JP5068230B2 - OFDM digital signal equalization apparatus, equalization method, and relay apparatus - Google Patents
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本発明は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)デジタル信号等化装置、等化方法及び中継装置に関し、特に、送受信の周波数変換のために用いる基準信号の周波数ずれに起因して生じるフィルタ係数の位相変化を補正する技術に関する。 The present invention relates to an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) digital signal equalization apparatus, equalization method, and relay apparatus, and particularly occurs due to a frequency shift of a reference signal used for frequency conversion of transmission and reception. The present invention relates to a technique for correcting a phase change of a filter coefficient.
デジタル信号を伝送する方式のひとつとして、OFDMと呼ばれる方式が用いられている。このOFDM方式は、伝送帯域内に多数の直交するサブキャリヤを設け、それぞれのサブキャリヤの振幅及び位相にデータを割り当て、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)等によりデジタル変調を行う方式である。 As one of methods for transmitting digital signals, a method called OFDM is used. This OFDM scheme is a scheme in which a number of orthogonal subcarriers are provided in a transmission band, data is allocated to the amplitude and phase of each subcarrier, and digital modulation is performed by QAM (Quadrature Amplitude Modulation) or the like.
このような方式によりデジタル変調されたOFDM信号は、送信局からデジタル伝送される。そして、中継局に設置されたOFDMデジタル信号中継装置は、デジタル伝送されたOFDM信号を受信し、等化装置によって、送信局と中継局との間の伝送路の影響を受けて歪んだ信号を元の信号に戻すために、マルチパスを等化する。そして、OFDMデジタル信号中継装置は、等化した信号を電力増幅して再送信する。このような等化処理は、等化装置に備えたFIR(Finite Impulse Response)フィルタ回路によって行われ、FIRフィルタ回路の特性は、フィルタ係数生成回路にて生成されるフィルタ係数によって決定される。 The OFDM signal digitally modulated by such a method is digitally transmitted from the transmitting station. Then, the OFDM digital signal relay apparatus installed in the relay station receives the digitally transmitted OFDM signal, and the equalizer distorts the signal distorted by the influence of the transmission path between the transmission station and the relay station. Multipath is equalized to restore the original signal. Then, the OFDM digital signal relay device amplifies the equalized signal and retransmits it. Such equalization processing is performed by a FIR (Finite Impulse Response) filter circuit provided in the equalization apparatus, and the characteristics of the FIR filter circuit are determined by filter coefficients generated by the filter coefficient generation circuit.
図6は、従来の等化装置におけるフィルタ係数生成回路の構成を示すブロック図である。このフィルタ係数生成回路150は、前述した等化処理が行われるFIRフィルタ回路14のフィルタ係数を生成する回路であり、FFT(Fast Fourier Transform)演算回路20、SP(Scattered Pilot)抽出回路21、演算回路22及びIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)演算回路23を備えている。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a filter coefficient generation circuit in a conventional equalization apparatus. The filter coefficient generation circuit 150 is a circuit that generates filter coefficients of the
受信されたOFDM信号は、所定の基準信号に基づいて周波数変換され、AD変換され、フィルタ係数生成回路150の前段に設けられた直交復調回路13に入力され、直交復調回路13により直交復調される。そして、フィルタ係数生成回路150に直交復調回路13により直交復調された信号が入力されると、FFT演算回路20は、その直交復調された時間領域の信号をFFT(高速フーリエ変換)により周波数領域の信号に変換し、SP抽出回路21は、SP信号を抽出してチャネル応答H(n)を生成する。そして、演算回路22は、チャネル応答H(n)の逆数を演算し、IFFT演算回路23は、チャネル応答H(n)の逆数である周波数領域の信号をIFFT(逆高速フーリエ変換)により時間領域の信号に変換し、フィルタ係数W(k)を生成する。フィルタ係数生成回路150により生成されたフィルタ係数W(k)は、後段のFIRフィルタ回路14へ出力される。ここで、nはキャリヤ番号を示し、kはフィルタ係数番号(タップ番号)を示す。
The received OFDM signal is frequency-converted and AD-converted based on a predetermined reference signal, is input to the
前述のように、FIRフィルタ回路14により等化が行われるOFDM信号は、フィルタ係数生成回路150の前段において、所定の基準信号に基づいて周波数変換される。ここで、送受信の周波数を変換するために用いる基準信号には周波数ずれがないことが望ましい。図示しない基準信号発振回路は、AFC(Automatic Frequency Control)により、送受信の周波数ずれがないように調整される。しかしながら、実際には、両信号の間にわずかの周波数ずれがあり、この周波数ずれをなくすのは困難である。送受信の周波数変換のために用いる基準信号に周波数ずれがある場合は、フィルタ係数生成回路150が生成するフィルタ係数全体が位相回転し、FIRフィルタ回路14は、そのフィルタ係数を用いて等化を行うから、FIRフィルタ回路14の入力信号と出力信号の周波数がずれてしまい、位相変化が生じる。
As described above, the OFDM signal that is equalized by the
このような問題を解決するために、特許文献1に記載されたOFDM復調装置が知られている。このOFDM復調装置は、FFTしたOFDM信号からSP信号を抽出し、SP信号の位相と予め設定されたSPキャリヤの位相とを用いて位相回転成分量を検出し、位相回転成分量を平均化し、FFTしたOFDM信号から、平均化した位相回転成分量を除去する。これにより、送受信の周波数変換のために用いる基準信号に周波数ずれがあったとしても、それに起因して生じる位相回転を除去することができ、等化特性を向上させることができる。
In order to solve such a problem, an OFDM demodulator described in
しかしながら、前述した特許文献1のOFDM復調装置では、位相回転成分量を平均化していることから、送受信の周波数変換のために用いる基準信号の周波数が変動した場合には、その変動を位相回転成分量の平均値に反映することができず、OFDM信号から位相回転成分量を完全に除去することができなくなる。これでは、等化特性を向上させることができない。
However, in the above-described OFDM demodulator of
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、送受信の周波数変換のために用いる基準信号に周波数ずれが生じる場合であっても、それに起因したフィルタ係数の位相変化を補正することができ、かつ、送受信の周波数変換のために用いる基準信号の周波数変動にも対応することが可能なOFDMデジタル信号等化装置、等化方法及び中継装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a filter coefficient caused by a frequency deviation even when a frequency shift occurs in a reference signal used for frequency conversion of transmission and reception. An OFDM digital signal equalization apparatus, an equalization method, and a relay apparatus capable of correcting the phase change of the signal and capable of dealing with the frequency fluctuation of the reference signal used for frequency conversion of transmission and reception It is in.
