通信系统、发送装置以及接收装置制造方法
【专利摘要】通信系统的发送装置包括：将发送信号以第一采样速度F1分割为多个子谱、并由被分割的子谱合成一个以上的低速的中间合成信号的频带分散部；以及将中间合成信号以比第一采样速度F1快速的第二采样速度F2（F2＞F1）进行多路复用而使其分散到宽频带的多路复用部。接收装置包括：从接收信号中以第二采样速度F2提取一个以上的低速的中间合成信号的多路解复用部；以及将中间合成信号以第一采样速度F1合成并提取子谱来再次合成发送信号的频带合成部。
【专利说明】通信系统、发送装置以及接收装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及将调制信号分割为多个谱来进行传送的通信系统、发送装置以及接收装直。
【背景技术】
[0002]作为将单载波的调制信号分割为多个谱来有效地利用不连续的空频带的技术，已知有非专利文献I所记载的频带分散传送方式。频带分散传送应用频域的信号处理，在发送侧对调制信号的频谱进行直接分割后进行分散配置，并在接收侧提取被分割的频谱(子谱)来再合成。
[0003]图6示出进行频带分散传送的现有的通信系统的构成例。图6的(a)示出通信系统中的发送装置的构成，在图7中示出该发送装置各部分的信号波形。图6的(b)示出通信系统中的接收装置的构成，在图8中示出该接收装置各部分的信号波形。
[0004]在图6的(a)的发送装置中，发送信号被输入到时间窗处理部61，并为了在频域上处理连续信号而通过长度P点的时间窗将发送信号选取出，并且通过长度P点的快速傅里叶变换器(P点FFT) 62变换到频域，输入到分割滤波器63中(图7的(a))。接着，通过分割滤波器63被分割成多个子谱(图7的(b)的SI~S6)。被分割的各子谱通过发送频移器64分别被进行频率变换到预定的频率(图7的(c))，并通过发送合成器65合成为一个(图7的(d))。接着，通过长度P点的快速傅里叶逆变换器(P点IFFT)66再次变换到时域，经由叠加处理部67重构成连续信号。
[0005]在图6的(b)的接收装置中，接收信号被输入到时间窗处理部71，通过长度P点的时间窗被选取出，并通过长度P点的P点FFT72变换到频域，输入到合成滤波器73中(图8的(a))。接着，通过合成滤波器73提取出各个子谱(图8的(b))。对被提取出的各子谱通过接收频移器74进行频率变换，以使其与紧接在发送装置的分割滤波器之后的子谱成为相同的频率关系(图8的(c))，并通过接收合成器75再合成为一个(图8的(d))。接着，通过长度P点的P点IFFT76再次变换到时域，经由叠加处理部77再构筑成连续信号。
[0006]此外，为了简便，在图6中对叠加处理所需要的、具有相同构成的另一系统的构成进行了省略。
[0007]现有技术文献
[0008]非专利文献
[0009]非专利文献1:阿部、山下、小林:“实现高频利用效率的谱编辑型频带分散传送的建议”、电子信息通信学会技术研究报告，SAT2009-48, 2009年12月。
【发明内容】
[0010]发明所要解决的问题
[0011]在现有的频带分散传送中，在对所分割的谱进行分散配置时，在与信号谱的带宽W相比、分散配置后的谱的带宽F2极端地变宽的情况下，存在电路规模变大的问题。例如，如果以信号谱的带宽W为基准进行设计，则需要以用于分割该频带的频率分辨率遍布宽带宽F2来进行处理，电路规模变大。另一方面，如果以分散配置后的带宽F2为基准来增大分辨率，则无法分割带宽W的信号谱。
