СХЕМА МОДУЛЯЦИИ НА НЕСКОЛЬКИХ НЕСУЩИХ, А ТАКЖЕ ПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО И ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ УКАЗАННУЮ СХЕМУ
MODULATION CIRCUIT ON SEVERAL CARRIERS AND ALSO TRANSMITTING DEVICE AND RECEIVING DEVICE USING THIS CIRCUIT

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к схеме модуляции на нескольких несущих, способной оценивать характеристику передачи канала передачи путем использования пилот-сигнала, а также к передающему устройству и приемному устройству, использующим указанную схему, и, в частности, касается схемы модуляции на нескольких несущих, способной выполнять вышеупомянутую оценку подходящим образом при использовании модуляции на нескольких несущих типа OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением сигналов)/OQAM (квадратурная амплитудная модуляция со сдвигом), и передающего устройства и приемного устройства, использующих указанную схему.
Уровень техники
Модуляция на нескольких несущих широко распространена в радиосвязи и проводной связи. Модуляция на нескольких несущих представляет собой схему, в которой выполняется разделение данных передачи, распределение разделенных данных передачи по множеству соответствующих несущих, модуляция несущих, соответствующих данным передачи, и мультиплексирование модулированных несущих. Модуляция на нескольких несущих под названием OFDM (мультиплексирование с ортогональным частотным разделением), которая относится к типу модуляции на нескольких несущих, нашла широкое практическое использование в таких областях, как цифровое наземное телевизионное вещание, беспроводные локальные сети (LAN), цифровые абонентские линии (xDSL), связь по линям электросети (PLC) и т.п. В качестве примеров конкретных приложений можно привести систему DVB-T (система цифрового телевизионного вещания для Европы), используемую для цифрового наземного телевизионного вещания, стандарт IEEE 802.11а, используемый для беспроводных LAN, ADSL (асимметричная цифровая абонентская линия), используемая для xDSL, стандарт HomePlug («домашняя розетка»), используемый для связи по линиям электросети. В частности, в последующем описании модуляция на нескольких несущих, использующая вышеупомянутое типовое мультиплексирование OFDM, называется модуляцией OFDM/QAM (квадратурная амплитудная модуляция) на нескольких несущих или просто OFDM/QAM, с тем чтобы отличать ее от других схем модуляции на нескольких несущих.
OFDM/QAM
Принцип OFDM/QAM описан в непатентном документе 1.
s
s
OFDM/QAM представляет собой модуляцию на нескольких несущих, при которой множество несущих, имеющих отличающиеся друг от друга частоты, подвергается по отдельности комплексной векторной модуляции на каждом цикле символьной передачи, после чего модулированные несущие мультиплексируются. Если T представляет временной интервал символа, причем множество символов непрерывно во временной области, а f представляет частотный интервал между соседними несущими в частотной области, то общее выражение, представляющее сигнал передачи для модуляции OFDM/QAM, может быть представлено Уравнением 1.
[Уравнение 1]
c
m,k
s
В уравнении (1) m представляет номер символа, k представляет номер несущей, f представляет опорную частоту несущей, а t представляет время. dпредставляет комплексный вектор, указывающий данные передачи, подлежащие передаче на k-й несущей в m-м символе. g(t-mT) представляет функцию окна для m-го символа, которую получают путем временного сдвига функции окна g(t) по отношению к m-му символу. Например, функция окна g(t) определяется Уравнением (2).
[Уравнение 2]
g
u
g
u
s
g
u
u
u
s
Один символьный интервал включает в себя защитный интервал и эффективный символьный интервал. В Уравнении (2) T представляет длину защитного интервала, T представляет длину эффективного символьного интервала, а взаимосвязь между T и T удовлетворяет выражению T=T+T. Кроме того, взаимосвязь между длиной T эффективного символьного интервала и частотным интервалом несущей удовлетворяет выражению T=1/f.
u
s
g
В схеме OFDM/QAM сигнал, соответствующий длине T эффективного символьного интервала, извлекается из символьного интервала T, включающего в себя защитный интервал T, и демодулируется в процессе приема, выполняемого на приемном конце.
В беспроводной мобильной связи часто возникают проблемы в связи с многолучевым распространением сигналов. Многолучевое распространение представляет собой явление, состоящее в том, что множество сигналов передачи, поступающих с различными временными задержками из-за отражения радиоволн, мультиплексируются и принимаются на приемном конце. В схеме OFDM/QAM символ включает в себя защитный интервал, с тем чтобы нивелировать разницу во времени поступления из-за многолучевого распространения среди множества приходящих волн с целью поддержания ортогональности между множеством несущих. Защитный интервал позволяет принимать сигнал на приемном конце даже в условиях многолучевого распространения без возникновения взаимных помех между символами и взаимных помех между несущими. Отмеченная устойчивость к многолучевому распространению используется в таких областях радиосвязи, как цифровое наземное телевизионное вещание и беспроводные сети LAN.
С другой стороны, в проводной связи, такой как xDSL и связь по линиям электросети, часто возникает проблема из-за мешающего сигнала, принимаемого от другой системы и/или устройства. Во многих случаях указанный мешающий сигнал является узкополосным сигналом. В схеме OFDM/QAM модулированные волны, передаваемые на соответствующих несущих, принимаются соответствующими узкополосными фильтрами. Таким образом, в схеме OFDM/QAM несущая, подвергшаяся воздействию мешающего сигнала, может оказаться ограниченной. Кроме того, в схеме OFDM/QAM может уменьшиться объем информации, передаваемый на несущей, подвергшейся воздействию мешающего сигнала, либо эта несущая не используется, что повышает устойчивость к мешающему сигналу. В сфере проводной связи, такой как xDSL и связь по линиям электросети, используется указанная устойчивость к узкополосному мешающему сигналу.
Однако защитный интервал для схемы OFDM/QAM используют только для подавления воздействия многолучевого распространения, но не используют для передачи реальной информации. Таким образом, как описано в патентном документе 1, при использовании схемы OFDM/QAM возникает проблема, заключающаяся в низкой эффективности использования спектра и больших энергетических потерях.
Со схемой OFDM/QAM связана еще одна проблема, заключающаяся в том, что, если временная задержка, вызванная многолучевым распространением, превышает защитный интервал приходящей волны, качество передачи резко ухудшается. Схеме OFDM/QAM присуща еще одна проблема, состоящая в том, что полоса пропускания фильтра для приема модулированной волны недостаточно узка, и эффект, заключающийся в ограничении несущей, подвергшейся воздействию узкополосного мешающего сигнала, оказывается недостаточным.
Как описано в патентном документе 1, модуляция OFDM/OQAM (квадратурная амплитудная модуляция со сдвигом) на нескольких несущих представляет еще одну схему модуляции на нескольких несущих для решения вышеупомянутых проблем. В последующем описании модуляция OFDM/ОQAM на нескольких несущих просто называется OFDM/ОQAM.
OFDM/ОQAM
Принцип OFDM/ОQAM описан в патентном документе 1 и непатентном документе 2.
s
s
OFDM/ОQAM представляет собой модуляцию на нескольких несущих, при которой множество несущих, имеющих отличающиеся друг от друга частоты, подвергается по отдельности амплитудной модуляции на каждом цикле символьной передачи, после чего модулированные несущие мультиплексируются. Если T представляет временной интервал символа, причем множество символов непрерывно во временной области, а f представляет частотный интервал между соседними несущими в частотной области, то общее выражение, представляющее сигнал передачи для модуляции OFDM/ОQAM, может быть представлено Уравнением 3.
[Уравнение 3]
c
m,k
s
m,k
В Уравнении (3) m представляет номер символа, k представляет номер несущей, f представляет опорную частоту несущей, а t представляет время. dпредставляет амплитудное значение, указывающее данные передачи, передаваемые на k-й несущей в m-м символе. g(t-mT) представляет функцию окна для m-го символа, которую получают путем временного сдвига функции окна g(t) по отношению к m-му символу. Φ представляет фазу модуляции, представленную уравнением (4). В схеме OFDM/ОQAM модуляция выполняется таким образом, что фаза отличается на π/2 радиан у соседних символов во временной области и у соседних несущих в частотной области.
[Уравнение 4]
s
s
s
s
В схеме OFDM/ОQAM взаимосвязь между временным интервалом T каждого из множества символов, непрерывных во временной области, и частотным интервалом f между соседними несущими в частотной области удовлетворяет выражению T= 1/(2f).
s
Соответственно, когда для выполнения сравнения частотный интервал f несущих установлен так, что он оказывается одинаковым в схеме OFDM/ОQAM и в схеме OFDM/QAM, примечательно то, что в схеме OFDM/ОQAM фазовые оси, ортогональные друг другу на половине (но не точно наполовину, поскольку символ в схеме OFDM/QAM включает в себя защитный интервал) цикла передачи символа для схемы OFDM/QAM, попеременно подвергаются амплитудной модуляции. Какая-либо схема, имеющая характеристику OFDM/ОQAM, считается схемой OFDM/ОQAM, и это применимо к настоящему изобретению. Например, описанная в непатентном документе 3 ортогональная модуляция на нескольких несущих с временным ограничением, описанная в непатентном документе 4 дискретная вейвлетная схема на нескольких несущих (DWMT) и схемы OFDM/MSK и OFDM/IOTA, описанные в патентном документе 1, относятся к тому же типу, что и схема OFDM/ОQAM, и в последующем описании все это называется OFDM/ОQAM.
