JP3584786B2

JP3584786B2 - OFDM demodulator

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Publication number: JP3584786B2
Application number: JP17107199A
Authority: JP
Inventors: 智明熊谷; 匡人溝口; 正博守倉
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2019-06-17
Also published as: JP2000358010A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）方式を用いるディジタル無線通信システムの復調装置において、特に熱雑音の影響によるチャネル推定精度の低下に起因する劣化を抑制する復調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ方式のディジタル無線通信システムでは、互いに周波数の異なる直交する複数のサブキャリアを同時に使用して情報を伝送する。従って、受信側では一般に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いて受信したＯＦＤＭ信号から各サブキャリアの信号成分を分離する。また、ＯＦＤＭ方式では送信する各シンボルの間にガードインターバルを設ける。一般にこのガードインターバルでは、送信する各シンボルのデータ部分を循環的に拡張した信号を送信する。データ部分を循環的に拡張した信号をガードインターバルで送信することにより、受信したＯＦＤＭ信号のタイミングと受信側のシンボルタイミング（ＦＦＴウインドウタイミング）とが多少ずれている場合であっても、ずれの大きさがガードインターバル内に収まる程度であれば、隣接シンボルからの干渉を受けずに受信信号を復調することができる。
【０００３】
従来例のＯＦＤＭ復調装置について、図８を参照して説明する。なお、この例では図５に示すバーストフォーマットのＯＦＤＭ信号を送受信する場合を想定している。
【０００４】
図８において、アンテナ１で受信されたＯＦＤＭ信号は、受信回路２に入力される。受信回路２は入力されたＯＦＤＭ信号に対し、周波数変換、フィルタリング、直交検波等の受信処理を行い受信信号を複素ベースバンド信号として出力する。受信回路２から出力される複素ベースバンド信号は、同期処理回路３に入力される。
【０００５】
同期処理回路３は、入力される複素ベースバンド信号に含まれる同期用プリアンブル信号を用いて、搬送波周波数誤差およびシンボルタイミングを検出する。また、検出した搬送波周波数誤差の情報を用いて受信処理後の複素ベースバンド信号に対して搬送波周波数誤差補正処理を行い、補正された複素ベースバンド信号を出力する。また、検出されたシンボルタイミングの情報も同期処理回路３から出力される。シンボルタイミングの検出は、複素ベースバンド信号からガードインターバルを除去しフーリエ変換回路に入力すべき信号だけを抽出するために必要になる。同期処理回路３から出力される搬送波周波数誤差補正処理後の複素ベースバンド信号およびシンボルタイミング情報の信号がガードインターバル除去回路４に入力される。
【０００６】
ガードインターバル除去回路４は、入力されるシンボルタイミング情報に従い、入力される搬送波周波数補正処理後の複素ベースバンド信号に対して、１ＯＦＤＭシンボル毎に１ＯＦＤＭシンボル長からガードインターバルに相当する信号を抜いた時間幅のＦＦＴウインドウ処理を施す。すなわち、ガードインターバルに相当する信号を除去し、フーリエ変換回路５に入力すべき有効な信号成分だけを抽出し出力する。ガードインターバルが除去された複素ベースバンド信号がガードインターバル除去回路４から出力され、フーリエ変換回路５に入力される。
【０００７】
フーリエ変換回路５は、入力される複素ベースバンド信号を１ＯＦＤＭシンボル毎に高速フーリエ変換処理する。高速フーリエ変換処理の結果、サブキャリア毎に分離された信号がフーリエ変換回路５から出力される。フーリエ変換回路５が出力するサブキャリア毎の信号は、同期検波回路７およびチャネル推定回路６にそれぞれ入力される。
【０００８】
チャネル推定回路６は、入力される各サブキャリアの信号のうち、チャネル推定用プリアンブル信号に相当する信号を用いて、受信したＯＦＤＭ信号が通ってきた伝送路（チャネル）の状態を推定し、推定されたチャネル推定結果を出力する。このチャネル推定結果からは、例えば、各々のサブキャリアの振幅や位相がフェージングによってどのような影響を受けているかを知ることができる。チャネル推定回路６から出力されるチャネル推定結果は同期検波回路７に入力される。
【０００９】
同期検波回路７は、チャネル推定回路６から入力されるチャネル推定結果を用いて、各サブキャリアの信号成分毎にフェージング等のチャネル特性に起因する振幅変動および位相回転を補正するとともに同期検波を行う。同期検波によって検波された信号が同期検波回路７から出力され、識別回路８に入力される。
【００１０】
識別回路８は、同期検波回路７が出力する検波信号に含まれるデータ信号に対してシンボル判定を行い、判定結果を出力する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、ＯＦＤＭバースト信号を同期検波する場合には、ＯＦＤＭバースト信号の先頭に設けられる同期用プリアンブル信号を用いて、搬送波周波数誤差およびシンボルタイミングを検出する。また、検出された搬送波周波数誤差およびシンボルタイミングに基づいて、搬送波の周波数誤差を補正するとともに、１個のＯＦＤＭシンボル毎にＦＦＴウインドウ処理によりガードインターバルを除去する。更に、ＯＦＤＭバースト信号の先頭に設けられる同期用プリアンブルに続いて設けられるチャネル推定用プリアンブル信号を用いてチャネル情報を検出し、その検出結果に基づいてデータ部分の信号の振幅および位相の変化を検出し、各サブキャリア毎に同期検波を行う。
【００１２】
ところで、実際の受信装置では一般に受信回路１０２において受信信号をアナログ処理する際に熱雑音が付加され、受信回路２からは熱雑音が付加された複素ベースバンド信号が出力される。同期処理回路３、ガードインターバル除去回路４およびフーリエ変換回路５は熱雑音の影響を除去あるいは低減する機能を持たないため、受信回路２から出力される複素ベースバンド信号に熱雑音が付加されていると、フーリエ変換回路５が出力するサブキャリア毎の各信号の信号品質は熱雑音の影響によって劣化することになる。一方、チャネル推定回路６はフーリエ変換回路５が出力するサブキャリア毎の各信号のうち、図５に示す固定長のチャネル推定用プリアンブル信号に相当する信号だけを用いて、受信したＯＦＤＭ信号が通ってきた伝送路（チャネル）の状態を推定する。システムのスループット特性を向上させるため、一般にバーストのチャネル推定用プリアンブル信号の信号長は短く設定される。従って、フーリエ変換回路５が出力するサブキャリア毎の各信号の信号品質が熱雑音の影響によって劣化すると、チャネル推定回路６における伝送路（チャネル）の状態の推定精度も熱雑音の影響によって低下する。チャネル推定回路６における推定精度が低下した場合、何も補正を行わずに同期検波回路７で同期検波を行うと各サブキャリア信号の正しい振幅および位相が検出できなくなるため、大きな劣化を生じる。
【００１３】
このような熱雑音による伝送路（チャネル）状態の推定精度の低下を回避するため、ＯＦＤＭバースト信号の先頭部分に設けられるチャネル推定用プリアンブル信号を複数回送信し受信側で平均化を行うことにより熱雑音の影響を低減する方法や、受信したチャネル推定用プリアンブル信号を周波数方向に移動平均処理することにより熱雑音の影響を低減する方法が考えられる。しかし、前者には、ＯＦＤＭバースト信号に占めるチャネル推定用プリアンブル信号の割合が増加するため、伝送効率が低下するという問題がある。また、後者には、周波数方向に移動平均処理を行うので、各サブキャリア毎の伝送路（チャネル）状態の変動が大きい場合にその変動に追従することができなくなるため、チャネルの推定精度が低下するという問題がある。
