JP2007300383A - Ｍｉｍｏ−ｏｆｄｍ送信機 - Google Patents
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Abstract
【課題】パイロット信号の送信に必要な時間を短縮し、データの伝送効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】ＯＦＤＭ信号を受信機へ送信する複数の送信アンテナと、前記複数の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号を前記受信機で復調するためのパイロットデータが直接拡散コードで拡散された直接拡散パイロット信号を生成し、前記複数の送信アンテナから送信する生成部と、を含むＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機とした。
【選択図】図１
【解決手段】ＯＦＤＭ信号を受信機へ送信する複数の送信アンテナと、前記複数の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号を前記受信機で復調するためのパイロットデータが直接拡散コードで拡散された直接拡散パイロット信号を生成し、前記複数の送信アンテナから送信する生成部と、を含むＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機とした。
【選択図】図１
Description
本発明は、デジタル通信に用いるチャネル推定方法に関する。特に、ＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）とＯＦＤＭ（直交周波数分割多重、Orthogonal Frequency Division Multiplexing）とを組み合わせた無線方式におけるパイロットチャネルの構成あるいはチャネル推定部に関する。
近年、高速大容量の移動通信方式が盛んに研究されており、その基本方式としてＭＩＭＯとＯＦＤＭを組み合わせた方式が注目されている。
図１６は、ＯＦＤＭ伝送システムにおけるＯＦＤＭ送信機の基本的な構成を示す図である。送信データは、直並列（シリアル／パラレル）変換により各サブキャリアの周波数領域データとしてマッピングされる。その周波数領域データが、逆フーリエ変換により時間領域の波形データとなる。次に、この時間領域の最後尾データの一部をガードインターバル（ＧＩ、Guard Interval）として先頭に付加したものをＯＦＤＭシンボルとして送信する。
ここで、図１６のＯＦＤＭ送信機について詳しく説明する。シリアル／パラレル変換部１０１は、入力されたチャネルデータをサブキャリアの周波数領域データに変換する。シリアル／パラレル変換部１０１は、その周波数領域データを逆高速フーリエ変換演算部１０２に出力する。逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ、Inverse Fast Fourier Transform）演算部１０２は、入力された周波数領域データを逆高速フーリエ変換して時間領域データにする。逆高速フーリエ変換演算部１０２は、その時間領域データをガードインターバル挿入部１０３へ出力する。ガードインターバル挿入部１０３は、時間領域の最後尾のデータの一部をガードインターバルとして先頭に付加する。ガードインターバルが付加されたデータが、ＯＦＤＭシンボルである。ガードインターバルを挿入することにより、マルチパスによるＯＦＤＭシンボル間の干渉の影響を低減することができる。ガードインターバル挿入部１０３は、そのＯＦＤＭシンボルを、デジタル／アナログ変換部１０４に出力する。デジタル／アナログ変換部１０４は、ガードインターバル挿入部１０３から入力されたＯＦＤＭシンボルをアナログ信号に変換し、アップコンバート部１０５に出力する。アップコンバート部１０５は、入力されたアナログ信号を高周波信号にアップコンバートする。アンプ１０６は、その高周波信号を増幅し、送信アンテナ１０７から送信する。
図１７は、ＯＦＤＭ伝送システムにおけるＯＦＤＭ受信機の基本的な構成を示す図である。受信された時間領域信号は、ガードインターバルの相関により得られたシンボルタイミングにより、各ＯＦＤＭシンボルの切り出しとＧＩの削除がされる。その信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ、Fast Fourier Transfer）をすることによりサブキャリア毎の信号
に分離される。チャネル推定部ではサブキャリア毎のチャネル推定値を求め、それによりサブキャリア毎にチャネル補償がされてサブキャリア毎のシンボル値を得る。
に分離される。チャネル推定部ではサブキャリア毎のチャネル推定値を求め、それによりサブキャリア毎にチャネル補償がされてサブキャリア毎のシンボル値を得る。
ここで、図１７のＯＦＤＭ受信機について詳しく説明する。ダウンコンバート部２０２は、送信機から送信され受信アンテナ２０１で受信した高周波信号をダウンコンバートする。ＡＧＣ（Auto Gain Control）アンプ２０３は、ダウンコンバートされた受信信号を
増幅する。アナログ／デジタル変換部２０４は、増幅された受信信号をデジタル信号に変換する。シンボルタイミング検出部２０５は、ガードインターバル（ＧＩ）により、ＯＦＤＭのシンボルタイミングを検出する。ガードインターバル除去部２０６は、デジタル信号から送信機で挿入されたガードインターバルを除去する。
増幅する。アナログ／デジタル変換部２０４は、増幅された受信信号をデジタル信号に変換する。シンボルタイミング検出部２０５は、ガードインターバル（ＧＩ）により、ＯＦＤＭのシンボルタイミングを検出する。ガードインターバル除去部２０６は、デジタル信号から送信機で挿入されたガードインターバルを除去する。
高速フーリエ変換（ＦＦＴ、Fast Fourier Transform）演算部２０７は、時間領域のデジタル信号を周波数領域の複数のサブキャリア信号に変換する。チャネル推定部２０８は、送信機で時間多重されたパイロット信号を用いてサブキャリア毎にチャネル推定を行う。チャネル推定部２０８で求めたチャネル推定値と高速フーリエ変換部２０７の出力とを乗算してチャネル変動を補償する。パラレル／シリアル変換部２０９は、補償された並列データを直列データに変換し、直列のチャネルデータにする。
チャネル推定値は、既知信号のパイロットシンボルから求める。図１８は、フレーム構成の例を示す図である。この場合、２つのＯＦＤＭパイロットシンボルに続き、４つのＯＦＤＭシンボルのデータが送信されている。