С другой стороны, в системе, к которой применяется схема OFDM/QAM, используется формат кадра, включающий в себя опорный сигнал, называемый пилот-сигналом, который известен как на приемном, так и передающем конце, с тем чтобы оценить характеристику передачи канала передачи и ошибку по частоте и/или ошибку по фазе между передающим концом и приемным концом.
×
Например, в стандарте DVB-T (ETS300-744), являющемся стандартом цифрового наземного телевизионного вещания в Европе, используется формат кадра, показанный на фиг. 9. На фиг. 9 показана ограниченная часть формата кадра, представленного на плоскости с координатами время-частота. На фиг. 9 ось абсцисс представляет символы, расположенные во временной области, а ось ординат представляет несущие, расположенные в частотной области. Число на оси абсцисс представляет номер символа во временной области, в то время как число на оси ординат представляет номер несущей в частотной области. Метка О представляет пилот-сигнал, называемый в стандарте DVB-T рассеянным пилот-сигналом, а метка  представляет сигнал передачи данных. Как показано на фиг. 9, пилот-сигнал появляется с каждыми 12 несущими в частотной области. Кроме того, пилот-сигнал расположен со сдвигом на три несущих в частотной области для каждого символа, проходящего во временной области. Поскольку пилот-сигнал сдвинут на три несущих для каждого символа, одним циклом конфигурации местоположения пилот-сигналов является период из четырех символов. Пилот-сигнал получают путем модуляции, выполняемой с использованием вектора модуляции, известного как на передающем, так и на приемном конце, причем этот пилот-сигнал получают путем модуляции, выполняемой с использованием вектора модуляции, который задается заранее в соответствии с номером локализованной несущей. Сигнал передачи, переданный передающим концом, принимается в качестве приемного сигнала на приемном конце через канал передачи. Приемный сигнал, полученный на приемном конце, имеет амплитуду и фазу, отличающиеся от амплитуды и фазы сигнала передачи, переданного передающим концом, в зависимости от характеристики передачи канала передачи. Когда на приемном конце обнаруживается, что в приемном сигнале имеется пилот-сигнал, на приемном конце может оцениваться характеристика передачи канала передачи. Кроме того, характеристика передачи канала передачи, которая оценивается на основе пилот-сигнала, двумерно интерполируется во временной области и частотной области, с тем чтобы оценить характеристику передачи канала передачи для сигнала передачи данных. Приемному концу предоставляется возможность правильно демодулировать переданные данные путем коррекции амплитуды и фазы приемного сигала на основе оцененной характеристики передачи канала передачи.
×
В другом примере для кадра связи в стандарте IEEE802.11a, который является стандартом беспроводной сети LAN, используется формат кадра, показанный на фиг. 10. На фиг. 10 показан один пакетный кадр, представленный на плоскости с координатами время-частота. На фиг. 10 ось абсцисс представляет символы, находящиеся во временной области, а ось ординат представляет несущие, находящиеся в частотной области. Число по оси абсцисс представляет номер символа во временной области, в то время как число по оси ординат представляет номер несущей в частотной области. Метка О представляет опорный сигнал, включающий в себя пилот-сигнал, а метка  представляет сигнал параметров передачи или сигнал передачи данных для передачи данных. Каждый опорный сигнал, включая пилот-сигнал, модулируется с использованием соответствующих векторов модуляции, известных на приемном конце. На фиг. 10 сигналы, переданные в первом символе и втором символе соответственно, называются короткими обучающими последовательностями, которые используются в основном для автоматической регулировки усиления (AGC), автоматической регулировки частоты (AFC) и обнаружения пакетов на приемном конце. Сигналы, переданные в третьем и четвертом символах соответственно, называются длинными обучающими последовательностями, которые используются в основном для символьной синхронизации и оценки характеристики передачи канала передачи на приемном конце. Пятый символ используется в основном для передачи информации о параметрах передачи, называемой SIGNAL. Символы с шестого по m-й используются в основном для передачи данных. Пилот-сигналы, включенные в символы с пятого по m-й соответственно, используются в основном для оценки на приемном конце фазового сдвига, вызванного сдвигом частоты несущей и сдвигом частоты дискретизации относительно их значений на передающем конце. Приемному концу предоставляется возможность правильно демодулировать переданные данные путем коррекции полученного сигнала на основе оцененной характеристики передачи канала передачи и фазового сдвига.
Однако, как описано в патентном документе 2, в схеме OFDM/OQAM трудно использовать формат кадра, подобный тому, который используется в схеме OFDM/QAM, то есть формат кадра, в котором имеются пилот-сигналы. Причина этого описывается ниже со ссылками на фиг. 11.
На фиг. 11 представлена схема, иллюстрирующая часть формата кадра, представленного на плоскости с координатами время-частота. На фиг. 11 ось абсцисс представляет символы, находящиеся во временной области, а ось ординат представляет несущие, находящиеся в частотной области. Число по оси абсцисс представляет номер символа во временной области, в то время как число по оси ординат представляет номер несущей в частотной области. Пилот-сигнал 10 находится на k-й несущей и передается в m-м символе. Сигналы передачи с 11 по 18 находятся и передаются в окрестности пилот-сигнала 10. Сигналы передачи данных с 11 по 13 находятся соответственно на несущих от (k-1)-й по (k+1)-ю и передаются в (m-1)-м символе. Сигналы 14 и 15 передачи данных находятся соответственно на (k-1)-й несущей и (k+1)-й несущей и передаются в m-м символе. Сигналы с 16 по 18 передачи данных находятся соответственно с (k-1)-й несущей по (k+1)-ю несущую и передаются в (m+1)-м символе.
m,k
m-1,k-1
m-1,k
m-1,k+1
m,k-1
m,k+1
m+1,k-1
m+1,k
m+1,k+1
Пилот-сигнал 10 получают посредством модуляции, выполняемой с использованием амплитудного значения d, известного на передающем конце и приемном конце. Сигналы с 11 по 18 передачи данных получают посредством модуляции, выполняемой с использованием амплитудных значений d, d, d, d, d, d, d, и d соответственно на основе данных передачи.
Пилот-сигнал 10, принятый на приемном конце в идеальном состоянии, представлен Уравнением (5). Вышеуказанное «идеальное состояние» представляет состояние, при котором в процессе передачи не появляется изменение амплитуды и фазовый сдвиг, или не появляется возмущение, например шум и взаимные помехи, и сигнал передачи, переданный от передающего конца, принимается как он есть на приемном конце в качестве сигнала приема.
[Уравнение 5]
m,k
m-1,k-1
m-1,k
m-1,k+1
m,k-1
m,k+1
m+1,k-1
m+1,k
m+1,k+1
m,k
m,k
В Уравнении (5) r представляет комплексный вектор, представляющий пилот-сигнал 10, принятый в идеальном состоянии. α, α, α, α, α, α, α, и α представляют коэффициенты специфических помех для пилот-сигнала 10, вызванных сигналами с 11 по 18 передачи данных соответственно. Как представлено в Уравнении (5), пилот-сигнал 10 {r}, принятый на приемном конце в идеальном состоянии, включает в себя в действительной части (синфазная составляющая) амплитудное значение d пилот-сигнала 10, полученного посредством модуляции на передающем конце, и включает в себя в мнимой части (квадратурная составляющая) специфические помехи, вызванные сигналами с 11 по 18 передачи данных, которые находятся и передаются в окрестности пилот-сигнала 10.
m,k
m,k
m,k
Далее описывается связь, выполняемая через канал передачи. Если H представляет характеристику передачи канала передачи для k-й несущей в m-м символе, соответствующем пилот-сигналу 10, пилот-сигнал 10 {r'}, принятый через канал передачи на приемном конце, выражается уравнением (6). Здесь характеристика H передачи представлена в виде комплексного вектора.
[Уравнение 6]
m,k
m,k
m,k
m,k
Чтобы оценить характеристику H передачи канала передачи с использованием пилот-сигнала r', принятого через канал передачи на приемном конце, пилот-сигнал r', принятый через канал передачи, можно разделить на пилот-сигнал r, принятый в идеальном состоянии, как представлено Уравнением (7).
