JP2011188247A

JP2011188247A - 直交周波数分割多重通信装置及び方法

Info

Publication number: JP2011188247A
Application number: JP2010051592A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Takahashi; 英憲高橋; Itsuro Morita; 逸郎森田
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-09-22

Abstract

【課題】伝送効率を悪化させず、安定した通信が可能な直交周波数分割多重通信装置を提供する。
【解決手段】直交周波数分割多重通信装置は、データ・シンボルを生成する変調手段と、トレイニング・シンボルを生成するトレイニング・シンボル生成手段とを備えており、トレイニング・シンボル長を、データ・シンボル長とは異なる値に設定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調を使用する通信装置及び方法に関する。

ＯＦＤＭ変調は、送信データを複数のサブキャリアを用いて並列に伝送する方式であり、各サブキャリアのシンボル・レートが比較的低くなるためシンボル間干渉に強く、デジタル地上波放送や、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｅｒａＮｅｔｗｏｒｋ）システムで既に使用されており、光通信システムへの適用についても検討されている（例えば、非特許文献１、参照。）。

非特許文献１に記載されている様に、ＯＦＤＭ通信においては、送信側において既知パターンであるトレイニング・シンボルを周期的に挿入し、受信側においては、トレイニング・シンボルに基づきシンボル同期を確立してシンボル境界を認識し、各データ・シンボルからのサンプリング値を離散フーリエ変換することにより復調を行っている。

ＳａｎｄｅｒＬ．Ｊａｎｓｅｎｅｔａｌ．，"ＣｏｈｅｒｅｎｔＯｐｔｉｃａｌ２５．８−Ｇｂ／ｓＯＦＤＭＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＯｖｅｒ４１６０−ｋｍＳＳＭＦ，ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＧＨＴＷＡＶＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１，２００８年１月

図３は、従来技術におけるＯＦＤＭのベースバンド信号を示す図である。なお、ベースバンド信号は、同相成分と直交成分の２つの信号からなるが、本発明の説明においては、区別する必要がないため１つのみを示している。図３において、符号１０は、トレイニング・シンボルであり、それ以外の四角形はデータを搬送しているデータ・シンボルを示している。

図３に示す様に、従来技術においては、トレイニング・シンボル及びデータ・シンボルのシンボル期間は同じである。したがって、シンボル長を長くすると、データを搬送しないトレイニング・シンボルの割合が高くなり伝送効率が悪化することになる。逆に、シンボル長を短くしすぎると、各トレイニング・シンボルに含まれるサンプル値が少なくなり（伝送帯域は一定とする）、受信側におけるトレイニング・シンボルの検出が不安定になるという問題があった。

したがって、本発明は、伝送効率を悪化させず、安定した通信が可能なＯＦＤＭ通信装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の直交周波数分割多重通信装置は、
データ・シンボルを生成する変調手段と、トレイニング・シンボルを生成するトレイニング・シンボル生成手段とを備えており、トレイニング・シンボル長を、データ・シンボル長とは異なる値に設定することができることを特徴とする。

本発明の直交周波数分割多重通信装置における他の実施形態によると、
通信の開始時に、伝送路状況に基づき、通信に使用するトレイニング・シンボル長を決定するシンボル長決定手段を備えていることも好ましい。

また、本発明の直交周波数分割多重通信装置における他の実施形態によると、
前記シンボル長決定手段は、対向装置に送信するトレイニング・シンボル長を制御し、対向装置にてシンボル同期を安定して確立できる最小のトレイニング・シンボル長を、通信に使用するトレイニング・シンボル長に決定することも好ましい。

さらに、本発明の直交周波数分割多重通信装置における他の実施形態によると、
前記シンボル長決定手段は、通信の開始時に、伝送路状況に基づき、通信に使用するデータ・シンボル長を決定することも好ましい。

さらに、本発明の直交周波数分割多重通信装置における他の実施形態によると、
前記シンボル長決定手段は、対向装置に所定パターンのデータを送信して誤り率を測定し、利用可能なデータ・シンボル長のうち、誤り率が所定の基準を満たす最長のデータ・シンボル長を、通信に使用するデータ・シンボル長に決定することも好ましい。