【００１４】
本発明は、上述のようなＯＦＤＭ復調装置において、受信信号に熱雑音が付加される場合に、簡易な回路で伝送効率を低下させずに復調信号の劣化を抑制することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、ＯＦＤＭ信号を受信して所定の受信処理を行う受信手段と、前記受信手段が出力する受信信号に対してタイミング同期処理および搬送波周波数同期処理を行い同期後の信号および搬送波周波数誤差情報を出力する同期処理手段と、前記同期処理手段によってタイミング同期処理および搬送波周波数同期処理された信号をフーリエ変換を用いて各サブキャリア毎の信号に分離するフーリエ変換手段とを備えるＯＦＤＭ復調装置において、前記フーリエ変換手段によって分離された各サブキャリア信号を用いてチャネル特性の推定を行うチャネル推定手段と、前記フーリエ変換手段によって分離された各サブキャリア信号の信号レベル情報を抽出する信号レベル情報抽出手段と、前記信号レベル情報抽出手段によって得られた各サブキャリア信号の信号レベル情報を各サブキャリア毎に時間方向に平滑化を行う信号レベル情報平滑化手段と、前記信号レベル情報平滑化手段によって得られた平滑化された各サブキャリア信号の信号レベル情報を用いて前記チャネル推定手段によって得られたチャネル特性の推定結果の補正を行いチャネル情報を出力するチャネル推定結果補正手段と、前記チャネル推定結果補正手段によって得られたチャネル情報を用いて前記フーリエ変換手段によって分離されたサブキャリア信号に対し等化処理および同期検波処理を行い検波信号を出力する同期検波手段とを設けたことを特徴とする。
【００１６】
チャネル推定手段は、前記フーリエ変換手段によって分離された各サブキャリア信号を用いてチャネル特性の推定を行う。請求項１においては、チャネル推定手段は、バーストの先頭部分に設けられた固定長のチャネル推定用プリアンブル信号だけを用いて、受信したＯＦＤＭ信号が通ってきた伝送路（チャネル）の状態を推定することを前提としている。受信手段による受信処理時に受信信号に熱雑音が付加されると、チャネル推定手段が推定する伝送路（チャネル）の状態に誤差が生じる。この誤差は振幅成分と位相成分の両方に生じることになる。この場合、例えば変調方式として１６ＱＡＭ変調のように振幅成分と位相成分の両方に情報を持つ変調方式の場合には、この振幅成分と位相成分の両方の誤差によって大きな劣化を生じてしまう。また、例えばＱＰＳＫ変調のような位相変調方式の場合であっても、同期検波手段の出力を軟判定する場合には、この振幅成分と位相成分の両方の誤差によって大きな劣化を生じてしまう。すなわち、チャネル推定手段が推定する伝送路（チャネル）の状態の振幅成分の誤差を除去するだけであっても、その熱雑音によって生じる劣化を大きく改善することができる。信号レベル情報抽出手段は、前記フーリエ変換手段によって分離された各サブキャリア信号の信号レベル情報を抽出する。信号レベル情報平滑化手段は、前記信号レベル情報抽出手段によって得られた各サブキャリア信号の信号レベル情報を各サブキャリア毎に時間方向に平滑化を行う。この平滑化により、前記信号レベル情報抽出手段の出力する各サブキャリアの信号の信号レベル情報に含まれる熱雑音の影響を低減することができる。すなわち、チャネルの振幅成分の特性を高精度に検出することができる。ただし、変調方式として振幅成分に情報を持つ変調方式、例えば１６ＱＡＭ変調を採用している場合には、フーリエ変換後の各サブキャリアの信号は、本来、位相平面上で図６に示す１６個の基準信号点Ｓ１〜Ｓ１６のいずれかの位置に現れる。すなわち、フーリエ変換後の各サブキャリアの信号が持つ信号レベルは、熱雑音が無い場合であっても変動してしまう。しかしながら、一般にバーストのデータ信号部（図５参照）で送信するデータのパターンはランダムであり、変調後の各サブキャリアの信号が図６に示す１６個のそれぞれの基準信号点Ｓ１〜Ｓ１６に現れる確率は全て等しくなる。従って、振幅成分に情報を持つ変調方式で変調が行われた信号であっても、十分に平滑化を行うことによりその振幅変動の影響を除去することが可能である。なお、変調方式として振幅成分に情報を持たない位相変調方式、例えばＱＰＳＫ変調を採用している場合には、フーリエ変換後の各サブキャリアの信号は、本来、位相平面上で図７に示す４個の基準信号点Ｓ１〜Ｓ４のいずれかの位置に現れる。図７に示すように、振幅成分に情報を持たない位相変調方式の場合には、一般に位相平面上の基準信号点の位置は原点から全て等しい距離になるように配置されるため、熱雑音がない場合にはフーリエ変換後の各サブキャリアの信号が持つ信号レベルは全て等しくなり、変調により振幅変動が生じることはない。チャネル推定結果補正手段は、前記信号レベル情報平滑化手段によって得られた平滑化された各サブキャリア信号の信号レベル情報を用いて前記チャネル推定手段によって得られたチャネル特性の推定結果の振幅成分の補正を行い高精度のチャネル情報を出力する。同期検波手段は、前記チャネル推定結果補正手段によって得られた高精度のチャネル情報を用いて前記フーリエ変換手段によって分離されたサブキャリア信号に対し等化処理および同期検波処理を行い検波信号を出力する。高精度のチャネル情報を用いて等化処理および同期検波処理を行うため、検波信号の品質劣化を改善することができる。
【００１７】
また、上述の補正処理は、チャネル推定用プリアンブル信号の信号長を長くする必要がないため、システムのスループットの低下を招くことはない。さらに、各サブキャリア毎の伝送路（チャネル）状態の変動が大きい場合であっても、周波数方向の移動平均等の処理を行っていないため、チャネルの推定精度が低下することはない。
【００１８】
請求項２は、請求項１のＯＦＤＭ復調装置において、前記信号レベル情報平滑化手段が、前記信号レベル情報抽出手段によって得られた各サブキャリア信号の信号レベル情報を各サブキャリア毎に時間方向に移動平均化を行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項３は、請求項１のＯＦＤＭ復調装置において、前記信号レベル情報平滑化手段が、前記信号レベル情報抽出手段によって得られた各サブキャリア信号の信号レベル情報をそれぞれ時間方向に積分するとともに該積分を行った信号数で除算を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項３においては、フェージングによる伝送路（チャネル）の状態が、１バースト区間を通してほとんど変化しないような場合を前提としている。この場合、各サブキャリアの信号の１個のＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベルは、各サブキャリアの信号の信号レベルを１個のＯＦＤＭシンボル毎に積分処理を行い、その積分値を、積分を行った回数すなわち積分を行ったＯＦＤＭシンボル数で除算することにより求めることができる。この場合、バーストの後ろに行くほど積分するＯＦＤＭシンボル数が増加するため平滑化の効果が高くなり、熱雑音の影響をより低減することができるため、高精度に伝送路（チャネル）の状態を推定することができる。
【００２１】
また、上述の補正処理を行うことにより、前述した１６ＱＡＭ変調のような振幅成分に情報が含まれる変調方式の場合に生じる振幅変動による推定誤差の影響を、バーストの後ろに行くほど効果的に除去することができる。
【００２２】
請求項４は、請求項１のＯＦＤＭ復調装置において、前記信号レベル情報平滑化手段が、前記信号レベル情報抽出手段によって得られた各サブキャリア信号の信号レベル情報をそれぞれ時間方向に積分するとともに該積分を行った信号数が２^Ｎ（Ｎ：自然数）で表される時にＮビットのビットシフトにより除算を行うことを特徴とする。
【００２３】