ＯＦＤＭは、ＧＩの挿入によりマルチパスなどによるシンボル間干渉を大幅に抑圧できる。また、ＯＦＤＭのシンボル長は比較的長いため、ＧＩの挿入によるデータ伝送効率の劣化は少なくなる。
図１９は、ＭＩＭＯの基本構成を示す図である。ＭＩＭＯでは送信側と受信側とのそれぞれに複数のアンテナがある（図１９では、送信側４本、受信側４本である）。送信側でそれぞれのアンテナから別々のデータs0, s1,..., sNを送信すると、受信側ではそれらが混然一体となった形で受信される。この時の受信信号をv0, v1,..., vNとすると、式（１）のように表現できる。
ここで、hijはｉ番目の受信アンテナへのｊ番目の送信アンテナからの伝播チャネル、niはi番目の受信アンテナに入る雑音を表わす。ベクトル表記をすると、式（２）のようになる。
ここで、受信信号vにチャネル行列の逆行列をかけると、送信信号が復元できる。
このように、ＭＩＭＯは複数シンボルを同時に送受信できるため、通信容量を劇的に向上させる可能性がある。ここで、復調に必要になる行列Ｈの各要素は、各アンテナから順番に既知パターン（パイロットシンボル）を送信し、その受信信号から推定する。この行
列Ｈを推定する時点では各アンテナの信号を分離することができないため、パイロットシンボルは時分割して送信する必要がある。
列Ｈを推定する時点では各アンテナの信号を分離することができないため、パイロットシンボルは時分割して送信する必要がある。
ＭＩＭＯはマルチパスなどによる符号間干渉と相性が悪いため、この問題を回避できるＯＦＤＭ方式と組合せて用いられる場合が多い。
特開２００５−１１０１３０号公報
特開２００４−２５３９２５号公報
ＷＯ２００５／０１１１６７号公報
ＯＦＤＭはシンボル長が長い。そのため、ＭＩＭＯと組み合せたとき、各アンテナのパイロットシンボル(パイロット信号)を時分割で送信したとすると、パイロット信号の占有時間がアンテナ数に比例して増える。図２０は、ＭＩＭＯとＯＦＤＭとを組み合わせたときのパイロット信号送信タイミングを示す図である。1つのアンテナからＯＦＤＭパイロ
ット信号を送信するときに、他のアンテナから何も送信することができないので、アンテナ数に比例してＯＦＤＭパイロット信号の送信時間が長くなる。よって、データの伝送効率が低下する。パイロット信号を送信する割合を減らせば伝送効率を向上させることができるが、移動通信のように高速に変動する伝播環境に追従することが難しくなる。
ット信号を送信するときに、他のアンテナから何も送信することができないので、アンテナ数に比例してＯＦＤＭパイロット信号の送信時間が長くなる。よって、データの伝送効率が低下する。パイロット信号を送信する割合を減らせば伝送効率を向上させることができるが、移動通信のように高速に変動する伝播環境に追従することが難しくなる。
そこで、本発明は、パイロット信号の送信に必要な時間を短縮し、データの伝送効率を向上させることを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明は、
ＯＦＤＭ信号を受信機へ送信する複数の送信アンテナと、
前記複数の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号を前記受信機で復調するためのパイロットデータが直接拡散コードで拡散された直接拡散パイロット信号を生成し、前記複数の送信アンテナから送信する生成部と、
を含むＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機である。
ＯＦＤＭ信号を受信機へ送信する複数の送信アンテナと、
前記複数の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号を前記受信機で復調するためのパイロットデータが直接拡散コードで拡散された直接拡散パイロット信号を生成し、前記複数の送信アンテナから送信する生成部と、
を含むＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機である。
また、本発明において、
前記生成部は、送信アンテナ毎に異なる直接拡散コードで拡散された直接拡散パイロット信号を生成するし、前記複数の送信アンテナから直接拡散パイロット信号を同一の送信タイミングで送信する
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機とすることができる。
前記生成部は、送信アンテナ毎に異なる直接拡散コードで拡散された直接拡散パイロット信号を生成するし、前記複数の送信アンテナから直接拡散パイロット信号を同一の送信タイミングで送信する
ＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機とすることができる。
本発明によると、パイロット信号の送信時間を１回のパイロット信号送信時間に短縮することができる。
本発明によれば、パイロット信号の送信に必要な時間を短縮し、データの伝送効率を向上させることができる。
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。実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。
〔第１実施形態〕
〈システム構成〉
本発明の第１実施形態におけるＭＩＭＯとＯＦＤＭを組み合わせたシステムは、従来技術の図１９に示すごとく複数の送信アンテナを備えるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機及び複数の受信アンテナを備えるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機からなる。
〈システム構成〉
本発明の第１実施形態におけるＭＩＭＯとＯＦＤＭを組み合わせたシステムは、従来技術の図１９に示すごとく複数の送信アンテナを備えるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機及び複数の受信アンテナを備えるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機からなる。
《送信機》
図１は、本発明の第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機を示す図である。第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機は、シリアル／パラレル変換部１０１、逆高速フーリエ変換演算部１０２、複数のＯＦＤＭデータ信号送信部１２０、直接拡散パイロット信号送信部１３０及び複数の送信アンテナ１０７を備える。ＯＦＤＭデータ信号送信部１２０は、ガードインターバル挿入部１０３、デジタルアナログ変換部１０４、アップコンバート部１０５及びアンプ１０６を備える。直接拡散パイロット信号送信部１０７は、直接拡散パイロット信号生成部を備える。