前記課題を解決するため、本発明による請求項1のOFDMデジタル信号等化装置は、OFDM信号を所定の基準信号に基づいて周波数変換しAD変換する第1の変換回路と、前記変換されたOFDM信号を直交復調する直交復調回路と、前記直交復調回路により直交復調された信号に基づいて、フィルタ係数を生成するフィルタ係数生成回路と、前記フィルタ係数生成回路により生成されたフィルタ係数を用いて、前記直交復調回路により直交復調された信号を等化するFIRフィルタ回路と、前記FIRフィルタ回路により等化された信号を直交変調する直交変調回路と、前記直交変調回路により直交変調されたOFDM信号をDA変換し、前記所定の基準信号に基づいて周波数変換する第2の変換回路とを備えたOFDMデジタル信号等化装置において、前記フィルタ係数生成回路が、前記直交復調回路により直交復調された時間領域信号に対してFFT処理の演算を行い、周波数領域信号であるキャリヤシンボルに変換するFFT演算回路と、前記FFT演算回路により変換されたキャリヤシンボルからSP信号を抽出し、前記抽出したSP信号に基づいて、チャネル応答を算出するSP抽出回路と、前記SP抽出回路により算出されたチャネル応答の周波数領域信号に対してIFFT処理の演算を行い、時間領域信号であるフィルタ係数に変換するIFFT演算回路と、前記IFFT演算回路により変換されたフィルタ係数について、全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数のうちの主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数を用いて位相回転量を算出し、前記位相回転量に基づいて全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数における位相回転を補正し、新たなフィルタ係数を生成するフィルタ係数補正回路と、を備え、前記FIRフィルタ回路が、前記フィルタ係数生成回路のフィルタ係数補正回路により生成された新たなフィルタ係数を用いて等化を行う、ことを特徴とする。
In order to solve the above problem, an OFDM digital signal equalization apparatus according to
また、本発明による請求項2のOFDMデジタル信号等化装置は、請求項1に記載のOFDMデジタル信号等化装置において、前記フィルタ係数補正回路が、前記IFFT演算回路により変換されたフィルタ係数における全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数のうち、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数を記憶するデータ記憶部と、前記データ記憶部に記憶されたフィルタ係数を、前記フィルタ係数の絶対値で複素除算して補正量を求め、前記補正量に基づいて全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数を補正して新たなフィルタ係数を生成する演算部と、を備えたことを特徴とする。
The OFDM digital signal equalization apparatus according to claim 2 of the present invention is the OFDM digital signal equalization apparatus according to
また、本発明による請求項3のOFDMデジタル信号等化装置は、請求項1に記載のOFDMデジタル信号等化装置において、前記フィルタ係数補正回路が、前記IFFT演算回路により変換されたフィルタ係数における全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数のうち、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数を記憶するデータ記憶部と、前記データ記憶部に記憶されたフィルタ係数の複素平面における実軸の値及び虚軸の値から角度を算出し、前記角度に基づいて全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数を補正して新たなフィルタ係数を生成する演算部と、を備えたことを特徴とする。 An OFDM digital signal equalization apparatus according to a third aspect of the present invention is the OFDM digital signal equalization apparatus according to the first aspect, wherein the filter coefficient correction circuit includes all the filter coefficients converted by the IFFT operation circuit. Among the filter coefficients of the filter coefficient number, the data storage unit for storing the filter coefficient of the filter coefficient number of the main wave , and the real axis value and the imaginary axis value in the complex plane of the filter coefficient stored in the data storage unit And an arithmetic unit that generates new filter coefficients by correcting the filter coefficients of all the filter coefficient numbers based on the angles.
また、本発明による請求項4のOFDMデジタル信号等化方法は、OFDM信号を所定の基準信号に基づいて周波数変換しAD変換し、前記変換したOFDM信号を直交復調し、前記直交復調した信号に基づいてフィルタ係数を生成し、前記直交復調した信号を、前記フィルタ係数を用いて等化し、前記等化した信号を直交変調し、前記直交変調したOFDM信号をDA変換し、前記所定の基準信号に基づいて周波数変換するOFDMデジタル信号等化方法において、前記直交復調した時間領域信号に対してFFT処理の演算を行い、周波数領域信号であるキャリヤシンボルに変換するステップと、前記変換したキャリヤシンボルからSP信号を抽出し、前記抽出したSP信号に基づいて、チャネル応答を算出するステップと、前記算出したチャネル応答の周波数領域信号に対してIFFT処理の演算を行い、時間領域信号であるフィルタ係数に変換するステップと、前記変換したフィルタ係数における全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数のうち、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数を用いて位相回転量を算出するステップと、前記算出した位相回転量に基づいて、全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数における位相回転を補正し、新たなフィルタ係数を生成するステップと、を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the OFDM digital signal equalization method according to the present invention, wherein the OFDM signal is frequency-converted and AD-converted based on a predetermined reference signal, the converted OFDM signal is orthogonally demodulated, and A filter coefficient is generated based on the signal, the orthogonal demodulated signal is equalized using the filter coefficient, the equalized signal is orthogonally modulated, the orthogonally modulated OFDM signal is DA-converted, and the predetermined reference signal In the OFDM digital signal equalization method for frequency conversion based on the above, a step of performing FFT processing on the orthogonally demodulated time domain signal and converting it to a carrier symbol which is a frequency domain signal, and from the converted carrier symbol Extracting an SP signal and calculating a channel response based on the extracted SP signal; A step of performing IFFT processing on the frequency domain signal of the channel response and converting it to a filter coefficient which is a time domain signal, and a main wave filter among the filter coefficients of all filter coefficient numbers in the converted filter coefficient Calculating a phase rotation amount using the filter coefficient of the coefficient number, and correcting a phase rotation in the filter coefficients of all the filter coefficient numbers based on the calculated phase rotation amount, and generating a new filter coefficient It is characterized by having.
