JP2004320143A - Ｏｆｄｍ復調装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】フェージング等によってＯＦＤＭ信号の振幅が小さくなるときでも、同期を確立することができるＯＦＤＭ復調装置を提供する。
【解決手段】Ａ／Ｄ変換器２の後段側には予備等化装置７が接続される。そして、予備等化装置７は、以前に伝播路推定部５から出力された伝達関数ｈ（ｔ）を平均化した平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を用いてＯＦＤＭ信号を予備的に等化処理する。そして、予備等化装置７から出力されたＯＦＤＭ信号は、同期処理部３によって信号同期されると共に、ＦＦＴ回路４によってフーリエ変換処理され、後段側等化器６によって最終的な等化処理が行われる。これにより、予備等化装置７によって同期処理部３の前段でのＯＦＤＭ信号の信号レベルを高めることができるから、同期処理部３による信号検出の成功確立を高めることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】Ａ／Ｄ変換器２の後段側には予備等化装置７が接続される。そして、予備等化装置７は、以前に伝播路推定部５から出力された伝達関数ｈ（ｔ）を平均化した平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を用いてＯＦＤＭ信号を予備的に等化処理する。そして、予備等化装置７から出力されたＯＦＤＭ信号は、同期処理部３によって信号同期されると共に、ＦＦＴ回路４によってフーリエ変換処理され、後段側等化器６によって最終的な等化処理が行われる。これにより、予備等化装置７によって同期処理部３の前段でのＯＦＤＭ信号の信号レベルを高めることができるから、同期処理部３による信号検出の成功確立を高めることができる。
【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（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）伝送方式による無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に用いるＯＦＤＭ復調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＯＦＤＭ復調装置として、ＯＦＤＭ信号のパケット毎に同期信号を出力する同期処理部と、該同期処理部による同期信号を用いて前記パケット中の各シンボル期間毎にフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、前記同期処理部による同期信号を用いてＯＦＤＭ信号のパケット毎に伝播路を推定する伝播路推定部と、該伝播路推定部による伝播路推定結果を用いて前記フーリエ変換処理部から出力された周波数領域の信号に対して等化処理を行う等化器とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１６５３４６号公報
【０００４】
そして、従来技術では、例えばＡＤコンバータによってディジタル信号に変換されたＯＦＤＭ信号は、同期処理部によって各パケット毎に信号検出と信号同期とが行われ、フーリエ変換処理部に入力される。このとき、フーリエ変換処理部は、同期処理部による同期信号を用いてパケット中の各シンボル期間毎にフーリエ変換処理を行う。また、等化器は、フーリエ変換処理部から出力された周波数領域の信号に対して振幅と位相を修正する等化処理を行い、フェージング等の影響による周波数特性を補正する。そして、等化処理がされた周波数領域の信号は、後段の検波回路を用いて変調方式に応じた検波がされた後、デマッピングを行うことによってデータ信号に復元される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術によるＯＦＤＭ復調装置では、マルチパス伝播路のフェージングによって、受信されたＯＦＤＭ信号はその振幅と位相とが激しく変動する。これに対し、同期処理部は、ＯＦＤＭ信号の各パケットの先頭毎に設けられた既知のプリアンブル期間信号（ショートトレーニングシンボル、ガードインターバルおよびロングトレーニングシンボルによって構成）を用いて各パケットの検出を行っているが、フェージングによってプリアンブル期間信号（特に、パケット検出用のショートトレーニングシンボル）の振幅が信号検出用の閾値よりも小さくなったときには、信号検出を行うことができないという問題がある。
【０００６】
また、従来技術による等化器は、伝播路推定部によって推定した伝播路推定結果（伝播特性）を用いて等化処理を行い、フェージングによるＯＦＤＭ信号の振幅や位相の変動を修正していた。しかし、従来技術による伝播路推定部は、同期処理部によって同期が確立された後に、ＯＦＤＭ信号の既知のプリアンブル期間信号（特に、ロングトレーニングシンボル）を用いて伝播路の推定を行うから、同期が確立される以前では伝播路を推定することができず、同期処理の前段で等化処理を行うことができなかった。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、フェージング等によってＯＦＤＭ信号の振幅が小さくなるときでも、同期を確立することができるＯＦＤＭ復調装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、ＯＦＤＭ信号のパケット毎に同期信号を出力する同期処理部と、該同期処理部による同期信号を用いて前記パケット中の各シンボル期間毎にフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、前記同期処理部による同期信号を用いてＯＦＤＭ信号のパケット毎に伝播路を推定する伝播路推定部と、該伝播路推定部による伝播路推定結果を用いて前記フーリエ変換処理部から出力された周波数領域の信号に対して等化処理を行う等化器とからなるＯＦＤＭ復調装置に適用される。
【０００９】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記同期処理部の前段には、以前に同期確立したときの伝播路推定結果を用いて予備的な等化処理を行う予備等化手段を設ける構成としたことにある。
