用いてスペクトル拡散で変調する第1乃至第Iの拡散変調部と、
    高い伝送レートでの伝送が要求される高レートデータをOFDMで多重変調するOFDM変調部と、
    前記第1乃至第Iの拡散変調部による変調の結果得られる第1乃至第Iの信号と、前記OFDM変調部による変調の結果得られる信号とを多重化する多重化部と、
    前記多重化部が多重化した信号を送信する送信部と
    を有する送信装置と、
    前記送信装置から送信された信号を、伝送路を介して受信する受信部と、
    前記受信部で受信した受信信号から、それぞれ前記第1乃至第Iの短遅延データを推定する第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部と、
    それぞれ前記第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部による前記第1乃至第Iの短遅延データの推定結果に基づいて、前記第1乃至第Iの拡散変調部による変調の結果得られる前記第1乃至第Iの信号から前記OFDM変調部による変調の結果得られる信号が受ける第1乃至第I干渉成分を推定する第1乃至第Iの干渉推定部と、
    前記第1乃至第Iの干渉推定部で推定された、前記第1乃至第Iの干渉成分を加算して、前記第1乃至第Iの信号から前記OFDM変調部による変調の結果得られる信号が受ける干渉成分を算出する加算部と、
    前記受信信号から前記加算部で算出された干渉成分を除去する減算部と、
    前記減算部で得られた、前記干渉成分が除去された信号から、前記高レートデータを推定するOFDM復調部と
    を有する受信装置と
    を備えたことを特徴とする多重伝送システム。
  6. 前記第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部の各々は、
    前記受信信号からスペクトル拡散された信号を推定する逆拡散部と、
    前記逆拡散部で推定した信号を復調し、前記短遅延データを推定する復調部とを有し、
    前記第1乃至第Iの干渉推定部は、それぞれ前記第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部の復調部による前記短遅延データの推定結果に対し、前記第1乃至第Iの拡散変調部による変調及び拡散と同じ変調及び拡散を行って、前記第1乃至第Iの干渉成分を推定する
    ことを特徴とする請求項5に記載の多重伝送システム。
  7. 前記第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部の逆拡散部は、
    前記受信信号から遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定部と、
    前記受信信号に含まれるスペクトル拡散された信号の主波と遅延波を推定し、前記プロファイル推定部で推定された遅延プロファイルを用いて前記主波と前記遅延波を合成して、前記スペクトル拡散された信号を推定するRAKE受信部とを有し、
    前記第1乃至第Iの干渉推定部は、それぞれ前記第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部による前記短遅延データの推定結果に対し、前記変調及び拡散を行い、これによって得られる、推定した拡散信号成分と、第1乃至第Iのスペクトル拡散復調部の前記プロファイル推定部で推定した遅延プロファイルとから前記干渉成分を推定する
    ことを特徴とする請求項6に記載の多重伝送システム。
  8. 前記送信装置は、
    前記第1乃至第Iの拡散変調部の出力の電力を所定のレベルに調整する第1乃至第Iの拡散信号乗算部と、
    前記OFDM変調部の出力の電力を所定のレベルに調整するOFDM信号乗算部とをさらに備え、
    前記多重化部は、前記第1乃至第Iの拡散信号乗算部の出力と、前記OFDM信号乗算部の出力とを多重化する
    ことを特徴とする請求項5から7のいずれか一項に記載の多重伝送システム。
  9. 送信装置と受信装置とを用いて行う多重伝送方法において、
    前記送信装置において実行されるステップであって、
    短い遅延時間での伝送が要求される短遅延データをスペクトル拡散で変調する拡散変調ステップと、
    高い伝送レートでの伝送が要求される高レートデータをOFDMで多重変調するOFDM変調ステップと、
    前記拡散変調ステップによる変調の結果得られる信号と前記OFDM変調ステップによる変調の結果得られる信号とを多重化する多重化ステップと、
    前記多重化ステップが多重化した信号を送信する送信ステップとを有し、
    前記受信装置において実行されるステップであって、
    前記送信装置から送信された信号を、伝送路を介して受信する受信ステップと、
    前記受信ステップで受信した受信信号から、前記短遅延データを推定するスペクトル拡散復調ステップと、
    前記スペクトル拡散復調ステップが推定した前記短遅延データの推定結果に基づいて、前記拡散変調ステップによる変調の結果得られる信号から前記OFDM変調ステップによる変調の結果得られる信号が受ける干渉成分を推定する干渉推定ステップと、
    前記受信信号から前記干渉推定ステップで推定された干渉成分を除去する減算ステップと、
    前記減算ステップで得られた、前記干渉成分が除去された信号から、前記高レートデータを推定するOFDM復調ステップとを有する
    ことを特徴とする多重伝送方法。
  10. 送信装置と受信装置を用いて行う多重伝送方法であって、
    前記送信装置において実行されるステップであって、
    短い遅延時間での伝送が要求される第1乃至第I(Iは2以上の整数)の短遅延データを、それぞれ互いに直交する異なる拡散符号を用いてスペクトル拡散で変調する第1乃至第Iの拡散変調ステップと、
    高い伝送レートでの伝送が要求される高レートデータをOFDMで多重変調するOFDM変調ステップと、
    前記第1乃至第Iの拡散変調ステップによる変調の結果得られる第1乃至第Iの信号と、前記OFDM変調ステップによる変調の結果得られる信号とを多重化する多重化ステップと、
    前記多重化ステップが多重化した信号を送信する送信ステップとを有し、
    前記受信装置で実行されるステップであって、
    前記送信装置から送信された信号を、伝送路を介して受信する受信ステップと、
    前記受信ステップで受信した受信信号から、それぞれ前記第1乃至第Iの短遅延データを推定する第1乃至第Iのスペクトル拡散復調ステップと、
    それぞれ前記第1乃至第Iのスペクトル拡散復調ステップによる前記第1乃至第Iの短遅延データの推定結果に基づいて、前記第1乃至第Iの拡散変調ステップによる変調の結果得られる前記第1乃至第Iの信号から前記OFDM変調ステップによる変調の結果得られる信号が受ける第1乃至第I干渉成分を推定する第1乃至第Iの干渉推定ステップと、
    前記第1乃至第Iの干渉推定ステップで推定された、前記第1乃至第Iの干渉成分を加算して、前記第1乃至第Iの信号から前記OFDM変調ステップによる変調の結果得られる信号が受ける干渉成分を算出する加算ステップと、
    前記受信信号から前記加算ステップで算出された干渉成分を除去する減算ステップと、
    前記減算ステップで得られた、前記干渉成分が除去された信号から、前記高レートデータを推定するOFDM復調ステップとを有する
    ことを特徴とする多重伝送方法。
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