本発明の直交周波数分割多重通信方法は、
シンボル長決定部が、通信に使用するトレイニング・シンボル長を決定して、トレイニング・シンボル生成部に通知するステップと、トレイニング・シンボル生成部が、前記トレイニング・シンボル長のトレイニング・シンボルを生成するステップと、送信部が、前記トレイニング・シンボル生成部が生成したトレイニング・シンボルを周期的に含む直交周波数分割多重信号を対向装置に送信するステップとを備えている直交周波数分割多重通信方法であって、シンボル長決定部は、通信に使用するトレイニング・シンボル長を、データ・シンボル長とは無関係に決定することを特徴とする。

本発明の直交周波数分割多重通信方法における他の実施形態によると、
シンボル長決定部は、前記対向装置にてシンボル同期を安定して確立できる最小のトレイニング・シンボル長を、通信に使用するトレイニング・シンボル長に決定することも好ましい。

トレイニング・シンボル長を、データ・シンボル長とは無関係に決定し、異なる値を利用できる様にすることで、伝送路状況に応じた最短のトレイニング・シンボル長を利用できることとなり、よって、伝送効率を高くすることが可能になる。

本発明によるＯＦＤＭ通信装置の送信側の概略的な構成図である。本発明によるＯＦＤＭベースバンド信号の概略図である。従来技術によるＯＦＤＭベースバンド信号の概略図である。

本発明を実施するための形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明によるＯＦＤＭ通信装置の概略的な構成図である。図１に示す様に、ＯＦＤＭ通信装置は、シンボル長決定部１と、変調部２と、トレイニング・シンボル生成部３と、タイミング制御部４と、送信部５とを備えている。

トレイニング・シンボル生成部３は、トレイニング・シンボルの時間波形を示す時間サンプル値であるトレイニング・シンボル・パターンを保持しており、タイミング制御部４による制御の下、周期的にトレイニング・シンボルを送信部５に出力し、変調部２は、タイミング制御部４による制御の下、データを搬送しているデータ・シンボルを送信部５に出力する。送信部５は、変調部２からのデータ・シンボルにトレイニング・シンボルを周期的に挿入してＯＦＤＭベースバンド信号を生成し、さらに、ＯＦＤＭベースバンド信号に対して伝送媒体に応じた処理、例えば、光伝送路である場合には、光変調器により光ＯＦＤＭ信号に変換して、対向装置に送信する。

シンボル長決定部１は、通信の開始時に、対向装置と所定の信号を送受信してトレイニング・シンボル長を決定する。以下に、トレイニング・シンボル長の決定の詳細を説明する。

シンボル長決定部１は、最長のトレイニング・シンボル長に相当する時間サンプル列を保持しており、この最長の時間サンプル列をトレイニング・シンボル生成部３に通知し、トレイニング・シンボル生成部３は、この最長の時間サンプル列で構成されるトレイニング・シンボルを対向装置に送信する。対向装置は、まず、この状態においてシンボル同期を確立する。対向装置からシンボル同期が確立したことを示す信号を受信した後、シンボル長決定部１は、保持している時間サンプル列の前又は後のサンプル値を削ることで、より短くしたトレイニング・シンボルを出力する様にトレイニング・シンボル生成部３を制御すると共に、対向装置と制御信号を送受しながらシンボル同期の状態を収集する。シンボル長決定部１は、この処理により、安定してシンボル同期が確立できる最短のトレイニング・シンボル長を判定し、このときのシンボル・パターンを、通信において使用するトレイニング・シンボル・パターンとしてトレイニング・シンボル生成部３に通知する。

なお、データ・シンボル長については固定的な値としても良いが、トレイニング・シンボル長と同じく、通信の開始に先立ち対向装置に対して既知パターンのデータ信号を送信して最適な長さを決定することが望ましい。ＯＦＤＭ変調においては、各データ・シンボルにサイクリック・プレフィックスを追加するが、サイクリック・プレフィックス長は、使用伝送路の特性、例えば、光伝送路の場合には主に分散値、により決定される。つまり、サイクリック・プレフィックス長は、データ・シンボル長とは無関係に決定されるため、データ・シンボル長を短くするとサイクリック・プレフィックの占める割合が相対的に増加して伝送効率が低下することになる。