【００１０】
このように構成したことにより、予備等化手段は、以前の伝播路推定結果を用いてＯＦＤＭ信号に対して予備的な等化処理を行うから、同期処理部に入力される前段でフェージング等によるＯＦＤＭ信号の振幅や位相の変動を修正することができる。この結果、同期処理部に入力されるＯＦＤＭ信号のプリアンブル期間信号の振幅を増加させて、信号検出用の閾値よりも大きくすることができるから、同期処理部による信号同期を容易に確立することができる。
【００１１】
請求項２の発明では、予備等化手段は、複数の伝播路推定結果の平均値を用いて予備的な等化処理を行う構成としている。
【００１２】
これにより、同期処理部によって複数回に亘って同期が確立されたときには、予備等化手段は、これらの同期確立時に伝播路推定部によって推定された複数の伝播路推定結果の平均値を用いて予備的な等化処理を行う。この結果、伝播路推定結果の平均値はＯＦＤＭ復調装置が設置された周囲の静的なマルチパスに対応するから、同期処理部の前段側のＯＦＤＭ信号に対して静的なマルチパスによる振幅や位相の変動を修正することができ、同期処理部による信号検出の成功確率を高めることができる。
【００１３】
請求項３の発明では、予備等化手段は、起動時から予め決められた所定数の伝播路推定結果の平均値を算出する平均値算出部と、該平均値算出部による平均伝播路推定結果を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された平均伝播路推定結果を用いて同期処理部の前段側のＯＦＤＭ信号に対して等化処理を行う等化処理部とによって構成している。
【００１４】
これにより、起動時から同期処理部によって複数回に亘って同期が確立されたときには、平均値算出部はこれらの同期確立時に伝播路推定部によって推定された複数の伝播路推定結果の平均値を算出する。このため、平均値算出部によってＯＦＤＭ復調装置が設置された周囲の静的なマルチパスに対応した平均伝播路推定結果を算出することができると共に、特異なマルチパスによる伝播路推定結果を排除することができる。そして、等化処理部はこの平均伝播路推定結果を用いてＯＦＤＭ信号に等化処理を行うから、同期処理部の前段側のＯＦＤＭ信号に対して静的なマルチパスによる振幅や位相の変動を修正することができ、同期処理部による信号検出の成功確率を高めることができる。
【００１５】
請求項４の発明では、前記平均値算出部と記憶部との間には、平均伝播路推定結果を一時的に保持するラッチ部を設けている。
【００１６】
これにより、平均値算出部から新たな平均伝播路推定結果が出力されたときでも、ラッチ部はこの平均伝播路推定結果を一時的に保持するから、等化処理部がＯＦＤＭ信号に対して予備的な等化処理を行っている途中で記憶部内の平均伝播路推定結果が更新されるのを防ぐことができ、等化処理部の誤動作を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ復調装置を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１８】
図において、１はＩＱ信号検波器で、該ＩＱ信号検波器１の入力側には、例えばミキサを介してアンテナ（いずれも図示せず）が接続されている。そして、アンテナから受信された高周波信号（ＲＦ信号）は、ミキサによって中間周波信号（ＩＦ信号）に周波数変換されると共に、ＩＱ信号検波器１は、このダウンコンバートされた中間周波信号を直交検波し、Ｉ信号（同相信号）とＱ信号（直交信号）とからなるベースバンドのＯＦＤＭ信号を出力している。
【００１９】
２はＩＱ信号検波器１の出力側に接続されたＡ／Ｄ変換器で、該Ａ／Ｄ変換器２は、ＩＱ信号検波器１から出力されるベースバンドのＯＦＤＭ信号をディジタル信号に変換している。
【００２０】
３は後述の予備等化装置７を介してＡ／Ｄ変換器２の出力側に接続された同期処理部で、該同期処理部３は、予備等化装置７によって予備的な等化処理がされたＯＦＤＭ信号に対して各パケット毎に信号検出と信号同期とを行い、ＯＦＤＭ信号のパケット毎に同期信号Ｓを出力している。このとき、同期処理部３は、例えばＯＦＤＭ信号の各パケットの先頭毎に設けられたプリアンブル期間信号が信号検出の閾値を超えたか否かによって各パケットの検出を行っている。
【００２１】
具体的には、パケットの先頭でプリアンブル期間信号の振幅が信号検出の閾値を超えた場合にパケットが検出されると共に、プリアンブル期間信号は既知の信号のため、相互相関または遅延させた自己相関を算出し、ピーク検出を行うことによって同期を確立している。
【００２２】
４は予備等化装置７の出力側に接続されたフーリエ変換処理部としての高速フーリエ変換回路（以下、ＦＦＴ回路４という）で、該ＦＦＴ回路４は、ＯＦＤＭ信号の各パケットが複数のシンボル期間を含むのに対して、同期処理部３から出力される同期信号Ｓを用いて予備等化装置７から出力されたパケット中の各シンボル期間毎にフーリエ変換処理を行っている。具体的には、同期処理部３によってパケットの先頭で同期を確立した後は、内部で作られる一定間隔のトリガ信号を用いてＦＦＴ窓のタイミングを決定し、シンボル期間毎のフーリエ変換処理を行うものである。そして、ＦＦＴ回路４は、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を周波数領域に変換すると共に、この周波数領域に変換された信号（周波数領域信号Ｙ（ｆ））を後述の後段側等化器６に向けて出力している。
【００２３】
５は予備等化装置７の出力側に接続された伝播路推定部で、該伝播路推定部５は、同期処理部３による同期信号Ｓを用いてＯＦＤＭ信号のパケット毎に伝播路を推定し、推定した伝播路（マルチパス）に応じた周波数応答からなる伝達関数Ｈ（ｆ）と時間応答からなる伝達関数ｈ（ｔ）とを伝播路推定結果として出力するものである。
【００２４】
