JP3584786B2 - Ｏｆｄｍ復調装置 - Google Patents
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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（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：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２Ｎ（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２Ｎ（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２Ｎ（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２Ｎ（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２Ｎ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
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：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２Ｎ（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２Ｎ（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２Ｎ（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２Ｎ（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２Ｎ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
Claims (4)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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２Ｎ（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。
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| JP17107199A JP3584786B2 (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | Ｏｆｄｍ復調装置 |
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| JP17107199A JP3584786B2 (ja) | 1999-06-17 | 1999-06-17 | Ｏｆｄｍ復調装置 |
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