[0012]为了简便，假定即使在带宽F2的任何位置都能配置子谱(实际上为了防止由于采样定理而引起的混叠，能配置的带宽比F2窄)，另外作为带宽的例子以W=2[kHz]、F2>50[MHz]为条件。为了在频域分割信号，需要使得P点FFT62以及P点IFFT66的频率分辨率F2/P比W足够小，并在带宽W的频带内包含一定以上的采样点。例如，假定将输入信号分解为10个左右的子谱，当将各子谱用最低4点的样本表示时，在带宽W的频带内需要40点左右的样本。由此，需要的频率分辨率成为F2/P ^ 2000/40=50 [Hz]，由于F2>50 [MHz]，因此需要P>1000000。进而，在增加要分割的子谱数、或者扩大能配置的带宽F2的情况下，P进一步变大。但是，如上所述的那样，由于点数大的FFT以及IFFT其电路规模变得极大，因此难以实现。
[0013]本发明的目的在于提供以下通信系统、发送装置以及接收装置:通过分别使用两种采样速度，能够抑制电路规模的增大并使频率分辨率精细。
[0014]用于解决问题的手段
[0015]本发明的通信系统在发送装置中包括:频带分散部，所述频带分散部以第一采样速度Fl进行动作并将发送信号分割为多个子谱，并且合成将被分割的子谱进行了分散配置的、一个以上的低速的中间合成信号；以及多路复用部，所述多路复用部以比所述第一采样速度Fl快速的第二采样速度F2(F2>F1)动作，对所述中间合成信号进行多路复用而使其分散到宽频带，在接收装置中包括:多路解复用部，所述多路解复用部以第二采样速度F2进行动作，并从接收信号中提取出一个以上的低速的中间合成信号；以及频带合成部，所述频带合成部以第一采样速度Fl进行动作，并从中间合成信号中提取出所述子谱来再合成发送信号。
[0016]本发明的发送装置包括:频带分散部，所述频带分散部以第一采样速度Fl进行动作并将发送信号分割为多个子谱，并且合成将被分割的子谱进行了分散配置的、一个以上的低速的中间合成信号；以及多路复用部，所述多路复用部以比第一采样速度Fl快速的第二采样速度F2 (F2>F1)进行动作，对中间合成信号进行多路复用而使其分散到宽频带。
[0017]本发明的接收装置包括:多路解复用部，所述多路解复用部以第二采样速度F2进行动作，并从接收信号中提取一个以上的低速的中间合成信号；以及频带合成部，所述频带合成部以比第二采样速度F2低速的第一采样速度Fl (F2>F1)进行动作，从中间合成信号中提取多个子谱，并输出将所述多个子谱合成后的信号。
[0018]本发明的发送装置包括:频带分散部，所述频带分散部以第一采样速度Fl进行动作，并将被配置在与第一采样速度Fl对应的处理带宽内的发送信号分割为多个子谱，将该各子谱分散配置在该处理带宽内的希望的频率位置，以该处理带宽为单位合成该子谱并生成中间合成信号；以及多路复用部，所述多路复用部以比第一采样速度Fl快速的第二采样速度F2(F2>F1)进行动作，对以处理带宽为单位生成的中间合成信号进行多路复用，并输出将所述中间合成信号分散配置在与第二采样速度F2对应的处理带宽内的宽频带的信号。
[0019]本发明的接收装置包括:多路解复用部，所述多路解复用部以第二采样速度F2进行动作，将与第二采样速度F2对应的处理带宽内的接收信号以与比第二采样速度F2低速的第一采样速度Fl (F2>F1)对应的处理带宽单位进行分割，并提取出一个以上的低速的中间合成信号；以及频带合成部，所述频带合成部从中间合成信号中提取多个子谱并输出将所述多个子谱合成后的信号。
[0020]本发明的发送装置包括:频带分散部，所述频带分散部以第一采样速度Fl进行动作，在将以第一采样速度Fl样本化的L点的发送信号变换为L点的频域的信号后分割为子谱，以与所述第一采样速度Fl对应的处理带宽单位变换为时域的信号并生成多个中间合成信号；以及多路复用部，所述多路复用部在按照每个中间合成信号提取M点(M〈L)的采样点后，以比第一采样速度Fl快速的第二采样速度F2 (F2>F1)变换为M点的频域的信号，以第一采样速度Fl合成M点的被变换为频域的所有的中间合成信号来生成N点(N>M)的频域的信号，并将其变换为时域的信号。