６は伝播路推定部５による伝達関数Ｈ（ｆ）を用いてＦＦＴ回路４から出力された周波数領域信号Ｙ（ｆ）に対して適応等化処理を行う後段側等化器で、該後段側等化器６は、周波数領域信号Ｙ（ｆ）と伝達関数Ｈ（ｆ）との複素数の除算を行い、この演算結果を出力信号Ｘ（ｆ）として出力している（Ｘ（ｆ）＝Ｙ（ｆ）／Ｈ（ｆ））。そして、適応等化処理された出力信号Ｘ（ｆ）は、後段側等化器６の出力側に接続された検波回路（図示せず）を用いて各サブキャリアの変調方式に応じて検波されると共に、検波後にデマッピングを行うことによってデータ信号に復元されるものである。
【００２５】
７は同期処理部３の前段側に設けられた予備等化装置で、該予備等化装置７は後述の平均値算出部８、ラッチ部９、ＲＡＭ１０および前段側等化器１１によって大略構成されている。
【００２６】
８は伝播路推定部５に接続された平均値算出部で、該平均値算出部８は、同期処理部３によって同期が確立する毎に伝播路推定部５から伝達関数ｈ（ｔ）が出力されるのに対し、これら複数の伝達関数ｈ（ｔ）の平均を算出している。そして、平均値算出部８は、算出した平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））をラッチ部９に出力している。また、平均値算出部８は、例えばＯＦＤＭ復調装置の起動時から予め決められた所定回数分の伝達関数ｈ（ｔ）を平均化している。これにより、平均値算出部８は、特異な（希少な）マルチパスによる伝達関数を排除している。
【００２７】
９は平均値算出部８の出力側に接続されたラッチ部で、該ラッチ部９は、平均値算出部８から出力される平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を一時的に保持し、例えば同期処理部３から次回の同期信号Ｓが出力されたときに平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））をＲＡＭ１０に向けて出力する。これにより、ラッチ部９は、平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））がＲＡＭ１０に直接出力されるのを防ぎ、前段側等化器１１がＯＦＤＭ信号に対して予備的な等化処理を行っている途中でＲＡＭ１０内の平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））が更新されるのを防止している。
【００２８】
１０はラッチ部９の出力側に接続された記憶部としてのＲＡＭで、該ＲＡＭ１０は平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を記憶すると共に、この記憶された平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））は同期処理部３から同期信号Ｓが出力される毎に更新されるものである。また、ＲＡＭ１０は、ＯＦＤＭ復調装置の起動時には例えば直接波だけの理想的な伝播路に対応した伝播特性（初期伝達関数ｈｏ（ｔ））を記憶している。
【００２９】
１１はＲＡＭ１０に記憶された初期伝達関数ｈｏ（ｔ）と平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））とを用いて等化処理を行う等化処理部としての前段側等化器で、該前段側等化器１１は、例えばトランスバーサルフィルタ（シフトレジスタ、畳み込み演算）等によって構成され、時間領域（ベースバンド）のＯＦＤＭ信号と初期伝達関数ｈｏ（ｔ）または平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））との畳み込み積分、相関演算等を行うことによって予備的な適応等化処理を行っている。ここで、前段側等化器１１は、同期が確立されていない起動時には、初期伝達関数ｈｏ（ｔ）を用いて等化処理を行うから、このときの前段側等化器１１の入力波形と出力波形とは一致する。一方、１回でも同期が確立された後には、前段側等化器１１は平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を用いて等化処理を行うものである。
【００３０】
本実施の形態によるＯＦＤＭ復調装置は上述のように構成されるものであり、次にその作動について説明する。
【００３１】
まず、アンテナから高周波信号を受信すると、ミキサはこの高周波信号を中間周波信号に周波数変換する。そして、中間周波信号はＩＱ信号検波器１によってＩ信号とＱ信号とからなるベースバンドのＯＦＤＭ信号に復調され、Ａ／Ｄ変換器２によってディジタル信号に変換される。
【００３２】
次に、予備等化装置７の前段側等化器１１は、ベースバンドのＯＦＤＭ信号に対してＲＡＭ１０に記憶された初期伝達関数ｈｏ（ｔ）または平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を用いて予備的な等化処理を行う。ここで、前段側等化器１１は、ＯＦＤＭ復調装置の起動時には初期伝達関数ｈｏ（ｔ）を用いて等化処理を行うから、このときのＯＦＤＭ信号は振幅や位相がそのままの状態で同期処理部３等に入力される。
【００３３】
一方、１回でも同期が確立された後には、伝播路推定部５から伝達関数ｈ（ｔ）が出力されて、平均値算出部８は平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を更新するから、前段側等化器１１は、更新された平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を用いて等化処理を行う。これにより、フェージングが生じている場合であっても、ＯＦＤＭ信号の振幅や位相を予備的に修正することができるから、プリアンブル期間信号を含めたＯＦＤＭ信号全体の信号レベルが上昇する。
【００３４】
そして、前段側等化器１１から出力されたＯＦＤＭ信号は、同期処理部３によって信号検出と信号同期とが行われる。このとき、前段側等化器１１によって予備的に等化処理がされたＯＦＤＭ信号のプリアンブル期間信号は信号レベルが上昇しているから、同期処理部３は高い確率でＯＦＤＭ信号の各パケットを検出し、同期信号Ｓを出力する。
【００３５】
これにより、ＦＦＴ回路４は同期信号Ｓを用いてＯＦＤＭ信号の各シンボル期間毎にフーリエ変換処理を行うと共に、伝播路推定部５はＯＦＤＭ信号のパケット毎に伝播路を推定して伝達関数Ｈ（ｆ），ｈ（ｔ）を出力する。この結果、後段側等化器６は、伝播路推定部５による伝達関数Ｈ（ｆ）を用いてＦＦＴ回路４から出力された周波数領域信号Ｙ（ｆ）に対して等化処理を行い、出力信号Ｘ（ｆ）を出力する。