図１は、本発明の第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機を示す図である。第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機は、シリアル／パラレル変換部１０１、逆高速フーリエ変換演算部１０２、複数のＯＦＤＭデータ信号送信部１２０、直接拡散パイロット信号送信部１３０及び複数の送信アンテナ１０７を備える。ＯＦＤＭデータ信号送信部１２０は、ガードインターバル挿入部１０３、デジタルアナログ変換部１０４、アップコンバート部１０５及びアンプ１０６を備える。直接拡散パイロット信号送信部１０７は、直接拡散パイロット信号生成部を備える。
シリアル／パラレル変換部１０１は、入力されたチャネルデータをサブキャリアの周波数領域データに変換する。シリアル／パラレル変換部１０１は、その周波数領域データを逆高速フーリエ変換演算部１０２に出力する。逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ、Inverse Fast Fourier Transform）演算部１０２は、入力された周波数領域データを逆高速フーリエ変換して時間領域データにする。逆高速フーリエ変換演算部１０２は、その時間領域データを送信アンテナ毎にＯＦＤＭデータ送信部１２０に出力する。
送信アンテナ毎のＯＦＤＭデータ送信部１２０に入力された時間領域データは、ガードインターバル挿入部１０３に入力される。ガードインターバル挿入部１０３は、時間領域の最後尾のデータの一部をガードインターバルとして先頭に付加する。ガードインターバルが付加されたデータが、ＯＦＤＭシンボルである。ガードインターバルを挿入することにより、マルチパスによるＯＦＤＭシンボル間の干渉の影響を低減することができる。ガードインターバル挿入部１０３は、そのＯＦＤＭシンボルを、デジタル／アナログ変換部１０４に出力する。デジタル／アナログ変換部１０４は、ガードインターバル挿入部１０３から入力されたＯＦＤＭシンボルをアナログ信号に変換し、アップコンバート部１０５に出力する。アップコンバート部１０５は、入力されたアナログ信号を高周波信号にアップコンバートする。アンプ１０６は、その高周波信号を増幅し、各送信アンテナ１０７から送信する。
直接拡散パイロット送信部１３０では、直接拡散パイロット信号生成部において直接拡散パイロット信号（ＤＳ−Ｐｉｌｏｔ、Direct Spreading Pilot）が生成され、その信号が各送信アンテナから送信される。
図２は、送信側の直接拡散パイロット送信部１３０における直接拡散パイロット信号生成部５００を示す図である。第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機は、直接拡散パイロット信号生成部５００をさらに備える。
直接拡散パイロット信号生成部５００は、直接拡散コード生成部５１０と、直接拡散コード生成部５１０が生成した直接拡散コードとパイロットデータとを乗算する乗算部５０３と、ガードインターバル挿入部５０５とを備える。直接拡散パイロット信号生成部５００で生成される直接拡散パイロット信号は、各送信アンテナ５３０から送信される。
直接拡散コード生成部５１０は、送信アンテナ毎に個別の直接拡散コード（Ｃｏｄｅ ＃０からＣｏｄｅ ＃Ｎ−１）を生成する。乗算部５０３は、直接拡散コード生成部で生成された送信アンテナ毎の直接拡散コードとパイロットデータ（既知の信号）とを乗算し
、ガードインターバル挿入部５０５に対して出力する。パイロットデータは、送信アンテナ毎に異なったものを使用することも、すべての送信アンテナに対して同一のものを使用することもできる。ガードインターバル挿入部５０５は、その入力された信号に、その信号の末尾の一部をガードインターバルとして付加し、直接拡散パイロット信号とする。また、ガードインターバルを付加しない構成とすることも可能である。
、ガードインターバル挿入部５０５に対して出力する。パイロットデータは、送信アンテナ毎に異なったものを使用することも、すべての送信アンテナに対して同一のものを使用することもできる。ガードインターバル挿入部５０５は、その入力された信号に、その信号の末尾の一部をガードインターバルとして付加し、直接拡散パイロット信号とする。また、ガードインターバルを付加しない構成とすることも可能である。
直接拡散パイロット信号生成部５００で生成された直接拡散パイロット信号は、それぞれの送信アンテナ５３０から同時に送信される。
図３は、第１実施形態におけるパイロット信号の送信タイミングを示す図である。各送信アンテナは、同時に直接拡散パイロット信号を送信するため、パイロット信号の送信時間を短縮することが可能となる。
《受信機》
図４は、本発明の第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機を示す図である。第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機は、複数の受信アンテナ２０１、ＯＦＤＭデータ信号受信部２２０、高速フーリエ変換演算部２０７、チャネル推定部２０８及びパラレル／シリアル変換部２０９を備える。
図４は、本発明の第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機を示す図である。第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機は、複数の受信アンテナ２０１、ＯＦＤＭデータ信号受信部２２０、高速フーリエ変換演算部２０７、チャネル推定部２０８及びパラレル／シリアル変換部２０９を備える。
各受信アンテナ２０１で受信したデータ信号は、それぞれの受信アンテナ２０１に対応するＯＦＤＭデータ受信部２２０に入力される。ＯＦＤＭデータ受信部２２０に入力されたデータ信号は、ダウンコンバート部２０２に入力される。ダウンコンバート部２０２は、送信機から送信され受信アンテナ２０１で受信した高周波信号をダウンコンバートする。ＡＧＣ（Auto Gain Control）アンプ２０３は、ダウンコンバートされた受信信号を増
