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送信装置、送信方法および受信装置 NEW 外国出願あり

国内特許コード P180015618
整理番号 5316
掲載日 2018年11月22日
出願番号 特願2016-002695
公開番号 特開2017-123604
出願日 平成28年1月8日(2016.1.8)
公開日 平成29年7月13日(2017.7.13)
発明者
  • 水谷 圭一
  • 原田 博司
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 送信装置、送信方法および受信装置 NEW 外国出願あり
発明の概要 【課題】各チャネルにおいて帯域外輻射電力を効率的に抑圧できる時間軸窓を用いたチャネルアグリゲーションを実現する。
【解決手段】変調方式として直交周波数分割多重(OFDM)を採用した送信装置において、サブキャリアマッピング回路の後段に、1または複数の周波数帯域と対応して1または複数の送信部が並列に設けられ、送信部のそれぞれに1または複数のチャネルと対応して、1または複数の送信処理部が並列に設けられる。送信処理部は、高速逆フーリエ変換回路もしくは離散逆フーリエ変換回路とGIおよびオーバーラップマージン(OM)付加回路と時間軸ウィンドウイング処理部を有する。時間軸ウィンドウイング処理部は、各チャネルにおいて要求されるスペクトラムマスクや送信電力に応じて、任意の時間軸窓関数を乗じ、各チャネル毎に帯域外輻射電力を抑圧するようになされ、時間軸窓関数はその種類や窓遷移長をチャネル毎に任意に設定できる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


通信容量の拡大のために、様々な周波数帯域に存在する利用可能チャネルを束ねて伝送するチャネルアグリゲーションが注目を集めている。IEEE802.11acなどの無線LANシステムやLTE-Advancedなどのセルラシステム、またIEEE802.11afなどのホワイトスペース無線システムや、第5世代移動通信システム(5Gシステム)などで、チャネルアグリゲーションに関連した国際標準規格の策定完了、または策定中、および研究開発がすすめられている。



上述したシステムでは、変調方式として直交周波数分割多重(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)もしくはマルチユーザによる多元接続を可能とするOFDMである直交周波数分割多元接続(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access)が採用されている。このOFDM(A)方式では互いに直交するように
並べられた多数のサブキャリアに複素変調シンボルがマッピングされ、その複素変調シンボル群を逆離散フーリエ変換することで時系列信号が導出され、無線送信用の送信OFDM(A)シンボルが作成される。また伝搬遅延波の影響を抑圧するためにガードインターバル(GI)が送信OFDM(A)シンボルに挿入される。受信側では、そのようなOFDM(A)シンボルを離散フーリエ変換長だけ切り出したあとに離散フーリエ変換し、適切な伝搬路推定および等化を行うことで送信されたサブキャリアの複素変調シンボル群が導出され、復調などの受信処理を行う事で送信データが再現される。



OFDM(A)は、その高い周波数利用効率によって通信システムの伝送容量改善に大きく寄与してきたが、帯域外輻射電力が高いことや消費電力効率の面で課題が残されている。特に稠密端末環境やホワイトスペース二次利用環境などでは帯域外輻射電力の抑圧が非常に重要である。帯域外輻射電力を抑圧するためにはローパスフィルタ(LPF)が有効であり、LPFベースの新物理層信号波形としてUF-OFDM(Universal-filtered OFDM )やFBMC(Filter bank multicarrier)などが提案されている。しかし例えば無線LANや4Gシステムの一つであるLTE(Long term evolution)では帯域内のガー
ド帯域幅が両側に高々0.25MHz程度しか残されていない。この狭いガード帯域以内で十分に帯域外輻射電力を抑圧するLPFを実装するためには大きな計算量規模が必要となる。



ところで無線LANや5Gシステムなどではチャネルアグリゲーション(もしくはキャリアアグリゲーション、またはチャネルボンディング)とよばれる、連続する、もしくは非連続の複数の伝送周波数チャネルを束ねて、一つのシステムとして伝送する方式が導入されているまたは導入が検討されている。複数のチャネルを束ねて伝送することで実効的な伝送帯域が広がるため、システムとしての伝送容量が増加する。



これまでの通信システムでは基本的に一意に割り当てられた帯域において周波数チャネルを運用する形態がほとんどであった。しかしチャネルアグリゲーションではスペクトラムマスクなど全く事情の違う離れた帯域のチャネル同士を同時に束ねて利用する可能性が発生する。また、隣接もしくは近隣チャネル同士のアグリゲーションを行う場合であっても、例えばライセンスバンドを二次利用する通信形態であるホワイトスペース通信においては、隣接チャネルが一次利用者によって占有されているかいないかによって要求スペクトラムマスクが変化する場合もあり、異なるスペクトラムマスク条件のチャネル同士を束ねて利用する場合もある。このような異なるスペクトラムマスク条件のチャネルを複数利用する場合、それぞれのチャネルにおける条件を満たす帯域外輻射抑圧性能を達成する複数のLPFを設計する必要が発生する。また、これらのLPFは設計条件によっては時間軸におけるフィルタ長が可変してしまうため、あるシステムフォーマットで定められた時間軸信号長を満足するためには送信シンボル生成処理が複雑もしくは困難となる。