このため、シンボル長決定部１は、あらかじめ決められている最長のデータ・シンボル長を変調部２に通知し、変調部２は、シンボル長決定部１から通知されるデータ・シンボル長で、既知パターンのデータからＯＦＤＭのデータ・シンボルを生成して、対向装置に送信する。また、シンボル長決定部１は、対向装置で測定するビット誤り率を収集し、対向装置から通知されるビット誤り率が基準値を満たしていない場合には、変調部２に通知するデータ・シンボル長を短くしてゆき、対向装置から通知されるビット誤り率が基準値を満たす様になったときのデータ・シンボル長を、通信に使用するデータ・シンボル長に決定する。

図２は、本発明によるＯＦＤＭベースバンド信号の概略図である。図２の上段は、データ・シンボル長が、例えば、最長の場合であり、下段は、ビット誤り率に対する条件を満たすため、短いデータ・シンボル長を使用している状態を示している。本発明においては、従来技術の様に、トレイニング・シンボル長をデータ・シンボル長と同一とするのではなく、トレイニング・シンボルに対してデータ・シンボルとは異なる長さを使用することができる。つまり、トレイニング・シンボル長を、与えられた伝送路に対して安定してシンボル同期が確立できる最短の値とし、データ・シンボル長とは無関係に決定するため、送信信号に対するトレイニング・シンボルの占める割合を最小にすることができ、よって、送信効率が改善される。

さらに、データ・シンボル長についても、与えられた伝送路において所定のビット誤り率を満たす最長の値を使用することで、送信信号に対するサイクリック・プレフィックの占める割合を最小にすることができ、さらに、送信効率を改善することができる。

なお、上述した実施形態において、シンボル長決定部１は、最長のトレイニング・シンボルから順にサンプル値を削ることで、より短くしたトレイニング・シンボルを出力する様に制御していたが、あらかじめ、種々の長さの複数のトレイニング・シンボル列を、対向装置と共に保持しておき、所定の順番にて、例えば、一番長い列からその長さ順にて、トレイニング・シンボル列を変更してゆく形態であっても良い。また、最短のトレイニング・シンボルから順にサンプル値を足してゆくことで、より長くしたトレイニング・シンボルを出力する様に制御する形態であっても良い。

１シンボル長決定部
２変調部
３トレイニング・シンボル生成部
４タイミング制御部
５送信部

Claims

直交周波数分割多重通信装置であって、
データ・シンボルを生成する変調手段と、
トレイニング・シンボルを生成するトレイニング・シンボル生成手段と、
を備えており、
トレイニング・シンボル長を、データ・シンボル長とは異なる値に設定することができる、
直交周波数分割多重通信装置。
通信の開始時に、伝送路状況に基づき、通信に使用するトレイニング・シンボル長を決定するシンボル長決定手段を備えている、
請求項１に記載の直交周波数分割多重通信装置。
前記シンボル長決定手段は、対向装置に送信するトレイニング・シンボル長を制御し、対向装置にてシンボル同期を安定して確立できる最小のトレイニング・シンボル長を、通信に使用するトレイニング・シンボル長に決定する、
請求項２に記載の直交周波数分割多重通信装置。
前記シンボル長決定手段は、通信の開始時に、伝送路状況に基づき、通信に使用するデータ・シンボル長を決定する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の直交周波数分割多重通信装置。
前記シンボル長決定手段は、対向装置に所定パターンのデータを送信して誤り率を測定し、利用可能なデータ・シンボル長のうち、誤り率が所定の基準を満たす最長のデータ・シンボル長を、通信に使用するデータ・シンボル長に決定する、
請求項４に記載の直交周波数分割多重通信装置。
シンボル長決定部が、通信に使用するトレイニング・シンボル長を決定して、トレイニング・シンボル生成部に通知するステップと、
トレイニング・シンボル生成部が、前記トレイニング・シンボル長のトレイニング・シンボルを生成するステップと、
送信部が、前記トレイニング・シンボル生成部が生成したトレイニング・シンボルを周期的に含む直交周波数分割多重信号を対向装置に送信するステップと、
を備えている直交周波数分割多重通信方法であって、
シンボル長決定部は、通信に使用するトレイニング・シンボル長を、データ・シンボル長とは無関係に決定する、
直交周波数分割多重通信方法。
シンボル長決定部は、前記対向装置にてシンボル同期を安定して確立できる最小のトレイニング・シンボル長を、通信に使用するトレイニング・シンボル長に決定する、
請求項６に記載の直交周波数分割多重通信方法。