請求項４においては、フェージングによる伝送路（チャネル）の状態が、１バースト区間を通してほとんど変化しないような場合を前提としている。この場合、各サブキャリアの信号の１個のＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベルは、各サブキャリアの信号の信号レベルを１個のＯＦＤＭシンボル毎に積分処理を行い、その積分値を、積分を行った回数すなわち積分を行ったＯＦＤＭシンボル数で除算することにより求めることができる。この場合、バーストの後ろに行くほど積分するＯＦＤＭシンボル数が増加するため平滑化の効果が高くなり、熱雑音の影響をより低減することができるため、高精度に伝送路（チャネル）の状態を推定することができる。また、各サブキャリアの信号の１個のＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベルを求めるための除算をビットシフトによって実現するため、回路規模の増加を抑制することができる。さらに、ビットシフトは積分処理を行ったＯＦＤＭシンボル数が２^Ｎ（Ｎ：自然数）で表される時にのみ行うため、ＯＦＤＭシンボル毎の動作が不要であり、また、バーストの後ろに行くほどビットシフト処理の頻度が少なくなるため、消費電力を著しく低減できる。さらにまた、上述の補正処理を行うことにより、前述した１６ＱＡＭ変調のような振幅成分に情報が含まれる変調方式の場合に生じる振幅変動による推定誤差の影響を、バーストの後ろに行くほど効果的に除去することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
この形態のＯＦＤＭ復調装置について、図１を参照して説明する。この形態は請求項１に対応する。
【００２５】
この形態では、請求項１の受信手段、同期処理手段、フーリエ変換手段、チャネル推定手段、信号レベル情報抽出手段、信号レベル情報平滑化手段、チャネル推定結果補正手段および同期検波手段は、それぞれ受信回路１０２、同期処理回路１０３、フーリエ変換回路１０５、チャネル推定回路１０６、信号レベル情報抽出回路１０９、平滑化回路１１０、チャネル推定結果補正回路１１１および同期検波回路１０７に対応する。
【００２６】
アンテナ１０１で受信されたＯＦＤＭ信号は、受信回路１０２に入力される。受信回路１０２は、入力されるＯＦＤＭ信号に対して周波数変換、フィルタリング、直交検波等の受信処理を施す。この受信処理の結果、複素ベースバンド信号として受信信号が受信回路１０２から出力される。
【００２７】
受信回路１０２から出力される複素ベースバンド信号は、同期処理回路１０３に入力される。同期処理回路１０３は、入力される複素ベースバンド信号に含まれる同期用プリアンブル信号（図５参照）を用いて搬送波周波数誤差およびシンボルタイミングを検出する。そして、受信回路１０２から入力される複素ベースバンド信号に対して、検出した搬送波周波数誤差の情報を用いて搬送波周波数誤差を補正するための処理を施す。
【００２８】
同期処理回路１０３は、搬送波周波数誤差の補正された複素ベースバンド信号と、検出したシンボルタイミングの情報を出力する。同期処理回路１０３から出力された搬送波周波数誤差の補正された複素ベースバンド信号と、検出したシンボルタイミングの情報はガードインターバル除去回路１０４に入力される。なお、シンボルタイミングの検出は、受信したＯＦＤＭ信号のシンボル間に存在するガードインターバルを除去して各シンボルから有効なデータ成分を抽出するために必要になる。
【００２９】
ガードインターバル除去回路１０４は、同期処理回路１０３から入力されるシンボルタイミングの情報に従って、入力される複素ベースバンド信号にＦＦＴウインドウ処理を施す。すなわち、複素ベースバンド信号の１個のＯＦＤＭシンボル毎に、ＦＦＴウインドウの時間幅の信号成分だけを抽出し、ガードインターバルを除去する。ＦＦＴウインドウの時間幅は、１ＯＦＤＭシンボル長からガードインターバルに相当する信号長を引いた時間幅である。
【００３０】
ガードインターバル除去回路１０４によってガードインターバルを除去された複素ベースバンド信号がフーリエ変換回路１０５に入力される。フーリエ変換回路１０５は、入力される複素ベースバンド信号に１個のＯＦＤＭシンボル毎に高速フーリエ変換処理を施して、入力信号に含まれる多数のサブキャリアの各信号成分をそれぞれ分離する。フーリエ変換回路１０５で分離された各サブキャリアの信号は、同期検波回路１０７、チャネル推定回路１０６および信号レベル情報抽出回路１０９にそれぞれ入力される。
【００３１】
チャネル推定回路１０６は、入力される各サブキャリアの信号のうち、チャネル推定用プリアンブル信号（図５参照）に相当する信号成分を用いて受信したＯＦＤＭ信号が通ってきた伝送路（チャネル）の状態を推定し、その推定結果を出力する。チャネル推定回路１０６のチャネル推定結果を参照することにより、例えば、各々のサブキャリアの振幅や位相がフェージングによってどのような影響を受けているのかを知ることができる。チャネル推定回路１０６のチャネル推定結果は、チャネル推定結果補正回路１１１に入力される。
【００３２】
信号レベル情報抽出回路１０９は、入力される各サブキャリアの信号の信号レベルを１個のＯＦＤＭシンボル毎にそれぞれ検出する。信号レベル情報抽出回路１０９によって検出された各サブキャリアの信号レベル情報は平滑化回路１１０に入力される。
【００３３】
平滑化回路１１０は、１個のＯＦＤＭシンボル毎に入力される各サブキャリアの信号の信号レベルを平滑化する。この平滑化により、受信回路１０２において付加される熱雑音の影響を軽減し、各サブキャリアの信号の振幅成分がフェージングによってどのような影響を受けているのかを精度良く知ることができる。
【００３４】
チャネル推定結果補正回路１１１は、平滑化回路１１０から出力される平滑化された各サブキャリア信号の信号レベル情報を利用して、チャネル推定回路１０６が出力する各サブキャリア毎のチャネル推定結果の振幅成分に関する情報を補正する。チャネル推定結果補正回路１１１によって補正されたチャネル推定結果は同期検波回路１０７に入力される。
【００３５】
同期検波回路１０７は、フーリエ変換回路１０５から入力される複素ベースバンド信号について、チャネル推定結果補正回路１１１から入力される振幅補正後のチャネル推定結果を利用して、サブキャリア毎に、フェージング等のチャネル特性に起因する振幅変動および位相回転を補正するとともに同期検波を行う。同期検波回路１０７が出力する検波信号は、識別回路１０８に入力される。
【００３６】
識別回路１０８は、入力される検波信号のうち、データ信号（図５参照）についてシンボル判定を行い、その判定結果を復調出力として出力する。例えば、１６ＱＡＭ変調の場合には識別回路１０８は各々の検波信号が図７に示す基準信号点Ｓ１〜Ｓ１６のいずれに該当するかを識別する。
【００３７】
（第２の実施の形態）
この形態のＯＦＤＭ復調装置について、図２を参照して説明する。この形態は請求項２に対応する。この形態は第１の実施の形態の変形例である。図２において、第１の実施の形態と対応する要素は同一の符号を付けて示してある。第１の実施の形態と同一の部分については、以下の説明を省略する。
【００３８】
図２のＯＦＤＭ復調装置には、平滑化回路１１０の代わりに移動平均回路１１２を備えている。移動平均回路１１２の入力には、信号レベル情報抽出回路１０９が出力する各サブキャリアの信号レベル情報が印加される。
【００３９】
移動平均回路１１２は、信号レベル情報抽出回路１０９が出力する各サブキャリアの信号レベル情報を各サブキャリア毎に時間方向に移動平均処理を行う。この移動平均処理により、信号レベル情報抽出回路１０９が出力する各サブキャリアの信号レベル情報に対する平滑化が行われる。移動平均回路１１２によって移動平均処理が施された各サブキャリアの信号レベル情報はチャネル推定結果補正回路１１１に入力される。
【００４０】
（第３の実施の形態）
この形態のＯＦＤＭ復調装置について、図３を参照して説明する。この形態は請求項３に対応する。この形態は第１の実施の形態の変形例である。図３において、第１の実施の形態と対応する要素は同一の符号を付けて示してある。第１の実施の形態と同一の部分については、以下の説明を省略する。
【００４１】
図３のＯＦＤＭ復調装置には、平滑化回路１１０の代わりに積分回路１１３および除算回路１１４を備えている。積分回路１１３の入力には、信号レベル情報抽出回路１０９が出力する各サブキャリアの信号レベル情報が印加される。
