(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべき入力信号を複数のキャリアにのせて伝送を行うマルチキャリア送信装置において、
前記伝送に使用するキャリアを２波以上のマルチキャリアとし、前記マルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値となるキャリアは２波以上存在せず、かつ、前記マルチキャリアのどの２波においても奇数倍の関係にはならないように、前記マルチキャリアの周波数を制御するキャリア周波数制御手段と、
前記キャリア周波数制御手段により制御されて前記マルチキャリアの周波数になるように前記入力信号を周波数変換する周波数変換手段と、
前記周波数変換手段により周波数変換された前記マルチキャリアの各帯域を通過させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタより出力される信号を合成する手段とを備えたことを特徴とするマルチキャリア送信装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載のマルチキャリア送信装置において、
前記マルチキャリアの周波数をキャリア周波数ｆと前記キャリア周波数ｆの２倍であるキャリア周波数２ｆとする２波のキャリアを使用し、前記入力信号はそのレベルを変化させずに固定することにより、前記２波のマルチキャリアを無変調で送信することを特徴とするマルチキャリア送信装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載のマルチキャリア送信装置からの信号を受信するマルチキャリア受信装置において、
前記マルチキャリアの各帯域を通過させるバンドパスフィルタと、
前記バンドパスフィルタより得られるキャリア周波数ｆの信号を１／ｋ（ｋは任意自然整数）に分周する手段と、
前記バンドパスフィルタより得られるキャリア周波数２ｆの信号を１／２ｋに分周する手段と、
前記分周する手段よりの信号を合成する手段とを備えたことを特徴とするマルチキャリア受信装置。
【請求項４】
送信すべき入力信号を複数のキャリアにのせて伝送を行うマルチキャリア送信方法において、
前記伝送に用いるキャリアを２波以上のマルチキャリアとし、前記マルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値となるキャリアは２波以上存在せず、かつ、前記マルチキャリアのどの２波においても奇数倍の関係にはならないように、前記マルチキャリアの周波数を制御するキャリア周波数制御ステップと、前記キャリア周波数制御ステップにより制御される前記マルチキャリアの周波数になるように前記入力信号を周波数変換する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップにより周波数変換された前記マルチキャリアの各帯域を通過させるバンドパスフィルタリングステップと、前記バンドパスフィルタリングステップにより出力される信号を合成するステップとを備えたことを特徴とするマルチキャリア送信方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチパス環境下に強い伝送方式として、デジタル変調もしくは無変調の信号を、マルチキャリアを使用して伝送しようとするマルチキャリア伝送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル無線伝送を行う場合、伝送される信号には、キャリア同期、シンボル同期、サンプル同期等の同期信号、基準信号、情報信号が含まれる。受信された信号は振幅・位相共に変動する。これは、システムの静的な特性、移動によるドップラーシフトに加えて、マルチパスによる影響が大きいと考えられる。
例えば、情報信号伝送にＱＡＭディジタル変調を行っているような場合、受信信号は振幅・位相共に変動しているため、それを補正するキャリブレーション手段のようなものが用いられているのが普通であり、また、基準信号や同期信号は情報信号に比べ重要であるため、情報信号の伝送帯域より間隔を明けたり、多値レベルを下げて変調を行い、信頼度を上げて伝送を行うようにしている。
また、マルチパスによる干渉波そのものを除去するためのゴーストキャンセラーも存在するが、これを導入すると技術的にもコスト的にも高くなってしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
