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JP2004120061A - Digital wireless transmission method, and receiving device, transmitting device, and mobile wireless system using the same - Google Patents

Digital wireless transmission method, and receiving device, transmitting device, and mobile wireless system using the same Download PDF

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Publication number
JP2004120061A
JP2004120061A JP2002277166A JP2002277166A JP2004120061A JP 2004120061 A JP2004120061 A JP 2004120061A JP 2002277166 A JP2002277166 A JP 2002277166A JP 2002277166 A JP2002277166 A JP 2002277166A JP 2004120061 A JP2004120061 A JP 2004120061A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
modulation
symbol
amplitude
phase
modulation method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002277166A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takehiko Kobayashi
小林 岳彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Denki Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Kokusai Electric Inc filed Critical Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority to JP2002277166A priority Critical patent/JP2004120061A/en
Publication of JP2004120061A publication Critical patent/JP2004120061A/en
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

【課題】振幅位相変調、位相偏移変調方式などの多値変調方式のデジタル無線伝送方法で、フェージングなどの擾乱にも追従性がよく、伝送効率も比較的高くする。
【解決手段】送信側は、変調時に変調値数がmである変調方法Aと、変調値数がn(2≦n<m)である変調方法Bとにより情報が割当てられたシンボル列に基づいて変調して信号を送信する。受信側は、復調時に変調方法Bによるシンボルによって、振幅、位相の補正係数を求めて、その補正係数を変調方法Aによるシンボルの振幅、位相の補正に用いて復調をおこなうようにする。
【選択図】    図1
A digital radio transmission method using a multilevel modulation method such as an amplitude phase modulation method and a phase shift keying method has a good follow-up property to disturbances such as fading and a relatively high transmission efficiency.
A transmission side is based on a symbol sequence to which information is assigned by a modulation method A in which the number of modulation values is m during modulation and a modulation method B in which the number of modulation values is n (2 ≦ n <m). To modulate and transmit the signal. The receiving side obtains an amplitude and phase correction coefficient using the symbol by the modulation method B at the time of demodulation, and performs the demodulation by using the correction coefficient for correction of the amplitude and phase of the symbol by the modulation method A.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル無線伝送方法に係り、振幅位相変調、位相偏移変調方式などの多値変調方式に関するものであって、フェージングなどが生じやすい移動無線などに用いて好適なデジタル無線伝送方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタル無線に用いられる変調方式において、QAM(Quadrature AmplitudeModulation)に代表される線形変調方式は、周波数の利用効率を高めるための多値化が容易である等の理由により特に衛星通信などでよく用いられている。このQAMでは、搬送する無線信号の振幅と位相に伝送情報が割り当てられる。
【0003】
以下、図2ないし図4を用いてQAMによる変復調の原理について説明する。
図2は、16QAM変調のシンボルダイアグラムである。
図3は、16QAM変調の変調装置の構成図である。
図4は、16QAM変調の復調装置の構成図である。
図5は、16QAM変調のサンプラで取り出された直後の補正前の信号配置例である。
図6は、16QAM変調の補正後の信号配置例である。
【0004】
図2は、16QAMの信号の配置空間を示している。16QAMは、振幅と位相を同時に変化させる変調方式であり、4ビットの情報を同相成分(I成分)と直交成分(Q成分)により、一つのシンボルとして表現される。シンボルとは、変調の単位であり、デジタル伝送では、所定のビット数のデジタル情報を、一つのシンボルに載せて伝送する。また、一つのシンボルで搬送できる状態数を変調値数といい、16QAMの場合には、変調値数は、4ビットで表される状態数である16になる。
【0005】
16QAMにより変調装置で変調するときには、以下のようになる。
【0006】