また、本発明による請求項5のOFDMデジタル信号等化方法は、OFDM信号を所定の基準信号に基づいて周波数変換しAD変換し、前記変換したOFDM信号を直交復調し、前記直交復調した信号に基づいてフィルタ係数を生成し、前記直交復調した信号を、前記フィルタ係数を用いて等化し、前記等化した信号を直交変調し、前記直交変調したOFDM信号をDA変換し、前記所定の基準信号に基づいて周波数変換するOFDMデジタル信号等化方法において、前記直交復調した時間領域信号に対してFFT処理の演算を行い、周波数領域信号であるキャリヤシンボルに変換するステップと、前記変換したキャリヤシンボルからSP信号を抽出し、前記抽出したSP信号に基づいて、チャネル応答を算出するステップと、前記算出したチャネル応答の周波数領域信号に対してIFFT処理の演算を行い、時間領域信号であるフィルタ係数に変換するステップと、前記変換したフィルタ係数における全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数のうち、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数を記憶するステップと、前記記憶したフィルタ係数を、前記フィルタ係数の絶対値で複素除算して補正量を求めるステップと、前記補正量に基づいて全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数を補正して新たなフィルタ係数を生成するステップと、を有することを特徴とする。 According to the OFDM digital signal equalization method of claim 5 of the present invention, the OFDM signal is frequency-converted and AD-converted based on a predetermined reference signal, the converted OFDM signal is orthogonally demodulated, and the orthogonally demodulated signal is converted to the orthogonally demodulated signal. A filter coefficient is generated based on the signal, the orthogonal demodulated signal is equalized using the filter coefficient, the equalized signal is orthogonally modulated, the orthogonally modulated OFDM signal is DA-converted, and the predetermined reference signal In the OFDM digital signal equalization method for frequency conversion based on the above, a step of performing FFT processing on the orthogonally demodulated time domain signal and converting it to a carrier symbol which is a frequency domain signal, and from the converted carrier symbol Extracting an SP signal and calculating a channel response based on the extracted SP signal; Performs calculation of the IFFT processing on the frequency domain signal Yaneru response, and converting the filter coefficients are time-domain signals, among the filter coefficients of all the filter coefficients numbers in the transform filter coefficients, a main wave filter A step of storing a filter coefficient of a coefficient number; a step of complex-dividing the stored filter coefficient by an absolute value of the filter coefficient to obtain a correction amount; and a filter coefficient of all filter coefficient numbers based on the correction amount And a step of generating a new filter coefficient.
また、本発明による請求項6のOFDMデジタル信号等化方法は、OFDM信号を所定の基準信号に基づいて周波数変換しAD変換し、前記変換したOFDM信号を直交復調し、前記直交復調した信号に基づいてフィルタ係数を生成し、前記直交復調した信号を、前記フィルタ係数を用いて等化し、前記等化した信号を直交変調し、前記直交変調したOFDM信号をDA変換し、前記所定の基準信号に基づいて周波数変換するOFDMデジタル信号等化方法において、前記直交復調した時間領域信号に対してFFT処理の演算を行い、周波数領域信号であるキャリヤシンボルに変換するステップと、前記変換したキャリヤシンボルからSP信号を抽出し、前記抽出したSP信号に基づいて、チャネル応答を算出するステップと、前記算出したチャネル応答の周波数領域信号に対してIFFT処理の演算を行い、時間領域信号であるフィルタ係数に変換するステップと、前記変換したフィルタ係数における全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数のうち、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数を記憶するステップと、前記記憶したフィルタ係数の複素平面における実軸の値及び虚軸の値から角度を算出するステップと、前記角度に基づいて全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数を補正して新たなフィルタ係数を生成するステップと、を有することを特徴とする。
In the OFDM digital signal equalization method according to
また、本発明による請求項7のOFDMデジタル信号中継装置は、請求項1から3までのいずれか一項に記載のOFDMデジタル信号等化装置を用いたことを特徴とする。 An OFDM digital signal relay apparatus according to a seventh aspect of the present invention uses the OFDM digital signal equalization apparatus according to any one of the first to third aspects.