幅する。アナログ／デジタル変換部２０４は、増幅された受信信号をデジタル信号に変換する。シンボルタイミング検出部２０５は、ガードインターバル（ＧＩ）により、ＯＦＤＭのシンボルタイミングを検出する。ガードインターバル除去部２０６は、デジタル信号から送信機で挿入されたガードインターバルを除去する。ガードインターバルが除去されたそれぞれのデータ信号は、高速フーリエ変換演算部２０７に入力される。
幅する。アナログ／デジタル変換部２０４は、増幅された受信信号をデジタル信号に変換する。シンボルタイミング検出部２０５は、ガードインターバル（ＧＩ）により、ＯＦＤＭのシンボルタイミングを検出する。ガードインターバル除去部２０６は、デジタル信号から送信機で挿入されたガードインターバルを除去する。ガードインターバルが除去されたそれぞれのデータ信号は、高速フーリエ変換演算部２０７に入力される。
高速フーリエ変換（ＦＦＴ、Fast Fourier Transform）演算部２０７は、時間領域のデジタル信号を周波数領域の複数のサブキャリア信号に変換する。チャネル推定部２０８は、直接拡散パイロット信号受信部２３０から出力されるデータを用いてサブキャリア毎にチャネル推定を行う。チャネル推定部２０８で求めたチャネル推定値と高速フーリエ変換部２０７の出力とを乗算してチャネル変動を補償する。パラレル／シリアル変換部２０９は、補償された並列データを直列データに変換し、直列のチャネルデータにする。
図５は、各アンテナからの別々の直接拡散コードによる直接拡散パイロット信号を受信する構成例を示す図である。
第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機は、直接拡散パイロット信号受信部６００をさらに備える。
第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機は、直接拡散パイロット信号受信部６００をさらに備える。
直接拡散パイロット信号受信部６００は、ガードインターバル除去部６０５と、各送信アンテナの直接拡散コードに対応する複数のマッチトフィルタ６０３とを備える。
ガードインターバル除去部６０５は、受信アンテナ６３０で受信された信号からガードインターバルを除去し、マッチトフィルタ６０５へ出力する。複数のマッチトフィルタ６０５は、各送信アンテナに対応する直接拡散コードで信号を待ち受ける。これらのマッチトフィルタ６０５に受信信号が入力すると、拡散コードレプリカによる逆拡散処理により、各送信アンテナからの遅延プロファイルが得られる。この遅延プロファイルは、チャネ
ル推定部２０８に出力される。この各送信アンテナの遅延プロファイルから、各送信アンテナのチャネル推定値を算出することができる。
ル推定部２０８に出力される。この各送信アンテナの遅延プロファイルから、各送信アンテナのチャネル推定値を算出することができる。
〈第１実施形態の作用効果〉
以上説明した第１実施形態によると、直接拡散パイロット信号生成部５００において、直接拡散コード生成部５１０は、送信アンテナ毎に直接拡散コードを作成する。その直接拡散コードから生成された直接拡散パイロット信号が各送信アンテナから同時に送信される。
以上説明した第１実施形態によると、直接拡散パイロット信号生成部５００において、直接拡散コード生成部５１０は、送信アンテナ毎に直接拡散コードを作成する。その直接拡散コードから生成された直接拡散パイロット信号が各送信アンテナから同時に送信される。
直接拡散パイロット信号受信部６００において、マッチトフィルタ６０５は直接拡散コード生成部５１０で生成された送信アンテナ毎の直接拡散コードで信号を待ち受ける。マッチトフィルタ６０５に受信信号が入力するとチャネル推定値を算出するための遅延プロファイルがパイロット信号から得られる。
第１実施形態によれば、送信アンテナ毎のパイロット信号を、パイロットデータを直接拡散コードで拡散することで、パイロット信号間で干渉しない状態とする。これによって、従来、時分割により送信されていた送信アンテナ毎のパイロット信号(図２０)を、同一の送信タイミングで受信機側へ送信することが可能になる(図３)。これによって、従来では、アンテナ数に比例して増加していたパイロット信号の送信時間を１回のパイロット信号送信時間に短縮することができる。
即ち、第１実施形態によればパイロット信号としてＣＤＭＡ方式で用いられている直接拡散パイロット信号を用いる。即ち、各アンテナから個別の直接拡散コードを用いて直接拡散パイロット信号を送信することで、各送信アンテナで同時にパイロットを送信できるようになるため、パイロット信号の送信時間を大幅に短くできる。
〔第２実施形態〕
〈システム構成〉
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と同様の構成を有するので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
〈システム構成〉
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態と同様の構成を有するので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
《送信機》
図６は、送信側の直接拡散パイロット信号生成部７００を示す図である。第２実施形態におけるＯＦＤＭ送信機は、直接拡散パイロット信号生成部の構成が異なる点を除き、第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機と同様の構成を持つ。
図６は、送信側の直接拡散パイロット信号生成部７００を示す図である。第２実施形態におけるＯＦＤＭ送信機は、直接拡散パイロット信号生成部の構成が異なる点を除き、第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機と同様の構成を持つ。
直接拡散パイロット信号生成部７００は、直接拡散コード生成部７１０と、直接拡散コード生成部７１０が生成した直接拡散コードとパイロットデータとを乗算する乗算部７０３と、位相シフト部７０７と、ガードインターバル挿入部７０５とを備える。直接拡散パイロット信号生成部７００で生成される直接拡散パイロット信号は、各送信アンテナ７３０から送信される。
直接拡散コード生成部７１０は、すべての送信アンテナに対してただ１つの直接拡散コード（Ｃｏｄｅ ＃０）を生成する。乗算部７０３は、直接拡散コード生成部７１０で生成された直接拡散コードとパイロットデータ（既知の信号）とを乗算する。
位相シフト部７０７は、乗算された信号をｎ／Ｎ位相、位相シフトし、その信号をガードインターバル挿入部７０５に対して出力する。ここで、ｎは送信アンテナの通し番号、Ｎは送信アンテナの総数を示す。位相シフトとは、例えば１／４位相、位相シフトすると