先ず、図3に示される入力端子101より伝送ビット列が入力される。そして、伝送ビット列は、シリアル/パラレル変換器102により4ビットずつまとめられてシンボル変換器103に送られる。シンボル変換器103では、入力される4ビットのパターン(16通り)に応じて、16点の信号点(シンボル)から一つを選択してこれを同相成分(I成分)、直交成分(Q成分)信号として出力する。
【0007】
次に、I成分、Q成分のそれぞれについて、送信フィルタ104および105で、波形整形等がおこなわれ、D/A変換器106および107でアナログ信号に変換後、LPF(低域通過フィルタ)108および109により不要成分が除去される。
【0008】
そして、直交変調器110では、局部発振器111から得られる信号を用いて入力信号の周波数変換をおこなって、この結果が変調信号として端子112から出力される。
【0009】
次に、16QAMにより変調装置で変調するときには、以下のようになる。
【0010】
図4に示されるように、端子201から受信信号が入力される。入力された受信信号は、局部発振器203が発生する信号を用いて直交変換器202においてI成分、Q成分からなる基底信号(ベースバンド信号)に変換される。
【0011】
変換されたI成分、Q成分各々の信号は、LPF(低域通過フィルタ)204および205を経てA/D変換器206、207によってデジタル信号に変換され、受信フィルタ208、209によって不要成分除去と波形整形がおこなわれる。
【0012】
そして、サンプラ210、211によって適切なシンボルタイミングでのサンプル値が取り出される。
【0013】
サンプラで信号を取り出されたときの信号点は、元の変調時に比べて、ぶれが生じる。すなわち、図5の例では、サンプラの出力である受信信号点221は、参照シンボルとなる送信シンボル点222と比較して振幅がやや小さく、位相が左に傾いていることが観察される。一般的に無線伝送においては送信機あるいは受信機の構成、無線伝搬に伴う位相回転・減衰などで振幅・位相は不定となり、受信機において受信信号から適切に送信シンボルを決定するためにはこれらの不定要素に対する補正が必要となる。
【0014】
図4に示された振幅位相補正器212では、図6に示すように、受信信号点が参照シンボル点に一致するように、補正をおこなう。
【0015】
この補正の結果、図6に示すされるように、I成分判定境界231−i(i=1,2,3)、およびQ成分判定境界232−i(i=1,2,3)により適切にシンボル判定がおこなえるパタンに補正される。
【0016】
そして、シンボル判定器213でシンボル判定をおこなって対応するビット列に変換して出力する。このビット列はパラレル/シリアル変換器214でシリアル変換され、復号ビット出力端子215を介して出力される。
【0017】
上記従来技術の16QAMは、1シンボルあたりの伝送データ量が大きいために、高速データ通信の分野に広く用いられている。しかしながら、フェージングなどの擾乱に弱いため上記のような振幅、位相の補正は、必須のものである。
【0018】
以下、図7を用いて、従来の振幅位相補正の方法について代表的な方法について説明する。
図7は、パイロットシンボルを含んだ伝送シンボル列の例である。
【0019】
振幅位相補正方法については、様々な手法が考案されているが、最も一般的なものは、伝送シンボルの間に定期的にパイロットシンボルと呼ばれる固定パタンのシンボルを挿入し、受信機において、このパイロットシンボルの受信信号点を参照して補正をおこなう手法である(例えば、非特許文献1参照)。
【0020】
情報伝送シンボル列の間に周期Tシンボルでパイロットシンボルが挿入されている。通常パイロットシンボルはあるシンボルに固定されている。
【0021】
図4に示されるサンプラ210、211の出力でのn番目の受信信号R(n)は、送信シンボルをX(n)として次の(式1)で記述することができる。
【0022】
R(n)=CX(n)+N(n)   …(式1)
ここで、Cは先に述べた振幅・位相の不確定要素を表す変数、N(n)は雑音成分である。
【0023】
したがって、
【0024】
X(n)=C−1{R(n)−N(n)}   …(式2)
により送信シンボルを決定できる。
【0025】
パイロットシンボルにおいては、(式1)により、
【0026】
=CX+N(n)   …(式3)
N(n)が十分に小さいことを仮定すると、Cの推定値であるC′は、
【0027】
C′=R/X      …(式4)
となる。
【0028】
すなわち、図7に示されているパイロットシンボル受信時にこのC′を求め、次のパイロットシンボルまでの情報伝送シンボル受信時に(式2)を用いて振幅・位相補正をおこなうものである。
【0029】
この手法においては、図7に示されているパイロット周期Tが重要なパラメータとなる。(式1)中のCは、一般に時刻とともに変化する。特に、移動無線においては、多重伝搬路によるフェージング現象によりCの振幅と位相が激しく変動する。この変動に十分追従するためには、パイロットシンボル周期Tを小さくする必要がある。
【0030】
しかし、パイロットシンボルは、いわばダミーのデータとして挿入されるシンボルであるため、一方でTを小さくすることは、情報シンボルに対する伝送容量を小さくすることを意味し、伝送効率を劣化させることになる。
【0031】
16QAM方式では4ビットが1シンボルに割り当てられているので、4Tの伝送可能容量に対して情報は4(T−1)の情報しか送れず、伝送効率は1−1/Tとなる。したがって、システム設計においては追従性と伝送効率の相反するパラメータを適切に設定する必要がある。
【0032】
【非特許文献1】
S. Sampei and T. Sunaga, ”Rayleigh fading compensation for QAM in digital land mobile radio communications”, IEEE Trans. Veh. Technol. , Vol. 42, No. 2, PP. 137−147, 1993
【0033】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、上記従来技術には、以下に示す相反する観点の問題点がある。
(1)移動無線におけるフェージングに十分に追従するためには、パイロットシンボルの挿入周期を短くする必要がある。
(2)パイロットシンボルの挿入周期を短くすればするほど、情報伝送効率は劣化する。
【0034】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その目的は、振幅位相変調、位相偏移変調方式などの多値変調方式のデジタル無線伝送方法で、フェージングなどの擾乱にも追従性がよく、伝送効率も比較的高くすることが可能なデジタル無線伝送方法を提供することにある。
【0035】
【課題を解決するための手段】
本発明のデジタル無線伝送方法では、送信側は、変調時に変調値数がmである変調方法Aと、変調値数がn(2≦n<m)である変調方法Bとにより情報が割当てられたシンボル列に基づいて変調して信号を送信する。
【0036】
そして、受信側は、復調時に変調方法Bによるシンボルによって、振幅、位相の補正係数を求めて、その補正係数を変調方法Aによるシンボルの振幅、位相の補正に用いて復調をおこなうようにする。
【0037】
すなわち、変調値数が小さい方の変調方法Bによるシンボルを上記のパイロットシンボル的な役割を持たせるわけである。
【0038】