マルチパス環境下では、受信信号の振幅・位相ともに変動する。マルチパス干渉波のＤ／Ｕ比が小さいほど、その変動は大きくなる。送信電力が制限され、室内での伝送が主と考えられる場合は特にこの変動が顕著に現われる。
また、移動速度に関係なく、最短距離でキャリア周波数の半波長毎に受信電界強度の谷となる受信点が現われるため、十分小さなＤ／Ｕ比を有するマルチパス干渉波が存在すると、キャリア信号そのものが喪失することになる。
よって、従来技術にあるような補正や、ある程度のマージンを取って設計を行っても、信号そのものが喪失した場合には、復調は困難となる。
マルチパス干渉波による影響を回避するために、ゴーストキャンセラーや、ダイバーシティのような受信技術も存在するが、これらを導入すると装置が構成的に大掛かりとなる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、送信すべき入力信号を複数のキャリアにのせて伝送を行うマルチキャリア送信装置において、前記伝送に用いるキャリアを２波以上のマルチキャリアとし、前記マルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値となるキャリアは２波以上存在せず、かつ、前記マルチキャリアのどの２波においても奇数倍の関係にはならないように、前記マルチキャリアの周波数を制御するキャリア周波数制御手段４と、前記キャリア周波数制御手段により制御される前記マルチキャリアの周波数になるように前記入力信号を周波数変換する周波数変換手段１Ａ，２Ａ，３Ａと、前記周波数変換手段により周波数変換された前記マルチキャリアの各帯域を通過させるバンドパスフィルタ５Ａ，６Ａ，７Ａと、前記バンドパスフィルタにより出力される信号を合成する合成手段８Ａとを備えた。
【０００５】
また、本発明は、送信すべき入力信号を複数のキャリアにのせて伝送を行うマルチキャリア送信方法において、前記伝送に用いるキャリアを２波以上のマルチキャリアとし、前記マルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値となるキャリアは２波以上存在せず、かつ、前記マルチキャリアのどの２波においても奇数倍の関係にはならないように、前記マルチキャリアの周波数を制御するキャリア周波数制御ステップと、前記キャリア周波数制御ステップにより制御される前記マルチキャリアの周波数になるように前記入力信号を周波数変換する周波数変換ステップと、前記周波数変換ステップにより周波数変換された前記マルチキャリアの各帯域を通過させるバンドパスフィルタリングステップと、前記バンドパスフィルタリングステップにより出力される信号を合成するステップとを備えた。
【０００６】
（  作  用  ）
本発明は、伝送に用いるキャリアを２波以上のｎ波のマルチキャリアとし、前記マルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値となるキャリアは２波以上存在せず、かつ、前記マルチキャリアのどの２波においても奇数倍の関係にはならないように、マルチキャリアの周波数を制御して、信号を送信することにより、マルチパス干渉波が存在した場合、全てのマルチキャリアの受信電界強度が同時に谷となる確率が非常に小さくなる。装置の構成が簡単であるため、比較的容易に実現できる。送信される信号はＡＳＫ，ＢＰＳＫなどの変調信号でも、無変調信号でもどちらでもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のマルチキャリア送受信装置の実施例について、以下に説明する。
まず、本発明のマルチキャリア送信装置の一実施例について、図１と共に説明する。
本発明は送信すべき一系統の入力信号を複数のキャリアに情報をのせて伝送を行うマルチキャリア伝送方式であり、伝送に用いるキャリアを２波以上のｎ波のマルチキャリアとする。
【０００８】
まず、キャリア周波数制御回路４Ａにより、使用するマルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値となるキャリアは２波以上存在せず、かつ、前記マルチキャリアのどの２波においても奇数倍の関係にはならないように、マルチキャリアの周波数の制御を行う。
上記の関係を満足する周波数は、例えば、周波数ｆ、２ｆ、４ｆ、…  …、
２(n-1) ｆのような関係にあるｎ波のマルチキャリアである。