[Уравнение 7]
m,k
Однако когда сигналы с 11 по 18 передачи данных, которые получают посредством модуляции с использованием данных, не известных на приемном конце, находятся в окрестности пилот-сигнала 10 и передаются, компонента помех, созданная в пилот-сигнале 10, неизвестна на приемном конце, и эта неизвестная компонента помех препятствует оценке характеристики H передачи канала передачи.
m-1,k-1
m-1,k
m-1,k+1
m,k-1
m,k+1
m+1,k-1
m+1,k
m+1,k+1
Следовательно, при стандартной модуляции на нескольких несущих, описанной в патентном документе 2, по меньшей мере на один из сигналов с 11 по 18 передачи данных, которые находятся в окрестности пилот-сигнала 10 и передаются, накладывается ограничивающее условие, с тем чтобы подавить помехи (специфические помехи, появляющиеся в компоненте с квадратурной фазой) в пилот-сигнале 10. В частности, ограничивающее условие накладывается по меньшей мере на одно из амплитудных значений d, d, d, d, d, d, d, и d для модуляции сигналов с 11 по 18 передачи данных, так чтобы мнимая часть в уравнении (5) давала нуль.
m+1,k
m+1,k
Например, когда указанное ограничивающее условие накладывается на амплитудное значение d для модуляции сигнала 17 передачи данных, передаваемого на k-й несущей в (m+1)-м символе, амплитудное значение d определяют так, чтобы удовлетворялось Уравнение (8).
[Уравнение 8]
m,k
Как было описано выше, при подавлении помех (специфические помехи, появляющиеся в компоненте с квадратурной фазой) пилот-сигналу 10 со стороны сигналов с 11 по 18 передачи данных, которые находятся в окрестности пилот-сигнала 10 и передаются, мнимая область пилот-сигнала 10, принимаемого на приемном конце, известна, так что оценить характеристику H передачи канала передачи на приемном конце не составит никакого труда.
Патентный документ 1: Перевод на японский международной заявки PCT №11-510653 (№ публикации: WO96/35278).
Патентный документ 2: Перевод на японский международной заявки PCT №2004-509562 (№ публикации: WO2002/025884).
Непатентный документ 1: S.B.Weinstein and Paul M. Ebert “Data Transmission by Frequency-division Multiplexing Using the Discrete Fourier Transform” IEEE Transaction on Communications, vol.COM-19, pp.628-634, Oct. 1971.
Непатентный документ 2: Burton R. Saltzberg “Performance of an Efficient Parallel Data Transmission System” IEEE Transaction on Communications, vol.COM-15, pp.805-811, Dec. 1967.
Непатентный документ 3: R. Li and G. Stette “Time-Limited Orthogonal Multicarrier Modulation Schemes” IEEE Transaction on Communications, vol. 43, pp.1269-1272, Feb./Mar./Apr. 1995.
Непатентный документ 4: M.A. Tzannes, M.C. Tzannes, J. Proakis and P.N. Heller “DMT System, DWMT System and Digital Filter Banks” IEEE International Conference on Communications, pp.311-315, May. 1994.
Сущность изобретения
Проблемы, решаемые изобретением
Однако вышеописанный стандартный способ наложения ограничивающего условия связан с проблемой, заключающейся в том, что для удовлетворения Уравнения (8) на передающем конце необходимо выполнить некоторое вычисление, что усложняет обработку на передающем конце. В приведенном выше описании, хотя учитываются только помехи от модулированных волн, соседних во временной области и в частотной области, в действительности, появляются помехи от модулированной волны, находящейся и передающейся из удаленного места. Таким образом, вычисления по уравнению (8) для подавления действительного воздействия специфических помех сильно усложняются. Кроме того, когда помехи пилот-сигналу со стороны сигналов передачи данных, отличных от сигнала передачи данных, на который наложено ограничивающее условие, велики, возникает проблема, состоящая в том, что амплитуда сигнала передачи данных, на который наложено ограничивающее условие, увеличивается для аннулирования помех, что вызывает увеличение мощности передачи.
Настоящее изобретение предложено для разрешения вышеупомянутых проблем известного уровня техники, и его целью является создание схемы модуляции на нескольких несущих, способной упростить обработку на передающем конце и уменьшить мощность передачи, а также создание передающего устройства и приемного устройства, использующих эту схему.
Решение проблем
Схема модуляции на нескольких несущих согласно настоящему изобретению является схемой модуляции на нескольких несущих, в которой удовлетворяется ν τ=1/2, когда τ представляет интервал передачи символа, а ν представляет частотные интервалы множества несущих, где
модулированный сигнал на нескольких несущих, сгенерированный путем выполнения модуляции по схеме модуляции на нескольких несущих, включает в себя фазовый опорный пилот-сигнал, и
фазовый опорный пилот-сигнал является нулевым сигналом (сигнал, полученный посредством модуляции, выполненной с использованием амплитудного значения, равного нулю).
Таким образом, можно точно оценить фазовую компоненту характеристики передачи канала передачи, выполнив упрощенное вычисление на приемном конце без вычисления величины помех пилот-сигналу со стороны сигнала передачи данных, и выполнив вычисление для аннулирования величины помех на передающем конце. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих согласно настоящему изобретению можно на приемном конце оценить фазовую компоненту характеристики передачи канала передачи, ошибку по частоте между передающим концом и приемным концом, ошибку по фазе между ними и т.п. путем определения различия в фазе фазового опорного пилот-сигнала, и скорректировать фазовую компоненту, частоту, фазу и т.п. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению можно уменьшить мощность передачи для фазового опорного пилот-сигнала.
Согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы множество фазовых опорных пилот-сигналов находилось в соответствующем множестве символов, непрерывных во временной области на заранее определенной несущей.
Схема модуляции на нескольких несущих согласно настоящему изобретению является схемой модуляции на нескольких несущих, в которой удовлетворяется ν τ=1/2, когда τ представляет интервал передачи символа, а ν представляет частотные интервалы множества несущих, где
модулированный сигнал на нескольких несущих, сгенерированный путем выполнения модуляции по схеме модуляции на нескольких несущих, включает в себя фазовый опорный пилот-сигнал и амплитудный опорный пилот-сигнал, и
фазовый опорный пилот-сигнал является нулевым сигналом (сигнал, полученный посредством модуляции, выполненной с использованием амплитудного значения, равного нулю), а амплитудный опорный пилот-сигнал является сигналом, полученным посредством модуляции, выполненной с использованием амплитудного значения, известного на приемном конце.
Согласно настоящему изобретению на передающем конце вводится фазовый опорный пилот-сигнал (то есть нулевой сигнал), амплитуда модуляции которого подавлена до нуля, и амплитудный опорный пилот-сигнал, полученный посредством модуляции, выполненной с использованием известной амплитуды, имеющей значение, отличное от нуля. Таким образом, можно точно оценить характеристику передачи канала передачи, выполнив упрощенное вычисление на приемном конце без вычисления величины помех для пилот-сигнала со стороны сигнала передачи данных, и выполнив вычисление для аннулирования величины помех на передающем конце. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих, согласно настоящему изобретению, можно на приемном конце оценить характеристику передачи канала передачи, ошибку по частоте между передающим концом и приемным концом, ошибку по фазе между ними и т.п. путем определения различия в фазе фазового опорного пилот-сигнала и различия в амплитуде амплитудного опорного пилот-сигнала и скорректировать характеристику передачи, частоту, фазу и т.п. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению можно уменьшить мощность передачи для фазового опорного пилот-сигнала.
Согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы фазовый опорный пилот-сигнал и амплитудный опорный пилот-сигнал чередовались через символ на множестве символов, непрерывных во временной области на заранее определенной несущей.
Согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы фазовый опорный пилот-сигнал и амплитудный опорный пилот-сигнал чередовались через несущую на множестве несущих, непрерывных в частотной области в заранее определенном символе.
Согласно настоящему изобретению предпочтительно, чтобы фазовый опорный пилот-сигнал и амплитудный опорный пилот-сигнал чередовались через несущую в частотной области и чередовались через символ во временной области.
Передающее устройство согласно настоящему изобретению генерирует модулированный сигнал на нескольких несущих в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению и передает этот модулированный сигнал на нескольких несущих.
Передающее устройство согласно настоящему изобретению является передающим устройством для генерации модулированного сигнала на нескольких несущих в схеме модуляции на нескольких несущих, в которой ν τ=1/2 удовлетворяется, когда τ представляет интервал передачи символа, а ν представляет частотные интервалы множества несущих, и передачи модулированного сигнала на нескольких несущих, причем передающее устройство содержит:
средство генерации кадра для приема данных передачи и генерации сигнала кадра, включая амплитудное значение для генерации сигнала передачи данных на основе данных передачи, и нулевое амплитудное значение для генерации фазового опорного пилот-сигнала; и
средство модуляции на нескольких несущих для генерации модулированного сигнала на нескольких несущих с использованием информации об амплитудном значении, содержащейся в сигнале кадра, в схеме модуляции на нескольких несущих.
Передающее устройство согласно настоящему изобретению является передающим устройством для генерации модулированного сигнала на нескольких несущих в схеме модуляции на нескольких несущих, в которой ν τ=1/2 удовлетворяется, когда τ представляет интервал передачи символа, а ν представляет частотные интервалы множества несущих, и передачи модулированного сигнала на нескольких несущих, причем передающее устройство содержит:
средство генерации кадра для приема данных передачи и генерации сигнала кадра, включая амплитудное значение для генерации сигнала передачи данных на основе данных передачи, нулевого амплитудного значения для генерации фазового опорного пилот-сигнала и амплитудного значения, известного на приемном конце, для генерации амплитудного опорного пилот-сигнала; и
средство модуляции на нескольких несущих для генерации модулированного сигнала на нескольких несущих с использованием информации об амплитудном значении, содержащейся в сигнале кадра, в схеме модуляции на нескольких несущих.