従来技術のパイロットシンボルは、情報を伝送することの寄与はなかったが、本発明の伝送方法では、変調方法Bによるシンボルでも情報が伝送できるので、伝送効率を従来技術に比べて高くすることができる。
【0039】
しかも、変調値数が小さい方のシンボルによって補正係数を求めるようにしているため、補正時に誤りが生じる確率は小さく、擾乱に強い安定した伝送を確保できる。
【0040】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図1、図8ないし図11を用いて説明する。
【0041】
上記のように本発明のデジタル無線伝送方法は、多値変調方式で、変調値数が異なる二つの変調方法を組み合わせて使用するものであるが、本実施形態では、変調値数が大きい方の変調方法Aとして、16QAM、変調値数が大きい方の変調方法Bとしては、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)を用いることにする。
【0042】
QPSKは、位相偏移変調方式の一つであり、四つの異なった位相により、一つのシンボルを生成する変調方法である。
【0043】
図8は、QPSKのシンボルダイアグラムである。
【0044】
図8にも示されるように、QPSKでは2ビットの四つの状態を一つのシンボルとするため変調値数は、4である。
【0045】
先ず、図1を用いて本発明のデジタル無線伝送方法の流れを説明する。
【0046】
図1は、本発明のデジタル無線伝送方法のシンボル変換に関わる主要部のみを示した構成図である。
【0047】
送信装置は、変調方法Aによるシリアル/パラレル変換器Aとシンボル変換器A、変調方法Bによるシリアル/パラレル変換器Bとシンボル変換器Bが並列しており、これが、切替器13、18および19で切り替えられる。
【0048】
この切り替えは、フレームタイミング生成部40により接続されている切替信号生成部41により周期的におこなわれる。
【0049】
先ず、最初に切替器13、18および19の接点がaに設定されているとして、変調方法A、すなわち、16QAMによりシンボル変換をおこなう場合を説明する。
【0050】
伝送される情報ビット列は、入力端子11を介して、いったん、バッファメモリ12に書き込まれる。シリアル/パラレル変換器A14は、切替器13の接点aを介してバッファメモリ12から順次ビットデータを読み出し4ビットずつまとめてシンボル変換器A15へ送る。
【0051】
シンボル変換器A15では、図2に示した入力4ビットのパターン(16通り)に応じて、16点のシンボルから一つを選択してこれを同相成分(I成分)、直交成分(Q成分)信号として出力する。
【0052】
これらの信号は、切替器18および19の接点aを介してシンボル出力として変調出力端子20および21から出力される。
【0053】
図では省略されているが、この信号はその後、送信高周波部、無線伝搬路、受信高周波部などを経て、受信サンプル値として復調入力端子22および23において入力される。
【0054】
以下は、受信装置側での動作になるが、受信装置側でも、二系統が並列しており、切替器33で出力が切り替えられる。この切替は、フレームタイミング同期部50に接続されている切替信号生成部51によってなされる。
【0055】
さて、受信装置では、受信サンプル値は、入力端子22および23を介して振幅位相補正器27に送られる。振幅位相補正器27は、複素乗算器24、係数メモリ25、係数算出器26で構成されている。
【0056】
入力された信号は、係数メモリ25に格納されている複素係数との複素乗算を24においておこなうことにより振幅・位相の補正がおこなわれ、これをシンボル判定器A28に送る。シンボル判定器A28では適切に設定された判定境界との比較により、16個の候補の中からシンボル判定をおこない、対応する4ビットのパターンを出力する。パラレル/シリアル変換器Aでは入力4ビットをシリアル信号に変換し、これは切替器33を介して復号ビット出力端子34から出力される。
【0057】
以上述べた、切替器13、18、19および33の接点がaに設定されているとした動作は通常の16QAMの送受信動作と同様のものになる。
【0058】
次に、切替器13、18、19および33の接点がbに設定されている場合の動作を説明する。この場合は、変調方法B、すなわち、QPSKに基づくシンボル変換がおこなわれる場合である。
シリアル/パラレル変換器B16は、切替器13の接点bを介してバッファメモリ12から順次ビットデータを読み出し、2ビットずつまとめてシンボル変換器B17へ送る。シンボル変換器B17では、図8に示すしたように入力2ビットのパターン(4通り)に応じて、4点のシンボルから一つを選択してこれを同相成分(I成分)、直交成分(Q成分)信号として出力する。これらの信号は、切替器18および19の接点bを介してシンボル出力として変調出力端子20および21から出力される。
【0059】
受信装置側でも、切替器33の接点Bに接続されているものとする。
【0060】
受信装置側で受信した受信サンプル値は、入力端子22および23を介して振幅位相補正器27に送られる。入力された信号は係数メモリ25に格納されている複素係数との複素乗算をおこなうことにより振幅・位相の補正がおこなわれ、これをシンボル判定器B30に送る。シンボル判定器A28では適切に設定された判定境界との比較により、4個の候補の中からシンボル判定をおこない、対応する2ビットのパターンを出力する。パラレル/シリアル変換器B31では入力2ビットをシリアル信号に変換し、これは切替器33を介して復号ビット出力端子34から出力される。シンボル変換器B32はシンボル判定器B32の結果(2ビット)を用いて再びシンボル変換をおこなう。
【0061】
この出力は、係数算出器26において補正係数を求めるための参照信号として、振幅位相補正器24に入力される。係数算出器では、この信号と受信サンプル値入力端子22および23からの信号を用いて補正係数を計算し、係数メモリ25に格納されている補正係数を更新する。
【0062】
この更新された補正係数は、次の変調方法Aのシンボルの振幅と位相を補正するときに用いられる。
【0063】
次に、図9ないし図12を用いてデジタル無線伝送方法のシンボルの補正について、さらに詳細に説明する。
図9は、本発明のデジタル無線伝送方法に受信装置でのサンプラ出力のシンボル列の例である。
図10は、QPSK変調のサンプラで取り出された直後の補正前の信号配置例である。
図11は、QPSK変調の補正後の信号配置例である。
【0064】
今、以上の構成において、変調方法Aの16QAMによりシンボル変換がされるモード、すなわち、切替器13、18、19および33の接点がaに設定されている場合を、Aモード、変調方法BのQPSKによりシンボル変換がされるモード、すなわち、接点がbに設定されている場合をBモードと定義し、これらのモードの時間的な流れを図9を用いて説明する。
【0065】
モードAでの連続動作の間に周期的にモードBが挿入された形となる。モードAは、1シンボルあたり4ビットの伝送、モードBは、2ビットの伝送となる。モードBでは、シンボル変換の結果を用いて補正係数の更新をおこなう。
【0066】
モードBでは、QPSKによりシンボル変換がおこなわれる場合であり、補正前の信号配置は、例えば、図10に示されるようになる。
【0067】