以上のように、本発明によれば、所定のフィルタ係数番号のフィルタ係数を用いてフィルタ係数の位相変化を求め、その位相変化を補正して新たなフィルタ係数を生成するようにした。これにより、送受信の周波数変換のために用いる基準信号に周波数ずれが生じる場合であっても、それに起因したフィルタ係数の位相変化を補正することができる。また、平均化処理を行うことなく、所定のフィルタ係数番号のフィルタ係数から直接的にフィルタ係数の位相変化を求めるようにしたから、送受信の周波数変換のために用いる基準信号の周波数が変動しても、その変動に対応した位相変化を求めることができ、位相変化を補正することができる。 As described above, according to the present invention, the phase change of the filter coefficient is obtained using the filter coefficient of the predetermined filter coefficient number, and the new filter coefficient is generated by correcting the phase change. Thereby, even if a frequency shift occurs in the reference signal used for frequency conversion of transmission and reception, it is possible to correct the phase change of the filter coefficient caused by the frequency shift. In addition, since the phase change of the filter coefficient is obtained directly from the filter coefficient of the predetermined filter coefficient number without performing the averaging process, the frequency of the reference signal used for frequency conversion of transmission / reception varies. However, the phase change corresponding to the fluctuation can be obtained, and the phase change can be corrected.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。
〔等化装置〕
まず、等化装置について説明する。図1は、本発明の実施形態による等化装置の構成を示すブロック図である。この等化装置1は、基準信号発振回路10、周波数変換回路11、AD変換回路12、直交復調回路13、FIRフィルタ回路14、フィルタ係数生成回路15、直交変調回路16、DA変換回路17及び周波数変換回路18を備えている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[Equalizer]
First, the equalizer is described. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an equalization apparatus according to an embodiment of the present invention. The
基準信号発振回路10は、周波数変換回路11,18において信号を周波数変換するための基準となる信号を発振し、基準信号として周波数変換回路11,18に出力する。
The reference
周波数変換回路11は、受信したOFDM信号を入力すると共に、基準信号発振回路10から基準信号を入力し、基準信号に基づいてOFDM信号を周波数変換し、IF信号をAD変換回路12に出力する。AD変換回路12は、周波数変換回路11からIF信号を入力し、アナログIF信号をデジタルIF信号にAD変換し、デジタルIF信号を直交復調回路13に出力する。
The frequency conversion circuit 11 inputs the received OFDM signal, receives a reference signal from the reference
直交復調回路13は、AD変換回路12からデジタルIF信号を入力し、直交復調処理を行い、複素ベースバンド信号に変換してFIRフィルタ回路14及びフィルタ係数生成回路15に出力する。
The
フィルタ係数生成回路15は、直交復調回路13から直交復調された信号を入力し、フィルタ係数W(k)を生成して位相補正し、位相補正したフィルタ係数W’(k)をFIRフィルタ回路14に出力する。周波数変換回路11において周波数変換のために用いる基準信号(基準信号発振回路10から入力した基準信号)に送受信間の周波数ずれが存在する場合は、フィルタ係数生成回路15により生成されるフィルタ係数W(k)に位相回転が生じる。この位相回転は、全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数W(k)において同じであるから、いずれかのフィルタ係数番号のフィルタ係数W(k)に着目して位相回転量を算出する。後述する実施例1,2では、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数W(k)に着目する。そして、この位相回転を補正して新たなフィルタ係数W’(k)を生成する。尚、フィルタ係数W(k)を生成する処理、及びフィルタ係数W(k)を位相補正して新たなフィルタ係数W’(k)を生成する処理の詳細については後述する。
The filter
FIRフィルタ回路14は、直交復調回路13から直交復調された信号を入力すると共に、フィルタ係数生成回路15からフィルタ係数W’(k)を入力し、フィルタ係数W’(k)を用いて入力した信号を等化し、等化した信号を直交変調回路16に出力する。
The
直交変調回路16は、FIRフィルタ回路14により等化された信号である複素ベースバンド信号を入力し、直交変調処理を行い、デジタルIF信号に変換してDA変換回路17に出力する。
The
DA変換回路17は、直交変調回路16からデジタルIF信号を入力し、デジタルIF信号をアナログIF信号にDA変換し、アナログIF信号を周波数変換回路18に出力する。周波数変換回路18は、DA変換回路17からアナログIF信号を入力すると共に、基準信号発振回路10から基準信号を入力し、基準信号に基づいてアナログIF信号を周波数変換し、OFDM信号を出力する。
The DA conversion circuit 17 receives the digital IF signal from the
〔フィルタ係数生成回路〕
次に、図1に示したフィルタ係数生成回路15について説明する。図2は、フィルタ係数生成回路15の構成を示すブロック図である。このフィルタ係数生成回路15は、FFT演算回路20、SP抽出回路21、演算回路22、IFFT演算回路23及びフィルタ係数補正回路24を備えており、直交復調回路13から直交復調された信号を入力し、フィルタ係数W(k)を生成し、フィルタ係数W(k)を位相補正して新たなフィルタ係数W’(k)を生成し、その新たなフィルタ係数W’(k)をFIRフィルタ回路14に出力する。
[Filter coefficient generation circuit]
Next, the filter
FFT演算回路20は、直交復調回路13から直交復調された信号を入力し、その時間領域信号に対してFFT処理を行い、周波数領域信号であるキャリヤシンボルに変換し、そのキャリヤシンボルをSP抽出回路21に出力する。
The
SP抽出回路21は、FFT演算回路20からキャリヤシンボルを入力し、入力したキャリヤシンボルからSP信号を抽出し、抽出したSP信号を、予め設定された振幅及び位相を持つ送信SP信号で除算し、チャネル応答H(n)を算出する。そして、SP信号について算出したチャネル応答H(n)を用いて周波数方向及びシンボル方向に補間し、全てのキャリヤシンボルのチャネル応答H(n)を演算回路22に出力する。