Приемное устройство согласно настоящему изобретению
принимает модулированный сигнал на нескольких несущих, сгенерированный в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению, и
оценивает фазовый сдвиг модулированного сигнала на нескольких несущих с использованием фазового опорного пилот-сигнала, включенного в модулированный сигнал на нескольких несущих, с тем чтобы компенсировать фазу.
Приемное устройство согласно настоящему изобретению
принимает модулированный сигнал на нескольких несущих, сгенерированный в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению,
оценивает фазовый сдвиг модулированного сигнала на нескольких несущих с использованием фазового опорного пилот-сигнала, включенного в модулированный сигнал на нескольких несущих, с тем чтобы компенсировать фазу, и
оценивает различие в амплитуде модулированного сигнала на нескольких несущих с использованием амплитудного опорного пилот-сигнала, включенного в модулированный сигнал на нескольких несущих, с тем чтобы компенсировать амплитуду.
Приемное устройство согласно настоящему изобретению является приемным устройством для приема и демодуляции модулированного сигнала на нескольких несущих, сгенерированного в схеме модуляции на нескольких несущих, где ν τ=1/2 удовлетворяется, когда τ представляет интервал передачи символа, а ν представляет частотные интервалы множества несущих, в котором
модулированный сигнал на нескольких несущих включает в себя фазовый опорный пилот-сигнал, который является нулевым сигналом (сигнал, полученный посредством модуляции, выполненной с использованием амплитудного значения, равного нулю), причем приемное устройство содержит
средство демодуляции на нескольких несущих для демодуляции полученного модулированного сигнала на нескольких несущих, с тем чтобы сформировать вектор демодуляции, и вывода вектора демодуляции, и
средство выравнивания для приема вектора демодуляции и оценки фазового сдвига вектора демодуляции в соответствии с фазовым опорным пилот-сигналом, с тем чтобы компенсировать фазу.
Согласно настоящему изобретению средство выравнивания предпочтительно включает в себя
средство оценки фазы для выделения фазового опорного пилот-сигнала, включенного в вектор демодуляции, и оценки фазового сдвига вектора демодуляции, и
средство компенсации фазы для компенсации фазы вектора демодуляции в соответствии с фазовым сдвигом, оцененным средством оценки фазы.
Приемное устройство согласно настоящему изобретению является приемным устройством для приема и демодуляции модулированного сигнала на нескольких несущих, сгенерированного посредством модуляции, выполненной в схеме модуляции на нескольких несущих, где ν τ=1/2 удовлетворяется, когда τ представляет интервал передачи символа, а ν представляет частотные интервалы множества несущих, в котором
модулированный сигнал на нескольких несущих включает в себя фазовый опорный пилот-сигнал, который является нулевым сигналом (сигнал, полученный посредством модуляции, выполненной с использованием амплитудного значения, равного нулю), и амплитудный опорный пилот-сигнал, полученный посредством модуляции, выполненной с использованием амплитуды, известной на приемном конце, причем приемное устройство содержит
средство демодуляции на нескольких несущих для демодуляции принятого модулированного сигнала на нескольких несущих, с тем чтобы сформировать вектор демодуляции, и вывода вектора демодуляции, и
средство выравнивания для приема вектора демодуляции и оценки фазового сдвига вектора демодуляции с использованием фазового опорного пилот-сигнала, с тем чтобы компенсировать фазу, и оценки различия в амплитуде вектора демодуляции с использованием амплитудного опорного пилот-сигнала, с тем чтобы компенсировать амплитуду.
Согласно настоящему изобретению средство выравнивания предпочтительно включает в себя:
средство оценки фазы для выделения фазового опорного пилот-сигнала, включенного в вектор демодуляции, и оценки фазового сдвига вектора демодуляции;
средство компенсации фазы для компенсации фазы вектора демодуляции в соответствии с фазовым сдвигом, оцененным средством оценки фазы;
средство оценки амплитуды для выделения амплитудного опорного пилот-сигнала, включенного в вектор демодуляции, который скомпенсирован по фазе и выводится средством компенсации фазы, и оценки различия в амплитуде скомпенсированного по фазе вектора демодуляции; и
средство компенсации фазы для компенсации амплитуды вектора демодуляции, который скомпенсирован по фазе и выводится средством компенсации фазы, в соответствии с различием в амплитуде, оцененным средством оценки амплитуды.
Согласно настоящему изобретению средство выравнивания предпочтительно включает в себя:
средство оценки фазы для выделения фазового опорного пилот-сигнала, включенного в вектор демодуляции, и оценки фазового сдвига вектора демодуляции;
средство компенсации фазы для компенсации фазы вектора демодуляции в соответствии с фазовым сдвигом, оцененным средством оценки фазы;
средство оценки амплитуды для выделения амплитудного опорного пилот-сигнала, включенного в вектор демодуляции, который скомпенсирован по фазе и выводится средством компенсации фазы, и оценки различия в амплитуде скомпенсированного по фазе вектора демодуляции; и
средство компенсации для компенсации фазы и амплитуды вектора демодуляции в соответствии с фазовым сдвигом, оцененным средством оценки фазы, и различием в амплитуде, оцененным средством оценки амплитуды.
Результат, обеспечиваемый изобретением
При использовании модуляции на нескольких несущих согласно настоящему изобретению можно ввести заранее определенный известный пилот-сигнал без вычисления помех пилот-сигналу со стороны сигнала передачи данных на передающем конце. Кроме того, амплитуда модуляции фазового опорного пилот-сигнала подавлена до нуля, и, следовательно, фазовый опорный пилот-сигнал практически не передается от передающего конца, так что достигается эффект, состоящий в снижении мощности передачи.
Краткое описание чертежей
фиг. 1 - схема, иллюстрирующая формат кадра для модуляции на нескольких несущих согласно варианту 1 настоящего изобретения;
фиг. 2 - схема, иллюстрирующая систему связи, где используется модуляция на нескольких несущих по настоящему изобретению;
фиг. 3 - блок-схема, иллюстрирующая примерную конфигурацию средства выравнивания, использующего модуляцию на нескольких несущих по настоящему изобретению;
фиг. 4 - блок-схема, иллюстрирующая еще одну примерную конфигурацию средства выравнивания, использующего модуляцию на нескольких несущих по настоящему изобретению;
фиг. 5 - схема, иллюстрирующая формат кадра для модуляции на нескольких несущих согласно варианту 2 настоящего изобретения;
фиг. 6 - схема, иллюстрирующая формат кадра для модуляции на нескольких несущих согласно варианту 3 настоящего изобретения;
фиг. 7 - схема, иллюстрирующая формат кадра для модуляции на нескольких несущих согласно варианту 4 настоящего изобретения;
фиг. 8 - схема, иллюстрирующая формат кадра для модуляции на нескольких несущих согласно варианту 5 настоящего изобретения;
фиг. 9 - схема, иллюстрирующая формат кадра для известного стандарта цифрового наземного телевизионного вещания;
фиг. 10 - схема, иллюстрирующая формат кадра для известного стандарта беспроводной сети LAN;
фиг. 11 - схема, иллюстрирующая формат кадра для стандартной модуляции на нескольких несущих.
Описание ссылочных позиций
10 - пилот-сигнал;
с 11 по 18 - сигнал передачи данных;
20 - фазовый опорный пилот-сигнал;
21 - амплитудный опорный пилот-сигнал;
с 22 по 31 - сигнал передачи данных;
110 - передающий конец;
111 - средство генерации кадра;
112 - средство модуляции на нескольких несущих;
120 - канал передачи;
130 - приемный конец;
131 - средство демодуляции на нескольких несущих;
132 - средство выравнивания;
141 - средство оценки фазы;
142 - средство компенсации фазы;
143 - средство оценки амплитуды;
144 - средство компенсации амплитуды;
151 - средство оценки фазы;
152 - средство компенсации фазы;
153 - средство оценки амплитуды;
154 - средство компенсации.
Наилучшие варианты осуществления изобретения
Далее со ссылками на чертежи описываются варианты осуществления настоящего изобретения.
