JP2004343546A - Ofdm signal demodulator - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing、直交周波数分割多重)信号受信装置に関し、詳しくは、ガードインターバルを越えるマルチパスを含むOFDM信号からビットデータを正しく復調するOFDM信号復調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のOFDM信号復調装置80は、図10(a)に示すように、ダウンコンバータ手段81と、AD変換手段82と、直交復調手段83と、窓処理手段84と、フーリエ変換手段85と、周波数特性等化手段86と、領域判定手段87と、データ復調手段88とを備えている。送信元から送信されたOFDM信号は所定の時間幅を有する複数の有効シンボルによって構成されており、アンテナ8によってOFDM信号が受信され、OFDM信号復調装置80に入力される。ダウンコンバータ手段81によって受信された信号の不要な周波数成分が除去され、AD変換手段82によって所定のサンプル周波数でサンプリングされ、直交復調手段83によって直交復調される。直交復調されたOFDM信号は、有効シンボルごとにFFT窓処理が窓処理手段84によって施され、FFT窓処理が施された有効シンボルごとのFFTがフーリエ変換手段85によって施されて、時間領域信号が周波数領域信号に変換される。周波数特性等化手段86によってOFDM信号が伝搬してきた経路の伝搬特性が算出され、周波数領域信号に重畳されている伝搬特性がキャンセルされる、すなわち、周波数領域信号が等化される。そして、等化後の周波数領域信号に基づいて、実数軸および虚数軸のベクトルデータが各サブキャリアごとに領域判定手段87によって抽出され、該ベクトルデータに基づいたビットデータがデータ復調手段88によって復調される。
【0003】
また、各有効シンボル間に挿入されたガードインターバルを越えるような遅延波によるマルチパスがOFDM信号に含まれていても、正しくビットデータを再生することができるOFDM信号復調装置も既に提案されている。図10(b)に示すように、OFDM信号復調装置90は、OFDM信号復調装置80の構成に加えて、フィルタ係数算出手段91と時間領域等化手段92とを備えており、フィルタ係数算出手段91は、フーリエ変換手段85および領域判定手段87からフィードバックされる信号に基づいて所定のフィルタ係数を算出し、時間領域等化手段92は、フィルタ係数算出手段91によって算出されたフィルタ係数を用いて直交復調手段83によって出力される信号にフィルタ処理を施すようになっている(フィルタ係数算出手段91および時間領域等化手段92については、例えば、特許文献1、特許文献2および特許文献3参照。)。この構成において、受信された信号に含まれるマルチパスの信号成分が時間領域等化手段92によるフィルタ処理によって除去されるため、OFDM信号に変調されたビットデータが正しく復調される。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−295195号公報
【特許文献2】
特開2000−341242号公報
【特許文献3】
特開2001−237749号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のOFDM信号復調装置では、ガードインターバルを越えるようなマルチパスの信号成分を除去するためのフィルタ係数の算出がフィードバックによって行われ、有用なフィルタ係数が算出されるまでに時間がかかるため、マルチパスの大きな変動に対して即時に追従してOFDM信号を正しく復調することができないという問題があった。
【0006】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、ガードインターバルを越えるマルチパスを等化し、マルチパスに大きな変動があったとしても、マルチパスの変動に対して即時に追従してOFDM信号を正しく復調することができるOFDM信号復調装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係るOFDM信号復調装置は、所定の送信元から送信されたOFDM信号を受信して、1つの有効シンボルごとにビットデータを復調するOFDM信号復調装置であって、前記有効シンボルの時間幅の2のべき乗倍の時間幅を有する時間窓を用いて、復調する有効シンボルを含む前記OFDM信号の時間領域に窓処理を施す窓処理手段と、前記窓処理手段によって窓処理が施された前記OFDM信号をフーリエ変換することによって、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換するフーリエ変換手段と、前記OFDM信号の周波数領域の信号から前記送信元から前記窓処理手段までの伝搬特性を算出し、算出された前記伝搬特性に応じて前記OFDM信号の周波数特性を等化する周波数特性等化手段と、前記周波数特性等化手段によって周波数特性が等化された前記OFDM信号の中から、前記復調する有効シンボルの周波数成分を抽出するシンボル抽出手段と、抽出された前記復調する有効シンボルの周波数成分のうち、前記送信元から送信された前記OFDM信号のサブキャリアの直交周波数成分を残してそれ以外の周波数成分を除去する成分除去手段とを備えた構成を有している。
【0008】
この構成により、復調する有効シンボルだけでなく、復調する有効シンボルよりも時間的に前および後に存在する有効シンボルをも時間窓の中に含まれるように窓処理を行い、時間的に遅れて到着するマルチパスと、時間的に早く到着するマルチパスとが等化され、復調する有効シンボルの周波数領域信号がシンボル抽出手段によって抽出され、復調する有効シンボルの各サブキャリアの直交周波数成分以外の周波数領域信号が成分除去手段によって除去される。このため、1つの有効シンボルを復調するごとにマルチパスの信号成分をリアルタイムに除去することができ、マルチパスに大きな変動があったとしても、マルチパスの変動に対して即時に追従してOFDM信号を正しく復調することができる。さらに、従来、除去できるマルチパスの信号成分は時間的に遅れて到着するマルチパスだけであったものが、本発明のOFDM信号復調装置では、時間的に早く到着するマルチパスの信号成分をも除去できるようにもなっている。
【0009】
また、本発明の請求項2に係るOFDM信号復調装置は、所定の送信元から送信されたOFDM信号を受信して、1つの有効シンボルごとにビットデータを復調するOFDM信号復調装置であって、有効シンボルの時間幅の2のべき乗倍の時間幅を有する第1の時間窓を用いて、復調する有効シンボルを含む前記OFDM信号に窓処理を施す第1の窓処理手段と、前記第1の窓処理手段によって窓処理が施された前記OFDM信号をフーリエ変換することによって、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する第1のフーリエ変換手段と、前記OFDM信号の周波数領域の信号から前記送信元から前記第1の窓処理手段までの伝搬特性を算出し、算出された前記伝搬特性に応じて前記OFDM信号の周波数特性を等化する周波数特性等化手段と、前記周波数特性等化手段によって周波数特性が等化された前記OFDM信号を逆フーリエ変換することによって、周波数特性が等化された前記OFDM信号を周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する逆フーリエ変換手段と、前記逆フーリエ変換手段によって時間領域の信号に変換された前記OFDM信号の時間領域に含まれる前記復調する有効シンボルの時間領域に対して、有効シンボルの時間幅と同一の時間幅を有する第2の時間窓を用いた窓処理を施す第2の窓処理手段と、前記第2の窓処理手段によって窓処理が施された前記OFDM信号をフーリエ変換することによって、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する第2のフーリエ変換手段とを備えた構成を有している。
【0010】
この構成により、復調する有効シンボルだけでなく、復調する有効シンボルよりも時間的に前および後に存在する有効シンボルをも時間窓の中に含まれるように窓処理を行い、時間的に遅れて到着するマルチパスと、時間的に早く到着するマルチパスとが等化され、復調する有効シンボルの時間領域が第2の時間窓によって抽出された後に、復調する有効シンボルの周波数特性が算出される。このため、1つの有効シンボルを復調するごとにマルチパスの信号成分をリアルタイムに除去することができ、マルチパスに大きな変動があったとしても、マルチパスの変動に対して即時に追従してOFDM信号を正しく復調することができる。
【0011】
また、本発明の請求項3に係るOFDM信号復調装置は、前記周波数特性等化手段が、周波数特性が等化される前の前記OFDM信号の周波数領域の信号から前記伝搬特性を算出する伝搬特性算出回路部と、前記伝搬特性に応じて前記OFDM信号の周波数特性を等化する等化回路部とを有した構成を有している。
【0012】
この構成により、フィードフォワード型の回路を用いて伝搬特性が算出された後に周波数領域信号が等化されるため、伝搬特性をリアルタイムに算出して、伝搬特性の変動に対して即時に対応できる。
【0013】