【００４２】
積分回路１１３は、信号レベル情報抽出回路１０９が出力する各サブキャリアの信号レベル情報を各サブキャリア毎に時間方向に積分する。積分回路１１３により積分された各サブキャリアの信号レベル情報は除算回路１１４に入力される。
【００４３】
除算回路１１４は、各サブキャリアの１ＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベルを算出するために、積分回路１１３が出力する各サブキャリアの信号レベル情報の積分値を、積分回路１１３にて積分処理したＯＦＤＭシンボル数でそれぞれ除算する。このように各サブキャリアの信号レベルの積分値を利用して各サブキャリアの１個のＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベルを算出することにより、バーストの後ろにいくほど精度良く熱雑音の成分を除去することが可能となる。なお、振幅成分に情報を持つような変調方式によって変調された変調信号の場合には、除算回路１１４によって算出されるバースト先頭付近における各サブキャリアの１ＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベル情報は、変調による振幅変動の影響により信頼性が低くなることが考えられる。このような場合には、除算回路１１４は信頼性の低いバースト先頭付近における各サブキャリアの１個のＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベル情報としてヌル信号を出力する。除算回路１１４によって算出された各サブキャリアの１個のＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベル情報はチャネル推定結果補正回路１１１に入力される。
【００４４】
（第４の実施の形態）
この形態のＯＦＤＭ復調装置について、図４を参照して説明する。この形態は請求項４に対応する。この形態は第３の実施の形態の変形例である。図４において、第３の実施の形態と対応する要素は同一の符号を付けて示してある。第３の実施の形態と同一の部分については、以下の説明を省略する。
【００４５】
図４のＯＦＤＭ復調装置には、除算回路１１４の代わりにビットシフト回路１１５を備えている。ビットシフト回路１１５の入力には、積分回路１１３が出力する各サブキャリアの信号レベル情報の積分値が印加される。
【００４６】
ビットシフト回路１１５は、各サブキャリアの１個のＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベルを算出するために、積分回路１１３にて積分処理したＯＦＤＭシンボル数が２^Ｎ（Ｎ：自然数）で表される時に、積分回路１１３から出力された各サブキャリアの信号レベル情報の積分値をＮビットのビットシフトにより除算を行う。なお、このビットシフトは、積分回路１１３にて積分処理したＯＦＤＭシンボル数が２^Ｎ（Ｎ：自然数）で表される時にのみ行い、ビットシフト回路１１５の出力を更新する。なお、シンボル数が２^Ｎであらわされないときは、前回のビットシフトをしたときの出力をそのまま用いる。また、シンボル数が１の時はビットシフト回路１１５は入力された信号をそのまま出力する。このような処理を行うと、バーストの前に行くほどビットシフト回路１１５の出力が高い頻度で更新され、バーストの後ろに行くほどその更新頻度は低くなる。しかしながら、前述のように、各サブキャリアの信号レベルの積分値を利用して各サブキャリアの１個のＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベルを算出することにより、バーストの後ろにいくほど精度良く熱雑音の成分を除去することが可能となる。従って、バーストの後ろの更新頻度を低くしても特性は劣化しない。また、ビットシフトを行うために必要な回路規模は一般に非常に小さいため、回路規模を大幅に低減することができる。なお、振幅成分に情報を持つような変調方式によって変調された変調信号の場合には、ビットシフト回路１１５によって算出されるバースト先頭付近における各サブキャリアの１ＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベル情報は、変調による振幅変動の影響により信頼性が低くなることが考えられる。このような場合には、ビットシフト回路１１５は信頼性の低いバースト先頭付近における各サブキャリアの１個のＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベル情報としてヌル信号を出力する。ビットシフト回路１１５によって算出された各サブキャリアの１ＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベル情報はチャネル推定結果補正回路１１１に入力される。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、受信信号に熱雑音が付加されている場合でも高精度のチャネル情報を用いて等化処理および同期検波処理を行うため、検波信号の品質劣化を改善することが可能である。また、チャネル推定用プリアンブル信号の信号長を長くする必要がないため、システムのスループットの低下を招くことがない。さらに、各サブキャリア毎の伝送路（チャネル）状態の変動が大きい場合であっても、周波数方向の移動平均等の処理を行わないため、チャネルの推定精度が低下することがない。
【００４８】
また、各サブキャリアの信号レベルの積分値を利用して各サブキャリアの１個のＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベルを算出することにより、バーストの後ろにいくほど精度良く熱雑音の成分を除去することができる。
【００４９】
また、各サブキャリアの信号レベルの積分値をビットシフトすることで各サブキャリアの１個のＯＦＤＭシンボル当たりの信号レベルを算出することにより、回路規模を大幅に簡略化し、消費電力の増加を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の第２の例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の第３の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態の第４の例を示す図である。
【図５】ＯＦＤＭ信号のバーストフォーマットの例を示す図である。
【図６】１６ＱＡＭ変調方式における位相平面上の基準信号点を示す図である。
【図７】ＱＰＳＫ変調方式における位相平面上の基準信号点を示す図である。
【図８】従来のＯＦＤＭ復調装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１、１０１アンテナ
２、１０２受信回路
３、１０３同期処理回路
４、１０４ガードインターバル除去回路
５、１０５フーリエ変換回路
６、１０６チャネル推定回路
７、１０７同期検波回路
８、１０８識別回路
１０９信号レベル情報抽出回路
１１０平滑化回路
１１１チャネル推定結果補正回路
１１２移動平均回路
１１３積分回路
１１４除算回路
１１５ビットシフト回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a demodulation apparatus for a digital radio communication system using an Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) system, and more particularly to a demodulation apparatus that suppresses deterioration due to a decrease in channel estimation accuracy due to the influence of thermal noise.
