JP2010109556A - 無線受信装置及び隣接チャネル干渉検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】受信信号品質算出手段6において、各バンドを使用する各OFDMシンボルにおける周波数軸上での位置が一定となる複数のパイロット信号の受信信号品質をバンド毎に算出したうえで、隣接チャネル干渉検出部7によって、前記算出された受信信号品質が所定の閾値を下回るパイロット信号を含むバンドについて、受信信号品質が前記閾値を下回るパイロット信号が高周波側にある場合は、高周波側の隣接チャネルによる干渉として検出し、受信信号品質が前記閾値を下回るパイロット信号が低周波側にある場合は低周波側の隣接チャネルによる干渉として検出するようにした。
【選択図】図1
Description
そのうちの1つである周波数ホッピング方式(Frequency Hopping Spread Spectrum:FH−SSとも呼ばれる)は、キャリアの中心周波数を時間とともに高速に切り替えて送受信を行うスペクトラム拡散方式で、そのキャリアの中心周波数の切り替えは送受信機間でホッピングパターンまたはホッピングシーケンスと呼ばれる規則に従って行われる。使用するバンド帯域の一部にノイズが局在した場合でも高速に周波数を切り替えるため、バースト的なノイズや電波干渉への耐性を持たせるなどの効果がある。
そして近年注目を集めている近距離高速無線通信を実現するUWB(Ultra Wide Band)通信では周波数ホッピング方式を採用したマルチバンドOFDM方式(以下、MB−OFDM方式とよぶ)と呼ばれる変調方式が検討されている。
図7に示すように、MB−OFDM方式では、UWB通信の周波数帯である3.1GHzから10.6GHzを528MHz幅のサブバンドに分け、2次変調としてOFDMを採用し、1OFDMシンボルの帯域幅は各サブバンド幅である528MHzとなるように規定されている。そして1OFDMシンボル毎にホッピングパターンに従って周波数の切替を行っている。
図8は、MB−OFDM方式におけるOFDMシンボル内の各サブキャリアのマッピングの様子を示す図である。
128トーンのサブキャリアのうち、通信制御用のパイロット信号がDC成分を中心として、左右対称に各々6トーンずつ等周波数間隔で12本配置されている。
図9は、MB−OFDM方式でのパケットフォーマットを示す図である。
プリアンブルはパケットの前方部分に位置し、そこに含まれる各OFDMシンボルはパケットの検出、タイミング同期、周波数オフセットリカバリ、チャネル推定などを行うために用意されたものである。ヘッダーは通信を行うために必要な情報が含まれ、ペイロード部に実際に通信を行いたいデータが含まれている。そしてヘッダーおよびペイロード部の各OFDMシンボルはパイロット信号を含み、OFDMシンボル内の各サブキャリアのマッピングは図8に示したとおりである。
各バンドは2つまたは3つのサブバンドからなるバンドグループを形成する。そしてバンドグループ内で周波数ホッピングが行われ、例えばバンドグループ#1に対してあるホッピングパターンでは、図7に示すようにシンボル毎に使用するバンドをBand#1、Band#2、Band#3と周期的に変化させながら通信を行う。
但しこれらのホッピングパターンはランダムに決められるため他の無線通信装置の出す電波が隣接していた場合、その干渉を受けることになり、受信性能に大きく影響を及ぼす。
図11は、隣接チャネルが存在する場合の受信スペクトラムの様子を示す図である。
これはBand#2で受信を行っている際に隣接するBand#3で他の無線通信が行われ、Band#2の周波数帯域にBand#3を使用する無線通信信号の周波数成分が漏れてきている場合である。この場合、Band#2の受信は干渉を受け、受信性能が劣化することが予測される。そのため隣接チャネルからの干渉を検出し、干渉状況を通知することは安定した通信を行うにあたって必要とされる機能である。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、周波数ホッピングを行うOFDM無線信号の受信において、隣接チャネル信号からの干渉の検出、詳しくは隣接チャネル信号からの干渉が低周波数側の隣接チャネルからの干渉であるか、または高周波数側の隣接チャネルからの干渉であるかを検出することにより、干渉の発生要因を解明する助けとなるとともに、シンボルにおける干渉状況に基いた復号処理が可能な無線受信装置を提供することを目的とする。
また、請求項2に記載の発明は、前記受信信号品質算出手段は、各シンボルにおける周波数軸上位置が同じパイロット信号の受信信号品質の平均を、各パイロット信号のバンド毎の受信信号品質として算出する請求項1に記載の無線受信装置を特徴とする。
また、請求項3に記載の発明は、高周波側と低周波側のどちらの隣接チャネルによる干渉であるかを表示する表示部を備えた請求項2に記載の無線受信装置を特徴とする。