また、本発明の請求項4に係るOFDM信号復調装置は、請求項1または請求項2において、前記周波数特性等化手段が、算出済みの前記伝搬特性に応じて前記OFDM信号の周波数特性を等化する等化回路部と、前記等化回路部によって周波数特性が等化された前記OFDM信号の周波数領域の信号から、前記送信元から前記窓処理手段までの伝搬特性と前記算出済みの前記伝搬特性との差分を表す差分伝搬特性を算出する伝搬特性算出回路部と、前記算出済みの前記伝搬特性に前記差分伝搬特性を加算して、前記算出済みの前記伝搬特性を更新する伝搬特性更新回路部とを有した構成を有している。
【0014】
この構成により、フィードバック型の回路を用いて伝搬特性が算出されOFDM信号の周波数特性が等化されるため、動作を重ねるごとに等化の精度を向上させることができ、OFDM信号の復調の精度を高めることができる。
【0015】
また、本発明の請求項5に係るOFDM信号復調装置は、前記周波数特性等化手段が、算出済みの前記伝搬特性に応じて前記OFDM信号の周波数特性を等化する第1の等化回路部と、前記第1の等化回路部によって周波数特性が等化された前記OFDM信号の周波数領域の信号から、前記送信元から前記窓処理手段までの伝搬特性と前記算出済みの前記伝搬特性との差分を表す差分伝搬特性を算出する伝搬特性算出回路部と、前記算出済みの伝搬特性に差分伝搬特性を加算して、前記算出済みの伝搬特性を更新する伝搬特性更新回路部と、前記差分伝搬特性に応じて、前記第1の等化回路部によって等化された前記OFDM信号の周波数特性をさらに等化する第2の等化回路部とを有した構成を有している。
【0016】
この構成により、フィードバック型の回路を用いて伝搬特性が算出されOFDM信号の周波数特性が等化されるため、動作を重ねるごとに等化の精度を向上させることができ、さらに、フィードフォワード型の回路を用いてOFDM信号の伝搬特性に大きな変動が生じた場合であっても、その変動に遅れることなく伝搬特性の変動差分をリアルタイムに算出してOFDM信号の周波数特性を再度等化することができるため、OFDM信号の復調の精度を高めることができる。
【0017】
また、本発明の請求項6に係るOFDM信号復調装置は、請求項3乃至請求項5の何れか1項において、前記周波数特性等化手段が、算出された前記伝搬特性の逆数を逆フーリエ変換して得られるインパルス応答を算出し、前記インパルス応答の絶対値の最大値を検出し、前記インパルス応答の先頭から検出された絶対値が最大となるインパルス応答までの時間間隔が等化前の前記OFDM信号に施された窓処理に用いられた時間窓の先頭から復調する有効シンボルまでの時間間隔と一致するように、前記インパルス応答を時間軸方向にシフトし、時間軸方向にシフトされたインパルス応答をフーリエ変換して前記伝搬特性を再度算出し、再度算出された前記伝搬特性に応じて前記OFDM信号の周波数特性を等化する構成を有している。
【0018】
この構成により、復調する有効シンボルの周波数領域信号を確実に抽出することができ、また、各サブキャリアの位相回転を防止して正確なビットデータを出力することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置10は、図1に示すように、ダウンコンバータ手段11と、AD変換手段12と、直交復調手段13と、窓処理手段14と、フーリエ変換手段15と、周波数特性等化手段16と、シンボル抽出手段17と、成分除去手段18と、領域判定手段19と、データ復調手段20とを備えている。
なお、OFDM信号復調装置10は、送信元より送信されたOFDM信号を受信するアンテナ1を当然に備えているものとする。また、送信元より送信されるOFDM信号は、有効シンボル長(有効シンボルの時間幅)がTu[秒]、変調時の1シンボル当たりのFFT(高速フーリエ変換)ポイント数がN個、FFTサンプリング速度がR[Hz]であるものとする。ここで、Nは2のべき乗の整数、RはN/Tu[Hz]である。また、OFDM信号は、L個のサブキャリアによって構成され、各サブキャリアは、それぞれ、1/Tu[Hz]ずつ異なる周波数を有している。なお、OFDM信号に含まれるサブキャリアの数Lは、FFTポイント数Nよりも小さいものとする。
【0020】
ダウンコンバータ手段11は、アンテナ1を介して受信されたOFDM信号に係る不要な周波数成分をフィルタリングによって除去し、OFDM信号を中心周波数R[Hz]の信号に周波数変換するようになっている。
AD変換手段12は、ダウンコンバータ手段11によって周波数変換されたOFDM信号を等間隔でサンプリングし、アナログ信号をデジタル信号に変換する、すなわちAD変換するようになっている。なお、AD変換手段12におけるサンプリング周波数は、4R[Hz]である。
【0021】
直交復調手段13は、AD変換手段12においてアナログデジタル変換されたOFDM信号を直交復調し、直交復調された信号のサンプリング周波数を4R[Hz]からR[Hz]に変更する、すなわちダウンサンプルするようになっている。なお、以下の説明において、直交復調されサンプリング周波数R[Hz]にダウンサンプルされたOFDM信号のことを時間領域信号という。また、時間領域信号は、変数を時間とした複素関数によって表される。
なお、本発明の実施の形態において、OFDM信号がAD変換された後に直交復調されているが、OFDM信号は、直交復調された後にAD変換されるのでもよい。この場合、AD変換時のサンプリング周波数は、R[Hz]である。
【0022】
窓処理手段14は、直交復調手段13によって直交復調およびダウンサンプルされたOFDM信号、すなわち時間領域信号に所定の時間幅を有する矩形の時間窓をかける、すなわち窓処理を施すようになっている。なお、時間窓がかけられた時間領域信号は、図2に示すように、復調する有効シンボル#iを含むようになっている。また、時間窓は、Nの2m(2のべき乗の整数)倍の個数のサンプリングデータを含む、すなわち、Tuの2m倍の時間幅を有するようになっている。ここで、mは正の整数である。図2においては、mは2である。また、図2において、時間窓は、有効シンボル#i−1、有効シンボル#i、有効シンボル#i+1、ガードインターバル#i−1、ガードインターバル#i、ガードインターバル#i+1、ガードインターバル#i+2を含むOFDM信号の時間領域にかけられるようになっている。
【0023】
ここで、図2に示すような時間窓は、OFDM信号復調装置10が最も信号電力の大きな主波と、主波よりも時間的に遅れて到着するマルチパスと、主波よりも時間的に早く到着するマルチパスとを等化して復調するために、復調する有効シンボル#iが時間窓の中央に存在するように設定されたものである。なお、OFDM信号復調装置10が主波と、主波よりも時間的に遅く到着するマルチパスとを等化して復調する場合には、時間窓は、復調する有効シンボル#iが時間窓の前方(例えば図2に示す有効シンボル#i−1の位置)に存在するように設定されるのでもよい。また、OFDM信号復調装置10が主波と、主波よりも時間的に早く到着するマルチパスとを等化して復調する場合には、時間窓は、復調する有効シンボル#iが時間窓の後方(例えば図2に示す有効シンボル#i+1の位置)に存在するように設定されるのでもよい。なお、以下の説明において、主波よりも時間的に遅れて到着するマルチパスのことを遅延波、主波よりも時間的に早く到着するマルチパスのことを早着波という。
【0024】
再び図1において、フーリエ変換手段15は、窓処理手段14によって窓処理が施されたNの2m倍のポイント数の時間領域信号を高速フーリエ変換して、Nの2m倍のポイント数の周波数領域信号に変換し、周波数領域信号を周波数特性等化手段16に出力するようになっている。なお、周波数領域信号は、中心周波数0[Hz]、帯域幅R[Hz]、周波数方向に間隔R/(2m×N)[Hz]でサンプリングされた信号となっている。また、周波数領域信号は、変数を周波数とした複素関数によって表される。
【0025】
周波数特性等化手段16は、周波数領域信号から伝搬特性を算出し、算出された伝搬特性に応じて、フーリエ変換手段15によって変換された周波数領域信号の周波数特性を等化するようになっている。ここで、周波数特性等化手段16は、例えば、図3に示すように、伝搬特性算出回路部21と、遅延回路部26と、複素除算回路部27(等化回路部)とを備えている。
図3において、伝搬特性算出回路部21は、OFDM信号が送信元から周波数特性等化手段16に至るまでの経路のサブキャリア毎の伝搬特性を表す信号を算出するようになっている。なお、伝搬特性を表す信号は、変数を周波数とした複素関数によって表される。また、伝搬特性算出回路部21は、例えば図3に示すように、逆フーリエ変換回路21aと、窓処理回路21bと、フーリエ変換回路21cと、トレーニング抽出回路21dと、トレーニング発生回路21eと、第1の複素除算回路21fと、第1の内挿フィルタ21gと、第1の遅延回路21hと、第2の複素除算回路21iと、領域判定回路21jと、第2の遅延回路21kと、第3の複素除算回路21lと、第2の内挿フィルタ21mとを備えている。
【0026】
逆フーリエ変換回路21aは、フーリエ変換手段15によって出力された周波数領域信号に逆高速フーリエ変換を施し、ポイント数Nの2m倍の周波数領域信号をポイント数Nの2m倍の時間領域の信号に変換し、時間領域の信号を窓処理回路21bに出力するようになっている。
窓処理回路21bは、逆フーリエ変換回路21aによって出力された時間領域の信号において復調する有効シンボルの時間領域に時間幅Tu[秒]の矩形の時間窓をかけ、ポイント数Nの時間領域の信号を抽出するようになっている。
【0027】
