JP2004260659A

JP2004260659A - 直交周波数分割多重装置

Info

Publication number: JP2004260659A
Application number: JP2003050472A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Inagaki; 貴行稲垣
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】プリアンブルデータがシフトレジスタにサブキャリア段数分蓄えられるまでは、高速フーリエ変換処理ができず、送信処理遅延が大きなものとなっている。
【解決手段】直列並列変換処理のエンコード部１１１、エンコード部出力データを複数アンテナ用に分配するダイバシチ部１１２、ダイバシチしたデータの変調部１１３、変調データをシフトレジスタ１１４に蓄えてから、周波数領域データから時間領域データに逆高速フーリエ変換する高速フーリエ変換部１１５を備え、プリアンブルの出力タイミングに合わせてプリアンブル周波数領域データをサブキャリア段数分だけシフトレジスタに一括設定するプリアンブルデータ設定部１１６と、設定したプリアンブル周波数領域データをアンテナ分配用データに従って一括ダイバシチするプリアンブル用ダイバシチ部１１５とを備える。
【選択図】図１

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装置（ＯＦＤＭ装置）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の直交周波数分割多重装置の構成を示すブロック図である。４１１は入力データを直列並列変換するエンコード部、４１２はエンコード部４１１の出力データを複数のアンテナから送信するために分配処理を行うダイバシチ部、４１３はダイバシチ部４１２の出力データを変調する変調部、４１４は変調したデータを高速フーリエ変換のために蓄えるシフトレジスタ、４１５はシフトレジスタ４１４に蓄えたデータを周波数領域データから時間領域データに逆高速フーリエ変換する高速フーリエ変換部、４１６はＯＦＤＭ送信部である。
【０００３】
入力データはエンコード部４１１で直列並列変換され、ダイバシチ部４１２でアンテナ分配データに従って分配される。主アンテナから送信されるデータのみ変調部４１３で変調される。ダイバシチは、降雨と相関の少ない２つ以上の伝送方法を用意しておき、常に降雨減衰の影響の少ない方の伝送方法を選択する方式である。プリアンブルは、フレームの同期をとるためにフレームの先頭に付加される制御情報であり、複数ビットからなる。ダイバシチ部４１２においては、アンテナ分配用データに従って変調前のプリアンブルデータを１ビットずつ順番にダイバシチ処理する。変調部４１３は、ダイバシチ部４１２の出力データのうち主アンテナから送信されるデータのみを変調する。変調部４１３で変調されたデータは、シフトレジスタ４１４に順次蓄えられるが、送信するサブキャリア段数分（全段分）が蓄えられた後、高速フーリエ変換部４１５で逆高速フーリエ変換によって周波数領域データから時間領域データに変換され、送信データが生成される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４６１８号公報（第４−５頁、第１図）
【特許文献２】
特開２００１−６９１１５号公報（第４−５頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の直交周波数分割多重装置においては、シフトレジスタ４１４と高速フーリエ変換部４１５との連係動作において次のような問題がある。すなわち、変調部４１３からの変調されたプリアンブルデータがシフトレジスタ４１４にサブキャリア段数分蓄えられるまでは、高速フーリエ変換部４１５では変換処理ができない。そのため、送信処理遅延が大きなものとなっている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は次のような手段を講じる。
【０００７】
