(57)【要約】本発明は、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間のデータ通信のための方法に関している。本発明によれば、マルチキャリアシステムが受信したシングルキャリア信号をスペクトル的に走査し、それに依存して受信したデータに関する決定を下し、及び/又は送信すべきシングルキャリア信号がその搬送波でもってシミュレートされる。
2004537239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間のデータ通信のための方法において、
マルチキャリアシステムが、受信側のシングルキャリア信号をスペクトル的に走査し、それに依存して、受信したデータに関する決定を下すか、または
マルチキャリアシステムが、送信すべきシングルキャリア信号をその搬送波でもってシミュレートするか、又は、
マルチキャリアシステムが、受信したしシングルキャリア信号をスペクトル的に走査し、それに依存して、受信したデータに関する決定を下し、さらに当該マルチキャリアシステムが、送信すべきシングルキャリア信号をその搬送波でもってシミュレートするようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
シングルキャリアシステムのシステム内部パラメータが、搬送周波数の間隔、中間周波数、及びマルチキャリアシステムのさらなるシステム内部パラメータに合わせられる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
シングルキャリアシステムのシステム内部パラメータは、ＦＳＫ及び/又はＣＰＦＳＫ/ＣＰＭ及び/又はＭＳＫ及び/又はＧＭＳＫ及び/又は周波数変調及び/又は角度変調による非線形的変調方式を表している、請求項２記載の方法。
【請求項４】
シングルキャリアシステムのシステム内部パラメータは、振幅変調及び/又はＡＳＫ／ＰＡＭ（Amplitude Shift Keying/Pulse Amplitude Modulation）などの線形的変調方式を表している、請求項２記載の方法。
【請求項５】
受信したデータに関する決定が、スペクトル的に走査されたシングルキャリア信号の振幅と位相に基づいてなされる、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記マルチキャリアシステムは、直交周波数分割多重方式を用いて信号を送信及び/又は受信する、請求項１から５いずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記シングルキャリアシステムは、周波数シフトキーイング方式を用いて信号を変調する、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記シングルキャリアシステムは、連続位相周波数シフトキーイング方式を用いて信号を変調する、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記シングルキャリアシステムは、振幅変調方式を用いて信号を変調する、請求項１から８いずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記シングルキャリアシステムは、（アナログの）周波数変調方式又は角度変調方式を用いて信号を変調する、請求項１から９いずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間のデータ通信のための装置において、
送信パス（１０，１２，１３，１４，１７，１８，２２，２４）内に絶対値/位相割当て器（２０）が設けられており、該絶対値/位相割当て器（２０）は、送信すべきシングルキャリア信号を絶対値と位相に従ってマルチキャリア信号の搬送波に割当て、及び/又は受信パス（２８，３０，３２，３８，３９，４０，４２）内に、絶対値/位相評価器（３４）が設けられており、該絶対値/位相評価器（３４）は、受信したマルチキャリア信号の搬送波を絶対値と位相に従って評価し、前記絶対値/位相評価器に後置接続された周波数領域復調器及び決定素子（３７）が設けられており、該周波数領域復調器及び決定素子（３７）は、受信したデータに関する決定を下すように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１２】
