(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重通信装置であって、
受信信号の各シンボルから所定期間の信号を取り出して離散フーリエ変換する第１から第ｎの手段、ここで、ｎは２以上の整数、と、
結合手段と、
を備えており、
第１から第ｎの手段は、全サブキャリアをｎ−１個の周波数位置で分割して得たｎ個のグループと１対１で対応関係を有すると共に、受信信号の取り出し位置を低周波のグループほど時間的に遅らせたウィンドウ処理部を備え、
結合手段は、第１から第ｎの手段の出力それぞれから、対応するグループに含まれるサブキャリアの信号を選択して出力する、
通信装置。
【請求項２】
第１から第ｎの手段、それぞれは、所定のサブキャリアのシンボル境界を示す情報に基づき、各シンボルから取り出す信号の取り出し開始位置を決定する、
請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
第１から第ｎの手段は、対応するグループに含まれているサブキャリアを、前記取り出し開始位置の決定に使用する、
請求項２に記載の通信装置。
【請求項４】
ｎは２であり、第１の手段と第２の手段は、同じサブキャリアを、前記取り出し開始位置の決定に使用する、
請求項２に記載の通信装置。
【請求項５】
各グループに含まれるサブキャリア数が等しい、
請求項１から４のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項６】
直交周波数分割多重通信方法であって、
受信信号を第１から第ｎの受信信号にｎ分岐、ここで、ｎは２以上の整数、するステップと、
第１から第ｎの受信信号を、全サブキャリアをｎ−１個の周波数位置で分割して得たｎ個のグループと１対１で対応付けるステップと、
第１から第ｎの受信信号の各シンボルそれぞれから、受信信号の取り出し位置を低周波のグループほど時間的に遅らせて所定期間の信号を取り出して離散フーリエ変換するステップと、
第１から第ｎの受信信号を離散フーリエ変換した信号から、対応するグループに含まれているサブキャリアの信号を選択して出力するステップと、
を含んでいる方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術を用いた通信システムにおいて、従来技術と同一の分散耐力を、より短いサイクリック・プリフィックス（以下、ＣＰと呼ぶ。ＣＰ：Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ）で達成し、従来技術と同じ長さのＣＰを用いる場合には、より高い分散耐力を達成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＯＦＤＭ技術は、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（Ｌｏｃａｌ  Ａｅｒａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）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及び２、参照。）。
【０００３】
図７は、ＯＦＤＭ通信システムを簡略的に示すブロック図である。図７によると、ＯＦＤＭ通信システムは、ＩＦＦＴ部１と、ＣＰ処理部２と、送信部３と、受信部４と、ウィンドウ処理部５と、ＦＦＴ部６とを備えている。ＩＦＦＴ部１には、あるシンボルにおいて、各サブキャリアで送信するデータ値に対応する複素値が入力され、ＩＦＦＴ部１は、この複素値を離散フーリエ逆変換し、当該シンボルの時間軸上での波形を表す複数の時間サンプルを出力する。
【０００４】
ＣＰ処理部２は、ＩＦＦＴ部１が出力した複数の時間サンプルに対してＣＰを付加し、ＩＦＦＴ部１が出力した時間サンプルとＣＰを合わせたサンプルを１シンボルの信号として出力し、送信部３は、周波数変換や増幅等、伝送媒体に応じた処理を行う。なお、以後の説明において、ＩＦＦＴ部１が出力する時間サンプルに相当する時間をＦＦＴ期間と、ＣＰの時間サンプルに相当する期間をＣＰ期間と、ＦＦＴ期間とＣＰ期間を合わせた期間をシンボル期間と呼ぶ。
【０００５】