フーリエ変換回路21cは、窓処理回路21bによって抽出された時間領域の信号に高速フーリエ変換を施して、ポイント数Nの周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号をトレーニング抽出回路21d、第1の遅延回路21hおよび第2の遅延回路21kに出力するようになっている。
トレーニング抽出回路21dは、フーリエ変換回路21cによって出力された周波数領域の信号の中からトレーニング成分を抽出するようになっている。ここで、トレーニングは、OFDM信号と共に送信元より送信されているもので、OFDM信号の方式によって異なり、既知のパターンを変調した特殊シンボルでもよいし、パイロットシンボルでもよい。なお、地上デジタル放送方式の場合、トレーニングは、SP(Scattered Pilot)、CP(Cotinual Pilot)と呼ばれるパイロット信号が用いられる。なお、トレーニングは、サブキャリアの周波数ごとに存在する信号である。
【0028】
トレーニング発生回路21eは、送信元より送信されるトレーニングと同様のトレーニングを発生させるようになっている。
第1の複素除算回路21fは、トレーニング抽出回路21dによって抽出されたトレーニング成分を分子、トレーニング発生回路21eによって発生されたトレーニングを分母として、双方の周波数が一致するように複素除算を行い、複素除算によって得られた信号を第1の内挿フィルタ21gに出力するようになっている。ここで、第1の複素除算回路21fによる複素除算によって得られる信号を擬似伝搬特性信号と呼ぶ。また、擬似伝搬特性信号は、サブキャリアの周波数ごとに得られる信号である。
【0029】
第1の内挿フィルタ21gは、第1の複素除算回路21fによって出力された信号を第2の複素除算回路21iに入力するようになっており、さらに、トレーニング抽出回路21dによってトレーニングが抽出されなかった場合においても、第1の複素除算回路21fによって出力された信号を第2の複素除算回路21iに出力するようになっている。
第1の遅延回路21hには、フーリエ変換回路21cによって出力された周波数領域の信号が入力されるようになっており、第1の遅延回路21hは、擬似伝搬特性信号の算出に要する時間分だけ遅延させて入力された周波数領域の信号を第2の複素除算回路21iに出力するようになっている。
第2の複素除算回路21iは、第1の遅延回路21hによって出力された周波数領域の信号を分子、第1の内挿フィルタ21gによって出力された擬似伝搬特性信号を分母として、双方の周波数が一致するように複素除算を行い、複素除算によって得られた周波数領域の信号を領域判定回路21jに出力するようになっている。なお、第2の複素除算回路21iによって出力される信号は、サブキャリアの周波数ごとに得られる信号である。
【0030】
領域判定回路21jは、第2の複素除算回路21iによって出力された周波数領域の信号に基づいて、各サブキャリアの実数軸および虚数軸の値を判定し、得られた値をサブキャリアの周波数ごとに第3の複素除算回路21lに出力するようになっている。
第2の遅延回路21kには、フーリエ変換回路21cによって出力された周波数領域の信号が入力されるようになっており、第2の遅延回路21kは、トレーニング抽出回路21d、トレーニング発生回路21e、第1の複素除算回路21f、第1の内挿フィルタ21g、第2の複素除算回路21iおよび領域判定回路21jの処理に要する時間分だけ遅延させて入力された周波数領域の信号を第3の複素除算回路21lに出力するようになっている。
【0031】
第3の複素除算回路21lは、第2の遅延回路21kによって出力された周波数領域の信号を分子、領域判定回路21jによって出力されたサブキャリアの周波数ごとの値を分母として、双方の周波数が一致するように複素除算を行い、サブキャリアの周波数ごとの伝搬特性を表す信号を算出するようになっている。
第2の内挿フィルタ21mは、第3の複素除算回路21lによって算出されたサブキャリアの周波数ごとの伝搬特性を表す信号に基づいて、各サブキャリア間の周波数の伝搬特性を内挿補間し、内挿補完して得られた伝搬特性を表す信号を複素除算回路部27に出力するようになっている。
【0032】
遅延回路部26には、フーリエ変換手段15によって出力された周波数領域信号が入力されるようになっており、遅延回路部26は、入力された周波数領域信号を伝搬特性算出回路部21による伝搬特性の算出に要する時間分だけ遅延させて複素除算回路部27に出力するようになっている。
複素除算回路部27には、伝搬特性算出回路部21によって出力された伝搬特性を表す信号と遅延回路部26によって出力された周波数領域信号が入力されるようになっており、複素除算回路部27は、周波数領域信号を分子、伝搬特性を表す信号を分母として複素除算を行うことによって、周波数領域信号によって表されるOFDM信号の周波数特性を等化するようになっている。なお、複素除算回路部27における複素除算において、周波数領域信号および伝搬特性を表す信号の双方によって示される周波数が一致するように、周波数特性等化手段16が構成されているものとする。
【0033】
再び図1において、シンボル抽出手段17は、周波数特性等化手段16によって等化された周波数領域信号に所定のフィルタ処理を施し、復調する有効シンボルに係る周波数領域信号だけを強調して成分除去手段18に出力するようになっている。ここで、シンボル抽出手段17において用いられるフィルタは、時間幅Tu[秒]の矩形窓の時間領域の信号をフーリエ変換して得られたフィルタ係数によるFIR(Finite Impulse Response)型のフィルタである。また、シンボル抽出手段17によるフィルタ処理は、前述のように得られたフィルタ係数を周波数特性等化手段16によって等化された周波数領域信号に畳み込むことによって行われる。なお、シンボル抽出手段17によって出力される周波数領域信号のポイント数は、Nの2m倍である。
なお、シンボル抽出手段17によって用いられるフィルタの元となる矩形窓は、窓処理手段14において用いられた時間窓の時間領域において、復調する有効シンボルの時間領域の近傍に存在するようになっており、図2に示すように、復調する有効シンボル#iの直前に位置するガードインターバル#iの一部を含むようになっていてもよい。
【0034】
再び図1において、成分除去手段18は、シンボル抽出手段17によって出力された周波数領域信号からNの(2m−1)倍のポイント数のデータを除去することによってポイント数Nの2m倍の周波数領域信号をポイント数Nの周波数領域信号に変換し、変換されたポイント数Nの周波数領域信号を領域判定手段19に出力するようになっている。
なお、成分除去手段18において、シンボル抽出手段17においてフィルタとして用いられた時間幅Tu[秒]の矩形窓の時間領域信号をフーリエ変換したときに得られる関数、sin(ω)/ωが0とならない周波数に係る周波数領域信号が除去されるようになっている。すなわち、成分除去手段18は、復調する有効シンボルに係る直交した各サブキャリアの周波数成分だけを残し、復調に必要ない周波数成分を除去するようになっている。
ここで、成分除去手段18によって出力されるポイント数Nの周波数領域信号のうち最小周波数の信号成分は、シンボル抽出手段17によって出力されたポイント数Nの2m倍の周波数領域信号のうちの最小周波数の信号成分と一致するようになっている。また、成分除去手段18によって出力されるポイント数Nの周波数領域信号のうち最小周波数からk番目に位置する信号成分は、シンボル抽出手段17によって出力されたポイント数Nの2m倍の周波数領域信号のうちの最小周波数からk×2m番目に位置する信号成分と一致するようになっている。すなわち、成分除去手段18の出力信号をFo、シンボル抽出手段17の出力信号をFiとすると、Fo(k)=Fi(k×2m)という関係が成り立つようになっている。なお、kは正の整数である。
【0035】
領域判定手段19は、成分除去手段18によって出力された各サブキャリアの周波数領域信号に基づいて、各サブキャリアの実数軸および虚数軸の値を判定し、得られた値をデータ復調手段20に出力するようになっている。
データ復調手段20は、領域判定手段19によって出力された各サブキャリアの実数軸および虚数軸の値に基づいて各サブキャリアに割り当てられたビットを判定し、OFDM信号の方式に従ってデインターリーブや誤り訂正などを施した後に、ビットデータを外部装置に出力するようになっている。
【0036】
ここで、本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置10の作用について説明する。
送信元から送信されるOFDM信号(送信信号)、送信信号が伝搬する伝搬路の特性(伝搬路特性)、および時間窓を周波数領域の信号として表すと、図4に示すように、それぞれ、X(ω)、H(ω)およびW(ω)となる。なお、ωは周波数を表す角速度である。OFDM信号復調装置10によって受信された信号の周波数特性は、送信時の特性と伝搬路特性との積となるため、X(ω)・H(ω)と表される。また、OFDM信号復調装置10において受信された信号は、窓処理手段14において窓処理が施されるため、窓処理およびFFT後の周波数領域信号は、X(ω)・H(ω)・W(ω)と表される。さらに、周波数特性等化手段16の伝搬特性算出回路部21において算出されるOFDM信号のサブキャリア毎の伝搬特性は、H’(ω)と表され、周波数特性等化手段16において等化された後の周波数領域信号は、X(ω)・H(ω)・W(ω)/H’(ω)と表される。なお、理想等化条件は、H’(ω)=H(ω)・W(ω)である。