送信パスは、マルチキャリアデータソース（１０）とシングルキャリアデータソース（１２）を含んでおり、それらの信号は、マルチプレクサ（１８）を介してＩＦＦＴユニット（２２）に供給され、該ＩＦＦＴユニット（２２）は、供給された信号を周波数領域から時間領域へ変換する、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記受信パスは、
ＦＦＴユニット（３０）と、
デマルチプレクサ（３２）と
シングルキャリア端末（４０）及びマルチキャリア端末（４２）を含んでおり、
前記ＦＦＴユニット（３０）は、受信した信号を時間領域から周波数領域に変換し、
前記デマルチプレクサ（３２）は、ＦＦＴユニット（３０）によって変換された入力信号を搬送波に多重化する、請求項１１または１２記載の装置。
【請求項１４】
シングルキャリア信号とマルチキャリア信号のための送信機において、
マルチキャリアデータソース（１０）及びシングルキャリアデータソース（１２）と、
絶対値/位相割当て器（２０）と、
マルチプレクサ（１８）と、
ＩＦＦＴユニット（２２）とを有しており、
前記絶対値/位相割当て器（２０）は、シングルキャリアデータソース（１２）からのシングルキャリア信号を絶対値と位相に従ってマルチキャリア信号の搬送波に割当て、
前記マルチプレクサ（１８）は、絶対値/位相割当て器によって割当てられた信号とマルチキャリアデータソース（１０）からの信号を送信すべきマルチキャリア信号の搬送波に多重化させ、
前記ＩＦＦＴユニット（２２）は、マルチプレクサ（１８）によって供給された信号を周波数領域から時間領域へ変換することを特徴とする送信機。
【請求項１５】
シングルキャリア信号とマルチキャリア信号のための受信機において、
ＦＦＴユニット（３０）と、
デマルチプレクサ（３２）と、
絶対値/位相評価器（３４）と、
絶対値/位相評価器（３４）に後置接続された周波数領域復号器および決定素子（３７）と、
シングルキャリアデータ端末（４０）およびマルチキャリアデータ端末（４２）を有しており、
前記ＦＦＴユニット（３０）は、受信した信号を時間領域から周波数領域に変換し、
前記デマルチプレクサ（３２）は、ＦＦＴユニット（３０）から変換された受信信号を、マルチキャリア信号の搬送波に多重化し、
前記絶対値/位相評価器（３４）は、デマルチプレクサ３２から供給された信号を絶対値と位相に従って評価し、
前記周波数領域復号器及び決定素子（３７）は、受信したデータについての決定を下すように構成されていることを特徴とする受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間のデータ通信のための方法及び装置、並びにシングルキャリア信号とマルチキャリア信号のための送信機及び受信機に関している。
【背景技術】
【０００２】
マルチパス伝搬チャネルを介したメッセージ信号の伝送のためには、伝送すべき信号が、それらの低域ろ波周波数位置から変調によってより高い周波数領域に変換される。この伝送に用いられるより高い周波数は、搬送周波数またはキャリア（搬送波）とも称される。この搬送波周波数が十分に高いと、伝送の利点が無線毎に有利に有効活用される。
【０００３】
搬送波（周波数）システム、つまり搬送波周波数技術を用いた信号伝送装置は、個々の搬送波のみならず複数の搬送波（周波数）も伝送のために使用できる。１つの搬送波周波数ないし１つの搬送波しか用いないシステムは、通常はシングルキャリアシステムと称されている。それに対して複数の搬送波周波数を伝送に用いているシステムは、マルチキャリアシステムと称される。
【０００４】
マルチキャリアシステムの典型的なものは、ＯＦＤＭシステムである。このＯＦＤＭとは直交周波数分割多重と呼ばれるものである。このシステムは強いノイズを受けるデジタル信号の地上伝送に特に良好に適している。例えばＯＦＤＭシステムは、デジタル放送に用いられる。
【０００５】
さらにＯＦＤＭは、周波数分割多元接続方式（ＦＤＭＡ）の使用を可能にし、これはとりわけ移動無線技術分野において有利に活用できる。このＦＤＭＡ方式では、伝送チャネルの可用な帯域幅が、分離された複数の隣接した部分周波数チャネルに分割される。個々の部分周波数チャネルは、それにより種々の接続に対する個別の通信チャネルとして用いられる。
【０００６】