【００３６】
最後に、適応等化処理された出力信号Ｘ（ｆ）は、後段側等化器６の出力側に接続された検波回路（図示せず）を用いて各サブキャリアの変調方式に応じて検波されると共に、検波後にデマッピングを行うことによってデータ信号に復元される。
【００３７】
かくして、本実施の形態では、同期処理部３の前段には、以前に同期確立したときの伝播路推定結果（伝達関数ｈ（ｔ））を用いて予備的な等化処理を行う予備等化装置７を設けたから、同期処理部３に入力される前段でフェージング等によるＯＦＤＭ信号の振幅や位相の変動を修正することができる。この結果、同期処理部３に入力されるＯＦＤＭ信号のプリアンブル期間信号の振幅を増加させて、信号検出用の閾値よりも大きくすることができるから、信号検出用の閾値を低下させることなく同期処理部３による信号同期を容易に確立することができる。
【００３８】
また、予備等化装置７は、同期処理部３によって複数回に亘って同期が確立されたときに、これらの同期確立毎の複数の伝達関数ｈ（ｔ）を平均化した平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を用いて予備的な等化処理を行うから、平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））をＯＦＤＭ復調装置が設置された周囲の静的なマルチパスに対応させることができる。このため、同期処理部３の前段側のＯＦＤＭ信号に対して静的なマルチパスによる振幅や位相の変動を修正することができ、同期処理部３による信号検出の成功確率を高めることができる。そして、前段側等化器１１によって室内構造等による静的な伝播システムの影響を修正できると共に、後段側等化器６によって人の移動等による動的な伝播システムの影響を修正でき、等化処理の性能を高めることができる。
【００３９】
また、予備等化装置７は、起動時から予め決められた所定数の伝達関数ｈ（ｔ）の平均値を算出する平均値算出部８を備える構成としたから、平均値算出部８によってＯＦＤＭ復調装置が設置された周囲の静的なマルチパスに対応した平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を算出することができると共に、特異なマルチパスによる伝達関数ｈ（ｔ）を排除することができる。
【００４０】
さらに、平均値算出部８とＲＡＭ１０との間にはラッチ部９を設けたから、平均値算出部８から新たな平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））が出力されたときでも、この平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））をラッチ部９によって一時的に保持することができる。このため、前段側等化器１１がＯＦＤＭ信号に対して予備的な等化処理を行っている途中でＲＡＭ１０内の平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））が更新されるのを防ぐことができ、前段側等化器１１の誤動作を防止して信頼性を高めることができる。
【００４１】
なお、前記実施の形態では、高周波信号を中間周波信号にダウンコンバートするミキサ等を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばミキサ等を省き、アンテナによって受信した信号を直接的に直交検波するダイレクトコンバージョンの構成としてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、同期処理部の前段には、以前に同期確立したときの伝播路推定結果を用いて予備的な等化処理を行う予備等化手段を設けたから、予備等化手段によって同期処理部に入力される前段でフェージング等によるＯＦＤＭ信号の振幅や位相の変動を修正することができる。この結果、同期処理部に入力されるＯＦＤＭ信号のプリアンブル期間信号の振幅を増加させて、信号検出用の閾値よりも大きくすることができるから、同期処理部による信号同期を容易に確立することができる。
【００４３】
また、請求項２の発明によれば、予備等化手段は、同期処理部によって複数回に亘って同期が確立されたときに、これらの同期確立毎の複数の伝播路推定結果を平均化した平均伝播路推定結果を用いて予備的な等化処理を行うから、平均伝播路推定結果をＯＦＤＭ復調装置が設置された周囲の静的なマルチパスに対応させることができる。このため、同期処理部の前段側のＯＦＤＭ信号に対して静的なマルチパスによる振幅や位相の変動を修正することができ、同期処理部による信号検出の成功確率を高めることができる。
【００４４】
また、請求項３の発明によれば、予備等化手段は、起動時から予め決められた所定数の伝播路推定結果の平均値を算出する平均値算出部を備える構成としたから、平均値算出部によってＯＦＤＭ復調装置が設置された周囲の静的なマルチパスに対応した平均伝播路推定結果を算出することができると共に、特異なマルチパスによる伝播路推定結果を排除することができる。
【００４５】
さらに、請求項４の発明によれば、平均値算出部と記憶部との間にはラッチ部を設けたから、平均値算出部から新たな平均伝播路推定結果が出力されたときでも、この平均伝播路推定結果をラッチ部によって一時的に保持することができる。このため、等化処理部がＯＦＤＭ信号に対して予備的な等化処理を行っている途中で記憶部内の平均伝播路推定結果が更新されるのを防ぐことができ、等化処理部の誤動作を防止して信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ復調装置を示す全体構成図である。
【符号の説明】
２ Ａ／Ｄ変換器
３ 同期処理部
４ ＦＦＴ回路（フーリエ変換処理部）
５ 伝播路推定部
６ 後段側等化器（等化器）
７ 予備等化装置（予備等化手段）
８ 平均値算出部
９ ラッチ部
１０ ＲＡＭ（記憶部）