[0021]本发明的接收装置包括:多路解复用部，所述多路解复用部将以第二采样速度F2样本化的N点的接收信号变换为N点的频域的信号，以每M点(M〈N)为单位选取出，并分别以比第二采样速度F2低速的第一采样速度Fl (F2>F1)变换为时域的信号，生成多个中间合成信号；以及频带合成部，所述频带合成部在按照每个中间合成信号提取L点(L>M)的采样点后，以第一采样速度Fl变换为频域的信号并提取多个子谱，将合成了所述多个子谱的信号变换为时域的信号。
[0022]发明的效果
[0023]本发明的通信系统将发送信号以低速的第一采样速度Fl分割为多个子谱，按照一定频带进行合成来生成中间合成信号，将该中间合成信号以快速的第二采样速度F2(F2>F1)进行多路复用并使其分散到宽频带。如此，通过以低速的采样速度进行子谱的分割以及中间合成信号的生成，并且以快速的采样速度将中间合成信号分散配置在宽频带，能够不使电路规模增大而实现需要的频率分辨率。
[0024]这里，在发送装置中，对于按照频带合成的中间合成信号将L点的时间信号以M点(M〈L)的时间窗选取出进行时间-频率变换。接收装置是与发送侧相反的处理，将M点的时间信号以L点为单位取出进行时间-频率变换。由此，能够进行两种采样速度的调整。另夕卜，利用采样速度的差，通过使以低速进行动作的处理部的一部分以时分处理动作，能够削减电路规模。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是示出本发明的实施例1中的通信系统的构成例的图；
[0026]图2是示出本发明的实施例1中的通信系统的发送装置各部分的信号波形的图；
[0027]图3是示出本发明的实施例1中的通信系统的接收装置各部分的信号波形的图；
[0028]图4是示出本发明的实施例1中的时间轴上的采样点的图；
[0029]图5是示出本发明的实施例2中的通信系统的构成例的图；
[0030]图6是示出进行频带分散传送的现有的通信系统的构成例的图；
[0031]图7是示出现有的通信系统的发送装置各部分的信号波形的图；
[0032]图8是示出现有的通信系统的接收装置各部分的信号波形的图。
【具体实施方式】[0033](实施例1)
[0034]图1示出本发明的实施例1中的通信系统的构成例。图1的(a)示出通信系统中的发送装置的构成，图2示出该发送装置各部分的信号波形。图1的(b)示出通信系统中的接收装置的构成，图3示出该接收装置各部的信号波形。
[0035]在图1的(a)中，通信系统的发送装置通过频带分散部10和多路复用部20构成。窄频带的发送信号通过频带分散部10被分割为多个子谱后，由被分割的子谱合成一个以上的中间合成信号，将所得到的中间合成信号通过多路复用部20分散到宽频带上，其中，频带分散部10以接近带宽W的、比较低速的采样速度Fl动作，多路复用部20以快速的采样速度F2 (F2>F1)动作。
[0036]发送信号被输入到频带分散部10的时间窗处理部11并通过长度L点的时间窗被选取出，通过长度L点的快速傅里叶变换器(L点FFT) 12变换到频域，并输入到分割滤波器13中(图2的(a))中。接着，通过分割滤波器13被分割为多个子谱(图2的(b)的SI?S6)。被分割的各子谱通过发送频移器14分别被频率变换到预定的频率(图2的(c))，通过发送合成器15合成一个以上(这里是三个)的中间合成信号(图2的(d)的BI?B3)。此时，发送合成器15参照最终发送的子谱的频率配置，选择包含在带宽Fl的相邻的子谱的组合，生成中间合成信号。此外，如图2的(d)可知，由于发送合成器15的各输出的米样速度是Fl，因此各中间合成信号的带宽最大是Fl。