第１の解決手段として、本発明は、入力データに対して直列並列変換処理を行うエンコード部と、前記エンコード部の出力データを複数アンテナ用に分配するダイバシチ部と、前記ダイバシチ部で分配したデータを変調する変調部と、前記変調部の出力データをシフトレジスタに蓄えてから、周波数領域データから時間領域データに逆高速フーリエ変換する高速フーリエ変換部とを備えた直交周波数分割多重装置において、次のような手段を講じる。すなわち、さらに、プリアンブルの出力タイミングに合わせてプリアンブル周波数領域データをサブキャリア段数分だけ前記シフトレジスタに一括設定するプリアンブルデータ設定手段と、前記シフトレジスタに設定した前記プリアンブル周波数領域データをアンテナ分配用データに従って一括ダイバシチするプリアンブル用ダイバシチ手段とを備えた構成とされている。ここでのキーワードは、プリアンブルの周波数領域データの“一括設定”と“一括ダイバシチ”である。
【０００８】
プリアンブルデータは固定データであり、あらかじめコード構造が分かっているので、一括的な取り扱いが可能である。本発明は、この特性を利用するものである。プリアンブルデータ設定手段は、プリアンブルの出力タイミングでプリアンブル周波数領域データをサブキャリア段数分だけシフトレジスタに一括設定する。このとき、主アンテナから送信されるデータも従アンテナから送信されるデータもまとめて一括でシフトレジスタに設定する。この一括設定に要する時間はわずかである。
【０００９】
ところで、上記においては、主アンテナ用と従アンテナ用とを一括で処理しているので、従アンテナ用は取り除く必要がある。そこで、プリアンブル用ダイバシチ手段は、シフトレジスタに設定したプリアンブル周波数領域データをアンテナ分配用データに従って一括ダイバシチする。より具体的には、従アンテナから送信されるデータをヌルデータにし、主アンテナから送信されるデータのみを有効データとする。このダイバシチ処理に要する時間もわずかである。したがって、処理に要するトータルの時間は、従来技術に比べて充分に短いものになる。すなわち、逆高速フーリエ変換処理のスタートを早めることができ、送信処理遅延を小さくできる。
【００１０】
第２の解決手段として、本発明は、次のような構成のＯＦＤＭ送信部とＯＦＤＭ受信部とを備えた直交周波数分割多重装置を前提としている。前記のＯＦＤＭ送信部は、入力データに対して直列並列変換処理を行うエンコード部と、前記エンコード部の出力データを複数アンテナ用に分配するダイバシチ部と、前記ダイバシチ部で分配したデータを変調する変調部と、前記変調部の出力データをシフトレジスタに蓄えてから、周波数領域データから時間領域データに逆高速フーリエ変換する高速フーリエ変換部とを備えている。また、前記のＯＦＤＭ受信部は、受信したプリアンブルから同期検出処理を行い、前記シフトレジスタへ出力する同期部と、受信データの時間領域データを前記高速フーリエ変換部において高速フーリエ変換して出力される周波数領域データから有効受信データを抽出しデータ補正を行うデータ抽出補正部と、前記データ抽出補正部からの出力データを復調する復調部と、復調部の出力データを並列直列変換するデコード部と備えている。このような構成の直交周波数分割多重装置において、本発明は、前記高速フーリエ変換部による受信データの高速フーリエ変換が終了したタイミングを検出し、前記検出したタイミングからプリアンブル出力タイミングを生成する高速フーリエ変換終了検出手段と、前記プリアンブル出力タイミングに合わせてプリアンブル周波数領域データをサブキャリア段数分だけ前記シフトレジスタに一括設定するプリアンブルデータ設定手段と、前記シフトレジスタに設定した前記プリアンブル周波数領域データをアンテナ分配用データに従って一括ダイバシチするプリアンブル用ダイバシチ手段とを備えた構成とされている。
【００１１】
受信データ長分の高速フーリエ変換が終了したことを高速フーリエ変換終了検出手段が検出した時点で、最適なプリアンブル出力タイミングを生成し、そのタイミング信号をプリアンブルデータ設定手段に与える。プリアンブル出力タイミング信号を入力したプリアンブルデータ設定手段は、プリアンブル周波数領域データをサブキャリア段数分、シフトレジスタに一括設定する。その一括設定が終了すると、直後に、プリアンブル用ダイバシチ手段は、アンテナ分配データに従って、シフトレジスタにおけるプリアンブルデータを一括ダイバシチ処理する。このとき、従アンテナから送信されるデータはヌルデータに一括変換する。その結果、有効なデータは、主アンテナから送信されるデータのみとなる。ダイバシチ処理が終了すると高速フーリエ変換を行う。