例えば、伝送されたパターンが、”11”であるときには、左下の点を第3象限の参照シンボル点に補正するようにして、補正係数が求められる。すなわち、モードBでは、2ビットで四つの値が来る可能性があり、これを受信側で、四つの適切な参照シンボル点を求めて補正する必要がある。
【0068】
このときに、モードBでは変調値数が小さく、信号間距離が長いために、参照シンボル点を求めるときの誤りの生ずる可能性は、低くなり安定した補正がおこなえることが期待される。
【0069】
また、従来技術のパイロットシンボルを用いた補正に比べて、伝送効率を良くでき、伝送効率が同じなら、モードBのシンボルの挿入周期を短くできる。
【0070】
以下、それを図12を用いて説明する。
図12は、従来技術と本発明によるシンボル列を対比した図である。
【0071】
図12(a)に示されるように、32シンボルで、先頭にパイロットシンボルを1つ挿入した場合には、パイロットシンボルはダミーデータなので、有効な伝送ビット124ビットになる。
【0072】
ところが、本発明では、図12(b)に示されるように、16シンボルに1つ、モードBのシンボルを挿入しても、有効な伝送ビットは、124ビットである。すなわち、同じ伝送ビットでも、補正係数の更新間隔を2分の1にできたことになる。
【0073】
本発明はこの例に示した場合に限らず、容易に他の変調方法に拡張が可能である。
【0074】
例えば、変調値数の大きい変調方法Aとして、256QAMを用いたときには、変調値数の小さい変調方法Bとして、QPSKあるいは16QAMなどの変調値数が256未満の変調方法を採用することができ、伝送効率の劣化を最小限に止めることが可能となる。
【0075】
【発明の効果】
本発明によれば、振幅位相変調、位相偏移変調方式などの多値変調方式のデジタル無線伝送方法で、フェージングなどの擾乱にも追従性がよく、伝送効率も比較的高くすることが可能なデジタル無線伝送方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデジタル無線伝送方法のシンボル変換に関わる主要部のみを示した構成図である。
【図2】16QAM変調のシンボルダイアグラムである。
【図3】16QAM変調の変調装置の構成図である。
【図4】16QAM変調の復調装置の構成図である。
【図5】16QAM変調のサンプラで取り出された直後の補正前の信号配置例である。
【図6】16QAM変調の補正後の信号配置例である。
【図7】パイロットシンボルを含んだ伝送シンボル列の例である。
【図8】QPSKのシンボルダイアグラムである。
【図9】本発明のデジタル無線伝送方法に受信装置でのサンプラ出力のシンボル列の例である。
【図10】QPSK変調のサンプラで取り出された直後の補正前の信号配置例である。
【図11】QPSK変調の補正後の信号配置例である。
【図12】従来技術と本発明によるシンボル列を対比した図である。
【符号の説明】
11…伝送情報ビット入力端子、12…バッファメモリ、13…切替器、14…シリアル/パラレル変換器A、15…シンボル変換器A、16…シリアル/パラレル変換器B、
17…シンボル変換器B、18…切替器、19…切替器、20…I成分変調出力端子、21…Q成分変調出力端子、22…I成分受信サンプル値入力端子、23…Q成分受信サンプル値入力端子、24…複素乗算器、25…係数メモリ、26…係数算出器、27…振幅位相補正器、28…シンボル判定器A、29…パラレル/シリアル変換器A、30…シンボル判定器B、31…パラレル/シリアル変換器B、32…シンボル変換器B、33…切替器、34…復号ビット出力端子、
40…フレームタイミング生成部、41…切替信号生成部、
50…フレームタイミング同期部、51…切替信号生成部、
101…伝送ビット入力端子、102…シリアル/パラレル変換器、103…シンボル変換器、104…送信フィルタ、105…送信フィルタ、106…A/D変換器、107…A/D変換器、108…LPF、109…LPF、110…直交復調器、111…局部発振器、
201…受信信号入力端子、202…直交変換器、203…局部発振器、204…LPF、205…LPF、206…A/D変換器、207…A/D変換器、208…受信フィルタ、209…受信フィルタ、210…サンプラ、211…サンプラ、212…振幅位相補正器、213…シンボル判定器、214…パラレル/シリアル変換器、215…復号ビット出力端子、
221…受信信号点、222…参照シンボル点、
231−i…I成分判定境界、232−i…Q成分判定境界、
321…受信信号点、322…参照シンボル点、
331−i…I成分判定境界、332−i…Q成分判定境界。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital radio transmission method, and more particularly to a multilevel modulation method such as an amplitude phase modulation method and a phase shift keying method, and more particularly to a digital radio transmission method suitable for use in mobile radio or the like in which fading or the like is likely to occur. .
[0002]
[Prior art]
Among the modulation schemes used for digital radio, a linear modulation scheme represented by QAM (Quadrature Amplitude Modulation) is often used particularly in satellite communication and the like because it is easy to perform multi-level modulation for improving the efficiency of frequency use. ing. In this QAM, transmission information is assigned to the amplitude and phase of a radio signal to be carried.
[0003]
Hereinafter, the principle of modulation and demodulation by QAM will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a symbol diagram of 16QAM modulation.
FIG. 3 is a configuration diagram of a modulation device of 16QAM modulation.
FIG. 4 is a configuration diagram of a demodulator for 16QAM modulation.
FIG. 5 is an example of a signal arrangement before correction immediately after being taken out by a 16QAM modulation sampler.