それに対してＯＦＤＭ方式では、そのような多数の部分周波数帯域を介して通信接続のデータシンボルがいわゆる並列に伝送される。個々の部分周波数帯域における伝送は、狭帯域に行われる。それ故に個々の部分周波数帯域は伝送に対して比較的僅かな帯域幅を必要とする。部分周波数帯域の少ない帯域幅によって、周波数選択性の伝送チャネル全体は、周波数選択性でない複数のＡＷＧＮ（Additive White Gaussian Noise；加算的白色ガウス雑音)部分伝送チャネルに分割される。このことは受信側においては、効率的な周波数領域補正器の実現を可能にする。これは通常はＦＦＴ(Fast Fourier Transformation)ユニットとチャネル推定器と補正ユニットからなっている。それにより実質的に、複数の部分周波数帯域を介したデータシンボルの並列的な伝送に基づいて、強いノイズの影響を受けたマルチパス伝播チャネルのもとであっても、非常に高い伝送品質が可能となる。さらにＯＦＤＭ有効シンボル成分に対する時間的なプレフィックスの付加によって、伝送チャネル上でエコー形成によって生じ得るインターシンボル干渉を効果的に低減できる。
【０００７】
しかしながらこれまでの公知のマルチキャリアシステムにおいては、シングルマルチキャリアシステムとの通信が、相当な付加的コストなしで構築することは到底不可能である。
例えば、個々の搬送波において伝送すべきデータが周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）を用いて変調される、シングルキャリアシステムは、ＯＦＤＭシステムとの通信はできない。
【０００８】
それ故に本発明の課題は、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間でのデータ通信のための方法及び装置を提供することである。さらにシングルキャリアシステムにもマルチキャリアシステムにも使えコスト的にも有利な送受信機構造を提供することである。
【０００９】
この課題は、本発明の独立請求項に記載されている、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間のデータ通信のための方法及び装置、並びにシングルキャリア信号及びマルチキャリア信号のための送信機および受信機によって解決される。本発明の別の有利な実施例は従属請求項に記載されている。
【００１０】
特に本発明において示したいことは、それらの送信機及び受信機構造が単にＦＳＫ変調方式に限定されるのではなく、総体的にデジタルの非線形的変調方式とアナログの非線形及び線形変調方式のクラスにまで適用可能なことである。古典的な非線形的アナログ変調には、ＦＭ（周波数変調）方式及びＷＭ（角度変調）方式が属している。それらのデジタル派生は、それぞれＦＳＫ（周波数シフトキーイング）変調及びＣＰＦＳＫ（Continuous Phase Frequency Shift Keying）である。このＣＰＦＳＫはＣＰＭ（Continuous Phase modulation）とも称する。ＧＭＳＫ（Gaussian Minimum Shift Keying）は線形的変調を表すにもかかわらず、周波数シフトキーイングの特例として解釈可能である。そのため前述の送信機構造と受信機構造も、ＧＭＳＫ変調システム、例えばＧＳＭやＤＥＣＴにも適用可能である。古典的なアナログ変調形態は、ＡＭ（振幅変調）方式であり、これは中波放送および長波放送領域で依然として広く普及している。前述した送信機及び受信機構造は、本発明によれば、ＡＭ方式に対しても適用可能である。
【００１１】
本発明の主要な観点は、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間のデータ通信が次のことによって実行され得ることである。すなわちマルチキャリアシステムが、シングルキャリアシステムのスペクトル信号成分をシミュレートすることである。これに対しては実質的にマルチキャリアシステムの多数の搬送波が利用される。
【００１２】
本発明は、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間のデータ通信のための方法に関している。受信側では、マルチキャリアシステムが受信したシングルキャリア信号をスペクトル的に走査し、それに依存して受信データに関する決定を下す。送信側では、送信すべきシングルキャリア信号がマルチキャリアシステムによってその搬送波でシミュレートされる。双方向通信動作に対して、マルチキャリアシステムは、受信したシングルキャリア信号をスペクトル的に走査し、それに応じて受信データに関する決定を下す。さらにマルチキャリアシステムは、送信すべきシングルキャリア信号をその搬送波でシミュレートする。マルチキャリアシステムでは、ＩＦＦＴ（Inverse Fourier Transformation）および/またはＦＦＴ（Fast Fourier Transformation）にマルチキャリア変調および/またはマルチキャリア復調のアルゴリズムが用いられるのに対して、シングルキャリアシステムにおいては、ＩＦＦＴおよび/またはＦＦＴがシングルキャリア有効信号のスペクトル信号成分のシミュレートのために用いられる。それによって、両システムの間で双方向のデータ通信が可能となる。