１１ 前段側等化器（等化処理部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）伝送方式による無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に用いるＯＦＤＭ復調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＯＦＤＭ復調装置として、ＯＦＤＭ信号のパケット毎に同期信号を出力する同期処理部と、該同期処理部による同期信号を用いて前記パケット中の各シンボル期間毎にフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、前記同期処理部による同期信号を用いてＯＦＤＭ信号のパケット毎に伝播路を推定する伝播路推定部と、該伝播路推定部による伝播路推定結果を用いて前記フーリエ変換処理部から出力された周波数領域の信号に対して等化処理を行う等化器とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１６５３４６号公報
【０００４】
そして、従来技術では、例えばＡＤコンバータによってディジタル信号に変換されたＯＦＤＭ信号は、同期処理部によって各パケット毎に信号検出と信号同期とが行われ、フーリエ変換処理部に入力される。このとき、フーリエ変換処理部は、同期処理部による同期信号を用いてパケット中の各シンボル期間毎にフーリエ変換処理を行う。また、等化器は、フーリエ変換処理部から出力された周波数領域の信号に対して振幅と位相を修正する等化処理を行い、フェージング等の影響による周波数特性を補正する。そして、等化処理がされた周波数領域の信号は、後段の検波回路を用いて変調方式に応じた検波がされた後、デマッピングを行うことによってデータ信号に復元される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術によるＯＦＤＭ復調装置では、マルチパス伝播路のフェージングによって、受信されたＯＦＤＭ信号はその振幅と位相とが激しく変動する。これに対し、同期処理部は、ＯＦＤＭ信号の各パケットの先頭毎に設けられた既知のプリアンブル期間信号（ショートトレーニングシンボル、ガードインターバルおよびロングトレーニングシンボルによって構成）を用いて各パケットの検出を行っているが、フェージングによってプリアンブル期間信号（特に、パケット検出用のショートトレーニングシンボル）の振幅が信号検出用の閾値よりも小さくなったときには、信号検出を行うことができないという問題がある。
【０００６】
また、従来技術による等化器は、伝播路推定部によって推定した伝播路推定結果（伝播特性）を用いて等化処理を行い、フェージングによるＯＦＤＭ信号の振幅や位相の変動を修正していた。しかし、従来技術による伝播路推定部は、同期処理部によって同期が確立された後に、ＯＦＤＭ信号の既知のプリアンブル期間信号（特に、ロングトレーニングシンボル）を用いて伝播路の推定を行うから、同期が確立される以前では伝播路を推定することができず、同期処理の前段で等化処理を行うことができなかった。
【０００７】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、フェージング等によってＯＦＤＭ信号の振幅が小さくなるときでも、同期を確立することができるＯＦＤＭ復調装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、ＯＦＤＭ信号のパケット毎に同期信号を出力する同期処理部と、該同期処理部による同期信号を用いて前記パケット中の各シンボル期間毎にフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、前記同期処理部による同期信号を用いてＯＦＤＭ信号のパケット毎に伝播路を推定する伝播路推定部と、該伝播路推定部による伝播路推定結果を用いて前記フーリエ変換処理部から出力された周波数領域の信号に対して等化処理を行う等化器とからなるＯＦＤＭ復調装置に適用される。
【０００９】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、前記同期処理部の前段には、以前に同期確立したときの伝播路推定結果を用いて予備的な等化処理を行う予備等化手段を設ける構成としたことにある。
【００１０】
このように構成したことにより、予備等化手段は、以前の伝播路推定結果を用いてＯＦＤＭ信号に対して予備的な等化処理を行うから、同期処理部に入力される前段でフェージング等によるＯＦＤＭ信号の振幅や位相の変動を修正することができる。この結果、同期処理部に入力されるＯＦＤＭ信号のプリアンブル期間信号の振幅を増加させて、信号検出用の閾値よりも大きくすることができるから、同期処理部による信号同期を容易に確立することができる。
【００１１】
請求項２の発明では、予備等化手段は、複数の伝播路推定結果の平均値を用いて予備的な等化処理を行う構成としている。
【００１２】
これにより、同期処理部によって複数回に亘って同期が確立されたときには、予備等化手段は、これらの同期確立時に伝播路推定部によって推定された複数の伝播路推定結果の平均値を用いて予備的な等化処理を行う。この結果、伝播路推定結果の平均値はＯＦＤＭ復調装置が設置された周囲の静的なマルチパスに対応するから、同期処理部の前段側のＯＦＤＭ信号に対して静的なマルチパスによる振幅や位相の変動を修正することができ、同期処理部による信号検出の成功確率を高めることができる。
【００１３】
請求項３の発明では、予備等化手段は、起動時から予め決められた所定数の伝播路推定結果の平均値を算出する平均値算出部と、該平均値算出部による平均伝播路推定結果を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された平均伝播路推定結果を用いて同期処理部の前段側のＯＦＤＭ信号に対して等化処理を行う等化処理部とによって構成している。
【００１４】