FIG. 6 is an example of a signal arrangement after correction of 16QAM modulation.
[0004]
FIG. 2 shows a 16QAM signal arrangement space. 16QAM is a modulation method in which amplitude and phase are simultaneously changed, and 4-bit information is represented as one symbol by an in-phase component (I component) and a quadrature component (Q component). A symbol is a unit of modulation, and in digital transmission, digital information of a predetermined number of bits is transmitted on one symbol. The number of states that can be carried by one symbol is referred to as the number of modulation values. In the case of 16QAM, the number of modulation values is 16, which is the number of states represented by 4 bits.
[0005]
When modulating by the modulator using 16QAM, the following is performed.
[0006]
First, a transmission bit string is input from the input terminal 101 shown in FIG. Then, the transmission bit string is collected by the serial / parallel converter 102 every four bits and sent to the symbol converter 103. The symbol converter 103 selects one of 16 signal points (symbols) according to the input 4-bit pattern (16 patterns), and converts it into an in-phase component (I component) and a quadrature component (Q component). ) Output as a signal.
[0007]
Next, each of the I component and the Q component is subjected to waveform shaping and the like in transmission filters 104 and 105, and after being converted into analog signals in D / A converters 106 and 107, an LPF (low-pass filter) 108 and Unnecessary components are removed by 109.
[0008]
Then, the quadrature modulator 110 performs frequency conversion of the input signal using the signal obtained from the local oscillator 111, and outputs the result from the terminal 112 as a modulated signal.
[0009]
Next, when performing modulation by a modulator using 16QAM, the following is performed.
[0010]
As shown in FIG. 4, a reception signal is input from a terminal 201. The input received signal is converted into a base signal (baseband signal) composed of an I component and a Q component in an orthogonal transformer 202 using a signal generated by a local oscillator 203.
[0011]
The converted signals of the I component and the Q component are converted into digital signals by A / D converters 206 and 207 through LPFs (Low Pass Filters) 204 and 205, and unnecessary signals are removed by reception filters 208 and 209. Waveform shaping is performed.
[0012]
Then, the samplers 210 and 211 extract sample values at appropriate symbol timings.
[0013]
At the signal point when the signal is extracted by the sampler, a blur occurs as compared with the original modulation. That is, in the example of FIG. 5, it is observed that the reception signal point 221 which is the output of the sampler has a slightly smaller amplitude and a phase inclined to the left as compared with the transmission symbol point 222 which is the reference symbol. In general, in wireless transmission, the amplitude and phase are undefined due to the configuration of the transmitter or receiver, phase rotation / attenuation associated with wireless propagation, and the like. Correction for indefinite elements is required.
[0014]
The amplitude / phase corrector 212 shown in FIG. 4 performs correction so that the received signal point matches the reference symbol point as shown in FIG.
[0015]
As a result of this correction, as shown in FIG. 6, the I component determination boundary 231-i (i = 1, 2, 3) and the Q component determination boundary 232-i (i = 1, 2, 3) are more appropriate. Is corrected to a pattern that allows symbol determination.
[0016]
Then, the symbol is determined by the symbol determiner 213, converted into a corresponding bit string, and output. This bit string is serial-converted by the parallel / serial converter 214 and output via the decoded bit output terminal 215.
[0017]
The 16QAM of the prior art is widely used in the field of high-speed data communication because the amount of transmission data per symbol is large. However, the above amplitude and phase corrections are indispensable because they are vulnerable to disturbances such as fading.
[0018]
Hereinafter, a typical method of the conventional amplitude / phase correction method will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is an example of a transmission symbol sequence including pilot symbols.
[0019]
Various methods have been devised for the amplitude / phase correction method, but the most common one is to periodically insert a fixed pattern symbol called a pilot symbol between transmission symbols, and to set the pilot In this method, correction is performed with reference to a received signal point of a symbol (for example, see Non-Patent Document 1).
[0020]
A pilot symbol having a period of T symbols is inserted between the information transmission symbol sequences. Usually, a pilot symbol is fixed to a certain symbol.
[0021]
The n-th received signal R (n) at the output of the samplers 210 and 211 shown in FIG. 4 can be described by the following (Equation 1), where X (n) is a transmission symbol.
[0022]
R (n) = CX (n) + N (n) (Equation 1)
Here, C is a variable representing the uncertainty factor of the amplitude and phase, and N (n) is a noise component.
[0023]
Therefore,
[0024]
X (n) = C -1 {R (n) -N (n)} (Formula 2)
Can determine the transmission symbol.
[0025]
In the pilot symbol, according to (Equation 1),
[0026]
R p = CX p + N (n) (Equation 3)
Assuming that N (n) is small enough, the estimate of C, C ', is
[0027]
C ′ = R p / X p (Equation 4)
It becomes.
[0028]
That is, C 'is obtained when the pilot symbol shown in FIG. 7 is received, and the amplitude and phase are corrected using (Equation 2) when the information transmission symbol up to the next pilot symbol is received.
[0029]
In this method, the pilot period T shown in FIG. 7 is an important parameter. C in (Equation 1) generally changes with time. In particular, in mobile radio, the amplitude and phase of C fluctuate drastically due to fading phenomena due to multiple propagation paths. In order to sufficiently follow this variation, it is necessary to reduce the pilot symbol period T.
[0030]
However, the pilot symbol is a symbol inserted as dummy data, so reducing T means reducing the transmission capacity for information symbols, which degrades transmission efficiency.
[0031]
In the 16QAM system, since 4 bits are allocated to one symbol, only 4 (T-1) information can be transmitted for a 4T transmittable capacity, and the transmission efficiency is 1-1 / T. Therefore, in the system design, it is necessary to appropriately set parameters that conflict with the tracking performance and the transmission efficiency.