図８は、ＣＰ処理部２での処理を説明する図である。図８によると、あるシンボルで送信するデータから、離散フーリエ逆変換により６４個の時間サンプル、Ｔ１〜Ｔ６４が得られており、ＣＰ処理部２は、例えば、最初のＴ１からＴ１６のコピーを、ＣＰとして、Ｔ６４のサンプルの後に追加する。離散フーリエ逆変換は、入力となる周波数成分を有する周期波形の１周期分のサンプルを出力するものであるため、ＣＰを合わせた全８０個のサンプルから得られる時間軸上の波形にも不連続点は生じない。したがって、この８０個のサンプルから得られる、その長さがシンボル期間に等しい時間軸上の波形から、ＦＦＴ期間に相当する長さの波形を取り出し、取り出した波形から６４個の時間サンプルを得て、離散フーリエ変換することにより、元の周波数成分を得ることができる。
【０００６】
図７に戻り、受信部４は、伝送媒体から受信する信号の増幅や周波数変換等の処理を行い、ウィンドウ処理部５は、シンボルタイミングに基づき、シンボル期間の長さの１シンボルの信号から、上述したＦＦＴ期間に相当する長さの信号を取り出し、ＦＦＴ部６は、ウィンドウ処理部５の出力を、離散フーリエ変換して復調を行う。なお、シンボルタイミングは、あらかじめ定めたサブキャリアのシンボルの境界を示す信号であり、例えば、このサブキャリアに周期的に挿入する既知の同期パターンにより受信側通信装置は認識可能である。以後、シンボルタイミングが示す、あらかじめ定めたサブキャリアのシンボル境界を基準位置と呼ぶ。
【０００７】
以下にＣＰを追加することにより、分散耐力が向上することを、図９を用いて説明する。図９（ａ）は、送信側の通信装置が出力する、あるシンボルを表したものである。ここで、横方向は時間を示し、縦方向はサブキャリアを示している。なお、図９（ａ）において、ＦＦＴ期間をＦ、ＣＰ期間をＣとする。図９（ａ）に示す信号を直接受信した通信装置のウィンドウ処理部５は、図９（ｂ）に黒丸で示す基準位置から、Ｃ／２だけ遅れた位置から、ＦＦＴ期間の信号を取り出す。なお、図９（ｂ）においては、周波数軸上で中心に位置するサブキャリアをシンボルタイミングに使用している。以後、シンボル期間のシンボルから、ＦＦＴ期間の信号を取り出すことを、ウィンドウ処理と呼び、ウィンドウ処理により取り出す範囲を、図中に網がけで表示し、基準位置を黒丸で表示する。また、図において下側を高周波側とする。なお、この表現は、図２、３、４及び６においても同じである。
【０００８】
例えば、光ファイバ伝送路で送信されたＯＦＤＭ信号は、光ファイバの波長分散の影響により、図９（ｃ）に示す様にサブキャリアごとに異なる量の遅延を受けることになる。しかしながら、ＣＰ期間の冗長があるため、図９（ｃ）に示す様に、基準位置からＣ／２だけ遅れた位置からウィンドウ処理を行うことで、遅延量の差がＣだけ発生したとしても、シンボル間干渉を避けて復調することが可能になる。図９（ｃ）は正しく復調できる限界の状態を示しており、例えば、図９（ｄ）に示す様に、波長分散による遅延量の差が例えば、２Ｃある場合には、隣のシンボルがウィンドウ内に漏れこむことになり、よって、シンボル間干渉の影響を受けることになる。図９から、ＣＰ期間を長くすることで、遅延量の差が大きくなってもシンボル間干渉を避けることができる、つまり、波長分散に対する耐力が向上することが分かる。
【０００９】
【非特許文献１】Ａｒｔｈｕｒ  Ｊａｍｅｓ  Ｌｏｗｅｒｙ、ｅｔ  ａｌ．、“Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｆｏｒ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｏｎｇ−ｈａｕｌ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍｓ”、２００６  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ  ２０７９、Ｖｏｌ．１４  Ｎｏ．６、２００６年３月