ここで、例えば、周波数３ｆ、５ｆ、６ｆ、７ｆ、９ｆ…は、使用するマルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値となるキャリアは２波以上存在せず、かつ、前記マルチキャリアのどの２波においても奇数倍の関係にはならないという条件を満足しないので、これらの周波数３ｆ、５ｆ、６ｆ、７ｆ、９ｆ…は除去してある。
これは、受信時にキャリアが喪失する可能性のある条件を除去したものであり、図５、図６と共に後述する。
【０００９】
この周波数関係にあるマルチキャリアを伝送に用いるものとし、キャリア周波数制御回路４Ａにより、各周波数変換回路１Ａ〜３Ａの制御を行う。
一般には、周波数変換回路はｎ個存在し、入力される信号を、キャリア周波数制御回路４Ａで決定される、マルチキャリアの周波数に周波数変換を行う。
このとき周波数変換される全キャリアの初期位相はキャリア周波数制御回路４Ａにより、正確に合わせられるものとする。
【００１０】
周波数変換された信号は、変調波でも無変調波でもどちらでも構わない。つまり、入力される信号が常に１（変化しない場合）の時は、各周波数変換回路１Ａ〜３Ａにより出力される信号は無変調波となるが、シンボル毎に入力信号が変化する場合には、各周波数変換回路１Ａ〜３Ａにより出力される信号は変調波となる。
例えば、入力信号がシンボル毎に１、０の２値でランダムに変化したならば、ＡＳＫ変調となり、また、入力信号がシンボル毎に１、−１の２値でランダムに変化したならば、ＢＰＳＫ変調となる。勿論、多値変調でも構わない。
また、入力信号そのものが変調された信号であっても、各周波数変換回路１Ａ〜３Ａにより、所望のキャリア周波数に変換されるので問題はない。
【００１１】
周波数変換回路１Ａ〜３Ａにより周波数変換された各キャリアは、ＢＰＦ５Ａ〜７Ａにより、各キャリアの帯域のみを通過させる。ＢＰＦは一般にｎ波のマルチキャリアに対応してｎ個存在する。ＢＰＦ５Ａ〜７Ａによって所望の帯域にされた信号は、合成回路８Ａにより合成され、送信波となり送信される。
【００１２】
つぎに、図２に示す、図１の送信装置に対応するマルチキャリア受信装置の一実施例について以下に説明する。
受信装置は、送信装置側で送信されたマルチキャリアを受信し、図１の送信装置と同様にｎ波のマルチキャリアに対応した、ＢＰＦ５Ｂ〜７Ｂのｎ個のＢＰＦ回路により所望帯域のみを通過させる。
ＢＰＦ５Ｂ〜７Ｂにより得られた信号は、復調回路９〜１１により、各キャリアに対応した復調がなされる。
例えば、送信側においてＡＳＫやＢＰＳＫ変調をされているならば、各復調回路９〜１１においては、送信装置と同様に各キャリアの周波数に対応した周波数変換を行って復調を行う。この時、同期検波、遅延検波により復調を行っても構わない。
【００１３】
また、送信側において、各キャリア無変調で送信され、受信装置において特定の周波数信号の抽出を目的としているならば、復調回路では、抽出すべき周波数を考慮した、送信装置と同様の周波数変換回路で各キャリアの周波数に対応した周波数変換を行い、目的の周波数信号の抽出を行う。
もしくは各復調回路で各キャリアに対応した分周を行うことにより目的の周波数信号の抽出を行う。
上記のいずれかの手段を用い、各復調回路９〜１１により各キャリアで復調された信号を合成回路８Ｂにより合成を行い、合成復調信号を得、目的の周波数信号の抽出を行うことが出来る。
【００１４】
つぎに、具体的に、２波のマルチキャリアを使用した送受信装置について、以下に説明する。
図３は本発明の２波のマルチキャリアを用いた送信装置の他の実施例を示したものである。この図３は図１の送信装置とほぼ同様であるが、２波のマルチキャリアに限定した図である。ここで使用されるキャリア周波数は、キャリア周波数ｆとこのキャリア周波数ｆの２倍に相当するキャリア周波数２ｆとの２波のマルチキャリアとする。この２波のキャリア周波数の関係は、請求項１に記載のマルチキャリアの周波数関係を満足するもので、前記マルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値となるキャリアは２波以上存在せず、かつ、前記マルチキャリアのどの２波においても奇数倍の関係にはならないようにする。
【００１５】
ここで、送信すべき信号を、周波数ｆ／ｋとする情報伝送用のキャリア同期信号とする。ｋは任意の自然数である。キャリア周波数制御回路４Ｃは、キャリア周波数ｆ、２ｆで初期位相を合わせるように、周波数変換回路１Ｃ，２Ｃを制御する。各周波数変換回路１Ｃ，２Ｃは、入力される信号を、ｆ、２ｆの整数比になるように周波数変換を行う。ここでは、入力信号は常に１であるため、周波数変換後の信号は、周波数ｆ、２ｆの無変調キャリアとなる。