[0032]
[Non-patent document 1]
S. Sampei and T.S. Sunaga, "Rayleigh fading compensation for QAM in digital land mobile radio communications", IEEE Trans. Veh. Technol. , Vol. 42, no. 2, PP. 137-147, 1993
[0033]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the above-mentioned prior art has the following problems of the contradictory viewpoints.
(1) In order to sufficiently follow fading in mobile radio, it is necessary to shorten the insertion period of pilot symbols.
(2) The shorter the pilot symbol insertion period, the lower the information transmission efficiency.
[0034]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object thereof is to follow a disturbance such as fading in a digital radio transmission method of a multilevel modulation system such as an amplitude phase modulation system and a phase shift modulation system. It is an object of the present invention to provide a digital radio transmission method which has good performance and can make transmission efficiency relatively high.
[0035]
[Means for Solving the Problems]
In the digital wireless transmission method of the present invention, the transmitting side is assigned information by a modulation method A in which the number of modulation values is m during modulation and a modulation method B in which the number of modulation values is n (2 ≦ n <m). The modulated signal is transmitted based on the symbol sequence.
[0036]
Then, the receiving side obtains the amplitude and phase correction coefficients using the symbol by the modulation method B at the time of demodulation, and performs the demodulation by using the correction coefficient for the correction of the amplitude and phase of the symbol by the modulation method A.
[0037]
That is, the symbol by the modulation method B having the smaller number of modulation values has the role of the pilot symbol.
[0038]
Although the pilot symbols of the prior art did not contribute to the transmission of information, the transmission method of the present invention can transmit information even with symbols by the modulation method B, so that the transmission efficiency can be increased as compared with the conventional technology. it can.
[0039]
In addition, since the correction coefficient is obtained using the symbol having the smaller number of modulation values, the probability of occurrence of an error at the time of correction is small, and stable transmission resistant to disturbance can be secured.
[0040]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 8 to 11.
[0041]
As described above, the digital wireless transmission method of the present invention uses a combination of two modulation methods with different numbers of modulation values in a multi-level modulation method. 16QAM is used as the modulation method A, and Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) is used as the modulation method B with the larger number of modulation values.
[0042]
QPSK is one of the phase shift keying systems, and is a modulation method that generates one symbol with four different phases.
[0043]
FIG. 8 is a symbol diagram of QPSK.
[0044]
As shown in FIG. 8, in QPSK, the number of modulation values is four because four states of two bits are regarded as one symbol.
[0045]
First, the flow of the digital wireless transmission method of the present invention will be described with reference to FIG.
[0046]
FIG. 1 is a configuration diagram showing only a main part related to symbol conversion in the digital wireless transmission method of the present invention.
[0047]
In the transmitting apparatus, a serial / parallel converter A and a symbol converter A according to a modulation method A and a serial / parallel converter B and a symbol converter B according to a modulation method B are arranged in parallel, and these are switches 13, 18, and 19. Can be switched with.
[0048]
This switching is periodically performed by the switching signal generator 41 connected by the frame timing generator 40.
[0049]
First, assuming that the contacts of the switches 13, 18, and 19 are initially set to a, a case where symbol conversion is performed by the modulation method A, that is, 16QAM will be described.
[0050]
The transmitted information bit sequence is once written to the buffer memory 12 via the input terminal 11. The serial / parallel converter A14 sequentially reads out bit data from the buffer memory 12 via the contact point a of the switch 13, and sends the data to the symbol converter A15 in a unit of 4 bits.
[0051]
In the symbol converter A15, one of 16 symbols is selected according to the input 4-bit pattern (16 patterns) shown in FIG. 2, and is selected as an in-phase component (I component) and a quadrature component (Q component). Output as a signal.
[0052]
These signals are output from the modulation output terminals 20 and 21 as symbol outputs via the contacts a of the switches 18 and 19.
[0053]
Although not shown in the drawing, this signal is then input as demodulation input terminals 22 and 23 as reception sample values via a transmission high-frequency unit, a radio propagation path, a reception high-frequency unit, and the like.
[0054]
The following is the operation on the receiving device side, but also on the receiving device side, the two systems are in parallel, and the output is switched by the switch 33. This switching is performed by the switching signal generation unit 51 connected to the frame timing synchronization unit 50.
[0055]
Now, in the receiving device, the received sample value is sent to the amplitude / phase corrector 27 via the input terminals 22 and 23. The amplitude / phase corrector 27 includes a complex multiplier 24, a coefficient memory 25, and a coefficient calculator 26.
[0056]
The input signal is subjected to complex multiplication by a complex coefficient stored in a coefficient memory 25 at 24 to correct the amplitude and phase, and sends this to a symbol decision unit A28. The symbol decision unit A28 makes a symbol decision from among the 16 candidates by comparing with an appropriately set decision boundary, and outputs a corresponding 4-bit pattern. The parallel / serial converter A converts the input 4 bits into a serial signal, which is output from the decoded bit output terminal 34 via the switch 33.
[0057]
The operation described above in which the contacts of the switches 13, 18, 19 and 33 are set to a is the same as the normal 16QAM transmission / reception operation.
[0058]
Next, the operation when the contacts of the switches 13, 18, 19 and 33 are set to b will be described. In this case, modulation method B, that is, symbol conversion based on QPSK is performed.
The serial / parallel converter B16 sequentially reads out bit data from the buffer memory 12 via the contact b of the switch 13, and sends the data to the symbol converter B17 in a unit of 2 bits. In the symbol converter B17, as shown in FIG. 8, one of the four symbols is selected in accordance with the input 2-bit pattern (four patterns), and is selected as the in-phase component (I component) and the quadrature component (Q component). Component) signal. These signals are output from the modulation output terminals 20 and 21 as symbol outputs via the contacts b of the switches 18 and 19.