これにより、起動時から同期処理部によって複数回に亘って同期が確立されたときには、平均値算出部はこれらの同期確立時に伝播路推定部によって推定された複数の伝播路推定結果の平均値を算出する。このため、平均値算出部によってＯＦＤＭ復調装置が設置された周囲の静的なマルチパスに対応した平均伝播路推定結果を算出することができると共に、特異なマルチパスによる伝播路推定結果を排除することができる。そして、等化処理部はこの平均伝播路推定結果を用いてＯＦＤＭ信号に等化処理を行うから、同期処理部の前段側のＯＦＤＭ信号に対して静的なマルチパスによる振幅や位相の変動を修正することができ、同期処理部による信号検出の成功確率を高めることができる。
【００１５】
請求項４の発明では、前記平均値算出部と記憶部との間には、平均伝播路推定結果を一時的に保持するラッチ部を設けている。
【００１６】
これにより、平均値算出部から新たな平均伝播路推定結果が出力されたときでも、ラッチ部はこの平均伝播路推定結果を一時的に保持するから、等化処理部がＯＦＤＭ信号に対して予備的な等化処理を行っている途中で記憶部内の平均伝播路推定結果が更新されるのを防ぐことができ、等化処理部の誤動作を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ復調装置を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１８】
図において、１はＩＱ信号検波器で、該ＩＱ信号検波器１の入力側には、例えばミキサを介してアンテナ（いずれも図示せず）が接続されている。そして、アンテナから受信された高周波信号（ＲＦ信号）は、ミキサによって中間周波信号（ＩＦ信号）に周波数変換されると共に、ＩＱ信号検波器１は、このダウンコンバートされた中間周波信号を直交検波し、Ｉ信号（同相信号）とＱ信号（直交信号）とからなるベースバンドのＯＦＤＭ信号を出力している。
【００１９】
２はＩＱ信号検波器１の出力側に接続されたＡ／Ｄ変換器で、該Ａ／Ｄ変換器２は、ＩＱ信号検波器１から出力されるベースバンドのＯＦＤＭ信号をディジタル信号に変換している。
【００２０】
３は後述の予備等化装置７を介してＡ／Ｄ変換器２の出力側に接続された同期処理部で、該同期処理部３は、予備等化装置７によって予備的な等化処理がされたＯＦＤＭ信号に対して各パケット毎に信号検出と信号同期とを行い、ＯＦＤＭ信号のパケット毎に同期信号Ｓを出力している。このとき、同期処理部３は、例えばＯＦＤＭ信号の各パケットの先頭毎に設けられたプリアンブル期間信号が信号検出の閾値を超えたか否かによって各パケットの検出を行っている。
【００２１】
具体的には、パケットの先頭でプリアンブル期間信号の振幅が信号検出の閾値を超えた場合にパケットが検出されると共に、プリアンブル期間信号は既知の信号のため、相互相関または遅延させた自己相関を算出し、ピーク検出を行うことによって同期を確立している。
【００２２】
４は予備等化装置７の出力側に接続されたフーリエ変換処理部としての高速フーリエ変換回路（以下、ＦＦＴ回路４という）で、該ＦＦＴ回路４は、ＯＦＤＭ信号の各パケットが複数のシンボル期間を含むのに対して、同期処理部３から出力される同期信号Ｓを用いて予備等化装置７から出力されたパケット中の各シンボル期間毎にフーリエ変換処理を行っている。具体的には、同期処理部３によってパケットの先頭で同期を確立した後は、内部で作られる一定間隔のトリガ信号を用いてＦＦＴ窓のタイミングを決定し、シンボル期間毎のフーリエ変換処理を行うものである。そして、ＦＦＴ回路４は、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を周波数領域に変換すると共に、この周波数領域に変換された信号（周波数領域信号Ｙ（ｆ））を後述の後段側等化器６に向けて出力している。
【００２３】
５は予備等化装置７の出力側に接続された伝播路推定部で、該伝播路推定部５は、同期処理部３による同期信号Ｓを用いてＯＦＤＭ信号のパケット毎に伝播路を推定し、推定した伝播路（マルチパス）に応じた周波数応答からなる伝達関数Ｈ（ｆ）と時間応答からなる伝達関数ｈ（ｔ）とを伝播路推定結果として出力するものである。
【００２４】
６は伝播路推定部５による伝達関数Ｈ（ｆ）を用いてＦＦＴ回路４から出力された周波数領域信号Ｙ（ｆ）に対して適応等化処理を行う後段側等化器で、該後段側等化器６は、周波数領域信号Ｙ（ｆ）と伝達関数Ｈ（ｆ）との複素数の除算を行い、この演算結果を出力信号Ｘ（ｆ）として出力している（Ｘ（ｆ）＝Ｙ（ｆ）／Ｈ（ｆ））。そして、適応等化処理された出力信号Ｘ（ｆ）は、後段側等化器６の出力側に接続された検波回路（図示せず）を用いて各サブキャリアの変調方式に応じて検波されると共に、検波後にデマッピングを行うことによってデータ信号に復元されるものである。
【００２５】
７は同期処理部３の前段側に設けられた予備等化装置で、該予備等化装置７は後述の平均値算出部８、ラッチ部９、ＲＡＭ１０および前段側等化器１１によって大略構成されている。
【００２６】
８は伝播路推定部５に接続された平均値算出部で、該平均値算出部８は、同期処理部３によって同期が確立する毎に伝播路推定部５から伝達関数ｈ（ｔ）が出力されるのに対し、これら複数の伝達関数ｈ（ｔ）の平均を算出している。そして、平均値算出部８は、算出した平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））をラッチ部９に出力している。また、平均値算出部８は、例えばＯＦＤＭ復調装置の起動時から予め決められた所定回数分の伝達関数ｈ（ｔ）を平均化している。これにより、平均値算出部８は、特異な（希少な）マルチパスによる伝達関数を排除している。
【００２７】
９は平均値算出部８の出力側に接続されたラッチ部で、該ラッチ部９は、平均値算出部８から出力される平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を一時的に保持し、例えば同期処理部３から次回の同期信号Ｓが出力されたときに平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））をＲＡＭ１０に向けて出力する。これにより、ラッチ部９は、平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））がＲＡＭ１０に直接出力されるのを防ぎ、前段側等化器１１がＯＦＤＭ信号に対して予備的な等化処理を行っている途中でＲＡＭ１０内の平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））が更新されるのを防止している。