【非特許文献２】Ｉｖａｎ  Ｂ．  Ｄｊｏｒｄｊｅｖｉｃ、ｅｔ  ａｌ．、“Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ−ｓｐｅｅｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓ”、２００６  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ、ＯＰＴＩＣＳ  ＥＸＰＲＥＳＳ  ３７６７、Ｖｏｌ．１４  Ｎｏ．９、２００６年５月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＣＰ期間を長くすることで伝送できる情報量は減少することになる。つまり、ＣＰ期間を操作することによる分散耐力の向上は、伝送情報量とトレードオフの関係となる。したがって、同じ分散耐力を、従来技術より少ないＣＰ期間で達成することが望ましく、同様に、同じＣＰ期間で、より高い分散耐力を達成できる通信装置及び方法が有用である。本発明は、このための通信装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による直交周波数分割多重通信装置によれば、
受信信号の各シンボルから所定期間の信号を取り出して離散フーリエ変換する第１から第ｎの手段、ここで、ｎは２以上の整数、と、結合手段とを備えており、第１から第ｎの手段は、全サブキャリアをｎ−１個の周波数位置で分割して得たｎ個のグループと１対１で対応関係を有し、結合手段は、第１から第ｎの手段の出力それぞれから、対応するグループに含まれるサブキャリアの信号を選択して出力する。
【００１２】
本発明による通信装置の他の実施形態によれば、
第１から第ｎの手段、それぞれは、所定のサブキャリアのシンボル境界を示す情報に基づき、各シンボルから取り出す信号の取り出し開始位置を決定することも好ましく、第１から第ｎの手段は、対応するグループに含まれているサブキャリアを、前記取り出し開始位置の決定に使用することも好ましく、ｎは２であり、第１の手段と第２の手段は、同じサブキャリアを、前記取り出し開始位置の決定に使用することも好ましく、各グループに含まれるサブキャリア数が等しいことも好ましい。
【００１３】
本発明による直交周波数分割多重通信方法によれば、
受信信号を第１から第ｎの受信信号にｎ分岐、ここで、ｎは２以上の整数、するステップと、第１から第ｎの受信信号を、全サブキャリアをｎ−１個の周波数位置で分割して得たｎ個のグループと１対１で対応付けるステップと、第１から第ｎの受信信号の各シンボルそれぞれから、所定期間の信号を取り出して離散フーリエ変換するステップと、第１から第ｎの受信信号を離散フーリエ変換した信号から、対応するグループに含まれているサブキャリアの信号を選択して出力するステップとを含んでいる。
【発明の効果】
【００１４】
受信信号を分岐し、個別に離散フーリエ変換し、各離散フーリエ変換の出力から不要なサブキャリア、つまり、シンボル間干渉が発生しているサブキャリアの信号を除去し、シンボル間干渉が発生していないサブキャリアの信号を出力することで、同じＣＰ期間で、より高い分散耐力を達成でき、少ないＣＰ期間で従来と同じ分散耐力を達成することができる。フーリエ変換のために、各シンボルから取り出すＦＦＴ期間の信号の取り出し開始位置は、所定のサブキャリアのシンボル境界に基づき決定するが、同一のサブキャリアをこの決定のために使用しても、異なるサブキャリをこの決定のために使用しても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明による通信装置のブロック図である。なお、図１は本発明の説明に必要な部分のみを示すものである。図１によると本発明による通信装置は、ウィンドウ処理部１１及び１２と、ＦＦＴ部２１及び２２と、結合部３０とを備えている。
【００１７】
ウィンドウ処理部１１及び１２は、図示しない受信部から同一信号を受信し、シンボルタイミングに基づきウィドウ処理を行い、ＦＦＴ部２１及び２２にそれぞれ出力する。ＦＦＴ部２１及びＦＦＴ部２２は、入力信号を離散フーリエ変換して、各サブキャリアが搬送するデータに対応する複素値を結合部３に出力する。結合部３は、ＦＦＴ部２１が出力する各サブキャリアのデータに対応する複素値のうち、周波数の低い方から半分のサブキャリアに対応する複素値を選択し、ＦＦＴ部２２が出力する各サブキャリアのデータに対応する複素値のうち、周波数の高い方から半分のサブキャリアに対応する複素値を選択し、これら選択したサブキャリアに対応する複素値を、つまり、ＯＦＤＭ信号に含まれる全サブキャリアに対応する複素値を出力する。