[0002]
[Prior art]
In an OFDM digital wireless communication system, information is transmitted by simultaneously using a plurality of orthogonal subcarriers having different frequencies. Therefore, the receiving side generally separates the signal components of each subcarrier from the received OFDM signal using the fast Fourier transform (FFT). In the OFDM system, a guard interval is provided between symbols to be transmitted. Generally, in this guard interval, a signal in which the data portion of each symbol to be transmitted is cyclically extended is transmitted. By transmitting a signal in which a data portion is cyclically extended at a guard interval, even if the timing of the received OFDM signal and the symbol timing (FFT window timing) on the receiving side are slightly shifted, the shift is large. If the value falls within the guard interval, the received signal can be demodulated without receiving interference from adjacent symbols.
[0003]
A conventional OFDM demodulator will be described with reference to FIG. In this example, it is assumed that the OFDM signal of the burst format shown in FIG. 5 is transmitted and received.
[0004]
In FIG. 8, an OFDM signal received by antenna 1 is input to receiving circuit 2. The reception circuit 2 performs reception processing such as frequency conversion, filtering, and quadrature detection on the input OFDM signal, and outputs the received signal as a complex baseband signal. The complex baseband signal output from the receiving circuit 2 is input to the synchronization processing circuit 3.
[0005]
The synchronization processing circuit 3 detects a carrier frequency error and a symbol timing by using a synchronization preamble signal included in the input complex baseband signal. In addition, a carrier frequency error correction process is performed on the complex baseband signal after the reception process using the detected carrier frequency error information, and a corrected complex baseband signal is output. Further, information on the detected symbol timing is also output from the synchronization processing circuit 3. The detection of the symbol timing is necessary to remove the guard interval from the complex baseband signal and extract only the signal to be input to the Fourier transform circuit. The complex baseband signal and the signal of the symbol timing information after the carrier frequency error correction processing output from the synchronization processing circuit 3 are input to the guard interval removal circuit 4.
[0006]
The guard interval removing circuit 4 removes a signal corresponding to the guard interval from the length of one OFDM symbol for each OFDM symbol with respect to the input complex baseband signal after the carrier frequency correction processing according to the input symbol timing information. Perform FFT window processing of width. That is, the signal corresponding to the guard interval is removed, and only valid signal components to be input to the Fourier transform circuit 5 are extracted and output. The complex baseband signal from which the guard interval has been removed is output from the guard interval removing circuit 4 and input to the Fourier transform circuit 5.
[0007]
The Fourier transform circuit 5 performs a fast Fourier transform process on the input complex baseband signal for each OFDM symbol. As a result of the fast Fourier transform processing, a signal separated for each subcarrier is output from the Fourier transform circuit 5. The signal for each subcarrier output from the Fourier transform circuit 5 is input to the synchronous detection circuit 7 and the channel estimation circuit 6, respectively.
[0008]
The channel estimation circuit 6 estimates the state of the transmission path (channel) through which the received OFDM signal has passed by using the signal corresponding to the channel estimation preamble signal among the input subcarrier signals, and performs estimation. And outputs the channel estimation result. From the channel estimation result, for example, it is possible to know how the amplitude and phase of each subcarrier are affected by fading. The channel estimation result output from the channel estimation circuit 6 is input to the synchronous detection circuit 7.
[0009]
Using the channel estimation result input from the channel estimation circuit 6, the synchronous detection circuit 7 corrects amplitude fluctuation and phase rotation caused by channel characteristics such as fading for each signal component of each subcarrier, and performs synchronous detection. . The signal detected by the synchronous detection is output from the synchronous detection circuit 7 and input to the identification circuit 8.
[0010]
The identification circuit 8 performs symbol determination on the data signal included in the detection signal output from the synchronous detection circuit 7, and outputs a determination result.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when the OFDM burst signal is synchronously detected, the carrier frequency error and the symbol timing are detected using the synchronization preamble signal provided at the head of the OFDM burst signal. Further, based on the detected carrier frequency error and symbol timing, the carrier frequency error is corrected, and the guard interval is removed by FFT window processing for each OFDM symbol. Further, channel information is detected by using a preamble signal for channel estimation provided after a preamble for synchronization provided at the head of the OFDM burst signal, and a change in amplitude and phase of a signal in a data portion is detected based on the detection result. Then, synchronous detection is performed for each subcarrier.
[0012]
In an actual receiver, thermal noise is generally added when a received signal is subjected to analog processing in the receiving circuit 102, and a complex baseband signal to which the thermal noise is added is output from the receiving circuit 2. Since the synchronization processing circuit 3, guard interval elimination circuit 4 and Fourier transform circuit 5 do not have the function of removing or reducing the influence of thermal noise, thermal noise is added to the complex baseband signal output from the receiving circuit 2. Then, the signal quality of each signal for each subcarrier output from the Fourier transform circuit 5 is degraded by the influence of thermal noise. On the other hand, the channel estimation circuit 6 passes the received OFDM signal by using only the signal corresponding to the fixed-length channel estimation preamble signal shown in FIG. 5 among the signals for each subcarrier output from the Fourier transform circuit 5. The state of the transmitted transmission path (channel) is estimated. In general, the signal length of the burst channel estimation preamble signal is set to be short in order to improve the system throughput characteristics. Therefore, when the signal quality of each signal output from the Fourier transform circuit 5 for each subcarrier is degraded by the influence of thermal noise, the estimation accuracy of the state of the transmission line (channel) in the channel estimation circuit 6 is also reduced by the influence of thermal noise. . When the estimation accuracy in the channel estimation circuit 6 is reduced, if the synchronous detection is performed by the synchronous detection circuit 7 without performing any correction, the correct amplitude and phase of each subcarrier signal cannot be detected, resulting in large deterioration.
[0013]
In order to avoid a decrease in the estimation accuracy of the transmission path (channel) state due to such thermal noise, the channel estimation preamble signal provided at the head of the OFDM burst signal is transmitted a plurality of times and averaged on the receiving side. A method of reducing the influence of thermal noise and a method of reducing the influence of thermal noise by performing moving average processing on the received channel estimation preamble signal in the frequency direction are conceivable. However, the former has a problem in that the ratio of the channel estimation preamble signal to the OFDM burst signal is increased, so that the transmission efficiency is reduced. In the latter case, since the moving average processing is performed in the frequency direction, it is impossible to follow the fluctuation of the transmission path (channel) state of each subcarrier when the fluctuation is large, so that the estimation accuracy of the channel is reduced. There is a problem of doing.