Вариант 1
На фиг. 1 представлена схема, иллюстрирующая ограниченную часть формата кадра, представленного на плоскости с координатами время-частота, для схемы модуляции на нескольких несущих согласно варианту 1 настоящего изобретения. На фиг. 1 ось абсцисс представляет символы, расположенные во временной области, а ось ординат представляет несущие, расположенные в частотной области. Число на оси абсцисс представляет номер символа во временной области, в то время как число на оси ординат представляет номер несущей в частотной области. Фазовый опорный пилот-сигнал 20 находится и передается на k-й несущей в m-м символе. Амплитудный опорный пилот-сигнал 21 находится и передается на k-й несущей в (m+1)-м символе. Сигналы с 22 по 31 передачи данных находятся и передаются в окрестности фазового опорного пилот-сигнала 20 и амплитудного опорного пилот-сигнала 21. Сигналы с 22 по 24 передачи данных находятся и передаются на несущих с (k-1)-й по (k+1)-ю соответственно в (m-1)-м символе. Сигналы 25 и 26 передачи данных находятся и передаются на (k-1)-й и (k+1)-й несущих соответственно в (m)-м символе. Сигналы 27 и 28 передачи данных находятся и передаются на (k-1)-й и (k+1)-й несущих соответственно в (m+1)-м символе. Сигналы с 29 по 31 передачи данных находятся и передаются на несущих с (k-1)-й по (k+1)-ю соответственно в (m+2)-м символе.
s
s
В настоящем изобретении используется схема модуляции на нескольких несущих типа OFDM/OQAM. Она же используется для других вариантов, описанных ниже. Схема OFDM/OQAM является модуляцией на нескольких несущих, согласно которой множество несущих, имеющих отличные друг от друга частоты, подвергается амплитудной модуляции на каждом цикле передачи символа, после чего модулированные несущие мультиплексируются. Когда T представляет временной интервал символа, причем множество символов непрерывно во временной области, и f представляет частотный интервал между соседними несущими в частотной области, общее выражение, представляющее сигнал передачи для схемы OFDM/OQAM, может быть представлено Уравнением (9).
[Уравнение 9]
c
m,k
s
m,k
В Уравнении (9) m представляет номер символа, k представляет номер несущей, f представляет опорную частоту несущей, а t представляет время. dпредставляет амплитудное значение, указывающее данные передачи, передаваемые на k-й несущей в m-м символе. g(t-mT) представляет функцию окна для m-го символа, которую получают путем временного сдвига функции окна g(t) по отношению к m-му символу. Φ представляет фазу модуляции, представленную Уравнением (10). В схеме OFDM/ОQAM модуляция выполняется таким образом, что фаза отличается на π/2 радиан у соседних символов во временной области и у соседних несущих в частотной области.
[Уравнение 10]
s
s
s
s
В схеме OFDM/ОQAM взаимосвязь между временным интервалом T каждого из множества символов, непрерывных во временной области, и частотным интервалом f между соседними несущими в частотной области удовлетворяет выражению fT=1/2.
m,k
Фазовый опорный пилот-сигнал 20 получают посредством модуляции, выполняемой на передающем конце с использованием амплитудного значения d, равного нулю. То есть фазовый опорный пилот-сигнал 20 является нулевым сигналом. Кроме того, на приемном конце известно, что фазовый опорный пилот-сигнал 20 является нулевым сигналом.
m+1,k
m-1,k-1
m-1,k
m-1,k+1
m,k-1
m,k+1
m+1,k-1
m+1,k+1
m+2,k-1
m+2,k
m+2,k+1
Амплитудный опорный пилот-сигнал 21 получают посредством модуляции с использованием амплитудного значения d, известного на приемном конце. Сигналы с 22 по 31 передачи данных получают посредством модуляции с использованием амплитудных значений d, d, d, d, d, d, d, d, d, и d соответственно на основе данных передачи.
Фазовый опорный пилот-сигнал 20, принятый на приемном конце в идеальном состоянии, представлен Уравнением (11).
{Уравнение 11]
m,k
m+1,k
m-1,k-1
m-1,k
m-1,k+1
m,k-1
m,k+1
m+1,k-1
m+1,k+1
m,k
В Уравнении (11) r представляет комплексный вектор, представляющий фазовый опорный пилот-сигнал 20, принятый в идеальном состоянии. α представляет коэффициент помех по оси квадратурной фазы фазового опорного пилот-сигнала 20 со стороны амплитудного опорного пилот-сигнала 21. Здесь «ось квадратурной фазы» представляет фазовую ось, ортогональную (то есть отличающуюся на π/2 радиан) фазовой оси, по которой каждая несущая в каждом символе подвергается амплитудной модуляции на передающем конце. Кроме того, α, α, α, α, α, α, и α представляют коэффициенты, показывающие уровни помех для оси квадратурной фазы фазового опорного пилот-сигнала 20 со стороны сигналов с 22 по 28 передачи данных соответственно. Как показано в Уравнении (11), фазовый опорный пилот-сигнал 20, принятый на приемном конце в идеальном состоянии, включает в себя (только в мнимой части) компоненту помех со стороны каждого из сигналов: амплитудного опорного пилот-сигнала 21 и сигналов с 22 по 28 передачи данных, находящихся и передающихся в его окрестности. Следовательно, фазовый опорный пилот-сигнал 20, принятый на приемном конце в идеальном состоянии, включает в себя только мнимую компоненту. Соответственно, фаза фазового опорного пилот-сигнала 20 {r} составляет ± π/2 радиан. Хотя в Уравнении (11) помехи для оси квадратурной фазы фазового опорного пилот-сигнала 20 основаны только на модулированных сигналах, расположенных по соседству, в действительности появляются помехи от удаленного модулированного сигнала. Также появляются помехи со стороны модулированного сигнала, не являющегося соседним по отношению к фазовому опорному пилот-сигналу 20 на оси квадратурной фазы фазового опорного пилот-сигнала 20. Таким образом, уравнение (11) покрывает все случаи появления помех.
m,k
m,k
m,k
Далее обсуждается случай выполнения связи через канал передачи. Фазовый опорный пилот-сигнал 20 передается на k-й несущей в m-м символе. Если H представляет характеристику передачи канала передачи для фазового опорного пилот-сигнала 20, фазовый опорный пилот-сигнал 20 {r'}, принятый на приемном конце через канал передачи, выражается Уравнением (12). Характеристика H передачи выражается комплексным вектором.
[Уравнение 12]
m,k
m,k
m,k
m,k
m,k
m,k
Фазовую компоненту Φ характеристики H канала передачи можно оценить на основе фазового опорного пилот-сигнала 20 {r'}, принятого на приемном конце через канал передачи. Фазовую компоненту Φ характеристики передачи канала передачи можно оценить путем вычитания из фазы ∠r' фазового опорного пилот-сигнала 20, принятого на приемном конце через канал связи, +π/2 радиан или -π/2 радиан, что соответствует фазе ∠r фазового опорного пилот-сигнала, принятого в идеальном состоянии, как показано в уравнении (13).
[Уравнение 13]
m,k
m,k
Хотя оцененная фазовая компонента Φ характеристики передачи канала передачи включает в себя неопределенность по фазе, составляющую π радиан, в отношении фазы ∠r фазового опорного пилот-сигнала 20 неопределенность по фазе устраняется на шаге обработки, описанном ниже. Вышеуказанная «неопределенность по фазе в π радиан» возникает потому, что в этот момент неизвестно, представляет ли фазовый опорный пилот-сигнал 20, принятый в идеальном состоянии, +π/2 радиан или -π/2 радиан, и не ясно, составляет ли фаза +π/2 радиан или -π/2 радиан.
Амплитудный опорный пилот-сигнал 21, принятый на приемном конце в идеальном состоянии, выражается Уравнением (14).
[Уравнение 14]
m+1,k
m,k-1
m,k+1
m+1,k-1
m+1,k+1
m+2,k-1
m+2,k
m+2,k+1
m+1,k
В Уравнении (14) r представляет комплексный вектор, представляющий амплитудный опорный пилот-сигнал 21, принятый в идеальном состоянии. α, α, α, α, α, α, и α представляют коэффициенты, показывающие уровни помех со стороны сигналов с 25 по 31 передачи данных соответственно для оси квадратурной фазы амплитудного опорного пилот-сигнала 21. Как показано в Уравнении (14), амплитудный опорный пилот-сигнал 20, принятый на приемном конце в идеальном состоянии, включает в себя (в действительной части) амплитудное значение d амплитудного опорного пилот-сигнала 21, полученного посредством модификации на передающем конце, и включает в себя (в мнимой части) компоненты помех со стороны сигналов с 25 по 31 передачи данных соответственно, которые находятся в его окрестности.
m+1,k
m+1,k
m+1,k
Далее описывается случай выполнения связи через канал передачи. Амплитудный опорный пилот-сигнал 21 передается на k-й несущей в (m+1)-м символе. Если H представляет характеристику передачи амплитудного опорного пилот-сигнала 21, то амплитудный опорный пилот-сигнал 21 {r'}, принятый через канал передачи на приемном конце, выражается Уравнением (15). Здесь характеристика H передачи представлена в виде комплексного вектора.
[Уравнение 15]
m+1,k
m+1,k
m+1,k
m,k
m+1,k
m+1,k
m,k
m+1,k
m+1,k
Амплитудную компоненту A характеристики H передачи канала передачи можно оценить на основе амплитудного опорного пилот-сигнала 21 {r'}, принятого на приемном конце через канал передачи. Если предположить, что характеристика передачи канала передачи со временем изменяется незначительно, то характеристика H передачи для k-й несущей в m-м символе может оказаться такой же, как характеристика H передачи для k-й несущей в (m+1)-м символе. Как показано в Уравнении (16), фаза r' амплитудного опорного пилот-сигнала 21, принятого на приемном конце через канал передачи, скорректирована с использованием уже оцененной фазовой компоненты Φ характеристики передачи канала передачи, а действительная компонента скорректированного по фазе амплитудного опорного пилот-сигнала 21 делится на известное амплитудное значение амплитудного опорного пилот-сигнала 21, то есть на амплитудное значение d, использованное на передающем конце, что позволяет оценить амплитудную компоненту A характеристики передачи канала передачи.