は、信号の後半１／４と、信号の前半の３／４を入れ替える処理である。図７は、信号を１／４位相、位相シフトする例を示す図である。乗算部７０３で乗算された信号のうち１つの信号は、位相シフトされずに、ガードインターバル挿入部７０５に入力される。
は、信号の後半１／４と、信号の前半の３／４を入れ替える処理である。図７は、信号を１／４位相、位相シフトする例を示す図である。乗算部７０３で乗算された信号のうち１つの信号は、位相シフトされずに、ガードインターバル挿入部７０５に入力される。
ガードインターバル挿入部７０５は、その入力された信号に、その信号の末尾の一部をガードインターバルとして付加し、直接拡散パイロット信号とする。また、ガードインターバルを付加しない構成とすることも可能である。
直接拡散パイロット信号生成部７００で生成された直接拡散パイロット信号は、それぞれの送信アンテナ７３０から同時に送信される。
第２実施形態におけるパイロット信号の送信タイミングは、第１実施形態におけるパイロット信号の送信タイミングと同様になる(図３)。各送信アンテナは、同時に直接拡散パイロット信号を送信するため、パイロット信号の送信時間を短縮することが可能となる。
《受信機》
図８は、各アンテナからの同一の直接拡散コードによる直接拡散パイロット信号を受信する構成例を示す図である。第２実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機は、直接拡散パイロット信号受信部の構成が異なる点を除き、第１実施形態におけるＯＦＤＭ受信機と同様の構成を持つ。
図８は、各アンテナからの同一の直接拡散コードによる直接拡散パイロット信号を受信する構成例を示す図である。第２実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機は、直接拡散パイロット信号受信部の構成が異なる点を除き、第１実施形態におけるＯＦＤＭ受信機と同様の構成を持つ。
直接拡散パイロット信号受信部８００は、ガードインターバル除去部８０５と、直接拡散コードに対応するマッチトフィルタ８０３とを備える。
ガードインターバル除去部８０５は、受信アンテナ８３０で受信された信号からガードインターバルを除去し、マッチトフィルタ８０５へ出力する。マッチトフィルタ８０５は、直接拡散コード生成部７１０で生成された直接拡散コードで信号を待ち受ける。マッチトフィルタ６０５に受信信号が入力すると、各送信アンテナからの遅延プロファイルが得られる。すべての送信機が１つの直接拡散コードを使用する、１つのマッチトフィルタ出力ですべての送信機の遅延プロファイルが得られる。
図9は、マッチトフィルタで得られる遅延プロファイルを示す図である。一般に、ＯＦ
ＤＭシンボルの長さに比べて、遅延プロファイルの幅は十分に小さいので、図9のように
各送信アンテナの遅延プロファイルは時間的に離れた形で得られる。この各送信アンテナの遅延プロファイルは、送信アンテナ毎に容易に分離できる。これらの送信アンテナ毎の遅延プロファイルを用いて、各送信アンテナのチャネル推定値を算出することができる。
ＤＭシンボルの長さに比べて、遅延プロファイルの幅は十分に小さいので、図9のように
各送信アンテナの遅延プロファイルは時間的に離れた形で得られる。この各送信アンテナの遅延プロファイルは、送信アンテナ毎に容易に分離できる。これらの送信アンテナ毎の遅延プロファイルを用いて、各送信アンテナのチャネル推定値を算出することができる。
〈第２実施形態の作用効果〉
以上説明した第２実施形態によると、直接拡散パイロット信号生成部７００において、直接拡散コード生成部７１０は、直接拡散コードを作成する。また、送信アンテナ毎に異なる量の位相シフトを与えた直接拡散パイロット信号が作成される。その直接拡散パイロット信号が各送信アンテナから送信される。
以上説明した第２実施形態によると、直接拡散パイロット信号生成部７００において、直接拡散コード生成部７１０は、直接拡散コードを作成する。また、送信アンテナ毎に異なる量の位相シフトを与えた直接拡散パイロット信号が作成される。その直接拡散パイロット信号が各送信アンテナから送信される。
直接拡散パイロット信号受信部８００において、マッチトフィルタ８０５は直接拡散コード生成部７１０で生成された直接拡散コードで信号を待ち受ける。マッチトフィルタ８０５に受信信号が入力するとすべての送信アンテナに対する遅延プロファイルが得られる。
第２実施形態によれば、パイロット信号の送信時間を短縮することができる。また、すべての送信アンテナで同じ直接拡散コードを使用することによりマッチトフィルタが１つ
だけでよいため、装置の簡素化を図ることができる。
だけでよいため、装置の簡素化を図ることができる。
〔第３実施形態〕
〈システム構成〉
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態と同様の構成を有するので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
〈システム構成〉
次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態と同様の構成を有するので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
《送信機》
図１０は、送信側の直接拡散パイロット信号生成部９００を示す図である。第３実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機は、直接拡散パイロット信号生成部の構成が異なる点を除き、第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機と同様の構成を持つ。直接拡散パイロット信号生成部９００は、直接拡散コード生成部９１０と、直接拡散コード生成部９１０が生成した拡散コードとパイロットデータとを乗算する乗算部９０３と、位相シフト部９０７と、ガードインターバル挿入部９０５とを備える。直接拡散パイロット信号生成部９００で生成される直接拡散パイロット信号は、各送信アンテナ９３０から送信される。
図１０は、送信側の直接拡散パイロット信号生成部９００を示す図である。第３実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機は、直接拡散パイロット信号生成部の構成が異なる点を除き、第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機と同様の構成を持つ。直接拡散パイロット信号生成部９００は、直接拡散コード生成部９１０と、直接拡散コード生成部９１０が生成した拡散コードとパイロットデータとを乗算する乗算部９０３と、位相シフト部９０７と、ガードインターバル挿入部９０５とを備える。直接拡散パイロット信号生成部９００で生成される直接拡散パイロット信号は、各送信アンテナ９３０から送信される。