[0014]
An object of the present invention is to suppress the deterioration of a demodulated signal without reducing the transmission efficiency with a simple circuit when thermal noise is added to a received signal in the above-described OFDM demodulator.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Claim 1 is a receiving means for receiving an OFDM signal and performing a predetermined receiving process, and performing a timing synchronization process and a carrier frequency synchronization process on a received signal output from the receiving device, and a signal and a carrier frequency error after synchronization. An OFDM demodulator comprising: a synchronization processing unit that outputs information; and a Fourier transform unit that separates a signal subjected to timing synchronization processing and carrier frequency synchronization processing by the synchronization processing unit into a signal for each subcarrier using Fourier transform. Channel estimation means for estimating channel characteristics using each subcarrier signal separated by the Fourier transform means, and signal level information extraction for extracting signal level information of each subcarrier signal separated by the Fourier transform means Means, and each sub signal obtained by the signal level information extracting means. Signal level information smoothing means for smoothing the signal level information of the carrier signal in the time direction for each subcarrier, and signal level information of each smoothed subcarrier signal obtained by the signal level information smoothing means Correction of the channel characteristic estimation result obtained by the channel estimation means using Ichi Channel estimation result correcting means for outputting channel information; Tachi A synchronous detection means for performing equalization processing and synchronous detection processing on the subcarrier signal separated by the Fourier transform means using channel information and outputting a detection signal;
[0016]
The channel estimating means estimates channel characteristics using each subcarrier signal separated by the Fourier transform means. In the first aspect, the channel estimation unit estimates the state of the transmission path (channel) through which the received OFDM signal has passed, using only the fixed-length channel estimation preamble signal provided at the beginning of the burst. It is assumed that If thermal noise is added to the received signal during reception processing by the receiving means, an error occurs in the state of the transmission path (channel) estimated by the channel estimating means. This error will occur in both the amplitude and phase components. In this case, for example, in the case of a modulation system having information in both the amplitude component and the phase component, such as 16QAM, as a modulation system, a large deterioration occurs due to errors in both the amplitude component and the phase component. Further, even in the case of a phase modulation method such as QPSK modulation, when the output of the synchronous detection means is softly determined, a large deterioration occurs due to errors in both the amplitude component and the phase component. That is, even if only the error of the amplitude component of the state of the transmission path (channel) estimated by the channel estimating means is removed, the deterioration caused by the thermal noise can be greatly improved. The signal level information extracting means extracts signal level information of each subcarrier signal separated by the Fourier transform means. The signal level information smoothing means smoothes the signal level information of each subcarrier signal obtained by the signal level information extracting means in the time direction for each subcarrier. This smoothing can reduce the influence of thermal noise included in the signal level information of each subcarrier signal output by the signal level information extracting means. That is, the characteristics of the amplitude component of the channel can be detected with high accuracy. However, when a modulation method having information on the amplitude component, for example, 16QAM modulation is employed as the modulation method, the signals of the respective subcarriers after the Fourier transform are originally 16 signals shown in FIG. It appears at any of the reference signal points S1 to S16. That is, the signal level of each subcarrier signal after Fourier transform varies even when there is no thermal noise. However, the pattern of the data transmitted in the data signal portion of the burst (see FIG. 5) is generally random, and the signal of each subcarrier after modulation appears at each of the 16 reference signal points S1 to S16 shown in FIG. The probabilities are all equal. Therefore, even if a signal is modulated by a modulation method having information in an amplitude component, it is possible to remove the influence of the amplitude fluctuation by sufficiently performing smoothing. When a phase modulation method having no information in the amplitude component, for example, QPSK modulation is adopted as the modulation method, the signal of each subcarrier after the Fourier transform is originally represented on the phase plane by the signal shown in FIG. It appears at any of the reference signal points S1 to S4. As shown in FIG. 7, in the case of the phase modulation method having no information in the amplitude component, the positions of the reference signal points on the phase plane are generally arranged at the same distance from the origin. When there is no signal, the signal levels of the signals of the respective subcarriers after the Fourier transform are all equal, and the amplitude does not change due to the modulation. The channel estimation result correction unit uses the signal level information of each subcarrier signal smoothed by the signal level information smoothing unit to calculate the amplitude component of the channel characteristic estimation result obtained by the channel estimation unit. Performs correction and outputs highly accurate channel information. The synchronous detection means performs equalization processing and synchronous detection processing on the subcarrier signal separated by the Fourier transform means using the highly accurate channel information obtained by the channel estimation result correction means, and outputs a detection signal. . Since the equalization process and the synchronous detection process are performed using the highly accurate channel information, the quality degradation of the detected signal can be improved.
[0017]
Further, the above-described correction processing does not need to increase the signal length of the channel estimation preamble signal, and thus does not cause a decrease in system throughput. Furthermore, even when the transmission path (channel) state of each subcarrier varies greatly, the processing such as moving average in the frequency direction is not performed, so that the channel estimation accuracy does not decrease.
[0018]
According to a second aspect of the present invention, in the OFDM demodulator according to the first aspect, the signal level information smoothing means converts the signal level information of each subcarrier signal obtained by the signal level information extraction means in a time direction for each subcarrier. It is characterized by performing moving averaging.
[0019]
According to a third aspect of the present invention, in the OFDM demodulator according to the first aspect, the signal level information smoothing means integrates the signal level information of each subcarrier signal obtained by the signal level information extracting means in the time direction, respectively. It is characterized in that division is performed by the number of integrated signals.
[0020]
Claim 3 is based on the premise that the state of the transmission path (channel) due to fading hardly changes throughout one burst period. In this case, the signal level of each subcarrier signal per OFDM symbol is obtained by integrating the signal level of each subcarrier signal for each OFDM symbol, and integrating the integrated value. It can be obtained by dividing by the number of times, that is, the number of integrated OFDM symbols. In this case, since the number of OFDM symbols to be integrated increases as going to the end of the burst, the effect of smoothing increases, and the effect of thermal noise can be further reduced. Can be estimated.
[0021]
In addition, by performing the above-described correction processing, the influence of an estimation error due to amplitude fluctuation generated in the case of a modulation method in which information is included in an amplitude component such as the 16QAM modulation described above is more effectively removed toward the end of a burst. can do.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, in the OFDM demodulator according to the first aspect, the signal level information smoothing means integrates the signal level information of each subcarrier signal obtained by the signal level information extracting means in the time direction, respectively. Number of integrated signals is 2 ^N It is characterized in that division is performed by a bit shift of N bits when represented by (N: natural number).
[0023]
Claim 4 is based on the premise that the state of the transmission path (channel) due to fading hardly changes throughout one burst period. In this case, the signal level of each subcarrier signal per OFDM symbol is obtained by integrating the signal level of each subcarrier signal for each OFDM symbol, and integrating the integrated value. It can be obtained by dividing by the number of times, that is, the number of integrated OFDM symbols. In this case, since the number of OFDM symbols to be integrated increases as going to the end of the burst, the effect of smoothing increases, and the effect of thermal noise can be further reduced. Can be estimated. Further, since the division for obtaining the signal level per one OFDM symbol of the signal of each subcarrier is realized by the bit shift, an increase in the circuit scale can be suppressed. Further, the bit shift is performed when the number of OFDM symbols subjected to the integration process is 2 ^N (N: natural number), so that the operation is not necessary for each OFDM symbol, and the frequency of bit shift processing becomes lower toward the end of the burst, so that power consumption can be significantly reduced. Furthermore, by performing the above-described correction processing, the influence of the estimation error due to the amplitude fluctuation generated in the case of the modulation method in which the information is included in the amplitude component such as the 16QAM modulation described above becomes more effective toward the end of the burst. Can be removed.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
An OFDM demodulator of this embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment corresponds to claim 1.
[0025]
In this embodiment, the receiving means, the synchronization processing means, the Fourier transform means, the channel estimating means, the signal level information extracting means, the signal level information smoothing means, the channel estimation result correcting means, and the synchronous detecting means of claim 1 are each a receiving circuit. 102, a synchronization processing circuit 103, a Fourier transform circuit 105, a channel estimation circuit 106, a signal level information extraction circuit 109, a smoothing circuit 110, a channel estimation result correction circuit 111, and a synchronization detection circuit 107.
[0026]
The OFDM signal received by the antenna 101 is input to the receiving circuit 102. The reception circuit 102 performs reception processing such as frequency conversion, filtering, and quadrature detection on the input OFDM signal. As a result of the reception processing, a reception signal is output from the reception circuit 102 as a complex baseband signal.