[0059]
It is assumed that the receiving device is also connected to the contact B of the switch 33.
[0060]
The received sample value received on the receiving device side is sent to the amplitude / phase corrector 27 via the input terminals 22 and 23. The input signal is subjected to a complex multiplication with a complex coefficient stored in the coefficient memory 25 to correct the amplitude and phase, and sends this to the symbol decision unit B30. The symbol decision unit A28 makes a symbol decision from among the four candidates by comparing it with an appropriately set decision boundary, and outputs a corresponding 2-bit pattern. The parallel / serial converter B31 converts the input 2 bits into a serial signal, which is output from the decoded bit output terminal 34 via the switch 33. The symbol converter B32 performs symbol conversion again using the result (2 bits) of the symbol determiner B32.
[0061]
This output is input to the amplitude and phase corrector 24 as a reference signal for obtaining a correction coefficient in the coefficient calculator 26. The coefficient calculator calculates a correction coefficient using this signal and the signals from the received sample value input terminals 22 and 23, and updates the correction coefficient stored in the coefficient memory 25.
[0062]
This updated correction coefficient is used when correcting the amplitude and phase of the symbol of the next modulation method A.
[0063]
Next, symbol correction in the digital wireless transmission method will be described in more detail with reference to FIGS.
FIG. 9 is an example of a symbol sequence of a sampler output in the receiving device in the digital wireless transmission method of the present invention.
FIG. 10 is an example of a signal arrangement before correction immediately after being taken out by a sampler of QPSK modulation.
FIG. 11 is an example of a signal arrangement after correction of QPSK modulation.
[0064]
Now, in the above configuration, a mode in which symbol conversion is performed by 16QAM of the modulation method A, that is, a case where the contacts of the switches 13, 18, 19 and 33 are set to a, is referred to as an A mode and a modulation method B. A mode in which symbol conversion is performed by QPSK, that is, a case where the contact is set to b, is defined as a B mode, and the temporal flow of these modes will be described with reference to FIG.
[0065]
During the continuous operation in mode A, mode B is periodically inserted. Mode A is 4-bit transmission per symbol, and Mode B is 2-bit transmission. In mode B, the correction coefficient is updated using the result of the symbol conversion.
[0066]
In mode B, symbol conversion is performed by QPSK, and the signal arrangement before correction is as shown in FIG. 10, for example.
[0067]
For example, when the transmitted pattern is “11”, a correction coefficient is obtained by correcting the lower left point to a reference symbol point in the third quadrant. That is, in mode B, four values may be obtained with two bits, and it is necessary for the receiving side to find and correct four appropriate reference symbol points.
[0068]
At this time, in mode B, since the number of modulation values is small and the distance between signals is long, the possibility of occurrence of an error when obtaining a reference symbol point is reduced, and it is expected that stable correction can be performed.
[0069]
Further, compared with the correction using the pilot symbol of the related art, the transmission efficiency can be improved, and if the transmission efficiency is the same, the insertion period of the mode B symbol can be shortened.
[0070]
Hereinafter, this will be described with reference to FIG.
FIG. 12 is a diagram comparing a symbol sequence according to the related art with the symbol sequence according to the present invention.
[0071]
As shown in FIG. 12A, when one pilot symbol is inserted at the beginning of 32 symbols, since the pilot symbol is dummy data, the number of valid transmission bits becomes 124 bits.
[0072]
However, in the present invention, as shown in FIG. 12B, even if one mode B symbol is inserted into every 16 symbols, the effective transmission bits are 124 bits. That is, even with the same transmission bit, the update interval of the correction coefficient can be reduced to half.
[0073]
The present invention is not limited to the case shown in this example, but can be easily extended to other modulation methods.
[0074]
For example, when 256QAM is used as the modulation method A having a large number of modulation values, a modulation method having a number of modulation values of less than 256 such as QPSK or 16QAM can be adopted as the modulation method B having a small number of modulation values. It is possible to minimize the deterioration of efficiency.
[0075]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, in a digital radio transmission method of a multi-level modulation system such as an amplitude phase modulation system and a phase shift modulation system, it has a good follow-up property to disturbances such as fading and the transmission efficiency can be made relatively high. A digital wireless transmission method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing only a main part related to symbol conversion in a digital wireless transmission method according to the present invention.
FIG. 2 is a symbol diagram of 16QAM modulation.
FIG. 3 is a configuration diagram of a modulator for 16QAM modulation.
FIG. 4 is a configuration diagram of a demodulator for 16QAM modulation.
FIG. 5 is an example of a signal arrangement before correction immediately after being extracted by a 16QAM modulation sampler.
FIG. 6 is an example of a signal arrangement after correction of 16QAM modulation.
FIG. 7 is an example of a transmission symbol sequence including pilot symbols.
FIG. 8 is a symbol diagram of QPSK.
FIG. 9 is an example of a symbol sequence of a sampler output in a receiving device in the digital wireless transmission method of the present invention.
FIG. 10 is an example of a signal arrangement before correction immediately after being taken out by a QPSK modulation sampler.
FIG. 11 is an example of a signal arrangement after correction of QPSK modulation.
FIG. 12 is a diagram comparing a symbol sequence according to the related art with the present invention.