【００１２】
このように、受信データに対する高速フーリエ変換の終了タイミングを検出して、プリアンブル周波数領域データを一括設定し、一括ダイバシチ処理するので、送信データに対する高速フーリエ変換のスタートを従来技術より早めることができ、送受信の切替時間を短縮することができる。
【００１３】
第３の解決手段として、本発明による直交周波数分割多重装置は、上記において、前記プリアンブル用ダイバシチ手段の代わりに、前記シフトレジスタに蓄えたプリアンブル周波数領域データの中で従アンテナ用送信データのみに対して振幅補正処理を行うプリアンブル用振幅補正手段を備えたものである。
【００１４】
このようにすれば、主アンテナからではなく従アンテナから送信するデータについてプリアンブル用振幅補正手段が振幅増幅することにより、従アンテナについての送信回路を不要化でき、回路規模の削減を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかわる直交周波数分割多重装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における直交周波数分割多重装置を図１に基づいて説明する。
【００１７】
図１において、１１１は入力データを直列並列変換するエンコード部、１１２はエンコード部１１１の出力データを複数のアンテナから送信するために分配処理を行うダイバシチ部、１１３はダイバシチ部１１２の出力データを変調する変調部、１１４は変調したデータを蓄えるシフトレジスタ、１１５はシフトレジスタ１１４に蓄えたデータを周波数領域データから時間領域データに逆高速フーリエ変換する高速フーリエ変換部である。上記の各構成要素は従来技術の場合と同様である。
【００１８】
新たな構成要素としての１１６はプリアンブルデータ設定部、１１７はプリアンブル用ダイバシチ部である。プリアンブルデータ設定部１１６は、プリアンブルの出力タイミングにおいて、シフトレジスタ１１４の全段にプリアンブル周波数領域データをサブキャリア段数分、一括して設定する機能を有する。プリアンブル用ダイバシチ部１１７は、プリアンブルデータ設定部１１６によってシフトレジスタ１１４に設定した周波数領域のプリアンブルデータを、アンテナ分配データに従って一括ダイバシチ処理する回路である。
【００１９】
次に、上記のように構成された実施の形態１の直交周波数分割多重装置の動作を説明する。
【００２０】
入力データはエンコード部１１１で直列並列変換され、ダイバシチ部１１２でアンテナ分配データに従って分配される。主アンテナから送信されるデータのみ変調部１１３で変調される。変調部１１３で変調されたデータは、プリアンブルデータを除き、シフトレジスタ１１４に、その段数分蓄えられた後、高速フーリエ変換部１１５で周波数領域データから時間領域データに逆高速フーリエ変換される。
【００２１】
同期検出のために送信するプリアンブルデータについては、プリアンブルデータ設定部１１６がシフトレジスタ１１４に一括設定する。すなわち、プリアンブルデータ設定部１１６は、外部からの送信開始信号に従って、サブキャリア段数分のプリアンブル周波数領域データをメモリから読み出し、シフトレジスタ１１４に一括設定する。
【００２２】
シフトレジスタ１１４へのプリアンブルデータの一括設定が終了すると、直後に、プリアンブル用ダイバシチ部１１７は、アンテナ分配データに従って、シフトレジスタ１１４におけるプリアンブルデータを一括ダイバシチ処理する。このとき、従アンテナから送信されるデータはヌルデータに一括変換する。その結果、有効なデータは、主アンテナから送信されるデータのみとなる。
【００２３】
プリアンブル用ダイバシチ部１１７によるダイバシチ処理が終了すると、高速フーリエ変換部１１５は、シフトレジスタ１１４におけるデータに対して逆高速フーリエ変換を行い、周波数領域データから時間領域データに変換して送信データを生成出力する。