【００１３】
有利には、シングルキャリアシステムの中間周波数、周波数偏移及びさらなる関連したシステムパラメータが、マルチキャリアシステムの搬送波周波数の間隔、中間周波数およびさらなる関連したシステムパラメータに同調される。シングルキャリアシステムのこれらのシステムパラメータは、システムのシステム内部パラメータとも称される。
【００１４】
有利には、スペクトル走査されたシングルキャリア信号の振幅と位相に基づいて受信したデータに関する決定がなされる。この振幅と位相は、比較的簡単に評価することができ、さらに受信したデータに関する確実な決定のための信頼性の高い基準も表す。
【００１５】
本発明の有利な適用領域においては、信号がＯＦＤＭ通信方式を用いてマルチキャリアシステムによって送信され、および/または受信される。このＯＦＤＭ通信方式は、冒頭でも述べたように、とりわけ周波数選択方式のマルチパス伝送チャネルを介した信号の伝送に有利に適用される。有利には、デジタル放送、パワーラインコミュニケーション、類似のＯＦＤＭ方式を使用する伝送方式などにも、移動無線技術にも用いることができる。
【００１６】
本発明の有利な実施例においては、シングルキャリアシステムが信号を周波数シフトキーイング方式で変調する。この周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）方式は、有利には移動無線技術やコードレス電話の分野で用いられている。これは複数の無線チャネルを介した信号の伝送に特に適している。
【００１７】
さらに本発明は、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間のデータ通信のための装置に関している。この場合送信パスには、絶対値/位相割当器（これは送信すべきシングルキャリア信号を絶対値と位相に従ってマルチキャリア信号の搬送波に割当てるものである）が設けられ、および/または受信パスには、絶対値/位相評価器（これは受信したマルチキャリア信号の搬送波を絶対値と位相に従って評価するものである）が設けられ、さらにこれに後置接続された決定素子（これは受信したデータに関する決定を下す）が設けられる。
【００１８】
有利には、送信パスは、マルチキャリアデータソースとシングルキャリアデータソースを含んでいる。シングルキャリアデータソースの信号は、マルチプレクサを介してＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transformation）ユニットに供給される。マルチキャリアシステムでは、ＩＦＦＴおよび/またはＦＦＴにマルチキャリア変調および/またはマルチキャリア復調のアルゴリズムが用いられるのに対して、シングルキャリアシステムでは、ＩＦＦＴおよび/またはＦＦＴが、シングルキャリア有効信号のスペクトル信号成分のシミュレートのために用いられる。本発明によれば、ＩＦＦＴおよび/またはＦＦＴの代わりに、ＩＤＦＴ（Inverse Discrete Fourier Transformation）および/またはＤＦＴ（Discrete Fourier Transformation）が用いられ得る。
【００１９】
受信パスは、有利にはＦＦＴ（Fast Fourier Transformation）ユニット（これは受信信号を時間領域から周波数領域に変換させている）と、デマルチプレクサ（これはＦＦＴユニットから変換された受信信号を搬送波に多重化する）と、シングル及びマルチキャリアデータ端末を含んでいる。
【００２０】
前述した構成を用いることにより有利には、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間の特に双方向のデータ通信のための装置が得られる。
【００２１】
本発明はさらにシングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムのための送信機も含んでいる。この送信機は、マルチキャリアデータソースとシングルキャリアデータソースを有している。シングルキャリアデータソースによって背征されたシングルキャリア信号は、絶対値/位相割当て器により絶対値と位相に従ってマルチキャリアデータソースにより生成された信号の搬送波が割当てられる。マルチプレクサは、絶対値/位相割当て器から割当てられた信号と、マルチキャリアデータソースからの信号を、送信すべきマルチキャリア信号の搬送波で多重化する。そして最終的にマルチプレクサから多重化された信号がＩＦＦＴユニットに供給され、このユニットはその信号を周波数領域から時間領域に変換する。