[Уравнение 16]
m,k
m+1,k
m,k
m+1,k
Характеристики H и H передачи канала передачи оценивают, как показано в Уравнении (17), с использованием фазовой компоненты Φ и оцененной выше указанным образом амплитудной компоненты A характеристики передачи.
[Уравнение 17]
m,k
m,k
m+1,k
m,k
m+1,k
Даже тогда, когда оцененная фазовая компонента Φ характеристики передачи отличается от действительного значения на π радиан из-за неопределенности по фазе, неопределенность по фазе устраняется. Это происходит потому, что при оценке фазовой компоненты Φ характеристики передачи со значением, отличным от действительного значения на π радиан, полярность амплитудной компоненты A характеристики передачи, оцененной по Уравнению (16), изменяется на противоположную, и значения, полярности которых изменились на противоположные, умножаются друг на друга в Уравнении (17), что приводит к совпадению каждой из полярностей оцененных характеристик H и H передачи с действительной полярностью.
Далее со ссылками на фиг. 2 описывается общая структура системы связи, где используется модуляция на нескольких несущих по настоящему изобретению.
Как показано на фиг. 2, система связи включает в себя передающий конец 110 и приемный конец 130. Модулированный сигнал на нескольких несущих, переданный от передающего конца 110, принимается приемным концом 130 через канал 120 передачи.
Канал 120 передачи является проводным каналом или беспроводным каналом. Если канал 120 передачи беспроводной, то передающий конец 110 связывается с каналом 120 передачи через антенну, и канал 120 передачи связывается с приемным концом 130 через антенну.
Передающий конец 110 включает в себя средство 111 генерации кадра и средство 112 модуляции на нескольких несущих. Средство 111 генерации кадра получает данные передачи, генерирует амплитудное значение для модуляции сигнала передачи данных на основе принятых данных передачи и генерирует сигнал кадра, включающий в себя амплитудное значение для модуляции сигнала передачи данных, амплитудное значение для модуляции фазового опорного пилот-сигнала и амплитудное значение для модуляции амплитудного опорного пилот-сигнала. Амплитудное значение, включенное в сигнал кадра для модуляции фазового опорного пилот-сигнала, равно нулю, а амплитудное значение, включенное в сигнал кадра для модуляции амплитудного опорного пилот-сигнала, является значением, известным на приемном конце. Средство 112 модуляции на нескольких несущих получает сигнал кадра, сгенерированный средством 111 генерации кадра, выполняет модуляцию на нескольких несущих OFDM/OQAM на основе амплитудных значений, включенных в сигнал кадра, с тем чтобы сгенерировать модулированный сигнал на нескольких несущих, и выводит модулированный сигнал на нескольких несущих из передающего конца 110.
Приемный конец 130 включает в себя средство 131 демодуляции на нескольких несущих и средство 132 выравнивания. Средство 131 демодуляции на нескольких несущих демодулирует принятый модулированный сигнал OFDM/OQAM на нескольких несущих, с тем чтобы вывести вектор демодуляции. Средство 132 выравнивания получает вектор демодуляции, выведенный средством 131 демодуляции на множестве несущих, и оценивает и компенсирует характеристику передачи канала 120 передачи на основе фазового опорного пилот-сигнала и амплитудного опорного пилот-сигнала. Вектор демодуляции, характеристика передачи которого была скомпенсирована средством 132 выравнивания, демодулируется и выводится в качестве полученных данных.
Средство 132 выравнивания может быть сконфигурировано, как показано на фиг.3. Как показано на фиг.3, средство 132 выравнивания включает в себя средство 141 оценки фазы, средство 142 компенсации фазы, средство 143 оценки амплитуды и средство 144 компенсации амплитуды. Средство 141 оценки фазы выделяет фазовый опорный пилот-сигнал, включенный в вектор демодуляции, выводимый средством 131 демодуляции на нескольких несущих, и оценивает фазовую компоненту характеристики передачи канала 120 передачи на основе фазового опорного пилот-сигнала. Средство 142 компенсации фазы компенсирует фазу вектора демодуляции, выведенного средством 131 демодуляции на нескольких несущих, на основе фазовой компоненты характеристики передачи канала 120 передачи, которая оценивается средством 141 оценки фазы. Средство 143 оценки амплитуды выделяет амплитудный опорный пилот-сигнал, включенный в компенсированный по фазе вектор демодуляции, который выводится средством 142 компенсации фазы, и оценивает амплитудную компоненту характеристики передачи канала 120 передачи на основе амплитудного опорного пилот-сигнала. Средство 144 компенсации амплитуды компенсирует амплитуду скомпенсированного по фазе вектора демодуляции, который выводится средством 142 компенсации фазы, на основе амплитудной компоненты характеристики передачи канала 120 передачи, которая оценивается средством 143 оценки амплитуды. Вектор демодуляции, фаза и амплитуда которого были скомпенсированы, демодулируется и выводится в качестве принятых данных.
Средство 132 выравнивания может быть сконфигурировано, как показано на фиг. 4. Как показано на фиг. 4, средство 132 выравнивания включает в себя средство 151 оценки фазы, средство 152 компенсации фазы, средство 153 оценки амплитуды и средство 154 компенсации. Средство 151 оценки фазы выделяет фазовый опорный пилот-сигнал, включенный в вектор демодуляции, выводимый средством 131 демодуляции на нескольких несущих, и оценивает фазовую компоненту характеристики передачи канала 120 передачи на основе фазового опорного пилот-сигнала. Средство 152 компенсации фазы компенсирует фазу амплитудного опорного пилот-сигнала, включенного в вектор демодуляции, который выводится средством 131 демодуляции на нескольких несущих, на основе фазовой компоненты характеристики передачи канала 120 передачи, которая оценивается средством 151 оценки фазы. Средство 153 оценки амплитуды выделяет амплитудный опорный пилот-сигнал, включенный в скомпенсированный по фазе вектор демодуляции, который выводится средством 152 компенсации фазы, и оценивает амплитудную компоненту характеристики передачи канала 120 передачи на основе амплитудного опорного пилот-сигнала. Средство 154 компенсации компенсирует фазу и амплитуду вектора демодуляции, выводимого средством 131 демодуляции на нескольких несущих, на основе фазовой компоненты и амплитудной компоненты характеристики передачи канала 120 передачи, причем фазовая компонента и амплитудная компонента оцениваются средством 151 оценки фазы и средством 153 оценки амплитуды соответственно. Вектор демодуляции, фаза и амплитуда которого были скомпенсированы, демодулируется и выводится в качестве полученных данных.
Хотя в приведенном выше описании для настоящего варианта изобретения описан формат кадра, включающий в себя фазовый опорный пилот-сигнал 20 и амплитудный опорный пилот-сигнал 21, настоящее изобретение этим примером не ограничивается. Когда выполняется только компенсация фазы, можно использовать формат кадра, включающий в себя только фазовый опорный сигнал.
Кроме того, хотя в приведенном выше описании для настоящего варианта изобретения описан формат кадра, включающий в себя амплитудный опорный пилот-сигнал 21 в символе, непосредственно следующем за символом фазового опорного пилот-сигнала 20 во временной области, настоящее изобретение не ограничивается этим примером. Можно использовать, например, формат кадра, включающий в себя амплитудный опорный пилот-сигнал 21 в символе, непосредственно предшествующем символу с фазовым опорным пилот-сигналом 20 во временной области. Кроме того, когда характеристика передачи канала передачи изменяется со временем незначительно, фазовый опорный пилот-сигнал 20 и амплитудный опорный пилот-сигнал 21 могут располагаться соответственно в соседних символах. В частности, один или несколько сигналов передачи данных могут располагаться между фазовым опорным пилот-сигналом 20 и амплитудным опорным пилот-сигналом 21.
Кроме того, хотя в приведенном выше описании для настоящего варианта изобретения описан формат кадра, включающий в себя амплитудный опорный пилот-сигнал 21 в символе, непосредственно следующем за символом с фазовым опорным пилот-сигналом 20 во временной области, настоящее изобретение не огранивается этим примером. Может быть использован формат кадра, включающий в себя амплитудный опорный пилот-сигнал 21 на несущей, соседней с несущей фазового опорного пилот-сигнала 20 в частотной области. Кроме того, когда разница во времени прибытия, вызванная многолучевым распространением, среди множества приходящих волн меньше цикла передачи символа и полоса когерентных частот достаточно широка по сравнению с частотным интервалом несущих, фазовый опорный пилот-сигнал 20 и амплитудный опорный пилот-сигнал 21 не могут находиться на соответствующих соседних несущих в частотной области. В частности, один или несколько сигналов передачи данных можно разместить между фазовым опорным пилот-сигналом 20 и амплитудным опорным пилот-сигналом 21.