【００２４】
図２は本実施の形態の動作を従来技術と対比して説明するものである。図２（ａ）が本実施の形態の動作を説明し、図２（ｂ）が従来技術の動作を説明する。横軸が時間経過を表し、縦軸がデータ量を表す。
【００２５】
従来技術の場合、図２（ｂ）に示すように、時間経過に従ってシフトレジスタに蓄えられるデータが次第に増えていく。主アンテナから送信すべきデータを黒の塗りつぶしの太い線で表している。従アンテナから送信されるデータについては、ネグレクトされている。ネグレクトされた状態を白抜きの線で表している。時刻ｔ０から蓄積を開始し、時刻ｔ２で蓄積が完了している。送信するサブキャリア段数分すべてのデータが蓄えられるまでに、相当の時間Ｔ２を必要としている。
【００２６】
本実施の形態の場合、図２（ａ）に示すように、まず、時刻ｔ０において、プリアンブルデータ設定部１１６により、主アンテナから送信すべきデータも従アンテナから送信されるデータもまとめて一括でシフトレジスタ１１４に設定する。この一括設定に要する時間はきわめてわずかである。次いで、時刻ｔ１において、プリアンブル用ダイバシチ部１１７は、シフトレジスタ１１４のプリアンブルデータにつき、従アンテナから送信されるデータをヌルデータにすることを条件に、主アンテナから送信されるデータのみを有効データとして、一括的にダイバシチ処理する。このダイバシチ処理に要する時間もきわめてわずかである。
【００２７】
以上の結果、処理に要するトータルの時間Ｔ１（＝ｔ１−ｔ０）は、従来技術の図２（ｂ）の場合の時間Ｔ２（＝ｔ２−ｔ０）よりもはるかに短くてすむ。したがって、プリアンブルの周波数領域データの一括設定と一括ダイバシチを行うことにより、逆高速フーリエ変換処理のスタートを従来技術より早めることができ、送信処理遅延を小さくできるという効果をもたらす。
【００２８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における直交周波数分割多重装置を図３に基づいて説明する。
【００２９】
図３において、２０１はＯＦＤＭ送信部、２０２はＯＦＤＭ受信部である。点線の矢印は受信処理系を示す。ＯＦＤＭ送信部２０１の構成要素として、２１１はエンコード部、２１２はダイバシチ部、２１３は変調部、２１４はシフトレジスタ、２１５は高速フーリエ変換部であり、これらの構成要素は実施の形態１の場合と同様であるので、説明を省略する。ただし、高速フーリエ変換部２１５は、逆高速フーリエ変換だけでなく、受信データに対する高速フーリエ変換の機能も有するものである。
【００３０】
ＯＦＤＭ受信部２０２の構成要素として、２１６は受信したプリアンブルデータから同期検出を行い、出力データをシフトレジスタ２１４に出力する同期部である。２１７は受信データが高速フーリエ変換部２１５で高速フーリエ変換されたデータから有効データを抽出し補正するデータ抽出補正部である。すなわち、高速フーリエ変換部２１５は、同期部２１６からシフトレジスタ２１４を介しての出力データについて、時間領域データから周波数領域データに高速フーリエ変換し、そのデータをデータ抽出補正部２１７に出力するが、データ抽出補正部２１７はその高速フーリエ変換データから有効データを抽出し補正する。２１８はデータ抽出補正部２１７からの出力データを復調する復調部、２１９は復調部２１８の出力データを並列直列変換するデコード部である。
【００３１】
さらに新たな構成要素として、２２１は受信したデータが高速フーリエ変換部２１５において高速フーリエ変換処理が終了するタイミング検証を行い、最適なプリアンブル出力タイミングを生成する高速フーリエ変換終了検出部、２２２は高速フーリエ変換終了検出部２２１が生成するタイミングに従ってシフトレジスタ２１４にプリアンブル周波数領域データをサブキャリア段数分設定するプリアンブルデータ設定部、２２３はシフトレジスタ２１４に設定したプリアンブルデータを一括ダイバシチするプリアンブル用ダイバシチ部である。
【００３２】
次に、上記のように構成された実施の形態２の直交周波数分割多重装置の動作を説明する。
【００３３】
ＯＦＤＭ送信部２０１において、エンコード部２１１、ダイバシチ部２１２、変調部２１３、シフトレジスタ２１４、高速フーリエ変換部２１５の動作については、実施の形態１の場合と同様である。