[0037]中间合成信号通过长度L点的快速傅里叶逆变换器(L点IFFT)16-1?16_3被再次变换到时域，并经由叠加处理部17-1?17-3被重构成连续信号。
[0038]重构后的中间合成信号被输入到将采样速度从Fl变换到F2 (上采样)的多路复用部20中，如图2的(e)那样变换频率来进行配置，由此能够得到最终的发送谱。
[0039]输入到多路复用部20的各中间合成信号在时间窗处理部21-1?21-3以长度M点(M〈L)的时间窗被选取出，分别通过长度M点的快速傅里叶变换器(M点FFT) 22-1?22_3被变换到频域。此外，由于采样速度是F1、并且M〈L，因此由L点IFFT16-1?16_3在时域输出的中间合成信号相对于M点FFT22-1?22-3，如图4上侧所示，作为L点的采样点中的从时刻早的开始数的M点的采样点而被输入。
[0040]在这里，M点FFT22-1?22-3和L点IFFT16-1?16-3的长度不同，但由于采样速度是相同的，因此从M点FFT得到的频域的输出也分别具有Fl的带宽。S卩，M点FFT的输出中的频率分辨率是Fl/Μ。为了对它们以采样速度F2进行上采样，多路复用器23将中间合成信号BI?B3如图2的(e)那样在带宽F2内进行频率配置，并输入到N点IFFT24。其中，N=F2/ (F1/M)=MXF2/F1。此外，在没有配置中间合成信号的区域插入“O”。通过N点IFFT24被再次变化到时域的输出经由叠加处理部25被重构为连续信号。在时域上的N点IFFT24的输出(图4下侧)为将低速的采样速度(Fl)的M点FFT22-1?22_3的输入上采样到F2的信号。
[0041]在图1的(b)中，通信系统的接收装置通过多路解复用部30和频带合成部40构成。宽频带的接收信号通过多路解复用部30提取一个以上的中间合成信号，由所得到的中间合成信号通过频带合成部40再次合成发送信号，其中，多路解复用部30以快速的采样速度F2动作，频带合成部40以低速的采样速度Fl动作。
[0042]接收信号通过多路解复用部30的时间窗处理部31以长度N点的时间窗被选取出，通过N点FFT的32被变换到频域，并输入到多路解复用器33中(图3的(a))。多路解复用器33以与发送装置的多路器23相反的要领选择并提取包含在带宽Fl中的相邻子谱的组合(图3的(a)的BI?B3)，生成中间分离信号(图3的(b))。中间分离信号各自是带宽Fl的低速信号，通过M点IFFT34-1?34_3分别被再次变换到时域，并经由叠加处理部35-1?35-3被重构为连续信号。
[0043]由于通过多路解复用部30能够得到低速的中间分离信号，因此由这些信号提取并合成子谱的频带合成部40能够以低速的采样速度Fl进行动作。各中间分离信号通过时间窗处理部41-1?41-3以长度L点的时间窗被选取出，并通过L点FFT42-1?42_3被变换到频域。接着，通过合成滤波器43提取各个子谱(图3的(c))，各子谱通过接收频移器44分别被进行频率变换，以使其与紧接在发送装置的分割滤波器之后的子谱成为相同的频率关系(图3的(d))。这些子谱通过接收合成器45被再次合成为一个，最后通过L点IFFT46被再次变换到时域后，经由叠加处理部47被重构为连续信号。
[0044]此外，为了简便，在图1中对叠加处理所需要的、具有相同构成的另一系统的构成图进行了省略。
[0045]在与现有技术的课题中所说明的情况同样的条件(W=2[kHz]、F2>50[MHz])下，尝试求出对于图1的构成中的FFT/IFFT所需要的长度。将为了将输入信号分割为10个所需要的频率分辨率与现有同样设为50 [Hz]，当设为L=4096、M=16时，Fl=204.8 [kHz]。此时，如果设为N=4096，则F2=52.4288 [MHz]，满足条件。如果考虑长度K点的FFT以及IFFT的规模与Klog2K成比例，与要求长度1000000点的FFT、IFFT的现有的构成相比，本发明的构成是绝对的小规模。