周波数変換回路１Ｃ，２Ｃにより周波数変換された信号は、ＢＰＦ５Ｃ，６Ｃにより、各キャリアの帯域を通過させる。ＢＰＦ５Ｃ，６Ｃにより所望帯域に制限された信号は、合成回路８Ｃにより合成され、送信波となる。
【００１６】
つぎに、図５に伝送路においてマルチパス干渉波が存在したときの様子の一例、本発明の条件である、マルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値となるキャリアは２波以上存在せず、かつ、前記マルチキャリアのどの２波においても奇数倍の関係にはならないようという条件を満足する場合を示す。
周波数ｆと周波数ｆの２倍の周波数２ｆとを有する２波のマルチキャリアで送信を行い、図５（ａ）に示すように直接波が受信されるとき、マルチパスが存在すると、図５（ｂ）に示すようなある遅延量を有するマルチパス干渉波が受信される。ここでは、マルチパス干渉波は１波とし、Ｄ／Ｕ比を０ｄＢと考える。
【００１７】
図５に示されるように、周波数ｆの半波長λ／２だけ遅れてマルチパス干渉波があると、受信される信号において、キャリア周波数ｆの受信電界強度は０となる。マルチパス干渉波が更に周波数ｆの波長λの整数倍だけ遅れて受信されても同様である。このことはキャリア周波数２ｆに関しても同じであり、図５（ｂ）に示す、○はキャリア周波数ｆの受信電界強度が０となる遅延量であり、×はキャリア周波数２ｆの受信電界強度が０となる遅延量を示している。遅延量を距離で考えると、最短で周波数ｆ及び周波数２ｆの半波長置きに受信電界強度が０、つまり谷となる地点が存在する。
【００１８】
図５（ｃ）の縦軸は、周波数ｆ、２ｆの各キャリアの受信電界強度を示したものであり、その横軸は遅延量（受信地点）を示したものである。
この図から分かるように、キャリア周波数ｆの受信電界強度が谷となる地点においては、キャリア周波数２ｆの受信電界強度は山となり、逆に周波数２ｆのキャリアの受信電界強度が谷となる地点においては、キャリア周波数ｆの受信電界強度は１、つまり直接波のみを受信したときの強度と同じになる。
つまり、伝送に用いるマルチキャリアが請求項１に記載の周波数関係にあれば、受信される信号において、全てのマルチキャリアの受信電界強度が同時に谷となる可能性は非常に小さくなることが分かる。
【００１９】
つぎに、図６に伝送路においてマルチパス干渉波が存在したときの様子の一例、本発明の条件に合致しない場合を示す。
周波数ｆと周波数ｆの３倍の周波数３ｆとを有する２波のマルチキャリアで送信を行い、図６（ａ）に示すように直接波が受信されるとき、マルチパスが存在すると、図６（ｂ）に示すようなある遅延量を有するマルチパス干渉波が受信される。ここでは、マルチパス干渉波は１波とし、Ｄ／Ｕ比を０ｄＢと考える。
【００２０】
図６に示されるように、周波数ｆの半波長λ／２だけ遅れてマルチパス干渉波があると、受信される信号において、キャリア周波数ｆ、３ｆの受信電界強度は０となる。
マルチパス干渉波が更に周波数ｆの波長λの整数倍だけ遅れて受信されても同様である。このことはキャリア周波数３ｆに関しても同じであり、図６（ｂ）に示す、○はキャリア周波数ｆの受信電界強度が０となる遅延量であり、×はキャリア周波数３ｆの受信電界強度が０となる遅延量を示している。
遅延量を距離で考えると、最短で周波数ｆ及び周波数３ｆの半波長置きに受信電界強度が０、つまり谷となる地点が存在する。
【００２１】
図６（ｃ）の縦軸は、周波数ｆ、３ｆの各キャリアの受信電界強度を示したものであり、その横軸は遅延量（受信地点）を示したものである。
この図から分かるように、キャリア周波数ｆの受信電界強度が谷となる地点においては、キャリア周波数３ｆの受信電界強度も谷となる。
つまり、伝送に用いるマルチキャリアが請求項１に記載の周波数関係にないと、受信される信号において、全てのマルチキャリアの受信電界強度が同時に谷となる可能性は非常に大きくなることが分かる。
【００２２】
つぎに、図４に示す、図３の送信装置に対応する本発明の２波のマルチキャリアを用いた受信装置の他の実施例について以下に説明する。
図３の送信装置により送信された、ｆ、２ｆの周波数を有する２波のマルチキャリア信号を受信し、送信装置と同様に、バンドパスフィルタＢＰＦ５Ｄ，６Ｄにより、各キャリアの帯域のみの信号を通過させる。
【００２３】