【００２８】
１０はラッチ部９の出力側に接続された記憶部としてのＲＡＭで、該ＲＡＭ１０は平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を記憶すると共に、この記憶された平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））は同期処理部３から同期信号Ｓが出力される毎に更新されるものである。また、ＲＡＭ１０は、ＯＦＤＭ復調装置の起動時には例えば直接波だけの理想的な伝播路に対応した伝播特性（初期伝達関数ｈｏ（ｔ））を記憶している。
【００２９】
１１はＲＡＭ１０に記憶された初期伝達関数ｈｏ（ｔ）と平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））とを用いて等化処理を行う等化処理部としての前段側等化器で、該前段側等化器１１は、例えばトランスバーサルフィルタ（シフトレジスタ、畳み込み演算）等によって構成され、時間領域（ベースバンド）のＯＦＤＭ信号と初期伝達関数ｈｏ（ｔ）または平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））との畳み込み積分、相関演算等を行うことによって予備的な適応等化処理を行っている。ここで、前段側等化器１１は、同期が確立されていない起動時には、初期伝達関数ｈｏ（ｔ）を用いて等化処理を行うから、このときの前段側等化器１１の入力波形と出力波形とは一致する。一方、１回でも同期が確立された後には、前段側等化器１１は平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を用いて等化処理を行うものである。
【００３０】
本実施の形態によるＯＦＤＭ復調装置は上述のように構成されるものであり、次にその作動について説明する。
【００３１】
まず、アンテナから高周波信号を受信すると、ミキサはこの高周波信号を中間周波信号に周波数変換する。そして、中間周波信号はＩＱ信号検波器１によってＩ信号とＱ信号とからなるベースバンドのＯＦＤＭ信号に復調され、Ａ／Ｄ変換器２によってディジタル信号に変換される。
【００３２】
次に、予備等化装置７の前段側等化器１１は、ベースバンドのＯＦＤＭ信号に対してＲＡＭ１０に記憶された初期伝達関数ｈｏ（ｔ）または平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を用いて予備的な等化処理を行う。ここで、前段側等化器１１は、ＯＦＤＭ復調装置の起動時には初期伝達関数ｈｏ（ｔ）を用いて等化処理を行うから、このときのＯＦＤＭ信号は振幅や位相がそのままの状態で同期処理部３等に入力される。
【００３３】
一方、１回でも同期が確立された後には、伝播路推定部５から伝達関数ｈ（ｔ）が出力されて、平均値算出部８は平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を更新するから、前段側等化器１１は、更新された平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を用いて等化処理を行う。これにより、フェージングが生じている場合であっても、ＯＦＤＭ信号の振幅や位相を予備的に修正することができるから、プリアンブル期間信号を含めたＯＦＤＭ信号全体の信号レベルが上昇する。
【００３４】
そして、前段側等化器１１から出力されたＯＦＤＭ信号は、同期処理部３によって信号検出と信号同期とが行われる。このとき、前段側等化器１１によって予備的に等化処理がされたＯＦＤＭ信号のプリアンブル期間信号は信号レベルが上昇しているから、同期処理部３は高い確率でＯＦＤＭ信号の各パケットを検出し、同期信号Ｓを出力する。
【００３５】
これにより、ＦＦＴ回路４は同期信号Ｓを用いてＯＦＤＭ信号の各シンボル期間毎にフーリエ変換処理を行うと共に、伝播路推定部５はＯＦＤＭ信号のパケット毎に伝播路を推定して伝達関数Ｈ（ｆ），ｈ（ｔ）を出力する。この結果、後段側等化器６は、伝播路推定部５による伝達関数Ｈ（ｆ）を用いてＦＦＴ回路４から出力された周波数領域信号Ｙ（ｆ）に対して等化処理を行い、出力信号Ｘ（ｆ）を出力する。
【００３６】
最後に、適応等化処理された出力信号Ｘ（ｆ）は、後段側等化器６の出力側に接続された検波回路（図示せず）を用いて各サブキャリアの変調方式に応じて検波されると共に、検波後にデマッピングを行うことによってデータ信号に復元される。
【００３７】
かくして、本実施の形態では、同期処理部３の前段には、以前に同期確立したときの伝播路推定結果（伝達関数ｈ（ｔ））を用いて予備的な等化処理を行う予備等化装置７を設けたから、同期処理部３に入力される前段でフェージング等によるＯＦＤＭ信号の振幅や位相の変動を修正することができる。この結果、同期処理部３に入力されるＯＦＤＭ信号のプリアンブル期間信号の振幅を増加させて、信号検出用の閾値よりも大きくすることができるから、信号検出用の閾値を低下させることなく同期処理部３による信号同期を容易に確立することができる。
【００３８】
また、予備等化装置７は、同期処理部３によって複数回に亘って同期が確立されたときに、これらの同期確立毎の複数の伝達関数ｈ（ｔ）を平均化した平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を用いて予備的な等化処理を行うから、平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））をＯＦＤＭ復調装置が設置された周囲の静的なマルチパスに対応させることができる。このため、同期処理部３の前段側のＯＦＤＭ信号に対して静的なマルチパスによる振幅や位相の変動を修正することができ、同期処理部３による信号検出の成功確率を高めることができる。そして、前段側等化器１１によって室内構造等による静的な伝播システムの影響を修正できると共に、後段側等化器６によって人の移動等による動的な伝播システムの影響を修正でき、等化処理の性能を高めることができる。
【００３９】