【0037】
ここで、OFDM信号復調装置10によって主波だけでなくガードインターバルを越えるような遅延波または早着波が受信されたとする。復調する有効シンボルは、遅延波に含まれる復調する有効シンボルよりも時間的に前に存在する有効シンボル(以下、「後ゴースト」という。)、または早着波に含まれる復調する有効シンボルよりも時間的に後に存在する有効シンボル(以下、「前ゴースト」という。)による干渉の影響を受ける。
窓処理手段14によって時間領域信号にかけられる時間窓が復調する有効シンボルだけを含むようになっている場合には、仮にH’(ω)を正しく推定できたとしても、時間窓で抽出した信号の中に、後ゴーストの元となる有効シンボル、または前ゴーストの元となる有効シンボルが含まれないため、周波数特性等化手段16において正しく等化することは不可能である。
本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置10に係る窓処理手段14おいては、復調する有効シンボルだけでなく、復調する有効シンボルよりも時間的に前に存在する有効シンボル、または復調する有効シンボルよりも時間的に後に存在する有効シンボルをも時間窓の中に含まれるように窓処理を行っている。これにより、後ゴーストまたは前ゴーストを周波数特性等化手段16において正しく等化することが可能となるため、復調する有効シンボルに係る周波数特性を正しく等化することが可能となる。
【0038】
そして、復調する有効シンボルの周波数領域信号がシンボル抽出手段17によって抽出され、復調する有効シンボルの直交周波数成分以外の周波数領域信号が成分除去手段18によって除去され、復調する有効シンボルに含まれるビットデータが領域判定手段19およびデータ復調手段20によって再生される。
【0039】
以上説明したように、本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置は、復調する有効シンボルだけでなく、復調する有効シンボルよりも時間的に前および後に存在する有効シンボルをも時間窓の中に含まれるように窓処理を行い、時間的に遅れて到着するマルチパスと、時間的に早く到着するマルチパスとが等化され、復調する有効シンボルの周波数領域信号がシンボル抽出手段によって抽出され、復調する有効シンボルの各サブキャリアの直交周波数成分以外の周波数領域信号が成分除去手段によって除去される。このため、1つの有効シンボルを復調するごとにマルチパスの信号成分をリアルタイムに除去することができ、マルチパスに大きな変動があったとしても、マルチパスの変動に対して即時に追従してOFDM信号を正しく復調することができる。さらに、従来、除去できるマルチパスの信号成分は時間的に遅れて到着するマルチパスだけであったものが、本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置では、時間的に早く到着するマルチパスの信号成分をも除去できるようにもなっている。
【0040】
なお、本発明のOFDM信号復調装置は、図5に示すように構成されてもよく、この構成においても、上述したOFDM信号復調装置10と同様の効果を得ることができる。図5に示すように、OFDM信号復調装置40は、ダウンコンバータ手段11と、AD変換手段12と、直交復調手段13と、第1の窓処理手段44と、第1のフーリエ変換手段45と、周波数特性等化手段16と、逆フーリエ変換手段41と、第2の窓処理手段42と、第2のフーリエ変換手段43と、領域判定手段19と、データ復調手段20とを備えている。なお、OFDM信号復調装置40においては、上述したOFDM信号復調装置10の構成要素と同一の構成要素にOFDM信号復調装置10の構成要素と同一の符号を付して、その説明を省略する。また、第1の窓処理手段44および第1のフーリエ変換手段45は、前述した窓処理手段14およびフーリエ変換手段15にそれぞれ対応するものであるため、その説明を省略する。
【0041】
逆フーリエ変換手段41は、周波数特性等化手段16によって出力された等化後の周波数領域信号に逆高速フーリエ変換を施し、ポイント数Nの2m倍の周波数領域信号をポイント数Nの2m倍の時間領域信号に変換し、時間領域信号を第2の窓処理手段42に出力するようになっている。第2の窓処理手段42は、逆フーリエ変換手段41によって出力された時間領域信号において復調する有効シンボルの時間領域に時間幅Tu[秒]の矩形の時間窓(第2の時間窓)をかけ、ポイント数Nの時間領域信号を抽出するようになっている。なお、周波数特性等化手段16において周波数領域信号が既に等化されているため、第2の窓処理手段42において時間窓がかけられた時間領域信号は、復調する有効シンボルを表す時間領域信号となっており、時間窓がかけられた時間領域信号には、他の有効シンボルの成分は含まれないようになっている。第2のフーリエ変換手段43は、第2の窓処理手段42によって抽出された時間領域信号に高速フーリエ変換を施して、ポイント数Nの周波数領域信号に変換するようになっている。すなわち、OFDM信号復調装置40は、OFDM信号復調装置10のシンボル抽出手段17および成分除去手段18によって行われる処理を、逆フーリエ変換手段41、第2の窓処理手段42および第2のフーリエ変換手段43に実行させて、マルチパスを含むOFDM信号からビットデータを再生させるものである。
【0042】
この構成により、復調する有効シンボルだけでなく、復調する有効シンボルよりも時間的に前および後に存在する有効シンボルをも時間窓の中に含まれるように窓処理を行い、時間的に遅れて到着するマルチパスと、時間的に早く到着するマルチパスとが等化され、復調する有効シンボルの時間領域が第2の時間窓によって抽出された後に、復調する有効シンボルの周波数特性が算出される。このため、1つの有効シンボルを復調するごとにマルチパスの信号成分をリアルタイムに除去することができ、マルチパスに大きな変動があったとしても、マルチパスの変動に対して即時に追従してOFDM信号を正しく復調することができる。
【0043】
また、本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置10またはOFDM信号復調装置40に係る窓処理手段14または第1の窓処理手段44における時間窓の時間幅は、図6に示すように、1/H’(ω)を逆フーリエ変換して時間領域のインパルス応答特性を調べて、DU比が閾値以上となる最初の点Aから最後の点Bまでの時間幅よりも大きくなるように設定されるようになっている。ここで、DU比とは、1/H’(ω)を逆フーリエ変換して得られるインパルス応答特性の絶対値の最大値Dを求め、最大値Dに対する各インパルス応答の絶対値Uの比を算出することによって得られる値のことをいう。なお、DU比の閾値は、予め設定されるようになっている。
【0044】
また、本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置10またはOFDM信号復調装置40に係る周波数特性等化手段16は、図3に示すように構成されているおり、フィードフォワード型の回路を用いて伝搬特性が算出され周波数領域信号が等化されるため、伝搬特性をリアルタイムに算出して、伝搬特性の変動に対して即時に対応できるものであるが、周波数特性等化手段16は図7または図8に示すように構成されてもよい。
【0045】
図7において、周波数特性等化手段16は、伝搬特性算出回路部37と、複素除算回路部28(等化回路部)と、伝搬特性更新回路部29と、第1の遅延回路部30と、第2の遅延回路部31とを備えている。
複素除算回路部28は、フーリエ変換手段15によって出力された周波数領域信号を分子、第1の遅延回路部30によって出力される伝搬特性を表す信号を分母として複素除算を行い、フーリエ変換手段15によって出力された周波数領域信号を等化するようになっている。
伝搬特性算出回路部37は、複素除算回路部28において等化に用いられる伝搬特性と複素除算回路部28によって等化される前の周波数領域信号に重畳されている伝搬特性との差分を表す差分伝搬特性を算出するようになっている。なお、伝搬特性算出回路部37は、図3に示した伝搬特性算出回路部21と同様の構成を有してもよい。伝搬特性算出回路部37と伝搬特性算出回路部21との相違点は、伝搬特性算出回路部21がフーリエ変換手段15または第1のフーリエ変換手段45の出力信号に基づいて伝搬特性を算出していたのに対して、伝搬特性算出回路部37が複素除算回路部28によって一度等化された周波数領域信号に基づいて伝搬特性を算出している点である。
【0046】
伝搬特性更新回路部29は、伝搬特性算出回路部37によって算出されて得られた差分伝搬特性を表す信号と第2の遅延回路部31によって出力される信号とを加算して伝搬特性を更新し、更新された伝搬特性を表す信号を第1の遅延回路部30および第2の遅延回路部31に出力するようになっている。
第2の遅延回路部31には、伝搬特性更新回路部29によって更新された伝搬特性を表す信号が入力されるようになっており、第2の遅延回路部31は、入力された伝搬特性を表す信号を1つの有効シンボル長分の時間だけ遅延させた後に、再び伝搬特性更新回路部29に入力するようになっている。