【００２２】
本発明はさらに、シングルキャリア信号とマルチキャリア信号のための受信機にも関している。この受信機は特にＦＦＴユニットを有している。このユニットは、受信した信号を時間領域から周波数領域に変換する。さらにこの受信機は、デマルチプレクサを有しており、このデマルチプレクサは、ＦＦＴユニットによって変換された受信信号をマルチキャリア信号の搬送波に多重化する。このデマルチプレクサには、絶対値/位相評価器が後置接続されており、この評価器は、供給された信号を絶対値と位相に従って評価する。そしてこの絶対値/位相評価器には、決定素子が後置接続されており、この素子は、受信したデータに関する決定を下す。決定されたデータは、さらにシングルキャリアデータ端末に供給される。デマルチプレクサの出力信号は、マルチキャリアデータ端末にも供給可能である。
【００２３】
以下の明細書では、本発明をいくつかの実施例に基づいて図面と関連させて説明する。ここで用いる図面のうち、
図１は、シングルキャリア信号もマルチキャリア信号も伝送することの可能な、マルチキャリア信号を用いたデータ通信のための装置の実施例を示した図であり、
図２は、シングルキャリアシステムが送信機で、マルチキャリアシステムが受信機である、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間のデータ通信のための装置の実施例を示した図であり、
図３は、シングルキャリアシステムが受信機で、マルチキャリアシステムが送信機である、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間のデータ通信のための装置の実施例を示した図である。
【実施例】
【００２４】
図１に示されている装置は、送信パス内にマルチキャリア信号ソースとしてＯＦＤＭデータソース１０とシングルキャリア信号ソースとしてＦＳＫデータソース１２を有している。送信パス内では信号が実質的に周波数領域でデジタル化されて生成され処理される。この信号は伝送前に時間領域に変換される。
【００２５】
ＯＦＤＭデータソース１０から生成された信号は、後置接続されたＱＡＭ変調器１３とシリアル/パラレル変換器１４を用いてパラレル信号に置換えられる。厳密に言えば、当該変換器１４内のシリアル入力信号に含まれたデータパケット、例えばビットまたはバイトのデータパケットがパラレルパス上で多数の搬送波周波数を介して伝送され得るように分割される。
【００２６】
変換器１４のパラレル出力信号は、マルチプレクサ１８に供給され、このマルチプレクサ１８はこれらの信号を、出力すべきマルチキャリア信号の搬送波に多重化する。マルチプレクサ１８にはＩＦＦＴユニット２２が後置接続されており、このＩＦＦＴユニット２２は、供給された信号を周波数領域から時間領域に変換する。この変換された信号は、その後トランスミッタ２４を介して送出される。
【００２７】
ＦＳＫデータソース１２によって生成されたシングルキャリア信号は、周波数領域変調器１７、厳密に言えばＦＳＫ変調器によってシングルキャリア周波数に変調される。ＦＳＫ変調器１７によって生成された信号は、その後絶対値/位相割当て器２０に供給される。絶対値/位相割当て器２０は供給された信号を絶対値と位相に従ってマルチキャリア信号の個々の搬送波に割当てる。そのように割当てられた信号は、マルチプレクサ１８に供給され、そこでそれらの信号が個々の搬送波に多重化される。
【００２８】
そのようにして受信パスによって生成された信号は、伝送チャネル２６を介して伝送され、受信機２８によって送信パス内で受信される。受信機２８によって受信された信号は、ＦＦＴユニット３０に供給され、そこでそれらの信号が時間領域から周波数領域に変換される。それに続く信号の処理は、実質的にデジタルで周波数領域内で行われる。
【００２９】
ＦＦＴユニット３０にはデマルチプレクサ３２が後置接続されており、このデマルチプレクサ３２は、ＦＦＴユニット３０によって生成された出力信号を、受信したマルチキャリア信号の個々の搬送波に多重化する。
【００３０】
デマルチプレクサ３２の出力信号は、一方ではシリアル/パラレル変換器３８に供給され、そこで当該信号がシリアルデータ流に置換され、ＱＡＭ復調器及び決定素子３９を介してＯＦＤＭデータ端末４２に送信される。またデマルチプレクサ信号３２の出力信号は他方では、絶対値/位相評価器３４に供給され、そこで個々の搬送波の信号が絶対値と位相に従って評価され、そのように評価された信号が、周波数領域復調器及び決定素子３７に伝送される。