【００３４】
受信動作は次のようになる。受信したデータから同期部２１６にて同期検出を行う。同期部２１６が検出したタイミングに従ってシフトレジスタ２１４に受信データが蓄えられる。シフトレジスタ２１４の段数分だけ受信データが蓄えられた後、高速フーリエ変換部２１５は、送信時とは逆の、時間領域データから周波数領域データへの高速フーリエ変換を行う。変換された周波数領域データはデータ抽出補正部２１７で補正され、復調部２１８で復調される。復調されたデータはデコード部２１９にて並列直列変換される。
【００３５】
上記において、高速フーリエ変換終了検出部２２１は、外部より与えられた受信データ長分、受信データを受信したかどうかを判断するとともに、受信データ長分の高速フーリエ変換が終了したと判断した時点で、最適なプリアンブル出力タイミングを生成し、そのタイミング信号をプリアンブルデータ設定部２２２に出力する。
【００３６】
プリアンブル出力タイミング信号を入力したプリアンブルデータ設定部２２２は、実施の形態１の場合と同様に、プリアンブル周波数領域データをサブキャリア段数分、シフトレジスタ２１４に一括設定する。
【００３７】
シフトレジスタ２１４へのプリアンブルデータの一括設定が終了すると、直後に、プリアンブル用ダイバシチ部２２３は、アンテナ分配データに従って、シフトレジスタ２１４におけるプリアンブルデータを一括ダイバシチ処理する。このとき、従アンテナから送信されるデータはヌルデータに一括変換する。その結果、有効なデータは、主アンテナから送信するデータのみとなる。
【００３８】
プリアンブル用ダイバシチ部２２３によるダイバシチ処理が終了すると、高速フーリエ変換部２１５は、シフトレジスタ２１４におけるデータに対して逆高速フーリエ変換を行い、周波数領域データから時間領域データに変換して送信データを生成出力する。
【００３９】
以上のように本実施の形態によれば、受信データに対する高速フーリエ変換の終了タイミングを検出して、プリアンブル周波数領域データを一括設定し、一括ダイバシチ処理するので、送信データの逆高速フーリエ変換のスタートを従来技術より早めることができ、送受信の切替時間を短縮することができるという効果をもたらす。
【００４０】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における直交周波数分割多重装置を図４に基づいて説明する。図４において、実施の形態２の図３におけるのと同じ符号は同一構成要素を指しているので、詳しい説明は省略する。本実施の形態においては、実施の形態２の場合のプリアンブル用ダイバシチ部２２３がなく、それに代えて、プリアンブル用振幅補正部２２４を備えている。このプリアンブル用振幅補正部２２４は、アンテナ分配用データに基づいて主アンテナから送信しないプリアンブルデータを振幅補正するものである。
【００４１】
次に、上記のように構成された実施の形態３の直交周波数分割多重装置の動作において、実施の形態２と異なるのは、プリアンブル用振幅補正部２２４の動作である。このプリアンブル用振幅補正部２２４は、シフトレジスタ全段に設定されたプリンブルデータに対してダイバシチ処理するのではなく、従アンテナから送信するデータに対してその振幅を増幅する。この振幅補正処理については、例えば２倍の大きさにする演算を行う。
【００４２】
本実施の形態によれば、実施の形態２による作用効果に加えて、主アンテナからではなく従アンテナから送信するデータについてプリアンブル用振幅補正部２２４が振幅増幅する。このことにより、従アンテナについての送信回路を不要化でき、回路規模の削減を図ることができるという効果をもたらす。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、プリアンブル周波数領域データをシフトレジスタに一括設定して一括ダイバシチを行うことにより、逆高速フーリエ変換処理のスタートを従来技術より早めることができ、送信処理遅延を小さくするという効果をもたらす。
【００４４】
また、受信データの高速フーリエ変換を終了したタイミングを検出した上で上記同様にすることにより、プリアンブルの出力タイミングを従来技術よりも早めることができ、送受信の切替時間を短縮するという効果をもたらす。