【００１８】
以下、図２及び図３を用いて本発明による通信装置での処理を説明する。なお、図２及び図３においてもＦＦＴ期間をＦ、ＣＰ期間をＣとし、中心のサブキャリアを基準位置に使用する。図２（ａ）に示す様に、ウィンドウ処理部１１は、シンボルタイミングが示す基準位置から、Ｃだけ遅れた位置からウィンドウ処理を行い、ＦＦＴ部２１は、図２（ａ）の網掛け部分の信号を離散フーリエ変換する。また、図２（ｂ）に示す様に、ウィンドウ処理部２２は、シンボルタイミングが示す基準位置からウィンドウ処理を開始し、ＦＦＴ部２２は、図２（ｂ）の網掛け部分の信号を離散フーリエ変換する。結合部３０は、ＦＦＴ部２１が出力するサブキャリアの上半分、つまり、低周波側半分のサブキャリアの信号と、ＦＦＴ部２２が出力するサブキャリアの下半分、つまり、高周波側半分のサブキャリアの信号を出力する。
【００１９】
例えば、図３（ａ）に示す様に、遅延量の差が２Ｃある場合、ウィンドウ処理部１１が取り出す信号の下半分のサブキャリアには隣接シンボルからの漏れ込みが生じており、よって、ＦＦＴ部２１が出力するサブキャリアのうち、高周波側半分のサブキャリアには、シンボル間干渉による誤りが発生する。しかしながら、低周波側半分のサブキャリアには隣接シンボルからの漏れ込みが生じていないため、シンボル間干渉による誤りは生じない。同じく、図３（ｂ）に示す様に、ウィンドウ処理部１２が取り出す信号の上半分には隣接シンボルからの漏れ込みが生じており、よって、ＦＦＴ部２２が出力するサブキャリアのうち、低周波側半分のサブキャリアには、シンボル間干渉による誤りが発生する。しかしながら、高周波側半分にはシンボル間干渉による誤りは生じない。結合部３０は、ＦＦＴ部２１及び２２の出力から、シンボル干渉が生じていないサブキャリアのみを選択して出力するため、ＦＦＴ部２１及び２２の出力には誤りが発生するが、結合部３０の出力には誤りが含まれないことになる。これにより、本発明による通信装置においては、同じＣＰ期間において、従来技術の２倍の分散耐力を達成することができる。
【００２０】
また、本発明による通信装置により、従来技術と同じ波長分散耐力を達成するのに必要なＣＰ期間を削減できることを、図４を用いて説明する。なお、ウィンドウ処理部１１が取り出した信号は、低周波側半分のみが利用され、ウィンドウ処理部１２が取り出した信号は、高周波側半分のみが利用されるため、図４においては、ウィンドウ処理部１１が行うウィドウ処理の期間を、上側の網がけで示し、ウィンドウ処理部１２が行うウィドウ処理の期間を、下側の網がけで示す。また、図４（ａ）及び（ｂ）それぞれにおいて、１つのＦＦＴ部のみを使用する従来技術でのウィンドウ処理との比較のため、図９（ａ）及び（ｃ）と同じ図面を示す。なお、図４において、ＦＦＴ期間はＦであり、従来技術を示す図のＣＰ期間はＣであり、本発明を示す図のＣＰ期間はＣ／２である。また、中心のサブキャリアを基準位置に使用する。
【００２１】
図４（ａ）は、遅延量の差が全く発生していない場合を示している。なお、図４（ａ）によると、ウィンドウ処理部１１は、シンボルタイミングが示す基準位置から、Ｃ／２だけ、つまり、ＣＰ期間だけ遅れた位置からウィンドウ処理を行い、ウィンドウ処理部２２は、シンボルタイミングが示す基準位置からウィンドウ処理を開始する。これにより、図４（ｂ）に示す様に、ＣＰ期間が半分であるにも係わらず、従来技術と同じ様に、遅延量の差がＣとなるまでシンボル間干渉を避けて正しく復調できることが分かる。
【００２２】
以上、ウィンドウ処理部とＦＦＴ部の組を２つ設け、離散フーリエ変換のために各シンボルから取り出す信号の取り出し開始位置をずらすことで、従来技術と同じＣＰ期間においてはより高い波長分散耐力を達成することができ、従来と同じ波長分散耐力をより少ないＣＰ期間で達成することができる。なお、開始位置は、同じシンボルタイミングに基づき決定する。
【００２３】