【００３１】
周波数領域復調器及び決定素子３７は、受信したデータシーケンスに関する決定を下し、そのようにして得られたデータをＦＳＫデータ端末４０に送信する。
【００３２】
図１に示されている装置を用いれば、ＦＳＫを用いて変調されたシングルキャリア信号がマルチキャリアシステムを介して伝送、すなわち送受信され得るようになる。それによってマルチキャリア伝送の利点、例えばノイズの受けにくさなどがシングルキャリア信号においても得られるようになる。図１の装置においては一方向のみの伝送しか表されていないが、ここでは基本的に双方向のデータ通信も可能であることはいうまでもない。
【００３３】
図２に示されている装置は、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間の単方向データ通信のためのシステムである。この装置の場合には、シングルキャリアシステムが送信機であり、マルチキャリアシステムは受信機である。この装置は、時間領域変調器１６が利用されることについての違いまでは図１に示されている装置と同じなので、前述した個々の構成要素の機能説明を参照されたい。
【００３４】
最後に図３にも、同じようにシングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間の単方向データ通信のための装置の構成が示されている。ここではシングルキャリアシステムが受信機であり、マルチキャリアシステムは送信機である。この装置でもそれらの個々の構成要素の機能の説明については図１に対する説明が参照できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】シングルキャリア信号もマルチキャリア信号も伝送することの可能な、マルチキャリア信号を用いたデータ通信のための装置の実施例を示した図である
【図２】シングルキャリアシステムが送信機で、マルチキャリアシステムが受信機である、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間のデータ通信のための装置の実施例を示した図である
【図３】シングルキャリアシステムが受信機で、マルチキャリアシステムが送信機である、シングルキャリアシステムとマルチキャリアシステムの間のデータ通信のための装置の実施例を示した図である
【符号の説明】
【００３６】
１０      ＯＦＤＭデータソース
１２      ＦＳＫデータソース
１３      ＱＡＭ変調器
１４      シリアル/パラレル変換器
１６      時間領域変調器
１７      周波数領域変調器
１８      マルチプレクサ
２０      絶対値/位相割当て器
２２      ＩＦＦＴユニット
２４      トランスミッタ
２６      伝送チャネル
２８      受信機
３０      ＦＦＴユニット
３２      復調器
３４      絶対値/位相評価器
３６      時間領域復調器及び決定素子
３７      周波数領域復調器及び決定素子
３８      シリアル/パラレル変換器
３９      ＱＡＭ復調器および決定素子
４０      ＦＳＫデータ端末
４２      ＯＦＤＭデータ端末
【国際公開パンフレット】
2004537239.tif 000003
2004537239.tif 000004
2004537239.tif 000005
2004537239.tif 000006
2004537239.tif 000007
2004537239.tif 000008
2004537239.tif 000009
2004537239.tif 000010
2004537239.tif 000011
2004537239.tif 000012
2004537239.tif 000013
2004537239.tif 000014
2004537239.tif 000015
2004537239.tif 000016
2004537239.tif 000017
2004537239.tif 000018
2004537239.tif 000019
2004537239.tif 000020
2004537239.tif 000021
2004537239.tif 000022
2004537239.tif 000023
【国際調査報告】
2004537239.tif 000024
2004537239.tif 000025
2004537239.tif 000026
2004537239.tif 000027
2004537239.tif 000028
2004537239.tif 000029