直接拡散コード生成部９１０は、すべての送信アンテナに対して唯１つの直接拡散コードを生成する。ここで、直接拡散コードとして、Ｍ系列符号などの自己相関のよい符号を使用する(第３実施形態ではＭ系列符号を適用)。図１２は、符号長１２７のＭ系列符号の自己相関特性を示す図である。符号長１２７の自己相関をとると、位相が完全に一致したときは１２７となり、位相がずれているときは−１となる。
位相シフト部９０７は、乗算された信号をｎ／Ｎ位相、位相シフトし、その信号をガードインターバル挿入部９０５に対して出力する。ここで、ｎは送信アンテナの通し番号、Ｎは送信アンテナの総数を示す。位相シフトとは、第２実施形態における位相シフトと同様の処理である。乗算部９０３で乗算された信号のうち１つの信号は、位相シフトされずに、ガードインターバル挿入部９０５に入力される。
ガードインターバル挿入部９０５は、その入力された信号に、その信号の末尾の一部をガードインターバルとして付加し、直接拡散パイロット信号とする。また、ガードインターバルを付加しない構成とすることも可能である。
直接拡散パイロット信号生成部９００で生成された直接拡散パイロット信号は、それぞれの送信アンテナ９３０から同時に送信される。
第３実施形態におけるパイロット信号の送信タイミングは、第１実施形態におけるパイロット信号の送信タイミングと同様になる。各送信アンテナは、同時に直接拡散パイロット信号を送信するため、パイロット信号の送信時間を短縮することが可能となる。
《受信機》
図１１は、各アンテナからの同一の直接拡散コードによる直接拡散パイロット信号を受信する構成例を示す図である。第３実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機は、直接拡散パイロット信号受信部の構成が異なる点を除き、第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機と同様の構成を持つ。
図１１は、各アンテナからの同一の直接拡散コードによる直接拡散パイロット信号を受信する構成例を示す図である。第３実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機は、直接拡散パイロット信号受信部の構成が異なる点を除き、第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機と同様の構成を持つ。
直接拡散パイロット信号受信部１０００は、ガードインターバル除去部１００５と、直接拡散コード（Ｍ系列符号）に対応するマッチトフィルタ１００３とを備える。
ガードインターバル除去部１００５は、受信アンテナ１０３０で受信された信号からガードインターバルを除去し、マッチトフィルタ１００３へ出力する。マッチトフィルタ１００３は、直接拡散コード生成部９１０で生成された直接拡散コード（Ｍ系列符号）で信号を待ち受ける。マッチトフィルタ１００３に受信信号が入力すると、各送信アンテナからの遅延プロファイルが得られる。すべての送信機が１つの直接拡散コード（Ｍ系列符号）を使用する、１つのマッチトフィルタ出力ですべての送信機の遅延プロファイルが得られる。
マッチトフィルタ１００３で得られる遅延プロファイルは、第２実施形態のマッチトフィルタ８０３で得られる遅延プロファイル（図９）と同様となる。この各送信アンテナの遅延プロファイルから、各送信アンテナのチャネル推定値を算出することができる。
〈第３実施形態の作用効果〉
以上説明した実施形態によると、直接拡散パイロット信号生成部９００において、直接拡散コード生成部９１０は、直接拡散コード（Ｍ系列符号）を作成する。また、送信アンテナ毎にことなる量の位相シフトをした直接拡散パイロット信号が作成される。その直接拡散パイロット信号が各送信アンテナから同時に送信される。
以上説明した実施形態によると、直接拡散パイロット信号生成部９００において、直接拡散コード生成部９１０は、直接拡散コード（Ｍ系列符号）を作成する。また、送信アンテナ毎にことなる量の位相シフトをした直接拡散パイロット信号が作成される。その直接拡散パイロット信号が各送信アンテナから同時に送信される。
直接拡散パイロット信号受信部１０００において、マッチトフィルタ１００３は直接拡散コード生成部９１０で生成された直接拡散コード（Ｍ系列符号）で信号を待ち受ける。マッチトフィルタ１００３に受信信号が入力するとすべての送信機アンテナにおける遅延プロファイルが得られる。
第３実施形態によれば、パイロット信号の送信時間を短縮することができる。また、すべての送信アンテナで同じ直接拡散コードを使用することによりマッチトフィルタが１つだけでよいため、装置の簡素化を図ることができる。さらに、Ｍ系列符号は、良好な自己相関特性を有するため、信号の干渉が抑えられ、マッチトフィルタ１００３で得られる遅延プロファイルの精度が向上する。
〔第４実施形態〕
〈システム構成〉
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態は、第１実施形態と同様の構成を有するので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
〈システム構成〉
次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態は、第１実施形態と同様の構成を有するので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。
《送信機》
第４実施形態における送信機は、さらに第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機と同様の構成を備える。ただし、使用するパイロットデータは、ＯＦＤＭシンボル長より短いものが使用される。
第４実施形態における送信機は、さらに第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機と同様の構成を備える。ただし、使用するパイロットデータは、ＯＦＤＭシンボル長より短いものが使用される。
図１３は、使用する直接拡散パイロット信号の長さを短くしたときのＢＥＲ（Bit Error Rate）特性を示す図である。図１３は、ＯＦＤＭシンボル長５１２に対して、長さ５１２、２５６、１２８、６４の直接拡散パイロット信号を使用したときのＢＥＲ特性を示す。ＢＥＲ＝０．１の動作点において、例えばＯＦＤＭシンボル長の１／４である長さ１２８まで短くしても、長さ５１２のときとほとんど変化がないことが分かる。つまり、短いパイロットデータを使用して生成される短い直接拡散パイロット信号を使用してもＢＥＲ特性の劣化を抑制できる。