[Explanation of symbols]
11: transmission information bit input terminal, 12: buffer memory, 13: switch, 14: serial / parallel converter A, 15: symbol converter A, 16: serial / parallel converter B,
17 ... Symbol converter B, 18 ... Switch, 19 ... Switcher, 20 ... I component modulation output terminal, 21 ... Q component modulation output terminal, 22 ... I component reception sample value input terminal, 23 ... Q component reception sample value Input terminals, 24: complex multiplier, 25: coefficient memory, 26: coefficient calculator, 27: amplitude / phase corrector, 28: symbol determiner A, 29: parallel / serial converter A, 30: symbol determiner B, 31 ... Parallel / serial converter B, 32 ... Symbol converter B, 33 ... Switcher, 34 ... Decoding bit output terminal,
40: a frame timing generator, 41: a switching signal generator,
50: frame timing synchronization unit, 51: switching signal generation unit,
101: Transmission bit input terminal, 102: Serial / parallel converter, 103: Symbol converter, 104: Transmission filter, 105: Transmission filter, 106: A / D converter, 107: A / D converter, 108: LPF , 109 ... LPF, 110 ... quadrature demodulator, 111 ... local oscillator,
Reference numeral 201: reception signal input terminal, 202: orthogonal transformer, 203: local oscillator, 204: LPF, 205: LPF, 206: A / D converter, 207: A / D converter, 208: reception filter, 209: reception Filter, 210 sampler, 211 sampler, 212 amplitude / phase corrector, 213 symbol determiner, 214 parallel / serial converter, 215 decoded bit output terminal,
221: reception signal point, 222: reference symbol point,
231-i ... I component determination boundary, 232-i ... Q component determination boundary,
321 ... reception signal points, 322 ... reference symbol points,
331-i ... I component determination boundary, 332-i ... Q component determination boundary.

Claims (5)

デジタル信号を振幅、位相により変調するデジタル無線伝送方法において、
送信側は、変調時に変調値数がmである変調方法Aと、変調値数がn(2≦n<m)である変調方法Bとにより情報が割当てられたシンボル列に基づいて変調して信号を送信し、
受信側は、復調時に変調方法Bによるシンボルによって、振幅、位相の補正係数を求めて、
その補正係数を変調方法Aによるシンボルの振幅、位相の補正に用いて復調をおこなうことを特徴とするデジタル無線伝送方法。
In a digital wireless transmission method of modulating a digital signal by amplitude and phase,
The transmitting side performs modulation based on a symbol sequence to which information is assigned by a modulation method A in which the number of modulation values is m and a modulation method B in which the number of modulation values is n (2 ≦ n <m). Send a signal,
The receiving side obtains the amplitude and phase correction coefficients using the symbol according to the modulation method B during demodulation,
A digital radio transmission method, wherein demodulation is performed by using the correction coefficient for correcting the amplitude and phase of a symbol by a modulation method A.
前記変調方法Bのシンボルが、一定周期により配置されることを特徴とする請求項1記載のデジタル無線伝送方法。2. The digital wireless transmission method according to claim 1, wherein the symbols of the modulation method B are arranged at a constant period. デジタル信号を振幅、位相により変調するデジタル無線伝送方法に用いられる送信装置おいて、
変調に用いるシンボル列は、
変調値数がmである変調方法Aと、変調値数がn(2≦n<m)である変調方法Bとによるシンボル列が混在したものであって、
しかも、前記変調方法Bのシンボルが、一定周期により配置されたシンボル列であることを特徴とする送信装置。
In a transmission device used for a digital wireless transmission method of modulating a digital signal by amplitude and phase,
The symbol sequence used for modulation is
A symbol sequence is mixed with a modulation method A having a modulation value number m and a modulation method B having a modulation value number n (2 ≦ n <m),
In addition, the transmitting apparatus is characterized in that the symbols of the modulation method B are a symbol sequence arranged at a constant period.
デジタル信号を振幅、位相により変調するデジタル無線伝送方法に用いられる受信装置おいて、
送信側から、変調時に変調値数がmである変調方法Aと、変調値数がn(2≦n<m)である変調方法Bとにより情報が割当てられたシンボル列に基づいて変調して送られる信号を、復調時に変調方法Bにより変調されたシンボルにより、振幅、位相の補正係数を求めて、
その補正係数を変調方法Aによるシンボルの振幅、位相の補正に用いて復調をおこなうことを特徴とする受信装置。
In a receiving device used in a digital wireless transmission method of modulating a digital signal by amplitude and phase,
The transmitting side performs modulation based on a symbol sequence to which information is assigned by a modulation method A in which the number of modulation values is m at the time of modulation and a modulation method B in which the number of modulation values is n (2 ≦ n <m). The signal to be transmitted is determined by a symbol modulated by the modulation method B at the time of demodulation, to obtain amplitude and phase correction coefficients.
A demodulation apparatus using the correction coefficient for correcting the amplitude and phase of a symbol by a modulation method A to perform demodulation.
デジタル信号を振幅、位相により変調するデジタル無線伝送の移動無線システムにおいて、
送信側は、変調時に変調値数がmである変調方法Aと、変調値数がn(2≦n<m)である変調方法Bとによる情報が割当てられたシンボル列に基づいて変調して信号を送信し、
受信側は、復調時に変調方法Bにより変調されたシンボルにより、振幅、位相の補正係数を求めて、
その補正係数を変調方法Aによるシンボルの振幅、位相の補正に用いて復調をおこなうことを特徴とするデジタル無線伝送の移動無線システム。
In a mobile radio system of digital radio transmission that modulates a digital signal by amplitude and phase,
The transmitting side performs modulation based on a symbol sequence to which information is assigned by a modulation method A in which the number of modulation values is m and a modulation method B in which the number of modulation values is n (2 ≦ n <m). Send a signal,
The receiving side obtains amplitude and phase correction coefficients using the symbols modulated by the modulation method B during demodulation,
A mobile radio system for digital radio transmission, wherein demodulation is performed using the correction coefficient for correcting the amplitude and phase of a symbol by a modulation method A.
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