The
演算回路22は、SP抽出回路21からチャネル応答H(n)を入力し、1/H(n)を演算し、チャネル応答の逆数1/H(n)をIFFT演算回路23に出力する。IFFT演算回路23は、演算回路22からチャネル応答の逆数1/H(n)を入力し、その周波数領域信号に対してIFFT処理を行い、時間領域信号であるフィルタ係数W(k)に変換し、そのフィルタ係数W(k)をフィルタ係数補正回路24に出力する。IFFT演算回路23により出力されるフィルタ係数W(k)は、周波数変換回路11において周波数変換のために用いる基準信号(基準信号発振回路10から入力した基準信号)の送受信間の周波数ずれに起因して、位相回転が生じている係数である。
The arithmetic circuit 22 receives the channel response H (n) from the
フィルタ係数補正回路24は、IFFT演算回路23からフィルタ係数W(k)を入力し、入力したフィルタ係数W(k)のうちの主波のフィルタ係数W(k)について位相回転量を算出し、それを補正量として全てのフィルタ係数W(k)を位相補正し、新たなフィルタ係数W’(k)を生成してFIRフィルタ回路14に出力する。これにより、FIRフィルタ回路14は、主波を基準にして位相回転が補正されたフィルタ係数W’(k)を用いて等化を行うことができる。つまり、送受信の周波数変換のために用いる基準信号の周波数ずれに起因した位相回転を打ち消すことができる。
The filter
〔実施例1〕
次に、図2に示したフィルタ係数補正回路24について説明する。まず、実施例1のフィルタ係数補正回路24−1について説明する。図3は、実施例1のフィルタ係数補正回路24−1の構成を示すブロック図である。このフィルタ係数補正回路24−1は、データ記憶部30及び演算部31,32を備えており、IFFT演算回路23からフィルタ係数W(k,x)を入力し、主波のフィルタ係数W(M,x)を用いて位相回転量を算出し、その主波の位相回転量を補正量として全てのフィルタ係数W(k,x)を補正し、新たなフィルタ係数W’(k,x)を生成する。そして、生成したフィルタ係数W’(k,x)をFIRフィルタ回路14に出力する。ここで、xはシンボル番号を示し、Mは主波のフィルタ係数番号を示す(実施例2についても同様である)。
[Example 1]
Next, the filter
データ記憶部30は、フィルタ係数W(k)のうちの主波のフィルタ係数W(M,x)を記憶する。演算部31は、データ記憶部30から主波のフィルタ係数W(M,x)を読み出し、以下の複素演算式により補正量Cを演算し、補正量Cを演算部32に出力する。
C=W(M,x)/|W(M,x)|
ここで、補正量Cは、主波のフィルタ係数を主波のフィルタ係数の絶対値で除算した値であるから、主波のフィルタ係数の振幅を1としたときの位相を示している。つまり、補正量Cは、送受信の周波数変換のために用いる基準信号の周波数ずれに起因して生じた位相回転量を、主波のフィルタ係数の振幅を1としたときの位相回転量として表したものである。
The data storage unit 30 stores the filter coefficient W (M, x) of the main wave among the filter coefficients W (k). The
C = W (M, x) / | W (M, x) |
Here, since the correction amount C is a value obtained by dividing the main wave filter coefficient by the absolute value of the main wave filter coefficient, the correction amount C indicates the phase when the amplitude of the main wave filter coefficient is 1. That is, the correction amount C represents the amount of phase rotation caused by the frequency shift of the reference signal used for frequency conversion of transmission and reception as the amount of phase rotation when the amplitude of the filter coefficient of the main wave is 1. Is.
演算部32は、演算部31から補正量Cを入力すると共に、IFFT演算回路23からフィルタ係数W(k,x)を入力し、以下の式により、全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数W(k,x)を位相補正し、新たなフィルタ係数W’(k)を生成する。このようにして生成されたフィルタ係数W’(k)はFIRフィルタ回路14へ出力される。
W’(k,x)=W(k,x)/C
The calculation unit 32 inputs the correction amount C from the
W ′ (k, x) = W (k, x) / C
以上のように、実施例1のフィルタ係数補正回路24−1を含むフィルタ係数生成回路15を備えた等化装置1によれば、主波のフィルタ係数W(M,x)に着目して振幅が1のときの位相回転量を算出し、この位相回転量を補正量Cとして全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数W(k,x)について補正し、新たなフィルタ係数W’(k,x)を生成するようにした。そして、FIRフィルタ回路14は、位相回転が補正された新たなフィルタ係数W’(k)を用いて、等化を行うようにした。これにより、送受信の周波数変換のために用いる基準信号に周波数ずれが生じていても、それに起因したフィルタ係数の位相変化を補正することができる。また、従来技術のような平均化処理を行う必要がないから、送受信の周波数変換のために用いる基準信号の周波数が変動しても、その変動に対応した位相回転を求め、位相回転を補正することができる。
As described above, according to the equalizing
また、前記等化装置1によれば、主波のフィルタ係数W(M,x)を対象にして位相回転量を算出し、全てのフィルタ係数W(k,x)について位相補正を行い、新たなフィルタ係数W’(k,x)を生成するようにした。主波のフィルタ係数W(M,x)は、主波以外のフィルタ係数W(k,x)よりも振幅が大きいから、より以上に精度の高い補正量Cを算出することができる。したがって、主波のフィルタ係数W(M,x)に基づいて新たなフィルタ係数W’(k,x)を生成して等化を行う方が、主波以外のフィルタ係数W(k,x)に基づいて新たなフィルタ係数W’(k,x)を生成して等化を行うよりも、等化性能が良くなる。
Further, according to the
〔実施例2〕
次に、実施例2のフィルタ係数補正回路24−2について説明する。図4は、実施例2のフィルタ係数補正回路24−2の構成を示すブロック図である。このフィルタ係数補正回路24−2は、データ記憶部40及び演算部41〜43を備えており、IFFT演算回路23からフィルタ係数W(k,x)を入力し、主波のフィルタ係数W(M,x)についての複素平面における実軸の値及び虚軸の値から位相回転量を算出し、その主波の位相回転量を補正量として全てのフィルタ係数W(k,x)を補正し、新たなフィルタ係数W’(k,x)を生成する。そして、生成したフィルタ係数W’(k,x)をFIRフィルタ回路14に出力する。
[Example 2]
Next, the filter coefficient correction circuit 24-2 of the second embodiment will be described. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the filter coefficient correction circuit 24-2 of the second embodiment. The filter coefficient correction circuit 24-2 includes a