Кроме того, полярность амплитудного опорного пилот-сигнала 21, амплитуда которого известна на приемном конце, может быть выбрана таким образом, чтобы в квадратурной фазе фазового опорного пилот-сигнала 20 на приемном конце создавалась увеличенная компонента специфических помех. Таким образом, когда фазовая компонента характеристики передачи канала передачи оценивается на приемном конце на основе фазового опорного пилот-сигнала 20, точность такой оценки возрастает.
Как было описано выше, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению фазовый опорный пилот-сигнал (то есть нулевой сигнал), амплитуда модуляции которого подавлена до нуля, и амплитудный опорный пилот-сигнал, полученный посредством модуляции, выполненной с использованием известной амплитуды с ненулевым значением, вводятся на передающем конце. Таким образом, можно точно оценить характеристику передачи канала передачи, выполнив упрощенное вычисление на приемном конце без вычисления уровня помех пилот-сигналу со стороны сигнала передачи данных, и выполнив вычисление для подавления уровня помех на передающем конце. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению на приемном конце имеется возможность оценить характеристику передачи канала передачи, ошибку по частоте между передающим концом и приемным концом, ошибку по фазе между ними и т.п. путем определения различия в фазе фазового опорного пилот-сигнала и различия в амплитуде амплитудного опорного пилот-сигнала, с тем чтобы скорректировать характеристику передачи, частоту и фазу и т.п. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению может быть уменьшена мощность передачи для фазового опорного пилот-сигнала.
Вариант 2
×
На фиг. 5 представлена схема, иллюстрирующая ограниченную часть формата кадра, представленного на плоскости с координатами время-частота, для схемы модуляции на нескольких несущих согласно варианту 2 настоящего изобретения. На фиг. 5 ось абсцисс представляет символы, находящиеся во временной области, а ось ординат представляет несущие, находящиеся в частотной области. Число на оси абсцисс представляет номер символа во временной области, в то время как число на оси ординат представляет номер несущей в частотной области. Метка О представляет фазовый опорный пилот-сигнал, метка n представляет амплитудный опорный пилот-сигнал, а метка представляет сигнал передачи данных. В варианте 2, как показано на фиг. 5, фазовый опорный пилот-сигнал и амплитудный опорный пилот-сигнал чередуются и передаются через символ на k-й несущей во временной области.
Амплитуда модуляции фазового опорного пилот-сигнала на передающем конце подавлена до нуля. То есть фазовый опорный пилот-сигнал является нулевым сигналом. Кроме того, на приемном конце известно, что фазовый опорный пилот-сигнал является нулевым сигналом. Амплитудный опорный пилот-сигнал получают посредством модуляции с использованием амплитудного значения, известного на приемном конце.
В варианте 2 предпочтительно, чтобы полярность амплитудной модуляции каждого амплитудного опорного пилот-сигнала, который чередуется и передается через символ во временной области, определялась таким образом, чтобы каждая полярность представляла одинаковую фазу для частоты несущей, на которой передается каждый амплитудный опорный пилот-сигнал.
В варианте 2, как и в схеме модуляции на нескольких несущих по варианту 1, на приемном конце можно оценить фазовую компоненту характеристики передачи канала передачи на основе фазового опорного пилот-сигнала, а амплитудную компоненту характеристики передачи канала передачи можно оценить на основе амплитудного опорного пилот-сигнала. На основе отличия от оцененной фазы фазового опорного пилот-сигнала и отличия от оцененной амплитуды амплитудного опорного пилот-сигнала приемный конец имеет возможность оценить характеристику передачи канала передачи, ошибку по частоте между передающим концом и приемным концом, ошибку по фазе между ними и т.п., с тем чтобы скорректировать характеристику передачи, частоту, фазу и т.п. В частности, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению в качестве пилотных несущих обрабатываются несущие для передачи фазовых опорных пилот-сигналов и амплитудных опорных пилот-сигналов.
Как было описано выше, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению фазовые опорные пилот-сигналы, амплитуды модуляции которых подавлены до нуля, и амплитудные опорные пилот-сигналы, полученные каждый посредством модуляции, выполненной с использованием известной амплитуды, вставляют между сигналами передачи данных на передающем конце, и, следовательно, можно точно оценить характеристику передачи канала передачи, выполнив упрощенное вычисление на приемном конце без вычисления уровня помех для пилот-сигнала со стороны сигнала передачи данных, и выполнив вычисление для подавления уровня помех на передающем конце. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению на приемном конце определяют различие в фазе для фазового опорного пилот-сигнала и различие в амплитуде для амплитудного опорного пилот-сигнала, с тем чтобы дать возможность оценить характеристику передачи канала передачи, ошибку по частоте между передающим концом и приемным концом, ошибку по фазе между ними и т.п. и скорректировать характеристику передачи, частоту, фазу и т.п. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению можно уменьшить мощность передачи для фазового опорного пилот-сигнала.
В частности, при модуляции на нескольких несущих по настоящему варианту, когда полярность амплитудной модуляции каждого амплитудного опорного пилот-сигнала, который чередуется и передается через символ, определяется таким образом, что каждая полярность представляет одинаковую фазу для частоты несущей, на которой передается каждый сигнал, может проявиться следующий эффект. В частности, эта взаимосвязь фаз приводит к возрастанию специфических помех для фазовых опорных пилот-сигналов со стороны каждого амплитудного опорного пилот-сигнала. Следовательно, увеличивается амплитуда по квадратурной оси фазового опорного пилот-сигнала на приемном конце, что позволяет повысить точность определения фазы на основе фазового опорного пилот-сигнала.
Вариант 3
×
На фиг. 6 представлена схема, иллюстрирующая ограниченную часть формата кадра, представленного на плоскости с координатами время-частота, для схемы модуляции на нескольких несущих согласно варианту 3 настоящего изобретения. На фиг. 6 ось абсцисс представляет символы, находящиеся во временной области, а ось ординат представляет несущие, находящиеся в частотной области. Число на оси абсцисс представляет номер символа во временной области, в то время как число на оси ординат представляет номер несущей в частотной области. Метка О представляет фазовый опорный пилот-сигнал, а метка представляет сигнал передачи данных. В варианте 3, как показано на фиг. 6, фазовые опорные пилот-сигналы находятся на k-й несущей во временной области и непрерывно передаются.
Амплитуда модуляции фазового опорного пилот-сигнала подавлена на передающем конце до нуля. То есть фазовый опорный пилот-сигнал является нулевым сигналом. Кроме того, на приемном конце известно, что фазовый опорный пилот-сигнал является нулевым сигналом.
В варианте 3, как и в схеме модуляции на нескольких несущих по варианту 1, на приемном конце можно оценить различие в фазе, вызванное различием частоты несущей и различием в частоте дискретизации по отношению к передающему концу на основе фазового опорного пилот-сигнала, с тем чтобы скорректировать фазу. В частности, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему варианту несущие для передачи фазовых опорных пилот-сигналов обрабатываются как пилотные несущие.
Как было описано выше, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему варианту фазовые опорные пилот-сигналы, амплитуды модуляции которых подавлены до нуля, вводятся на передающем конце. Следовательно, можно точно оценить ошибку по частоте между передающим концом и приемным концом, ошибку по фазе между ними и т.п., выполнив упрощенное вычисление на приемном конце без вычисления уровня помех пилот-сигналу со стороны сигнала передачи данных, и выполнив вычисление для аннулирования уровня помех на передающем конце, с тем чтобы скорректировать частоту и фазу. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему варианту на приемном конце определяют различие в фазе для фазового опорного пилот-сигнала, с тем чтобы дать возможность оценить ошибку по частоте между передающим концом и приемным концом, ошибку по фазе между ними и т.п. и скорректировать частоту и фазу. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению можно уменьшить мощность передачи для фазового опорного пилот-сигнала.
В частности, схема модуляции на нескольких несущих по настоящему варианту применима к модуляции на нескольких несущих с использованием пилотной несущей для выполнения компенсации фазы.
Вариант 4
×
На фиг. 7 представлена схема, иллюстрирующая ограниченную часть формата кадра, представленного на плоскости с координатами время-частота, для схемы модуляции на нескольких несущих согласно варианту 4 настоящего изобретения. На фиг. 7 ось абсцисс представляет символы, находящиеся во временной области, а ось ординат представляет несущие, находящиеся в частотной области. Число на оси абсцисс представляет номер символа во временной области, в то время как число на оси ординат представляет номер несущей в частотной области. Метка О представляет фазовый опорный пилот-сигнал, метка n представляет амплитудный опорный пилот-сигнал, а метка представляет сигнал передачи данных. В варианте 4, как показано на фиг. 7, фазовый опорный пилот-сигнал и амплитудный опорный пилот-сигнал чередуются и передаются через символ на k-й несущей во временной области.
Амплитуда модуляции фазового опорного пилот-сигнала подавлена на передающем конце до нуля. То есть фазовый опорный пилот-сигнал является нулевым сигналом. Кроме того, на приемном конце известно, что фазовый опорный пилот-сигнал является нулевым сигналом. Амплитудный опорный пилот-сигнал получают посредством модуляции с использованием амплитудного значения, известного на приемном конце.