バンドパスフィルタＢＰＦ５Ｄ，６Ｄにより、所望帯域のみとなった各信号に対し、キャリア周波数ｆの信号に対して、分周回路１２により、１／ｋに分周を行い、キャリア周波数２ｆの信号に対して、分周回路１３により、１／２ｋに分周を行う。これらの分周回路１２，１３によって、出力される信号は、共に周波数ｆ／ｋとなった信号である。分周回路１２，１３より出力される信号を、合成回路８Ｄにより合成を行う。伝送システムにおいて、情報伝送用のキャリア同期信号を送るような場合は、図３，４に示したように、請求項１に記載の周波数関係にあるマルチキャリアを無変調で送信し、受信側で分周を行って共に同じ周波数信号を合成することにより、マルチパス干渉波の影響を受け難い情報伝送用のキャリア同期信号がより確実に送信出来る伝送装置を実現出来る。
【００２４】
なお、図３、図４で説明したｆ、２ｆの関係のキャリアだけでなく、例えば、２ｆと３ｆや、１０ｆと１１ｆの２波のキャリアを使用しても、奇数値となるキャリアは２波以上存在せず、かつ、マルチキャリアのどの２波においても奇数倍の関係にはならないという条件を満足しているので、構わない。
【００２５】
マルチパス干渉波が存在した場合、全てのマルチキャリアの受信電界強度が同時に谷となる確率を非常に小さくすることが出来る。
よって、マルチパス干渉波によりキャリア信号が喪失することなく受信することが可能となるため、厳しいマルチパス環境下でも伝送される信号の復調が可能となる。室内伝送の場合、反射するものが多く、マルチパス干渉波の減衰も少ないため、マルチパス環境は非常に厳しいものとなるが、そのような場合でも有効である。また、送信すべき信号は、情報信号、基準信号及び同期信号のいずれであっても構わない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、伝送に用いるキャリアを２波以上のマルチキャリアとし、前記マルチキャリアの周波数を整数比で示したとき、奇数値となるキャリアは２波以上存在せず、かつ、前記マルチキャリアのどの２波においても奇数倍の関係にはならないように、マルチキャリアの周波数を制御して、信号を送信することにより、マルチパス干渉波が存在した場合、全てのマルチキャリアの受信電界強度が同時に谷となる確率を非常に小さくすることが出来る。
【００２７】
よって、マルチパス干渉波によりキャリア信号が喪失することなく受信することが可能であり、厳しいマルチパス環境下でも伝送される信号の復調が可能となる。
室内伝送の場合、反射するものが多く、マルチパス干渉波の減衰も少ないため、マルチパス環境は非常に厳しいが、そのような場合でも有効である。
２波のキャリアを使用した送受信装置は、構成が簡単でよく、既存の装置を改良して行う場合等に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のマルチキャリア送信装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例のマルチキャリア受信装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例のマルチキャリア送信装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例のマルチキャリア受信装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の条件に合致する場合のマルチパス干渉波による受信電界強度の様子を示した図である。
【図６】本発明の条件に合致しない場合のマルチパス干渉波による受信電界強度の様子を示した図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｃ，２Ａ，２Ｃ，３Ａ  周波数変換回路
４Ａ，４Ｃ  キャリア周波数制御回路
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，７Ａ，７Ｂ  バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ  合成回路
９，１０，１１  復調回路
１２，１３  分周回路
【図１】
0003800462.tif 000002
【図２】
0003800462.tif 000003
【図３】
0003800462.tif 000004
【図４】
0003800462.tif 000005
【図５】
0003800462.tif 000006
【図６】
0003800462.tif 000007