データ記憶部40は、フィルタ係数W(k)のうちの主波のフィルタ係数W(M,x)を記憶する。演算部41は、データ記憶部40から主波のフィルタ係数W(M,x)を読み出し、複素平面におけるフィルタ係数W(M,x)の実軸の値Re[W(M,x)]及び虚軸の値Im[W(M,x)]から、以下の式により角度θを求め、角度θを演算部42に出力する。
演算部42は、演算部41から角度θを入力し、cosθ及びsinθを算出し、演算部43に出力する。演算部43は、演算部42からcosθ及びsinθを入力すると共に、IFFT演算回路23からフィルタ係数W(k,x)を入力し、以下の複素演算式により、全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数W(k,x)を位相補正し、新たなフィルタ係数W’(k)を生成する。このようにして生成されたフィルタ係数W’(k)はFIRフィルタ回路14へ出力される。
W’(k,x)=W(k,x)e−jθ=W(k,x)・(cosθ−jsinθ)
The
W ′ (k, x) = W (k, x) e −jθ = W (k, x) · (cos θ−j sin θ)
以上のように、実施例2のフィルタ係数補正回路24−2を含むフィルタ係数生成回路15を備えた等化装置1によれば、主波のフィルタ係数W(M,x)に着目して、複素平面における主波のフィルタ係数の実軸の値及び虚軸の値を用いて位相回転量を算出し、この位相回転を元に戻すための補正を行い、新たなフィルタ係数W’(k,x)を生成するようにした。そして、FIRフィルタ回路14は、位相回転が補正された新たなフィルタ係数W’(k,x)を用いて、等化を行うようにした。これにより、送受信の周波数変換のために用いる基準信号に周波数ずれが生じていても、それに起因したフィルタ係数の位相変化を補正することができる。また、従来技術のような平均化処理を行う必要がないから、送受信の周波数変換のために用いる基準信号の周波数が変動しても、その変動に対応した位相回転を求め、位相回転を補正することができる。
As described above, according to the
また、前記等化装置1によれば、主波のフィルタ係数W(M,x)を対象にして位相回転量を算出し、全てのフィルタ係数W(k,x)について位相補正を行い、新たなフィルタ係数W(k,x)を生成するようにした。これにより、実施例1と同様に、主波以外のフィルタ係数W(k,x)に基づいて新たなフィルタ係数W’(k,x)を生成して等化を行う場合に比べて、等化性能が良くなる。
Further, according to the
〔中継装置〕
次に、等化装置1を用いた中継装置について説明する。図5は、中継装置の構成を示すブロック図である。この中継装置2は、受信アンテナ3、周波数変換部4、実施例1,2のいずれかのフィルタ係数補正回路24を備えた等化装置1、電力増幅部5及び送信アンテナ6を備えている。
[Repeater]
Next, a relay device using the
上位の送信局から送信された希望波は、放送波中継局の中継装置2において、受信アンテナ3によって受信される。周波数変換部4は、受信アンテナ3から給電線を通して受信信号を入力し、希望波の周波数帯域外の不要な信号成分を除去し、出力レベルが一定になるようにAGC(Automatic Gain Control)増幅した後、周波数変換してOFDM信号のIF信号を出力する。周波数変換部4により周波数
変換されたOFDM信号のIF信号は、等化装置1に出力される。
The desired wave transmitted from the higher-level transmitting station is received by the receiving antenna 3 in the relay device 2 of the broadcast wave relay station. The frequency converter 4 receives a received signal from the receiving antenna 3 through the feeder line, removes an unnecessary signal component outside the frequency band of the desired wave, and amplifies the AGC (Automatic Gain Control) so that the output level becomes constant. Thereafter, the frequency is converted and an IF signal of the OFDM signal is output. The IF signal of the OFDM signal frequency-converted by the frequency converter 4 is output to the
等化装置1は、周波数変換部4からOFDM信号を入力し、周波数変換、AD変換、直交復調、等化、直交変調、DA変換及び周波数変換のそれぞれの処理を行い、OFDM信号のIF信号を電力増幅部5に出力する。
The
電力増幅部5は、等化装置1からOFDM信号のIF信号を入力し、IF信号をRF帯に周波数変換し、一定レベルになるように電力増幅した後、必要な周波数帯域外の信号成分を除去する。給電線を通して送信アンテナ6に供給された信号は、電波となって放射される。
The power amplifying unit 5 receives the IF signal of the OFDM signal from the
以上、実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。前記実施例1,2のフィルタ係数補正回路24−1,24−2では、主波に着目し、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数W(M,x)を対象にして演算を行い、位相回転が補正された新たなフィルタ係数W’(k,x)を生成するようにした。本発明は、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数W(M,x)を用いることに限定されるものではなく、他のフィルタ係数番号のフィルタ係数W(k,x)を対象にして演算を行い、新たなフィルタ係数W’(k,x)を生成するようにしてもよい。 The present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the technical idea thereof. In the filter coefficient correction circuits 24-1 and 24-2 of the first and second embodiments, paying attention to the main wave, calculation is performed on the filter coefficient W (M, x) of the filter coefficient number of the main wave, and the phase A new filter coefficient W ′ (k, x) whose rotation is corrected is generated. The present invention is not limited to using the filter coefficient W (M, x) of the filter coefficient number of the main wave, and the calculation is performed on the filter coefficients W (k, x) of other filter coefficient numbers. And a new filter coefficient W ′ (k, x) may be generated.