また、請求項5に記載の発明は、通信周波数帯を各バンドに分割して使用し、各バンドにOFDMシンボルを割り当てて周波数ホッピングを行うマルチバンドOFDM無線通信を行う無線受信装置における隣接チャネル干渉検出方法において、各バンドを使用する各OFDMシンボルにおける周波数軸上での位置が一定となる複数のパイロット信号の受信信号品質をバンド毎に算出するステップと、前記算出された受信信号品質が所定の閾値を下回るパイロット信号を含むバンドについて、受信信号品質が前記閾値を下回るパイロット信号が高周波側にある場合は、高周波側の隣接チャネルによる干渉として検出し、受信信号品質が前記閾値を下回るパイロット信号が低周波側にある場合は低周波側の隣接チャネルによる干渉として検出するステップと、を含む隣接チャネル干渉検出方法を特徴とする。
なお、本発明は、MB−OFDM方式の無線装置に関するものであり、以下に述べる実施例において、シンボル内の各サブキャリアのマッピングや、パケットフォーマット、バンド構成は、図7〜9に示したものと同様であることはいうまでもない。
図1は、本発明による無線受信装置の一実施形態を示すブロック図である。
図1に示すように、本発明の無線通信装置は、アンテナ1、RF部(無線部)2、ADC(ADコンバータ)3、同期処理部4、FFT(高速フーリエ変換)部5、バンド別受信信号品質算出部(受信信号品質算出手段)6、隣接チャネル干渉検出部(隣接チャネル干渉検出部)7と、表示部(表示手段)8、復号処理部9をその構成要素として含む。
より詳しくは、アンテナ1により受信した電波に対してRF部2では周波数変換、余分な周波数成分の除去、信号レベルの調節を行った(アナログ)ベースバンド信号を出力する。
ADコンバータ3は、RF部2からのアナログベースバンド信号に対して標本化および量子化を行い、デジタル信号に変換する。
同期処理部4は、ADコンバータ3からの信号に対してパケット検出、AGC(Auto Gain Control)、キャリア周波数オフセット補正、シンボルタイミング同期、フレームタイミング同期などを行う。
FFT部5は、同期処理部4からの信号に対してOFDMシンボル毎に高速フーリエ変換を行い、サブキャリアに分波する。
さらに、隣接チャネル干渉検出部7は、バンド別受信信号品質算出部6により算出されたバンド毎のOFDMシンボルの各パイロット信号に対する受信信号品質情報をもとに隣接チャネルの干渉を検出する。ここで受信信号品質に対してある所定の閾値を設定し、各パイロット信号の受信信号品質の中に閾値を下回るものが存在する場合、そのバンドを使用するOFDMシンボルは隣接チャネルによる干渉を受けていると判断する。そして隣接チャネルによる干渉を受けていると判断すると、高周波数側にある隣接チャネルによる干渉か、あるいは低周波数側にある隣接チャネルによる干渉かを各パイロット信号の受信信号品質の分布をもとに検出する。
さらに、表示部8は、隣接チャネル干渉検出部7により検出した干渉を起こしている隣接チャネルが低周波数側に存在するか高周波数側に存在するかについて表示する。これにより干渉発生要因の解明に利用することができる。
ここで、OFDMの高周波側、低周波側のどちらで干渉が起きているのかが、隣接チャネル干渉検出部7によって検出されており、この情報を反映した重み付けが可能となるため、より受信性能の改善を図ることもできる。
図2のような周波数ホッピングを行っている場合、k番目のパイロット信号およびm番目のOFDMシンボルに対する受信信号品質をlq(k,m)、最終的に求めるバンド毎の各パイロット信号に対する受信信号品質をLQ_band1(k)、LQ_band2(k)、LQ_band3(k)とすると、3番目のOFDMシンボルまでの受信を行った段階での受信信号品質は、
LQ_band1(k)=lq(k,1)
LQ_band2(k)=lq(k,2)
LQ_band3(k)=lq(k,3)
となり、6番目のOFDMシンボルまでの受信を行った段階での受信信号品質は、
LQ_band1(k)=(lq(k,1)+lq(k,4))/2
LQ_band2(k)=(lq(k,2)+lq(k,5))/2
LQ_band3(k)=(lq(k,3)+lq(k,6))/2
となり、9番目のOFDMシンボルまでの受信を行った段階での受信信号品質は、
LQ_band1(k)=(lq(k,1)+lq(k,4)+lq(k,7))/3
LQ_band2(k)=(lq(k,2)+lq(k,5)+lq(k,8))/3
LQ_band3(k)=(lq(k,3)+lq(k,6)+lq(k,9))/3
となるように、積算回数が更新される度に受信信号品質も更新されるものとする。
ここで、OFDMシンボル内の各パイロット信号に対する受信信号品質lq(k,m)としては、パイロット信号が既知の信号であることを利用してSNR(Signal to Noise Ratio)を推定する。
図3〜5は、隣接チャネルによる干渉がある場合の、受信スペクトラムと受信信号品質の関係について説明する図である。