第1の遅延回路部30には、伝搬特性更新回路部29によって更新された伝搬特性を表す信号が入力されるようになっており、第1の遅延回路部30は、複素除算回路部28に入力される周波数領域信号とが示す周波数と伝搬特性を表す信号が示す周波数とが一致するように入力された伝搬特性を表す信号を遅延させて出力するようになっている。
図7に示すような周波数特性等化手段16の構成により、フィードバック型の回路を用いて伝搬特性が算出されOFDM信号の周波数特性が等化されるため、動作を重ねるごとに等化の精度を向上させることができ、OFDM信号の復調の精度を高めることができる。
【0047】
また、図8において、周波数特性等化手段16は、伝搬特性算出回路部37と、伝搬特性更新回路部29と、第1の複素除算回路部32(第1の等化回路部)と、第1の遅延回路部33と、第2の遅延回路部34と、第3の遅延回路部35と、第2の複素除算回路部36(第2の等化回路部)とを備えている。また、伝搬特性算出回路部37、伝搬特性更新回路部29、第1の複素除算回路部32、第1の遅延回路部33および第2の遅延回路部34は、図7に示した伝搬特性算出回路部37、伝搬特性更新回路部29、複素除算回路部28、第1の遅延回路部30および第2の遅延回路部31にそれぞれ対応し、第3の遅延回路部35は、図3に示した遅延回路部26に対応するものであるため、その説明を省略する。
なお、図8に示すような周波数特性等化手段16は、図3に示した周波数特性等化手段16と図7に示した周波数特性等化手段16の構成要素を組み合わせて構成されたものであり、第2の複素除算回路部36は、第1の複素除算回路部32によって一度等化された周波数領域信号を伝搬特性算出回路部37によって算出された差分伝搬特性で再度等化するようになっている。このような周波数特性等化手段16の構成により、フィードバック型の回路を用いて伝搬特性が算出されOFDM信号の周波数特性が等化されるため、動作を重ねるごとに等化の精度を向上させることができ、さらに、フィードフォワード型の回路を用いてOFDM信号の伝搬特性に大きな変動が生じた場合であっても、その変動に遅れることなく伝搬特性の変動差分をリアルタイムに算出してOFDM信号の周波数特性を再度等化することができるため、OFDM信号の復調の精度を高めることができる。
【0048】
さらに、本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置10またはOFDM信号復調装置40を構成する周波数特性等化手段16は、サブキャリア毎の伝搬特性H’(ω)を算出した後に、以下に説明するような処理を行うように構成されてもよい。
周波数特性等化手段16は、算出されたH’(ω)に基づいて、1/H’(ω)の逆フーリエ変換を行ってインパルス応答を算出し、算出されたインパルス応答の絶対値の最大値を検出するようになっている。また、周波数特性等化手段16は、検出された絶対値が最大となるインパルス応答が、図9(a)に示すように、インパルス応答の先頭からτ・R番目に位置するように各インパルス応答を時間軸方向にシフトさせるようになっている。なお、絶対値が最大となるインパルス応答とは、すなわち主波のインパルス応答であり、遅延波または早着波のようなマルチパスのインパルス応答の絶対値は、主波のインパルス応答の絶対値よりも小さい。また、τとは、図9(b)に示すように、窓処理手段14または第1の窓処理手段44において時間領域信号にかけられた時間窓の先頭から復調する有効シンボル#iの先頭までの時間間隔のことをいう。ここで、τは、1/Rの整数倍の値であるため、τ・Rは、当然に整数となる。そして、周波数特性等化手段16は、時間軸方向にシフトさせたインパルス応答をフーリエ変換して得られた信号をに応じて周波数領域信号の等化を行うようになっている。この場合において、周波数特性等化手段16によって出力される等化後の周波数領域信号を逆フーリエ変換すると、図9(c)に示すように、復調するシンボルの時間領域の先頭が、逆フーリエ変換によって得られる信号の時間領域の先頭と一致する。したがって、シンボル抽出手段17または第2の窓処理手段42によって用いられる時間領域の矩形窓と復調する有効シンボルの時間領域とを容易に一致させることが可能となる。これにより、シンボル抽出手段17において復調する有効シンボルの周波数領域信号を確実に抽出することができ、また、各サブキャリアの位相回転を防止して正確なビットデータを出力することができる。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、ガードインターバルを越えるマルチパスを等化し、マルチパスに大きな変動があったとしても、マルチパスの変動に対して即時に追従してOFDM信号を正しく復調することができるOFDM信号復調装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置の構成のブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置に係る窓処理手段によって設定される時間窓を説明する時間領域信号の概念図である。
【図3】本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置に係る周波数特性等化手段の構成のブロック図である。
【図4】本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置に係る周波数特性等化の原理を説明する図である。
【図5】図1に示した本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置と異なる構成を有するOFDM信号復調装置の構成のブロック図である。
【図6】本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置に係る窓処理手段によって設定される時間窓の時間幅の設定方法を説明する図である。
【図7】本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置に係る図3に示した周波数特性等化手段と異なる構成を有する周波数特性等化手段の構成のブロック図である。
【図8】本発明の実施の形態のOFDM信号復調装置に係る図3および図7に示した周波数特性等化手段と異なる構成を有する周波数特性等化手段の構成のブロック図である。
【図9】(a)絶対値が最大となるインパルス応答が先頭からτ・R番目に位置するように各インパルス応答が時間軸方向にシフトされた後のインパルス応答の概念図である。
(b)時間窓と復調する有効シンボルとの相対位置の例を説明する時間領域信号の概念図である。
(c)図9(a)に示したようにインパルス応答がシフトされた伝搬特性によって等化された周波数領域信号を逆フーリエ変換して得られた時間領域信号を説明する時間領域信号の概念図である。
【図10】(a)従来のOFDM信号復調装置の構成のブロック図である。
(b)ガードインターバルを越えるマルチパスを等化することができる従来のOFDM信号復調装置の構成のブロック図である。
【符号の説明】
1、8 アンテナ
10、40、80、90 OFDM信号復調装置
11、81 ダウンコンバータ手段
12、82 AD変換手段
13、83 直交復調手段
14、84 窓処理手段
15、85 フーリエ変換手段
16、86 周波数特性等化手段
17 シンボル抽出手段
18 成分除去手段
19、87 領域判定手段
20、88 データ復調手段
21、37 伝搬特性算出回路部
21a 逆フーリエ変換回路
21b 窓処理回路
21c フーリエ変換回路
21d トレーニング抽出回路
21e トレーニング発生回路
21f 第1の複素除算回路
21g 第1の内挿フィルタ
21h 第1の遅延回路
21i 第2の複素除算回路
21j 領域判定回路
21k 第2の遅延回路
21l 第3の複素除算回路
21m 第2の内挿フィルタ
26 遅延回路部
27、28 複素除算回路部
29 伝搬特性更新回路部
30、33 第1の遅延回路部
31、34 第2の遅延回路部
32 第1の複素除算回路部
35 第3の遅延回路部
36 第2の複素除算回路部
41 逆フーリエ変換手段
42 第2の窓処理手段
43 第2のフーリエ変換手段
44 第1の窓処理手段
45 第1のフーリエ変換手段
91 フィルタ係数算出手段
92 時間領域等化手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal receiving apparatus, and more particularly, to an OFDM signal demodulating apparatus that correctly demodulates bit data from an OFDM signal including a multipath exceeding a guard interval.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 10A, a conventional
[0003]
Also, an OFDM signal demodulator capable of correctly reproducing bit data even if a multipath due to a delayed wave exceeding a guard interval inserted between effective symbols is included in the OFDM signal has already been proposed. . As shown in FIG. 10B, the OFDM