また、前記実施例1,2のフィルタ係数補正回路24−1,24−2では、1シンボル毎に新たなフィルタ係数W’(k,x)を生成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、予め設定されたシンボル間隔、例えば2以上のシンボル毎に新たなフィルタ係数W’(k,x)を生成するようにしてもよい。 In the filter coefficient correction circuits 24-1 and 24-2 of the first and second embodiments, a new filter coefficient W ′ (k, x) is generated for each symbol. However, the present invention is not limited to this. Instead, a new filter coefficient W ′ (k, x) may be generated for a predetermined symbol interval, for example, every two or more symbols.
1 等化装置
2 中継装置
3 受信アンテナ
4 周波数変換部
5 電力増幅部
6 送信アンテナ
10 基準信号発振回路
11 周波数変換回路
12 AD変換回路
13 直交復調回路
14 FIRフィルタ回路
15,150 フィルタ係数生成回路
16 直交変調回路
17 DA変換回路
18 周波数変換回路
20 FFT演算回路
21 SP抽出回路
22 演算回路
23 IFFT演算回路
24 フィルタ係数補正回路
30,40 データ記憶部
31,32,41,42,43 演算部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記フィルタ係数生成回路は、
前記直交復調回路により直交復調された時間領域信号に対してFFT処理の演算を行い、周波数領域信号であるキャリヤシンボルに変換するFFT演算回路と、
前記FFT演算回路により変換されたキャリヤシンボルからSP信号を抽出し、前記抽出したSP信号に基づいて、チャネル応答を算出するSP抽出回路と、
前記SP抽出回路により算出されたチャネル応答の周波数領域信号に対してIFFT処理の演算を行い、時間領域信号であるフィルタ係数に変換するIFFT演算回路と、
前記IFFT演算回路により変換されたフィルタ係数について、全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数のうちの主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数を用いて位相回転量を算出し、前記位相回転量に基づいて全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数における位相回転を補正し、新たなフィルタ係数を生成するフィルタ係数補正回路と、を備え、
前記FIRフィルタ回路は、
前記フィルタ係数生成回路のフィルタ係数補正回路により生成された新たなフィルタ係数を用いて等化を行う、ことを特徴とするOFDMデジタル信号等化装置。 A first conversion circuit that performs frequency conversion and AD conversion of an OFDM signal based on a predetermined reference signal, an orthogonal demodulation circuit that orthogonally demodulates the converted OFDM signal, and a signal that is orthogonally demodulated by the orthogonal demodulation circuit A filter coefficient generation circuit for generating a filter coefficient, an FIR filter circuit for equalizing a signal demodulated by the orthogonal demodulation circuit using the filter coefficient generated by the filter coefficient generation circuit, and the FIR filter An orthogonal modulation circuit that orthogonally modulates the signal equalized by the circuit, and a second conversion circuit that performs DA conversion on the OFDM signal orthogonally modulated by the orthogonal modulation circuit and performs frequency conversion based on the predetermined reference signal In the OFDM digital signal equalizer provided,
The filter coefficient generation circuit includes:
An FFT operation circuit that performs an FFT process on the time domain signal orthogonally demodulated by the orthogonal demodulation circuit and converts the signal into a carrier symbol that is a frequency domain signal;
An SP extraction circuit for extracting an SP signal from the carrier symbol converted by the FFT operation circuit, and calculating a channel response based on the extracted SP signal;
An IFFT operation circuit that performs an IFFT process operation on the frequency domain signal of the channel response calculated by the SP extraction circuit, and converts it into a filter coefficient that is a time domain signal;
For the filter coefficients converted by the IFFT arithmetic circuit, the phase rotation amount is calculated using the filter coefficients of the main filter coefficient number among the filter coefficients of all the filter coefficient numbers, and all the values are calculated based on the phase rotation amount. A filter coefficient correction circuit that corrects the phase rotation in the filter coefficient of the filter coefficient number and generates a new filter coefficient,
The FIR filter circuit is
An OFDM digital signal equalization apparatus, wherein equalization is performed using a new filter coefficient generated by a filter coefficient correction circuit of the filter coefficient generation circuit.