В варианте 4, как и в схеме модуляции на нескольких несущих по варианту 1, на приемном конце можно оценить фазовую компоненту характеристики передачи канала передачи на основе фазового эталонного пилот-сигнала, а амплитудную компоненту характеристики передачи канала передачи можно оценить на основе амплитудного опорного пилот-сигнала. В варианте 4 на основе отличия от оцененной фазы фазового опорного пилот-сигнала и отличия от оцененной амплитуды амплитудного опорного пилот-сигнала на приемном конце имеется возможность интерполировать фазовую компоненту и амплитудную компоненту характеристики передачи канала передачи, с тем чтобы иметь возможность оценить и скорректировать характеристику передачи канала передачи для сигнала передачи данных. В частности, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему варианту изобретения в качестве пилот-символа обрабатывается символ для передачи фазовых опорных пилот-сигналов и амплитудных опорных пилот-сигналов.
Хотя в приведенном выше описании для настоящего варианта фазовые опорные пилот-сигналы и амплитудные опорные пилот-сигналы находятся и передаются в m-м символе, а сигналы передачи данных находятся и передаются в символах, предшествующих и следующих за m-м символом, настоящее изобретение этим не ограничивается. Например, символ для передачи фазовых опорных пилот-сигналов и амплитудных опорных пилот-сигналов может быть головной частью пакетного кадра, либо конкретный символ может находиться и передаваться перед и после упомянутого символа.
Как было описано выше, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему варианту фазовые опорные пилот-сигналы, амплитуды модуляции которых подавлены до нуля, и амплитудные опорные пилот-сигналы, каждый из которых получен посредством модуляции, выполненной с использованием известной амплитуды, вводятся на передающем конце между сигналами передачи данных, и, следовательно, можно точно оценить характеристику передачи канала передачи, выполнив упрощенное вычисление на приемном конце без вычисления уровня помех пилот-сигналу со стороны сигнала передачи данных, и выполнив вычисление для аннулирования уровня помех на передающем конце. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению различие в фазе фазового опорного пилот-сигнала и различие в амплитуде амплитудного опорного пилот-сигнала определяют на приемном конце, с тем чтобы дать возможность оценить характеристику передачи канала передачи, ошибку по частоте между передающим концом и приемным концом, ошибку по фазе между ними и т.п. и скорректировать характеристику передачи, частоту, фазу и т.п. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению можно уменьшить мощность передачи для фазового опорного пилот-сигнала. Кроме того, мощность передачи, уменьшенную за счет передачи фазового опорного пилот-сигнала, используют для амплитудного опорного пилот-сигнала, с тем чтобы можно было значительно повысить точность оценки характеристики передачи канала передачи на приемном конце.
В частности, схема модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению применима к модуляции на нескольких несущих с использованием пилот-символа или опорного символа для оценки характеристики канала передачи.
Вариант 5
×
На фиг. 8 представлена схема, иллюстрирующая ограниченную часть формата кадра, представленного на плоскости с координатами время-частота, для схемы модуляции на нескольких несущих согласно варианту 5 настоящего изобретения. На фиг. 8 ось абсцисс представляет символы, находящиеся во временной области, а ось ординат представляет несущие, находящиеся в частотной области. Число на оси абсцисс представляет номер символа во временной области, в то время как число на оси ординат представляет номер несущей в частотной области. Метка О представляет фазовый опорный пилот-сигнал, метка n представляет амплитудный опорный пилот-сигнал, а метка представляет сигнал передачи данных. В варианте 5, как показано на фиг. 8, фазовый опорный пилот-сигнал и амплитудный опорный пилот-сигнал чередуются и передаются через символ и через несущую, например, с m-го по (m+3)-й символы.
Амплитуда модуляции фазового опорного пилот-сигнала подавляется на передающем конце до нуля. То есть фазовый опорный пилот-сигнал является нулевым сигналом. Кроме того, на приемном конце известно, что фазовый опорный пилот-сигнал является нулевым сигналом. Амплитудный опорный пилот-сигнал получают посредством модуляции с использованием амплитудного значения, известного на приемном конце.
В варианте 5, как и в схеме модуляции на нескольких несущих по варианту 1, на приемном конце можно оценить фазовую компоненту характеристики передачи канала передачи на основе фазового эталонного пилот-сигнала, а амплитудную компоненту характеристики передачи канала передачи можно оценить на основе амплитудного опорного пилот-сигнала. В варианте 5 на основе отличия от оцененной фазы фазового опорного пилот-сигнала и отличия от оцененной амплитуды амплитудного опорного пилот-сигнала на приемном конце имеется возможность оценить характеристику передачи канала передачи, ошибку по частоте между передающим концом и приемным концом, ошибку по фазе между ними и т.п., с тем чтобы скорректировать характеристику передачи, частоту, фазу и т.п. В частности, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему варианту изобретения в качестве пилот-символов обрабатываются символы для передачи фазовых опорных пилот-сигналов и амплитудных опорных пилот-сигналов.
В варианте 5 предпочтительно, чтобы полярность амплитудной модуляции каждого амплитудного опорного пилот-сигнала, который находится и передается через символ во временной области, определялась так, чтобы каждая полярность представляла одинаковую фазу на той частоте несущей, на которой передается каждый амплитудный опорный пилот-сигнал.
В варианте 5 количество пилот-символов, сформированных, как было указано выше, предпочтительно устанавливают так, чтобы они соответствовали или превышали длину временной характеристики модулированной волны одного символа. Таким образом, амплитуда фазового опорного пилот-сигнала, принятого на приемном конце в идеальном состоянии, определяется уникальным образом, и создается символ для уникального определения фазы амплитудного опорного пилот-сигнала, а фазу и амплитуду характеристики передачи канала передачи можно будет оценить одновременно для всех несущих в этом символе.
Хотя в приведенном выше описании для настоящего варианта фазовые опорные пилот-сигналы и амплитудные опорные пилот-сигналы находятся и передаются в символах с m-го по (m+3)-й, а сигналы передачи данных находятся и передаются в символах, предшествующих и следующих за символами с m-го по (m+3)-й, вариант 5 этим примером не ограничивается. В частности, количество символов для непрерывной передачи фазовых опорных пилот-сигналов и амплитудных опорных пилот-сигналов можно выбирать произвольным образом. Кроме того, символы для непрерывной передачи фазовых опорных пилот-сигналов и амплитудных опорных пилот-сигналов могут быть головной частью пакетного кадра, либо конкретный символ может находиться и передаваться перед и после упомянутых символов.
Как было описано выше, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему варианту фазовые опорные пилот-сигналы, амплитуды модуляции которых подавлены до нуля, и амплитудные опорные пилот-сигналы, каждый из которых получен посредством модуляции, выполненной с использованием известной амплитуды, вводятся на передающем конце между сигналами передачи данных, и, следовательно, можно точно оценить характеристику передачи канала передачи, выполнив упрощенное вычисление на приемном конце без вычисления уровня помех пилот-сигналу со стороны сигнала передачи данных, и выполнив вычисление для аннулирования уровня помех на передающем конце. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению на приемном конце определяют отличие по фазе фазового опорного пилот-сигнала и отличие по амплитуде амплитудного опорного пилот-сигнала, с тем чтобы дать возможность оценить характеристику передачи канала передачи, ошибку по частоте между передающим концом и приемным концом, ошибку по фазе между ними и т.п. и скорректировать характеристику передачи, частоту, фазу и т.п. Кроме того, в схеме модуляции на нескольких несущих по настоящему изобретению можно уменьшить мощность передачи для фазового опорного пилот-сигнала. Кроме того, мощность передачи, уменьшенную за счет передачи фазового опорного пилот-сигнала, используют для амплитудного опорного пилот-сигнала, с тем чтобы можно было значительно повысить точность оценки характеристики передачи канала передачи на приемном конце.
В частности, схема модуляции на нескольких несущих по настоящему варианту изобретения, кроме того, применима к модуляции на нескольких несущих с использованием пилот-символа или опорного символа для оценки характеристики канала передачи.
Промышленная применимость
Схема модуляции на нескольких несущих согласно настоящему изобретению, а также передающее устройство и приемное устройство, использующие эту схему, способны упростить процесс генерации кадров, в частности, для модуляции на нескольких несущих типа OFDM/OQAM на передающем конце и уменьшить мощность передачи при передаче пилот-сигнала. Схема модуляции на нескольких несущих согласно настоящему изобретению, а также передающее устройство и приемное устройство, использующие эту схему, применимы к схеме модуляции, используемой для радиосвязи, например цифрового наземного телевизионного вещания, мобильных телефонов, беспроводных сетей LAN, а также проводной связи, такой как xDSL и связь по линиям электросетей. Кроме того, схема модуляции на нескольких несущих согласно настоящему изобретению, а также передающее устройство и приемное устройство, использующие эту схему, также можно применить к другим типам связи и акустическому анализу.