図１４は、短い直接拡散パイロット信号を使用したときの送信タイミングを示す図である。短い直接拡散パイロット信号を時分割で送信することにより、パイロット信号の送信
時間を短くすることができる。
時間を短くすることができる。
また、例えば、送信アンテナが４本のときに、１つの直接拡散パイロット信号の長さをＯＦＤＭシンボル長の１／４とする。このとき、すべての送信アンテナについての直接拡散パイロット信号を送信するトータルの時間は、ＯＦＤＭシンボル長と等しくなる。これにより、データの送信タイミングを同じ区間で区切ることが可能となる。
さらに、第１実施形態の如く、短い直接拡散パイロット信号を各送信アンテナから同時に送信することにより、さらにパイロット信号の送信時間を短くすることができる。図１５は、短い直接拡散パイロット信号を各送信アンテナから同時に送信したときの送信タイミングを示す図である。
《受信機》
第４実施形態における受信機は、第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機と同様の構成とすることができる。
第４実施形態における受信機は、第１実施形態におけるＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ受信機と同様の構成とすることができる。
〈第４実施形態の作用効果〉
以上説明した第４実施形態によると、ＯＦＤＭ送信機はＯＦＤＭシンボル長より短い直接拡散パイロット信号を生成する。
以上説明した第４実施形態によると、ＯＦＤＭ送信機はＯＦＤＭシンボル長より短い直接拡散パイロット信号を生成する。
これにより、パイロット信号の送信時間を短縮することができる。
また、第１実施形態と同様の構成をとることにより、ＯＦＤＭ送信機は、ＯＦＤＭシンボル長よりも短い直接拡散パイロット信号を各送信アンテナから同時に送信することができる。
第４実施形態によれば、パイロット信号の送信時間をさらに短縮することができる。
〔その他〕
上記した実施形態は、以下の発明を開示する。以下の発明は、必要に応じて適宜組み合わせることができる。
上記した実施形態は、以下の発明を開示する。以下の発明は、必要に応じて適宜組み合わせることができる。
（付記１）
ＯＦＤＭ信号を受信機へ送信する複数の送信アンテナと、
前記複数の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号を前記受信機で復調するためのパイロットデータが直接拡散コードで拡散された直接拡散パイロット信号を生成し、前記複数の送信アンテナから送信する生成部と、
を含むＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
ＯＦＤＭ信号を受信機へ送信する複数の送信アンテナと、
前記複数の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号を前記受信機で復調するためのパイロットデータが直接拡散コードで拡散された直接拡散パイロット信号を生成し、前記複数の送信アンテナから送信する生成部と、
を含むＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
（付記２）
前記生成部は、送信アンテナ毎に異なる直接拡散コードで拡散された直接拡散パイロット信号を生成し、前記複数の送信アンテナから直接拡散パイロット信号を同一の送信タイミングで送信する
付記１記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
前記生成部は、送信アンテナ毎に異なる直接拡散コードで拡散された直接拡散パイロット信号を生成し、前記複数の送信アンテナから直接拡散パイロット信号を同一の送信タイミングで送信する
付記１記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
（付記３）
前記生成部は、１つのＯＦＤＭ信号の送信時間より短い（送信時間を持つ）前記送信アンテナ毎の直接拡散パイロット信号を生成し、これらの直接拡散パイロット信号を時分割で複数の送信アンテナから送信する
付記１記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
前記生成部は、１つのＯＦＤＭ信号の送信時間より短い（送信時間を持つ）前記送信アンテナ毎の直接拡散パイロット信号を生成し、これらの直接拡散パイロット信号を時分割で複数の送信アンテナから送信する
付記１記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
（付記４）
前記生成部は、１つのＯＦＤＭ信号の送信時間より短い（送信時間を持つ）前記送信アンテナ毎の直接拡散パイロット信号を生成し、これらの直接拡散パイロット信号を同一の送信タイミングで複数の送信アンテナから送信する
付記１記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
前記生成部は、１つのＯＦＤＭ信号の送信時間より短い（送信時間を持つ）前記送信アンテナ毎の直接拡散パイロット信号を生成し、これらの直接拡散パイロット信号を同一の送信タイミングで複数の送信アンテナから送信する
付記１記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
（付記５）
前記生成部は、同一の直接拡散コードで拡散されたパイロットデータに対し、送信アンテナ毎に所定の位相シフトを与えた後、前記複数の送信アンテナから送信する
付記１記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
前記生成部は、同一の直接拡散コードで拡散されたパイロットデータに対し、送信アンテナ毎に所定の位相シフトを与えた後、前記複数の送信アンテナから送信する
付記１記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
（付記６）
前記同一の直接拡散コードは、Ｍ系列符号である
付記４記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
前記同一の直接拡散コードは、Ｍ系列符号である
付記４記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
（付記７）