例えば図3(a)に示すようなホッピングパターンがBand1とBand2を使用し、Band3に隣接チャネルが存在する場合は、Band1に対するOFDMシンボルの各パイロット信号の受信信号品質LQ_band1(k)は、Band3における隣接チャネルによる干渉を受けないため図3(b)に示すように所定の閾値を上回ると考えられる。またBand2に対するOFDMシンボルの各パイロット信号の受信信号品質LQ_band2(k)は図3(b)に示すように高周波数側に位置するものにおいて所定の閾値を下回り、かつ高周波数側に位置するもの程受信信号品質が劣化すると考えられる。よって隣接チャネル干渉検出部7では、Band1に対するOFDMシンボルの各パイロット信号の受信信号品質の中に閾値を下回るものが存在しないことよりBand1を使用するOFDMシンボルは隣接チャネルによる干渉を受けていないと判断し、Band2に対するOFDMシンボルの各パイロット信号の受信信号品質の中に閾値を下回るものが存在することよりBand2を使用するOFDMシンボルは隣接チャネルによる干渉を受けていると判断する。そしてBand2に対するOFDMシンボルの各パイロット信号の受信信号品質が高周波数側において劣化していることより高周波数側にある隣接チャネルによる干渉を受けていることを検出する。また、Band1を使用するOFDMシンボルが隣接チャネルによる干渉を受けておらず、且つ、Band2を使用するOFDMシンボルが隣接チャネルによる干渉を受けていることからも高周波数側にある隣接チャネルによる干渉を受けていると検出することができる。
まず、バンド別受信信号品質算出部6において、バンド毎にOFDMシンボルの各パイロット信号に対する受信信号品質を算出する(ステップS1)。
次に、隣接チャネル干渉検出部7において、算出部6で算出したバンド毎のOFDMシンボルの各パイロット信号に対する受信信号品質のうち、ある所定の閾値を下回るものが存在するかどうか判定する(ステップS2)。閾値を下回るものが存在する場合(S2でYes)、高周波数側のパイロット信号であるほど受信信号品質が劣化しているかどうか判断する(ステップS3)。高周波数側のパイロット信号であるほど受信信号品質が劣化している場合(S3でYes)、高周波数側の隣接チャネルによる干渉を検出する(ステップS4)。高周波数側のパイロット信号であるほど受信信号品質が劣化していない場合(S3でNo)、低周波数側のパイロット信号であるほど受信信号品質が劣化しているかどうか判断する(ステップS5)。低周波数側のパイロット信号であるほど受信信号品質が劣化している場合(S5でYes)、低周波数側の隣接チャネルによる干渉を検出する(ステップS6)。また、低周波数側のパイロット信号であるほど受信信号品質が劣化していない場合(S5でNo)、あるいは閾値を下回るものが存在しない場合(S2でNo)、隣接チャネルによる干渉が存在しないと判断する(ステップS7)。そして、隣接チャネルによる干渉状況を表示部8に通知して表示させる(ステップS8)。
そして、復号処理部9では、隣接チャネル干渉検出部7による検出結果に基づいて、劣化した側のシンボルに対する重み付け処理を伴った復号処理を行う(S9)。
Claims (5)
- 通信周波数帯を各バンドに分割して使用し、各バンドにOFDMシンボルを割り当てて周波数ホッピングを行うマルチバンドOFDM無線通信を行う無線受信装置において、
各バンドを使用する各OFDMシンボルにおける周波数軸上での位置が一定となる複数のパイロット信号の受信信号品質をバンド毎に算出する受信信号品質算出手段と、
前記算出された受信信号品質が所定の閾値を下回るパイロット信号を含むバンドについて、前記閾値を下回るパイロット信号が高周波側にある場合は、高周波側の隣接チャネルによる干渉として検出し、前記閾値を下回るパイロット信号が低周波側にある場合は低周波側の隣接チャネルによる干渉として検出する隣接チャネル干渉検出手段と、を備えたことを特徴とする無線受信装置。 - 前記受信信号品質算出手段は、各シンボルにおける周波数軸上位置が同じパイロット信号の受信信号品質の平均を、各パイロット信号のバンド毎の受信信号品質として算出することを特徴とする請求項1に記載の無線受信装置。
- 高周波側と低周波側のどちらの隣接チャネルによる干渉であるかを表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項2に記載の無線受信装置。
- 各バンドにおける各パイロット信号の受信信号品質に基づく重み付け処理を伴う復号処理を行う復号処理部を備えたことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の無線受信装置。
- 通信周波数帯を各バンドに分割して使用し、各バンドにOFDMシンボルを割り当てて周波数ホッピングを行うマルチバンドOFDM無線通信を行う無線受信装置における隣接チャネル干渉検出方法において、
各バンドを使用する各OFDMシンボルにおける周波数軸上での位置が一定となる複数のパイロット信号の受信信号品質をバンド毎に算出するステップと、
前記算出された受信信号品質が所定の閾値を下回るパイロット信号を含むバンドについて、受信信号品質が前記閾値を下回るパイロット信号が高周波側にある場合は、高周波側の隣接チャネルによる干渉として検出し、受信信号品質が前記閾値を下回るパイロット信号が低周波側にある場合は低周波側の隣接チャネルによる干渉として検出するステップと、
を含むことを特徴とする隣接チャネル干渉検出方法。
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