[0027]
The complex baseband signal output from the receiving circuit 102 is input to the synchronization processing circuit 103. The synchronization processing circuit 103 detects a carrier frequency error and a symbol timing using a synchronization preamble signal (see FIG. 5) included in the input complex baseband signal. Then, a process for correcting the carrier frequency error is performed on the complex baseband signal input from the receiving circuit 102 using the information of the detected carrier frequency error.
[0028]
The synchronization processing circuit 103 outputs a complex baseband signal in which the carrier frequency error has been corrected and information on the detected symbol timing. The complex baseband signal output from the synchronization processing circuit 103 in which the carrier frequency error has been corrected and the detected symbol timing information are input to the guard interval removal circuit 104. The detection of the symbol timing is necessary to remove the guard interval existing between the symbols of the received OFDM signal and extract a valid data component from each symbol.
[0029]
The guard interval removing circuit 104 performs an FFT window process on the input complex baseband signal according to the symbol timing information input from the synchronization processing circuit 103. That is, for each OFDM symbol of the complex baseband signal, only the signal component of the time width of the FFT window is extracted, and the guard interval is removed. The time width of the FFT window is a time width obtained by subtracting a signal length corresponding to a guard interval from one OFDM symbol length.
[0030]
The complex baseband signal from which the guard interval has been removed by the guard interval removing circuit 104 is input to the Fourier transform circuit 105. The Fourier transform circuit 105 performs a fast Fourier transform process on the input complex baseband signal for each OFDM symbol, and separates each signal component of a number of subcarriers included in the input signal. The signals of the respective subcarriers separated by the Fourier transform circuit 105 are input to a synchronous detection circuit 107, a channel estimation circuit 106, and a signal level information extraction circuit 109, respectively.
[0031]
The channel estimating circuit 106 determines the state of the transmission path (channel) through which the OFDM signal received using the signal component corresponding to the channel estimation preamble signal (see FIG. 5) among the input subcarrier signals has passed. And outputs the estimation result. By referring to the channel estimation result of the channel estimation circuit 106, for example, it is possible to know how the amplitude and phase of each subcarrier are affected by fading. The channel estimation result of the channel estimation circuit 106 is input to the channel estimation result correction circuit 111.
[0032]
The signal level information extracting circuit 109 detects the signal level of the input subcarrier signal for each OFDM symbol. The signal level information of each subcarrier detected by the signal level information extraction circuit 109 is input to the smoothing circuit 110.
[0033]
The smoothing circuit 110 smoothes the signal level of each subcarrier signal input for each OFDM symbol. By this smoothing, the influence of the thermal noise added in the receiving circuit 102 can be reduced, and it is possible to accurately know how the amplitude component of the signal of each subcarrier is affected by fading.
[0034]
The channel estimation result correction circuit 111 uses the smoothed signal level information of each subcarrier signal output from the smoothing circuit 110 to output the amplitude of the channel estimation result for each subcarrier output from the channel estimation circuit 106. Corrects information about components. The channel estimation result corrected by the channel estimation result correction circuit 111 is input to the synchronous detection circuit 107.
[0035]
The synchronous detection circuit 107 uses the amplitude-corrected channel estimation result input from the channel estimation result correction circuit 111 for the complex baseband signal input from the Fourier transform circuit 105, and performs fading or the like for each subcarrier. It corrects amplitude fluctuations and phase rotation caused by channel characteristics, and performs synchronous detection. The detection signal output from the synchronous detection circuit 107 is input to the identification circuit 108.
[0036]
The identification circuit 108 performs symbol determination on the data signal (see FIG. 5) among the input detection signals, and outputs the determination result as a demodulated output. For example, in the case of 16QAM modulation, the identification circuit 108 identifies which of the reference signal points S1 to S16 shown in FIG. 7 each detection signal corresponds to.
[0037]
(Second embodiment)
An OFDM demodulator of this embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment corresponds to claim 2. This embodiment is a modification of the first embodiment. In FIG. 2, elements corresponding to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. For the same parts as those in the first embodiment, the following description is omitted.
[0038]
The OFDM demodulator of FIG. 2 includes a moving average circuit 112 instead of the smoothing circuit 110. The signal level information of each subcarrier output from the signal level information extraction circuit 109 is applied to the input of the moving average circuit 112.
[0039]
The moving average circuit 112 performs a moving average process on the signal level information of each subcarrier output from the signal level information extraction circuit 109 for each subcarrier in the time direction. By this moving average processing, the signal level information of each subcarrier output from the signal level information extraction circuit 109 is smoothed. The signal level information of each subcarrier subjected to the moving average processing by the moving average circuit 112 is input to the channel estimation result correction circuit 111.
[0040]
(Third embodiment)
An OFDM demodulator of this embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment corresponds to claim 3. This embodiment is a modification of the first embodiment. In FIG. 3, elements corresponding to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. For the same parts as those in the first embodiment, the following description is omitted.
[0041]
The OFDM demodulator of FIG. 3 includes an integrating circuit 113 and a dividing circuit 114 instead of the smoothing circuit 110. The signal level information of each subcarrier output from the signal level information extraction circuit 109 is applied to the input of the integration circuit 113.
[0042]
The integration circuit 113 integrates the signal level information of each subcarrier output from the signal level information extraction circuit 109 for each subcarrier in the time direction. The signal level information of each subcarrier integrated by the integration circuit 113 is input to the division circuit 114.
[0043]
The dividing circuit 114 calculates the signal level per OFDM symbol of each subcarrier, and calculates the number of OFDM symbols obtained by integrating the integrated value of the signal level information of each subcarrier output from the integrating circuit 113 by the integrating circuit 113. And divide each. By calculating the signal level per one OFDM symbol of each subcarrier using the integrated value of the signal level of each subcarrier in this manner, the thermal noise component is more accurately removed as it goes after the burst. It becomes possible. In the case of a modulated signal modulated by a modulation method having information in the amplitude component, the signal level information per OFDM symbol of each subcarrier near the head of the burst calculated by the divider circuit 114 is the amplitude by the modulation. It is conceivable that the reliability is lowered due to the influence of the fluctuation. In such a case, the division circuit 114 outputs a null signal as signal level information per one OFDM symbol of each subcarrier near the beginning of a low reliability burst. The signal level information per one OFDM symbol of each subcarrier calculated by the division circuit 114 is input to the channel estimation result correction circuit 111.
[0044]
(Fourth embodiment)
An OFDM demodulator of this embodiment will be described with reference to FIG. This embodiment corresponds to claim 4. This embodiment is a modification of the third embodiment. In FIG. 4, elements corresponding to those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals. The description of the same parts as those in the third embodiment will be omitted.
[0045]
The OFDM demodulator of FIG. 4 includes a bit shift circuit 115 instead of the division circuit 114. The integrated value of the signal level information of each subcarrier output from the integration circuit 113 is applied to the input of the bit shift circuit 115.