本願発明者は、LPFを用いずに、OFDM(A)信号を送信するOFDM(A)信号送信装置に関し、ホワイトスペースなどの送信スペクトラム規定が厳しい運用周波数帯においてOFDM(A)無線通信を行う場合でも、帯域外輻射を十分に抑圧し、同じ帯域内もしくは異なる帯域における複数のチャネルを束ねて伝送を行うチャネルアグリゲーション適用時にも効率的な運用が可能なユニバーサル時間軸窓型直交周波数分割多重方式 (Universal time-domain windowed OFDM;UTW-OFDM)方式を提案している(特許文献
1参照)。OFDM(A)の帯域外輻射電力を時間軸窓で抑圧する手法は無線LANを中心に導入されているが、従来の要求スペクトラムマスクは厳しいものではなかったため、現在多く実装されている時間軸窓では稠密端末環境やホワイトスペース二次利用環境などにおいて隣接チャネル使用時に影響が出る可能性が高い。UTW-OFDM方式では,従来多く使用されている時間軸窓における非常に短い窓長を、最大でシンボル長と同じ長さまで拡大することで、非常に大きな帯域外輻射電力抑圧効果を得ることができる。また、本発明では帯域外輻射抑圧処理を時間軸窓で行うため基本的には乗算処理で実現可能であり、周波数軸処理であるLPFベースの手法における畳み込み処理となって計算量が増加する問題を解決できる。また異なるスペクトラムマスク条件のチャネルを束ねて伝送する場合であっても、それぞれのチャネルに割り当てられた時間軸信号に個別に種類の異なるユニバーサルな時間軸窓(Universal Time-domain Window;UTW)を簡易に適応できる設計となっているため、システムに要求される信号時間長フォーマットを満足しつつ異なるチャネル運用条件に対応できる効率的なチャネルアグリゲーションを可能とする。

産業上の利用分野


本発明は、効率的なチャネルアグリゲーションを可能とする送信装置、送信方法および受信装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
様々な周波数帯域に存在する利用可能チャネルを束ねて伝送するチャネルアグリゲーションを採用し、変調方式として直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)、もしくはそれに類する方式を採用する送信装置において、
サブキャリアマッピング回路の後段に1または複数の周波数帯域と対応して1または複数の送信部が並列に設けられ、
前記送信部のそれぞれに1または複数のチャネルと対応して1または複数の送信処理部が並列に設けられ、
前記送信処理部は、高速逆フーリエ変換回路もしくは離散逆フーリエ変換回路とGIおよびオーバーラップマージン(OM)付加回路と時間軸ウィンドウイング処理部を有し、
前記時間軸ウィンドウイング処理部は、各チャネルにおいて要求されるスペクトラムマスクや送信電力に応じて、任意の時間軸窓関数を乗じ、各チャネル毎に帯域外輻射電力を抑圧するようになされ、
前記時間軸窓関数はその種類や窓遷移長を前記チャネル毎に任意に設定できるようになされた送信装置。

【請求項2】
前記時間軸ウィンドウイング処理部は、ベースバンドにおける送信電力制御が可能な様に任意の信号振幅規格化係数を乗ずるようになされた請求項1に記載の送信装置。

【請求項3】
複数の送信処理部を合成する合成回路を有し、合成回路の出力を無線または有線で送出する請求項1に記載の送信装置。

【請求項4】
各チャネルに合わせて周波数シフトをチャネル毎に任意に設定できるようになされた請求項1に記載の送信装置。

【請求項5】
様々な周波数帯域に存在する利用可能チャネルを束ねて伝送するチャネルアグリゲーションを採用し、変調方式として直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)、もしくはそれに類する方式を採用する送信方法において、
サブキャリアマッピング回路の後段に1または複数の周波数帯域と対応して1または複数の送信部が並列に設けられ、
前記送信部のそれぞれに1または複数のチャネルと対応して1または複数の送信処理部が並列に設けられ、
前記送信処理部によって、高速逆フーリエ変換処理もしくは離散逆フーリエ変換処理とGIおよびOM付加処理と時間軸ウィンドウイング処理を順次行うようになされ、
前記時間軸ウィンドウイング処理は、各チャネルにおいて要求されるスペクトラムマスクや送信電力に応じて、任意の時間軸窓関数を乗じ、各チャネル毎に帯域外輻射電力を抑圧するようになされ、
前記時間軸窓関数はその種類や窓遷移長を前記チャネル毎に任意に設定できるようになされた送信方法。

【請求項6】
様々な周波数帯域に存在する利用可能チャネルを束ねて伝送するチャネルアグリゲーションを採用し、変調方式として直交周波数分割多重(OFDM)、直交周波数分割多元接続(OFDMA)、もしくはそれに類する方式を採用する受信装置において、
1または複数の周波数帯域と対応して1または複数の受信部が並列に設けられ、
前記受信部のそれぞれに1または複数のチャネルと対応して1または複数の受信処理部が並列に設けられ、
前記受信処理部は、GI除去部と時間軸ウィンドウイング処理部と高速フーリエ変換回路を有し、
前記時間軸ウィンドウイング処理部は、各チャネルにおいて要求されるスペクトラムマスクや送信電力に応じて、任意の時間軸窓関数を乗じ、各チャネル毎に帯域外輻射電力を抑圧するようになされ、
前記時間軸窓関数はその種類や窓遷移長を送信側と同一に設定できるようになされた受信装置。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2016002695thum.jpg
出願権利状態 公開
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