続いて、本発明による通信装置の他の実施形態について説明する。図５は、本発明による通信装置の他の実施形態におけるブロック図である。なお、図５も、本発明の説明に必要な部分のみを示すものである。図５によると通信装置は、ウィンドウ処理部１１から１ｎと、ＦＦＴ部２１から２ｎと、結合部３０とを備えている。なお、ｎは２以上でサブキャリア数Ｎｃ以下の整数であり、ウィンドウ処理部１ｋとＦＦＴ部２ｋ（ｋ＝１からｎの整数）が対応関係にある。更に、ＯＦＤＭ信号の全サブキャリアを、ｎ−１個の周波数位置で分割して、連続するサブキャリアのｎ個のグループにグループ分けし、各グループと、ウィンドウ処理部１ｋとＦＦＴ部２ｋの組とを１：１で、あらかじめ対応付けておくものとする。なお、好ましくは各グループに含まれるサブキャリア数を等しくする。
【００２４】
本実施形態において、各ウィンドウ処理部１１〜１ｎは、異なるサブキャリアから、それぞれ、シンボルタイミングを取得する。より詳しくは、各ウィンドウ処理部１１〜１ｎは、各ウィンドウ処理部１１〜１ｎに対応付けられているグループに含まれるサブキャリアを基準位置の決定に使用し、ＦＦＴ部２１から２ｎは、対応するウィンドウ処理部１１〜１ｎの出力信号を離散フーリエ変換する。また、結合部３０は、各ＦＦＴ部２ｋが出力する各サブキャリアの信号から、そのＦＦＴ部２ｋに対応付けられている信号のみを取り出して出力する。
【００２５】
以下、図６を用いて本実施形態における通信装置の動作を説明する。なお、図６は、ウィンドウ処理部１１から１３の３つを使用する場合を示し、一番上の網がけがウィンドウ処理部１１によるウィンドウ処理を、中央の網がけがウィンドウ処理部１２によるウィンドウ処理を、一番下の網がけがウィンドウ処理部１３によるウィンドウ処理を示しているものとする。また、図６において、符号５１はウィンドウ処理部１１が使用する基準位置であり、符号５２はウィンドウ処理部１２が使用する基準位置であり、符号５３はウィンドウ処理部１３が使用する基準位置であり、図６においては、対応するグループに含まれるサブキャリアの中で一番低い周波数を使用している。
【００２６】
例えば、図６（ａ）に示す様に、各ウィンドウ処理部は、それぞれの基準位置からウィンドウ処理を開始する。これにより、例えば、図６（ｂ）に示す様に、遅延量の差が３Ｃとなった場合においても、シンボル間干渉を避けることができる。一般的には、ＣＰ期間をＣとし、使用するウィンドウ処理部とＦＦＴ部の組の数をｎとすると、遅延量の差がＣ×ｎとなった場合においても、理想的には、シンボル間干渉の影響を抑えることが可能になる。なお、対応するグループに含まれるサブキャリアの中で一番低い周波数のシンボルタイミングを基準位置として使用する形態にて説明をしたが、本発明はこれに限定されず、例えば、複数のサブキャリアのシンボルタイミングをそれぞれ監視し、一番遅いタイミングを基準位置とし、この基準位置を、離散フーリエ変換に使用する信号の取り出し開始位置としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による通信装置のブロック図である。
【図２】遅延量の差が無い場合における本発明による通信装置の動作を説明する図である。
【図３】遅延量の差が有る場合における本発明による通信装置の動作を説明する図である。
【図４】より短いＣＰ期間で、従来と同じ分散耐力を達成できることを示す説明図である。
【図５】本発明による通信装置の他の実施形態におけるブロック図である。
【図６】本発明による通信装置の他の実施形態での動作を説明する図である。
【図７】ＯＦＤＭ通信システムを簡略的に示すブロック図である。
【図８】サイクリック・プリフィックスの説明図である。
【図９】サイクリック・プリフィックスによる分散耐力の向上を説明する図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ＩＦＦＴ部
２  ＣＰ処理部
３  送信部
４  受信部
５、１１、１２、１ｎ  ウィンドウ処理部
６、２１、２２、２ｎ  離散フーリエ変換部
３０  結合部
【図１】
0004983673.tif 000002
【図２】
0004983673.tif 000003
【図３】
0004983673.tif 000004
【図４】
0004983673.tif 000005
【図５】
0004983673.tif 000006
【図６】
0004983673.tif 000007
【図７】
0004983673.tif 000008
【図８】
0004983673.tif 000009
【図９】
0004983673.tif 000010