[0046](实施例2)
[0047]图5示出本发明的实施例2中通信系统的构成例。图5的(a)示出通信系统中的发送装置的构成，图5的(b)示出通信系统中的接收装置的构成。
[0048]本实施例的构成是:通过时分处理来对在图1的构成中并行处理多个信号的区间、即在发送装置中从L点IFFT16到M点FFT22的处理、在接收装置中从M点IFFT34到L点FFT42的处理进行多路复用而由一个系统的处理电路来实现。
[0049]在图5的(a)的发送装置中，是如下构成:在发送合成器15和一个系统的L点IFFT16之间连接存储器1-1?1-3以及时分控制部51，在叠加处理部17和时间窗处理部21之间连接时分控制部51、存储器2-1?2-3以及时分控制部52，在M点FFT22和多路复用器23之间连接时分控制部52以及存储器3-1?3-3。
[0050]在图5的(b)的接收装置中，是如下构成:在多路解复用器33和一个系统的M点IFFT34之间连接存储器4-1?4-3以及时分控制部53，在叠加处理部35和时间窗处理部41之间连接时分控制部53、存储器5-1?5-3以及时分控制部54，在L点FFT42和合成滤波器43之间连接时分控制部54以及存储器6-1?6-3。
[0051]进行该并行处理的区间均以低速的采样速度Fl进行动作。如果将这些处理以快速的采样速度F2进行时分动作，则在采样周期(1/F1)期间能够进行最多F2/F1次的处理。在本实施方式中，能够利用上述而将原本需要多个的处理电路削减为一个系统。
[0052]在以上的说明中，发送装置的多路复用部20以及接收装置的多路解复用部30示出了应用基于FFT/IFFT的频域的信号处理的构成，但不限于此，可以是其他的构成。S卩，由于发送装置的多路复用部20的功能是中间合成信号的上采样和频率变换、接收装置的多路解复用部30的功能是中间分离信号的提取和下采样，因此可以是例如文献(日本专利文献特开2007-312200号公报、“数字信号多路解复用装置以及多路复用装置”)所示的那样的组合滤波器组、内插器、抽取器来应用的构成。
[0053]另外，本装置作为输入信号也能够输入多载波信号或模拟信号等单载波以外的信号来进行分割传送。
[0054]符号说明
[0055]10频带分散部
[0056]11时间窗处理部
[0057]12 L 点 FFT
[0058]13分割滤波器
[0059]14发送频移器
[0060]15发送合成器
[0061]16 L 点 IFFT
[0062]17叠加处理部
[0063]20多路复用部
[0064]21时间窗处理部
[0065]22 M 点 FFT
[0066]23多路复用器
[0067]24 N 点 IFFT
[0068]25叠加处理部
[0069]30多路解复用部
[0070]31时间窗处理部
[0071]32 N 点 FFT
[0072]33多路解复用器
[0073]34 M 点 IFFT
[0074]35叠加处理部
[0075]40频带合成部
[0076]41时间窗处理部
[0077]42 L 点 FFT
[0078]43合成滤波器
[0079]44接收频移器
[0080]45接收合成器
[0081]46 L 点 IFFT
[0082]47叠加处理部
[0083]51、52、53、54 时分控制部
【权利要求】