前記フィルタ係数補正回路は、
前記IFFT演算回路により変換されたフィルタ係数における全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数のうち、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数を記憶するデータ記憶部と、
前記データ記憶部に記憶されたフィルタ係数を、前記フィルタ係数の絶対値で複素除算して補正量を求め、前記補正量に基づいて全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数を補正して新たなフィルタ係数を生成する演算部と、
を備えたことを特徴とするOFDMデジタル信号等化装置。 The OFDM digital signal equalizer according to claim 1,
The filter coefficient correction circuit includes:
A data storage unit that stores the filter coefficient of the filter coefficient number of the main wave among the filter coefficients of all filter coefficient numbers in the filter coefficient converted by the IFFT arithmetic circuit;
A filter coefficient stored in the data storage unit is complex-divided by the absolute value of the filter coefficient to obtain a correction amount, and the filter coefficients of all filter coefficient numbers are corrected based on the correction amount to obtain new filter coefficients. An arithmetic unit for generating
An OFDM digital signal equalizer characterized by comprising:
前記フィルタ係数補正回路は、
前記IFFT演算回路により変換されたフィルタ係数における全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数のうち、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数を記憶するデータ記憶部と、
前記データ記憶部に記憶されたフィルタ係数の複素平面における実軸の値及び虚軸の値から角度を算出し、前記角度に基づいて全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数を補正して新たなフィルタ係数を生成する演算部と、
を備えたことを特徴とするOFDMデジタル信号等化装置。 The OFDM digital signal equalizer according to claim 1,
The filter coefficient correction circuit includes:
A data storage unit that stores the filter coefficient of the filter coefficient number of the main wave among the filter coefficients of all filter coefficient numbers in the filter coefficient converted by the IFFT arithmetic circuit;
An angle is calculated from the real axis value and the imaginary axis value in the complex plane of the filter coefficient stored in the data storage unit, and the filter coefficient of all filter coefficient numbers is corrected based on the angle to obtain a new filter coefficient. An arithmetic unit for generating
An OFDM digital signal equalizer characterized by comprising:
前記直交復調した時間領域信号に対してFFT処理の演算を行い、周波数領域信号であるキャリヤシンボルに変換するステップと、Performing an FFT process on the orthogonal demodulated time domain signal and converting it to a carrier symbol that is a frequency domain signal;
前記変換したキャリヤシンボルからSP信号を抽出し、前記抽出したSP信号に基づいて、チャネル応答を算出するステップと、Extracting an SP signal from the converted carrier symbol and calculating a channel response based on the extracted SP signal;
前記算出したチャネル応答の周波数領域信号に対してIFFT処理の演算を行い、時間領域信号であるフィルタ係数に変換するステップと、Performing IFFT processing on the calculated frequency response signal of the channel response and converting it to a filter coefficient that is a time domain signal;
前記変換したフィルタ係数における全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数のうち、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数を用いて位相回転量を算出するステップと、Calculating the amount of phase rotation using the filter coefficient of the filter coefficient number of the main wave among the filter coefficients of all filter coefficient numbers in the converted filter coefficient;
前記算出した位相回転量に基づいて、全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数における位相回転を補正し、新たなフィルタ係数を生成するステップと、Correcting the phase rotation in the filter coefficients of all filter coefficient numbers based on the calculated phase rotation amount, and generating new filter coefficients;
を有することを特徴とするOFDMデジタル信号等化方法。An OFDM digital signal equalization method comprising:
前記直交復調した時間領域信号に対してFFT処理の演算を行い、周波数領域信号であるキャリヤシンボルに変換するステップと、
前記変換したキャリヤシンボルからSP信号を抽出し、前記抽出したSP信号に基づいて、チャネル応答を算出するステップと、
前記算出したチャネル応答の周波数領域信号に対してIFFT処理の演算を行い、時間領域信号であるフィルタ係数に変換するステップと、
前記変換したフィルタ係数における全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数のうち、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数を記憶するステップと、
前記記憶したフィルタ係数を、前記フィルタ係数の絶対値で複素除算して補正量を求めるステップと、
前記補正量に基づいて全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数を補正して新たなフィルタ係数を生成するステップと、
を有することを特徴とするOFDMデジタル信号等化方法。 The OFDM signal is frequency-converted and AD-converted based on a predetermined reference signal, the converted OFDM signal is orthogonally demodulated, a filter coefficient is generated based on the orthogonally demodulated signal, and the orthogonally demodulated signal is converted to the filter In an OFDM digital signal equalization method that equalizes using a coefficient, orthogonally modulates the equalized signal, DA-converts the orthogonally modulated OFDM signal, and performs frequency conversion based on the predetermined reference signal,
Performing an FFT process on the orthogonal demodulated time domain signal and converting it to a carrier symbol that is a frequency domain signal;
Extracting an SP signal from the converted carrier symbol and calculating a channel response based on the extracted SP signal;
Performing IFFT processing on the calculated frequency response signal of the channel response and converting it to a filter coefficient that is a time domain signal;
Storing the filter coefficient of the main filter coefficient number among the filter coefficients of all filter coefficient numbers in the converted filter coefficient;
Obtaining a correction amount by complex-dividing the stored filter coefficient by an absolute value of the filter coefficient;
Correcting the filter coefficients of all filter coefficient numbers based on the correction amount to generate new filter coefficients;
An OFDM digital signal equalization method comprising:
前記直交復調した時間領域信号に対してFFT処理の演算を行い、周波数領域信号であるキャリヤシンボルに変換するステップと、
前記変換したキャリヤシンボルからSP信号を抽出し、前記抽出したSP信号に基づいて、チャネル応答を算出するステップと、
前記算出したチャネル応答の周波数領域信号に対してIFFT処理の演算を行い、時間領域信号であるフィルタ係数に変換するステップと、
前記変換したフィルタ係数における全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数のうち、主波のフィルタ係数番号のフィルタ係数を記憶するステップと、
前記記憶したフィルタ係数の複素平面における実軸の値及び虚軸の値から角度を算出するステップと、
前記角度に基づいて全てのフィルタ係数番号のフィルタ係数を補正して新たなフィルタ係数を生成するステップと、
を有することを特徴とするOFDMデジタル信号等化方法。 The OFDM signal is frequency-converted and AD-converted based on a predetermined reference signal, the converted OFDM signal is orthogonally demodulated, a filter coefficient is generated based on the orthogonally demodulated signal, and the orthogonally demodulated signal is converted to the filter In an OFDM digital signal equalization method that equalizes using a coefficient, orthogonally modulates the equalized signal, DA-converts the orthogonally modulated OFDM signal, and performs frequency conversion based on the predetermined reference signal,
Performing an FFT process on the orthogonal demodulated time domain signal and converting it to a carrier symbol that is a frequency domain signal;
Extracting an SP signal from the converted carrier symbol and calculating a channel response based on the extracted SP signal;
Performing IFFT processing on the calculated frequency response signal of the channel response and converting it to a filter coefficient that is a time domain signal;
Storing the filter coefficient of the main filter coefficient number among the filter coefficients of all filter coefficient numbers in the converted filter coefficient;
Calculating an angle from a real axis value and an imaginary axis value in a complex plane of the stored filter coefficients;
Correcting the filter coefficients of all filter coefficient numbers based on the angle to generate new filter coefficients;
An OFDM digital signal equalization method comprising:
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