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-295195 A
[Patent Document 2]
JP-A-2000-341242
[Patent Document 3]
JP 2001-237749 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional OFDM signal demodulation apparatus, a filter coefficient for removing a multipath signal component exceeding a guard interval is calculated by feedback, and it takes time until a useful filter coefficient is calculated. However, there is a problem that the OFDM signal cannot be correctly demodulated immediately following a large variation in the multipath.
[0006]
The present invention has been made in order to solve such a problem, and equalizes a multipath exceeding a guard interval, and immediately follows a change in the multipath even if there is a large change in the multipath. An object of the present invention is to provide an OFDM signal demodulation device capable of correctly demodulating an OFDM signal.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An OFDM signal demodulator according to
[0008]
With this configuration, window processing is performed so that not only the effective symbol to be demodulated but also the effective symbol existing before and after the effective symbol to be demodulated are included in the time window, and the received signal arrives with a time delay. And the multipath that arrives earlier in time are equalized, the frequency domain signal of the effective symbol to be demodulated is extracted by the symbol extracting means, and the frequency other than the orthogonal frequency component of each subcarrier of the effective symbol to be demodulated is extracted. The area signal is removed by the component removing means. Therefore, every time one effective symbol is demodulated, the signal component of the multipath can be removed in real time, and even if there is a large change in the multipath, the OFDM can be immediately followed up to the change of the multipath. The signal can be demodulated correctly. Further, conventionally, the multipath signal component that can be removed is only the multipath that arrives with a delay in time, but the OFDM signal demodulator of the present invention can also remove the multipath signal component that arrives in a short time. It can also be removed.
[0009]
An OFDM signal demodulator according to claim 2 of the present invention is an OFDM signal demodulator that receives an OFDM signal transmitted from a predetermined transmission source and demodulates bit data for each effective symbol, First window processing means for performing window processing on the OFDM signal including an effective symbol to be demodulated using a first time window having a time width of a power of 2 times the time width of the effective symbol; First Fourier transform means for transforming a signal in the time domain into a signal in the frequency domain by performing a Fourier transform on the OFDM signal subjected to window processing by the window processing means; Frequency characteristic equalization for calculating a propagation characteristic from a transmission source to the first window processing means and for equalizing a frequency characteristic of the OFDM signal according to the calculated propagation characteristic Transforming the OFDM signal, whose frequency characteristic has been equalized, from a frequency-domain signal to a time-domain signal by inverse Fourier transforming the OFDM signal whose frequency characteristic has been equalized by the frequency characteristic equalizing means. Inverse Fourier transforming means, and the time domain of the effective symbol to be demodulated included in the time domain of the OFDM signal converted into a signal in the time domain by the inverse Fourier transforming means. A second window processing means for performing window processing using a second time window having a time width; and a Fourier transform of the OFDM signal window-processed by the second window processing means, thereby providing a time domain And a second Fourier transforming means for converting the signal of the frequency domain into a signal of the frequency domain.