また、予備等化装置７は、起動時から予め決められた所定数の伝達関数ｈ（ｔ）の平均値を算出する平均値算出部８を備える構成としたから、平均値算出部８によってＯＦＤＭ復調装置が設置された周囲の静的なマルチパスに対応した平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））を算出することができると共に、特異なマルチパスによる伝達関数ｈ（ｔ）を排除することができる。
【００４０】
さらに、平均値算出部８とＲＡＭ１０との間にはラッチ部９を設けたから、平均値算出部８から新たな平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））が出力されたときでも、この平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））をラッチ部９によって一時的に保持することができる。このため、前段側等化器１１がＯＦＤＭ信号に対して予備的な等化処理を行っている途中でＲＡＭ１０内の平均伝達関数ｍ（ｈ（ｔ））が更新されるのを防ぐことができ、前段側等化器１１の誤動作を防止して信頼性を高めることができる。
【００４１】
なお、前記実施の形態では、高周波信号を中間周波信号にダウンコンバートするミキサ等を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えばミキサ等を省き、アンテナによって受信した信号を直接的に直交検波するダイレクトコンバージョンの構成としてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、同期処理部の前段には、以前に同期確立したときの伝播路推定結果を用いて予備的な等化処理を行う予備等化手段を設けたから、予備等化手段によって同期処理部に入力される前段でフェージング等によるＯＦＤＭ信号の振幅や位相の変動を修正することができる。この結果、同期処理部に入力されるＯＦＤＭ信号のプリアンブル期間信号の振幅を増加させて、信号検出用の閾値よりも大きくすることができるから、同期処理部による信号同期を容易に確立することができる。
【００４３】
また、請求項２の発明によれば、予備等化手段は、同期処理部によって複数回に亘って同期が確立されたときに、これらの同期確立毎の複数の伝播路推定結果を平均化した平均伝播路推定結果を用いて予備的な等化処理を行うから、平均伝播路推定結果をＯＦＤＭ復調装置が設置された周囲の静的なマルチパスに対応させることができる。このため、同期処理部の前段側のＯＦＤＭ信号に対して静的なマルチパスによる振幅や位相の変動を修正することができ、同期処理部による信号検出の成功確率を高めることができる。
【００４４】
また、請求項３の発明によれば、予備等化手段は、起動時から予め決められた所定数の伝播路推定結果の平均値を算出する平均値算出部を備える構成としたから、平均値算出部によってＯＦＤＭ復調装置が設置された周囲の静的なマルチパスに対応した平均伝播路推定結果を算出することができると共に、特異なマルチパスによる伝播路推定結果を排除することができる。
【００４５】
さらに、請求項４の発明によれば、平均値算出部と記憶部との間にはラッチ部を設けたから、平均値算出部から新たな平均伝播路推定結果が出力されたときでも、この平均伝播路推定結果をラッチ部によって一時的に保持することができる。このため、等化処理部がＯＦＤＭ信号に対して予備的な等化処理を行っている途中で記憶部内の平均伝播路推定結果が更新されるのを防ぐことができ、等化処理部の誤動作を防止して信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるＯＦＤＭ復調装置を示す全体構成図である。
【符号の説明】
２ Ａ／Ｄ変換器
３ 同期処理部
４ ＦＦＴ回路（フーリエ変換処理部）
５ 伝播路推定部
６ 後段側等化器（等化器）
７ 予備等化装置（予備等化手段）
８ 平均値算出部
９ ラッチ部
１０ ＲＡＭ（記憶部）
１１ 前段側等化器（等化処理部）
Claims (4)
- ＯＦＤＭ信号のパケット毎に同期信号を出力する同期処理部と、該同期処理部による同期信号を用いて前記パケット中の各シンボル期間毎にフーリエ変換処理を行うフーリエ変換処理部と、前記同期処理部による同期信号を用いてＯＦＤＭ信号のパケット毎に伝播路を推定する伝播路推定部と、該伝播路推定部による伝播路推定結果を用いて前記フーリエ変換処理部から出力された周波数領域の信号に対して等化処理を行う等化器とからなるＯＦＤＭ復調装置において、
前記同期処理部の前段には、以前に同期確立したときの伝播路推定結果を用いて予備的な等化処理を行う予備等化手段を設けたことを特徴とするＯＦＤＭ復調装置。 - 前記予備等化手段は、複数の伝播路推定結果の平均値を用いて予備的な等化処理を行う構成としてなるＯＦＤＭ復調装置。
- 前記予備等化手段は、起動時から予め決められた所定数の伝播路推定結果の平均値を算出する平均値算出部と、該平均値算出部による平均伝播路推定結果を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された平均伝播路推定結果を用いて同期処理部の前段側のＯＦＤＭ信号に対して等化処理を行う等化処理部とによって構成してなる請求項２に記載のＯＦＤＭ復調装置。
- 前記平均値算出部と記憶部との間には、平均伝播路推定結果を一時的に保持するラッチ部を設けてなる請求項３に記載のＯＦＤＭ復調装置。
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2009074922A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Anritsu Corp | 信号分析装置及びそれを用いたａｐｄ測定装置 |
| JP2011228890A (ja) * | 2010-04-19 | 2011-11-10 | Ricoh Co Ltd | 無線通信装置及び受信信号処理方法 |
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2003
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