1.一种通信系统，其特征在于， 发送装置包括: 频带分散部，所述频带分散部以第一采样速度Fl进行动作并将发送信号分割为多个子谱，并且合成将被分割的子谱进行了分散配置的、一个以上的低速的中间合成信号；以及多路复用部，所述多路复用部以比所述第一采样速度Fl快速的第二采样速度F2进行动作，对所述中间合成信号进行多路复用而使其分散到宽频带，其中，F2>F1， 接收装置包括: 多路解复用部，所述多路解复用部以所述第二采样速度F2进行动作，并从接收信号中提取出一个以上的低速的中间合成信号；以及 频带合成部，所述频带合成部以所述第一采样速度Fl进行动作，并从所述中间合成信号中提取出所述子谱来再合成所述发送信号。
2.一种发送装置，其特征在于，包括: 频带分散部，所述频带分散部以第一采样速度Fl进行动作并将发送信号分割为多个子谱，并且合成将被分割的子谱进行了分散配置的、一个以上的低速的中间合成信号；以及多路复用部，所述多路复用部以比所述第一采样速度Fl快速的第二采样速度F2进行动作，对所述中间合成信号进行多路复用而使其分散到宽频带，其中，F2>F1。
3.一种接收装置，其特征在于，包括: 多路解复用部，所述多路解复用部以第二采样速度F2进行动作，并从接收信号中提取一个以上的低速的中间合成信号；以及 频带合成部，所述频带合成部以比所述第二采样速度F2低速的第一采样速度Fl进行动作，从所述中间合成信号中提取多个子谱，并输出将所述多个子谱合成后的信号，其中，F2>F1。
4.一种发送装置，其特征在于，包括: 频带分散部，所述频带分散部以第一采样速度Fl进行动作，并将被配置在与第一采样速度Fl对应的处理带宽内的发送信号分割为多个子谱，将该各子谱分散配置在该处理带宽内的希望的频率位置，以该处理带宽为单位合成该子谱来生成中间合成信号；以及 多路复用部，所述多路复用部以比所述第一采样速度Fl快速的第二采样速度F2进行动作，对以所述处理带宽为单位生成的中间合成信号进行多路复用，并输出将所述中间合成信号分散配置在与第二采样速度F2对应的处理带宽内的宽频带的信号，其中，F2>F1。
5.一种接收装置，其特征在于，包括: 多路解复用部，所述多路解复用部以第二采样速度F2进行动作，将与第二采样速度F2对应的处理带宽内的接收信号以与比第二采样速度F2低速的第一采样速度Fl对应的处理带宽单位进行分割，并提取出一个以上的低速的中间合成信号，其中，F2>F1 ;以及 频带合成部，所述频带合成部从所述中间合成信号中提取多个子谱并输出将所述多个子谱合成后的信号。
6.一种发送装置，其特征在于，包括: 频带分散部，所述频带分散部以第一采样速度Fl进行动作，在将以第一采样速度Fl样本化的L点的发送信号变换为L 点的频域的信号后分割为子谱，以与所述第一采样速度Fl对应的处理带宽单位变换为时域的信号并生成多个中间合成信号；以及多路复用部，所述多路复用部在按照每个所述中间合成信号提取M点的采样点后，以比所述第一采样速度Fl快速的第二采样速度F2变换为M点的频域的信号，以所述第一采样速度Fl合成所述M点的被变换为频域的所有的中间合成信号来生成N点的频域的信号，并将其变换为时域的信号，其中，M〈L，F2>F1，N>M。
7.一种接收装置，其特征在于，包括: 多路解复用部，所述多路解复用部将以第二采样速度F2样本化的N点的接收信号变换为N点的频域的信号，以每M点为单位选取出，并分别以比第二采样速度F2低速的第一采样速度Fl变换为时域的信号，生成多个中间合成信号，其中，M〈N，F2>F1 ；以及 频带合成部，所述频带合成部在按照每个所述中间合成信号提取L点的采样点后，以所述第一采样速度Fl变换为频域的信号并提取多个子谱，将合成了所述多个子谱的信号变换为时域的信号， 其中，L>M。
【文档编号】H04J11/00GK103907299SQ201280037643
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年9月25日 优先权日:2011年9月26日
【发明者】阿部顺一, 小林圣 申请人:日本电信电话株式会社