[0010]
With this configuration, window processing is performed so that not only the effective symbol to be demodulated but also the effective symbol existing before and after the effective symbol to be demodulated are included in the time window, and the received signal arrives with a time delay. After the multipath to be performed and the multipath that arrives earlier in time are equalized, and the time domain of the effective symbol to be demodulated is extracted by the second time window, the frequency characteristic of the effective symbol to be demodulated is calculated. Therefore, every time one effective symbol is demodulated, the signal component of the multipath can be removed in real time, and even if there is a large change in the multipath, the OFDM can be immediately followed up to the change of the multipath. The signal can be demodulated correctly.
[0011]
Further, in the OFDM signal demodulating apparatus according to claim 3 of the present invention, the frequency characteristic equalizing means calculates the propagation characteristic from a frequency domain signal of the OFDM signal before the frequency characteristic is equalized. It has a configuration having a calculation circuit unit and an equalization circuit unit for equalizing the frequency characteristics of the OFDM signal according to the propagation characteristics.
[0012]
With this configuration, since the frequency domain signal is equalized after the propagation characteristic is calculated using the feedforward type circuit, the propagation characteristic can be calculated in real time, and a change in the propagation characteristic can be immediately dealt with.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the OFDM signal demodulating apparatus according to the first or second aspect, the frequency characteristic equalizing means may adjust a frequency characteristic of the OFDM signal according to the calculated propagation characteristic. And a propagation characteristic from the transmission source to the window processing means from the signal in the frequency domain of the OFDM signal whose frequency characteristics have been equalized by the equalization circuit unit and the calculated propagation. A propagation characteristic calculation circuit for calculating a difference propagation characteristic representing a difference from the characteristic; and a propagation characteristic update circuit for adding the difference propagation characteristic to the calculated propagation characteristic and updating the calculated propagation characteristic. And a part having the same.
[0014]
With this configuration, the propagation characteristics are calculated using the feedback type circuit, and the frequency characteristics of the OFDM signal are equalized. Therefore, the accuracy of equalization can be improved each time the operation is repeated, and the demodulation accuracy of the OFDM signal can be improved. Can be increased.
[0015]
An OFDM signal demodulation device according to claim 5, wherein the frequency characteristic equalizing means equalizes the frequency characteristic of the OFDM signal in accordance with the calculated propagation characteristic. And from the signal in the frequency domain of the OFDM signal, the frequency characteristic of which has been equalized by the first equalizing circuit, from the transmission characteristic from the transmission source to the window processing means and the calculated propagation characteristic. A propagation characteristic calculating circuit for calculating a difference propagation characteristic representing a difference, a propagation characteristic updating circuit for adding a difference propagation characteristic to the calculated propagation characteristic, and updating the calculated propagation characteristic; In accordance with the characteristic, a second equalizer circuit for further equalizing the frequency characteristic of the OFDM signal equalized by the first equalizer circuit is provided.
[0016]
With this configuration, the propagation characteristic is calculated using the feedback type circuit, and the frequency characteristic of the OFDM signal is equalized. Therefore, the accuracy of equalization can be improved each time the operation is repeated, and further, the feedforward type Even when a large variation occurs in the propagation characteristic of the OFDM signal using a circuit, it is possible to calculate the variation difference of the propagation characteristic in real time without delaying the variation and to equalize the frequency characteristic of the OFDM signal again. Therefore, the accuracy of OFDM signal demodulation can be improved.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, in the OFDM signal demodulation apparatus according to any one of the third to fifth aspects, the frequency characteristic equalizing means may perform an inverse Fourier transform on the reciprocal of the calculated propagation characteristic. Calculate the impulse response obtained by detecting the maximum value of the absolute value of the impulse response, the time interval from the beginning of the impulse response to the impulse response at which the detected absolute value is the maximum before the equalization The impulse response is shifted in the time axis direction so as to match the time interval from the head of the time window used for the window processing applied to the OFDM signal to the effective symbol to be demodulated, and the impulse shifted in the time axis direction The configuration is such that the response is Fourier-transformed to calculate the propagation characteristic again, and the frequency characteristic of the OFDM signal is equalized according to the calculated propagation characteristic again.
[0018]
With this configuration, the frequency domain signal of the effective symbol to be demodulated can be reliably extracted, and the phase rotation of each subcarrier can be prevented to output accurate bit data.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an OFDM
It is assumed that the OFDM
[0020]
The down-converter 11 removes unnecessary frequency components related to the OFDM signal received via the
The
[0021]
The
In the embodiment of the present invention, the OFDM signal is subjected to quadrature demodulation after AD conversion, but the OFDM signal may be subjected to AD conversion after quadrature demodulation. In this case, the sampling frequency at the time of AD conversion is R [Hz].
[0022]
The window processing means 14 applies a rectangular time window having a predetermined time width to the OFDM signal, that is, the time domain signal, which has been quadrature demodulated and downsampled by the quadrature demodulation means 13, that is, performs window processing. The time-domain signal to which the time window is applied includes an effective symbol #i to be demodulated, as shown in FIG. The time window is N 2 m Including (integral of a power of 2) times the number of sampling data, that is, 2 of Tu m It has a double time width. Here, m is a positive integer. In FIG. 2, m is 2. In FIG. 2, the time window includes an effective symbol # i-1, an effective symbol #i, an effective symbol # i + 1, a guard interval # i-1, a guard interval #i, a guard interval # i + 1, and a guard interval # i + 2. It can be applied to the time domain of the OFDM signal.
[0023]
Here, the time window as shown in FIG. 2 is based on the main wave having the largest signal power, the multipath arriving later than the main wave, and the time window more than the main wave. In order to equalize and demodulate a multipath that arrives early, an effective symbol #i to be demodulated is set to be located at the center of the time window. When the
[0024]
Referring back to FIG. 1, the
[0025]
The frequency characteristic equalizing means 16 calculates a propagation characteristic from the frequency domain signal, and equalizes the frequency characteristic of the frequency domain signal converted by the Fourier transform means 15 according to the calculated propagation characteristic. . Here, the frequency characteristic equalizing means 16 includes, for example, a propagation characteristic calculating
In FIG. 3, the propagation
[0026]
The inverse
The window processing circuit 21b multiplies the time domain of the effective symbol to be demodulated in the time domain signal output by the inverse
[0027]
The
The
[0028]
The training generation circuit 21e generates the same training as the training transmitted from the transmission source.