[0046]
In order to calculate a signal level per OFDM symbol of each subcarrier, the bit shift circuit 115 reduces the number of OFDM symbols integrated by the integration circuit 113 to two. ^N When expressed by (N: natural number), the integral value of the signal level information of each subcarrier output from the integrating circuit 113 is divided by N bits. This bit shift is performed when the number of OFDM symbols integrated by the integration circuit 113 is two. ^N (N: natural number) is performed only when the output of the bit shift circuit 115 is updated. If the number of symbols is 2 ^N Otherwise, the output from the previous bit shift is used as is. When the number of symbols is 1, the bit shift circuit 115 outputs the input signal as it is. When such processing is performed, the output of the bit shift circuit 115 is updated with a higher frequency as it goes before the burst, and the update frequency becomes lower as it goes after the burst. However, as described above, by calculating the signal level per one OFDM symbol of each subcarrier by using the integrated value of the signal level of each subcarrier, the more accurate the thermal noise becomes, the further the burst becomes. The components can be removed. Therefore, even if the update frequency after the burst is reduced, the characteristics do not deteriorate. Further, since the circuit scale required for performing the bit shift is generally very small, the circuit scale can be significantly reduced. In the case of a modulated signal modulated by a modulation method having information in an amplitude component, signal level information per OFDM symbol of each subcarrier near the head of a burst calculated by the bit shift circuit 115 is based on the modulation. It is considered that the reliability is lowered due to the influence of the amplitude fluctuation. In such a case, the bit shift circuit 115 outputs a null signal as signal level information per one OFDM symbol of each subcarrier near the beginning of a low reliability burst. The signal level information per OFDM symbol of each subcarrier calculated by the bit shift circuit 115 is input to the channel estimation result correction circuit 111.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when thermal noise is added to a received signal, equalization processing and synchronous detection processing are performed using highly accurate channel information, so that quality degradation of a detected signal is improved. It is possible. In addition, since it is not necessary to increase the signal length of the channel estimation preamble signal, the system throughput is not reduced. Further, even when the transmission path (channel) state for each subcarrier varies greatly, processing such as moving average in the frequency direction is not performed, so that the channel estimation accuracy does not decrease.
[0048]
In addition, by calculating the signal level per one OFDM symbol of each subcarrier using the integrated value of the signal level of each subcarrier, the thermal noise component can be more accurately removed as it goes after the burst. Can be.
[0049]
Further, by calculating the signal level per one OFDM symbol of each subcarrier by bit-shifting the integrated value of the signal level of each subcarrier, the circuit scale is greatly simplified, and the increase in power consumption is greatly reduced. Can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a second example of the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a third example of the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a fourth example of an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a burst format of an OFDM signal.
FIG. 6 is a diagram showing reference signal points on a phase plane in a 16QAM modulation scheme.
FIG. 7 is a diagram showing reference signal points on a phase plane in the QPSK modulation method.
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional OFDM demodulation device.
[Explanation of symbols]
1, 101 antenna
2,102 receiving circuit
3,103 Synchronous processing circuit
4,104 guard interval elimination circuit
5,105 Fourier transform circuit
6, 106 channel estimation circuit
7, 107 Synchronous detection circuit
8,108 Identification circuit
109 Signal level information extraction circuit
110 Smoothing circuit
111 channel estimation result correction circuit
112 Moving average circuit
113 Integrator
114 Divider circuit
115 bit shift circuit

Claims

直交周波数多重（ＯＦＤＭ）信号を受信して所定の受信処理を行う受信手段と、
前記受信手段が出力する受信信号に対してタイミング同期処理および搬送波周波数同期処理を行い同期後の信号および搬送波周波数誤差情報を出力する同期処理手段と、
前記同期処理手段によってタイミング同期処理および搬送波周波数同期処理された信号をフーリエ変換を用いて各サブキャリア毎の信号に分離するフーリエ変換手段と
を備えるＯＦＤＭ復調装置において、
前記フーリエ変換手段によって分離された各サブキャリア信号を用いてチャネル特性の推定を行うチャネル推定手段と、
前記フーリエ変換手段によって分離された各サブキャリア信号の信号レベル情報を抽出する信号レベル情報抽出手段と、
前記信号レベル情報抽出手段によって得られた各サブキャリア信号の信号レベル情報を各サブキャリア毎に時間方向に平滑化を行う信号レベル情報平滑化手段と、
前記信号レベル情報平滑化手段によって得られた平滑化された各サブキャリア信号の信号レベル情報を用いて前記チャネル推定手段によって得られたチャネル特性の推定結果の補正を行いチャネル情報を出力するチャネル推定結果補正手段と、
前記チャネル推定結果補正手段によって得られたチャネル情報を用いて前記フーリエ変換手段によって分離されたサブキャリア信号に対し等化処理および同期検波処理を行い検波信号を出力する同期検波手段と
を設けたことを特徴とするＯＦＤＭ復調装置。Receiving means for receiving an orthogonal frequency multiplexing (OFDM) signal and performing predetermined reception processing;
Synchronization processing means for performing timing synchronization processing and carrier frequency synchronization processing on the reception signal output by the reception means and outputting a signal after synchronization and carrier frequency error information,
An OFDM demodulator comprising: a Fourier transform unit that separates the signal subjected to the timing synchronization process and the carrier frequency synchronization process into a signal for each subcarrier by using a Fourier transform.
Channel estimation means for estimating channel characteristics using each subcarrier signal separated by the Fourier transform means,
Signal level information extracting means for extracting signal level information of each subcarrier signal separated by the Fourier transform means,
Signal level information smoothing means for smoothing the signal level information of each subcarrier signal obtained by the signal level information extracting means in the time direction for each subcarrier,
Outputs the row position Yaneru information to correct the estimation results of the channel characteristics by said channel estimation means with a signal level information of each sub-carrier signal which is smoothed obtained by the signal level information smoothing means Channel estimation result correction means;
Provided a synchronous detection means for outputting a detection signal subjected to the equalization processing and the synchronous detection processing to the sub-carrier signal separated by said Fourier transform means by using the Chi Yaneru information obtained by the channel estimation result correction means An OFDM demodulator characterized by the above-mentioned.

請求項１のＯＦＤＭ復調装置において、
前記信号レベル情報平滑化手段が、
前記信号レベル情報抽出手段によって得られた各サブキャリア信号の信号レベル情報を各サブキャリア毎に時間方向に移動平均化を行う手段を有すること
を特徴とするＯＦＤＭ復調装置。The OFDM demodulator according to claim 1,
The signal level information smoothing means,
An OFDM demodulator comprising: means for moving and averaging the signal level information of each subcarrier signal obtained by the signal level information extracting means in the time direction for each subcarrier.

請求項１のＯＦＤＭ復調装置において、
前記信号レベル情報平滑化手段が、
前記信号レベル情報抽出手段によって得られた各サブキャリア信号の信号レベル情報をそれぞれ時間方向に積分するとともに該積分を行った信号数で除算を行う手段を有すること
を特徴とするＯＦＤＭ復調装置。The OFDM demodulator according to claim 1,
The signal level information smoothing means,
An OFDM demodulator comprising means for integrating the signal level information of each subcarrier signal obtained by the signal level information extracting means in the time direction and dividing by the number of the integrated signals.

請求項１のＯＦＤＭ復調装置において、
前記信号レベル情報平滑化手段が、
前記信号レベル情報抽出手段によって得られた各サブキャリア信号の信号レベル情報をそれぞれ時間方向に積分するとともに該積分を行った信号数が２^Ｎ（Ｎ：自然数）で表される時にＮビットのビットシフトにより除算を行う手段を有すること
を特徴とするＯＦＤＭ復調装置。The OFDM demodulator according to claim 1,
The signal level information smoothing means,
The signal level information of each subcarrier signal obtained by the signal level information extracting means is integrated in the time direction, and the number of the integrated signals is represented by 2 ^N (N: natural number). An OFDM demodulator comprising means for performing division by shift.