前記生成部は、前記直接拡散パイロット信号にガードインターバルを付与する
付記１〜５のいずれかに記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
前記生成部は、前記直接拡散パイロット信号にガードインターバルを付与する
付記１〜５のいずれかに記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
１０１ シリアル／パラレル変換部
１０２ 逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）演算部
１０３ ガードインターバル（ＧＩ）挿入部
１０４ デジタル／アナログ変換部
１０５ アップコンバート部
１０６ アンプ
１０７ 送信アンテナ
１２０ ＯＦＤＭデータ信号送信部
１３０ 直接拡散パイロット信号送信部
２０１ 受信アンテナ
２０２ ダウンコンバート部
２０３ ＡＧＣ（Auto Gain Control）アンプ
２０４ アナログ／デジタル変換部
２０５ シンボルタイミング検出部
２０６ ガードインターバル除去部
２０７ 高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算部
２０８ チャネル推定部
２０９ パラレル／シリアル変換部
２２０ ＯＦＤＭデータ信号受信部
２３０ 直接拡散パイロット信号受信部
５００ 直接拡散パイロット信号生成部
５０３ 乗算部
５０５ ガードインターバル挿入部
５１０ 直接拡散コード生成部
５３０ 送信アンテナ
６００ 直接拡散パイロット信号受信部
６０３ マッチトフィルタ
６０５ ガードインターバル除去部
６３０ 受信アンテナ
７００ 直接拡散パイロット信号生成部
７０３ 乗算部
７０５ ガードインターバル挿入部
７０７ 位相シフト部
７１０ 直接拡散コード生成部
７３０ 送信アンテナ
８００ 直接拡散パイロット信号受信部
８０３ マッチトフィルタ
８０５ ガードインターバル除去部
８３０ 受信アンテナ
９００ 直接拡散パイロット信号生成部
９０３ 乗算部
９０５ ガードインターバル挿入部
９０７ 位相シフト部
９１０ 直接拡散コード生成部
９３０ 送信アンテナ
１０００ 直接拡散パイロット信号受信部
１００３ マッチトフィルタ
１００５ ガードインターバル除去部
１０３０ 受信アンテナ
１０２ 逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）演算部
１０３ ガードインターバル（ＧＩ）挿入部
１０４ デジタル／アナログ変換部
１０５ アップコンバート部
１０６ アンプ
１０７ 送信アンテナ
１２０ ＯＦＤＭデータ信号送信部
１３０ 直接拡散パイロット信号送信部
２０１ 受信アンテナ
２０２ ダウンコンバート部
２０３ ＡＧＣ（Auto Gain Control）アンプ
２０４ アナログ／デジタル変換部
２０５ シンボルタイミング検出部
２０６ ガードインターバル除去部
２０７ 高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算部
２０８ チャネル推定部
２０９ パラレル／シリアル変換部
２２０ ＯＦＤＭデータ信号受信部
２３０ 直接拡散パイロット信号受信部
５００ 直接拡散パイロット信号生成部
５０３ 乗算部
５０５ ガードインターバル挿入部
５１０ 直接拡散コード生成部
５３０ 送信アンテナ
６００ 直接拡散パイロット信号受信部
６０３ マッチトフィルタ
６０５ ガードインターバル除去部
６３０ 受信アンテナ
７００ 直接拡散パイロット信号生成部
７０３ 乗算部
７０５ ガードインターバル挿入部
７０７ 位相シフト部
７１０ 直接拡散コード生成部
７３０ 送信アンテナ
８００ 直接拡散パイロット信号受信部
８０３ マッチトフィルタ
８０５ ガードインターバル除去部
８３０ 受信アンテナ
９００ 直接拡散パイロット信号生成部
９０３ 乗算部
９０５ ガードインターバル挿入部
９０７ 位相シフト部
９１０ 直接拡散コード生成部
９３０ 送信アンテナ
１０００ 直接拡散パイロット信号受信部
１００３ マッチトフィルタ
１００５ ガードインターバル除去部
１０３０ 受信アンテナ
Claims (5)
- ＯＦＤＭ信号を受信機へ送信する複数の送信アンテナと、
前記複数の送信アンテナから送信されるＯＦＤＭ信号を前記受信機で復調するためのパイロットデータが直接拡散コードで拡散された直接拡散パイロット信号を生成し、前記複数の送信アンテナから送信する生成部と、
を含むＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。 - 前記生成部は、送信アンテナ毎に異なる直接拡散コードで拡散された直接拡散パイロット信号を生成し、前記複数の送信アンテナから直接拡散パイロット信号を同一の送信タイミングで送信する
請求項１に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。 - 前記生成部は、１つのＯＦＤＭ信号の送信時間より短い送信時間を持つ前記送信アンテナ毎の直接拡散パイロット信号を生成し、これらの直接拡散パイロット信号を時分割で複数の送信アンテナから送信する
請求項１に記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。 - 前記生成部は、１つのＯＦＤＭ信号の送信時間より短い送信時間を持つ前記送信アンテナ毎の直接拡散パイロット信号を生成し、これらの直接拡散パイロット信号を同一の送信タイミングで複数の送信アンテナから送信する
請求項１記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。 - 前記生成部は、同一の直接拡散コードで拡散されたパイロットデータに対し、送信アンテナ毎に所定の位相シフトを与えた後、前記複数の送信アンテナから送信する
請求項１記載のＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ送信機。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2006126537A Pending JP2007300383A (ja) | 2006-04-28 | 2006-04-28 | Ｍｉｍｏ−ｏｆｄｍ送信機 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1850549B1 (ja) |
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