【００４５】
また、主アンテナからではなく従アンテナから送信するデータの振幅補正を行うことにより、従アンテナについての送信回路が不要となり、回路規模を削減できるという効果をもたらす。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における直交周波数分割多重装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における直交周波数分割多重装置の動作を従来の技術と対比して示すデータ処理量特性図
【図３】本発明の実施の形態２における直交周波数分割多重装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態３における直交周波数分割多重装置の構成を示すブロック図
【図５】従来の技術における直交周波数分割多重装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１１１，２１１エンコード部
１１２，２１２ダイバシチ部
１１３，２１３変調部
１１４，２１４シフトレジスタ
１１５，２１５高速フーリエ変換部
１１６プリアンブルデータ設定部
１１７プリアンブル用ダイバシチ部
２０１ＯＦＤＭ送信部
２０２ＯＦＤＭ受信部
２１６同期部
２１７データ抽出補正部
２１８復調部
２１９デコード部
２２１高速フーリエ変換終了検出部
２２２プリアンブルデータ設定部
２２３プリアンブル用ダイバシチ部
２２４プリアンブル用振幅補正部

Claims

入力データに対して直列並列変換処理を行うエンコード部と、
前記エンコード部の出力データを複数アンテナ用に分配するダイバシチ部と、
前記ダイバシチ部で分配したデータを変調する変調部と、
前記変調部の出力データをシフトレジスタに蓄えてから、周波数領域データから時間領域データに逆高速フーリエ変換する高速フーリエ変換部とを備えた直交周波数分割多重装置において、
プリアンブルの出力タイミングに合わせてプリアンブル周波数領域データをサブキャリア段数分だけ前記シフトレジスタに一括設定するプリアンブルデータ設定手段と、
前記シフトレジスタに設定した前記プリアンブル周波数領域データをアンテナ分配用データに従って一括ダイバシチするプリアンブル用ダイバシチ手段とを備えたことを特徴とする直交周波数分割多重装置。
入力データに対して直列並列変換処理を行うエンコード部と、
前記エンコード部の出力データを複数アンテナ用に分配するダイバシチ部と、
前記ダイバシチ部で分配したデータを変調する変調部と、
前記変調部の出力データをシフトレジスタに蓄えてから、周波数領域データから時間領域データに逆高速フーリエ変換する高速フーリエ変換部と、
受信したプリアンブルから同期検出処理を行い、前記シフトレジスタへ出力する同期部と、
受信データの時間領域データを前記高速フーリエ変換部において高速フーリエ変換処理して出力される周波数領域データから有効受信データを抽出しデータ補正を行うデータ抽出補正部と、
前記データ抽出補正部からの出力データを復調する復調部と、
復調部の出力データを並列直列変換するデコード部と備えた直交周波数分割多重装置において、
前記高速フーリエ変換部による受信データの高速フーリエ変換が終了したタイミングを検出し、前記検出したタイミングからプリアンブル出力タイミングを生成する高速フーリエ変換終了検出手段と、
前記プリアンブル出力タイミングに合わせてプリアンブル周波数領域データをサブキャリア段数分だけ前記シフトレジスタに一括設定するプリアンブルデータ設定手段と、
前記シフトレジスタに設定した前記プリアンブル周波数領域データをアンテナ分配用データに従って一括ダイバシチするプリアンブル用ダイバシチ手段とを備えたことを特徴とする直交周波数分割多重装置。
請求項１または請求項２に記載の直交周波数分割多重装置において、前記プリアンブル用ダイバシチ手段の代わりに、前記シフトレジスタに蓄えたプリアンブル周波数領域データの中で従アンテナ用送信データのみに対して振幅補正処理を行うプリアンブル用振幅補正手段を備えたことを特徴とする直交周波数分割多重装置。