The first
[0029]
The
The signal in the frequency domain output by the
The second complex division circuit 21i uses the frequency domain signal output from the
[0030]
The
The frequency domain signal output from the
[0031]
The third complex division circuit 211 uses the frequency domain signal output from the
The
[0032]
The frequency domain signal output by the Fourier transform means 15 is input to the
The
[0033]
In FIG. 1 again, the symbol extracting means 17 performs a predetermined filtering process on the frequency domain signal equalized by the frequency characteristic equalizing means 16 and emphasizes only the frequency domain signal relating to the effective symbol to be demodulated to remove the component. 18 is output. Here, the filter used in the symbol extracting means 17 is a FIR (Finite Impulse Response) type filter using a filter coefficient obtained by performing a Fourier transform on a signal in a time domain of a rectangular window having a time width Tu [sec]. The filtering by the
Note that the rectangular window serving as a source of the filter used by the symbol extracting means 17 is located near the time domain of the effective symbol to be demodulated in the time domain of the time window used by the window processing means 14. As shown in FIG. 2, a part of the guard interval #i located immediately before the effective symbol #i to be demodulated may be included.
[0034]
Referring again to FIG. 1, the
In the
Here, the signal component of the minimum frequency among the frequency domain signals of the number N of points output by the
[0035]
The
The
[0036]
Here, the operation of the OFDM
When the OFDM signal (transmission signal) transmitted from the transmission source, the characteristics of the propagation path on which the transmission signal propagates (propagation path characteristics), and the time window are represented as signals in the frequency domain, as shown in FIG. (Ω), H (ω) and W (ω). Here, ω is an angular velocity representing a frequency. The frequency characteristic of the signal received by the
[0037]
Here, it is assumed that the
If the time window applied to the time domain signal by the window processing means 14 includes only the effective symbol to be demodulated, even if H ′ (ω) can be estimated correctly, the signal extracted in the time window can be used. Since no effective symbol serving as a source of a rear ghost or an effective symbol serving as a source of a front ghost is included therein, it is impossible to perform equalization correctly in the frequency
In the window processing means 14 according to the OFDM
[0038]
Then, the frequency domain signal of the effective symbol to be demodulated is extracted by the symbol extracting means 17, the frequency domain signal other than the orthogonal frequency component of the effective symbol to be demodulated is removed by the
[0039]
As described above, the OFDM signal demodulation apparatus according to the embodiment of the present invention includes not only the effective symbols to be demodulated but also the effective symbols existing before and after the effective symbols to be demodulated in the time window. The window processing is performed so as to be included, the multipath arriving later in time and the multipath arriving earlier in time are equalized, and the frequency domain signal of the effective symbol to be demodulated is extracted by the symbol extracting means, Frequency domain signals other than the orthogonal frequency component of each subcarrier of the effective symbol to be demodulated are removed by the component removing means. Therefore, every time one effective symbol is demodulated, the signal component of the multipath can be removed in real time, and even if there is a large change in the multipath, the OFDM can be immediately followed up to the change of the multipath. The signal can be demodulated correctly. Furthermore, conventionally, the multipath signal component that can be removed is only the multipath that arrives with a time delay, but the OFDM signal demodulator according to the embodiment of the present invention has the multipath signal component that arrives with a time delay. It can also remove signal components.
[0040]
Note that the OFDM signal demodulation device of the present invention may be configured as shown in FIG. 5, and in this configuration, the same effect as that of the above-described OFDM
[0041]
The inverse
[0042]
With this configuration, window processing is performed so that not only the effective symbol to be demodulated but also the effective symbol existing before and after the effective symbol to be demodulated are included in the time window, and the received signal arrives with a time delay. After the multipath to be performed and the multipath that arrives earlier in time are equalized, and the time domain of the effective symbol to be demodulated is extracted by the second time window, the frequency characteristic of the effective symbol to be demodulated is calculated. Therefore, every time one effective symbol is demodulated, the signal component of the multipath can be removed in real time, and even if there is a large change in the multipath, the OFDM can be immediately followed up to the change of the multipath. The signal can be demodulated correctly.
[0043]
The time width of the time window in the window processing means 14 or the first window processing means 44 according to the OFDM
[0044]
Further, the frequency
[0045]
In FIG. 7, the frequency characteristic equalizing means 16 includes a propagation characteristic calculating
The complex
The propagation characteristic
[0046]
The propagation characteristic
A signal representing the propagation characteristic updated by the propagation characteristic
A signal representing the propagation characteristic updated by the propagation characteristic
With the configuration of the frequency characteristic equalizing means 16 as shown in FIG. 7, the propagation characteristic is calculated using a feedback type circuit, and the frequency characteristic of the OFDM signal is equalized. This can improve the accuracy of demodulation of the OFDM signal.
[0047]
In FIG. 8, the frequency characteristic equalizing means 16 includes a propagation characteristic calculating
The frequency
[0048]
Further, the frequency characteristic equalizing means 16 constituting the OFDM
The frequency
[0049]
【The invention's effect】
As described above, the present invention equalizes a multipath that exceeds a guard interval, and immediately demodulates an OFDM signal by immediately following the multipath fluctuation even if there is a large fluctuation in the multipath. It is possible to provide an OFDM signal demodulation device capable of performing the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a configuration of an OFDM signal demodulation device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a time domain signal for explaining a time window set by a window processing unit according to the OFDM signal demodulating apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a frequency characteristic equalizing unit according to the OFDM signal demodulating apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the principle of frequency characteristic equalization according to the OFDM signal demodulation device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of a configuration of an OFDM signal demodulation device having a configuration different from that of the OFDM signal demodulation device according to the embodiment of the present invention shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating a method of setting a time width of a time window set by a window processing unit according to the OFDM signal demodulating apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram of a configuration of a frequency characteristic equalizer having a different configuration from the frequency characteristic equalizer shown in FIG. 3 according to the OFDM signal demodulator according to the embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a block diagram of a configuration of a frequency characteristic equalizer having a different configuration from the frequency characteristic equalizer shown in FIGS. 3 and 7 according to the OFDM signal demodulator according to the embodiment of the present invention;
FIG. 9A is a conceptual diagram of an impulse response after each impulse response is shifted in a time axis direction such that an impulse response having a maximum absolute value is located at the τ · Rth position from the beginning.
(B) A conceptual diagram of a time-domain signal illustrating an example of a relative position between a time window and an effective symbol to be demodulated.
(C) A conceptual diagram of a time-domain signal illustrating a time-domain signal obtained by performing an inverse Fourier transform on a frequency-domain signal equalized by the propagation characteristic in which the impulse response is shifted as shown in FIG. It is.
FIG. 10A is a block diagram of a configuration of a conventional OFDM signal demodulation device.
(B) It is a block diagram of the structure of the conventional OFDM signal demodulation device which can equalize the multipath exceeding a guard interval.
[Explanation of symbols]
1, 8 antenna
10, 40, 80, 90 OFDM signal demodulator
11,81 Down converter means
12, 82 AD conversion means
13,83 quadrature demodulation means
14, 84 window processing means
15, 85 Fourier transform means
16,86 Frequency characteristic equalization means
17 Symbol extraction means
18 Component removal means
19,87 area determination means
20,88 Data demodulation means
21, 37 Propagation characteristics calculation circuit unit
21a Inverse Fourier transform circuit
21b Window processing circuit
21c Fourier transform circuit
21d Training extraction circuit
21e Training generation circuit
21f first complex division circuit
21g First interpolation filter
21h first delay circuit
21i Second complex division circuit
21j area determination circuit
21k second delay circuit
21l Third complex division circuit
21m second interpolation filter
26 Delay circuit section
27, 28 Complex division circuit
29 Propagation characteristics update circuit
30, 33 first delay circuit section
31, 34 second delay circuit section
32. First complex division circuit section
35 Third delay circuit section
36 Second complex division circuit section
41 inverse Fourier transform means
42 second window processing means
43 Second Fourier Transform Means
44 first window processing means
45 First Fourier Transform Means
91 Filter coefficient calculation means
92 Time domain equalization means
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