JP2005184385A - Ofdm receiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、OFDM(直交周波数分割多重)受信装置、特に、ドップラーシフトの影響を受ける車載用に適したOFDM受信装置に関する。 The present invention relates to an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) receiver, and more particularly to an OFDM receiver suitable for in-vehicle use affected by Doppler shift.
OFDM方式の送信側では、周波数軸上に配置された複素パラレルデータにI−FFT(逆高速フーリエ変換)を施すことにより時間領域に変換した複素データを得、これを直交変調して送信する。受信側では逆に、直交復調した後FFTを施すことにより周波数軸上にパラレルデータを得る。 On the transmission side of the OFDM system, complex data converted to the time domain is obtained by performing I-FFT (Inverse Fast Fourier Transform) on complex parallel data arranged on the frequency axis, and this is orthogonally modulated and transmitted. Conversely, on the receiving side, parallel data is obtained on the frequency axis by performing FFT after orthogonal demodulation.
OFDM変調方式は本来マルチパスフェージングに強い変調方式であるが、マルチパス耐性をさらに高めてより多くの情報の伝送を可能にするため、ダイバーシチ方式を採用することが考えられる。例えば特開2002−271291号公報には、受信側において複数のアンテナで受信しそれぞれOFDM復調した後にキャリアごとに伝送路特性に応じた重み付け合成をすることが開示されている。 The OFDM modulation scheme is originally a modulation scheme that is resistant to multipath fading, but it is conceivable to employ a diversity scheme in order to further enhance multipath tolerance and enable transmission of more information. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-271291 discloses that weighting synthesis is performed for each carrier according to transmission path characteristics after receiving by a plurality of antennas on the receiving side and performing OFDM demodulation on each of them.
しかしながら、車両などの移動体に搭載される受信機の場合には、移動に伴って移動速度に比例したドップラーシフトが発生するが、これとマルチパスとが組み合わされると、電波の到来方向によって周波数シフトの量や方向が異なることになり、これに対してはダイバーシチ合成は効果がない。 However, in the case of a receiver mounted on a moving body such as a vehicle, a Doppler shift proportional to the moving speed occurs with movement. When this is combined with multipath, the frequency depends on the direction of arrival of radio waves. The shift amount and direction are different, and diversity combining is not effective for this.
特開2003−87213号公報には、OFDM受信において、異なる方向に指向性を有する複数の指向性アンテナを設け、受信状態に応じてこれらの1つを選択することによってこのドップラーシフトの問題を解決すること(スイッチドビーム方式)が提案されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-87213 solves the problem of Doppler shift by providing a plurality of directional antennas having directivity in different directions in OFDM reception, and selecting one of them according to the reception state. Doing (switched beam method) has been proposed.
特開2003−87213号公報のスイッチドビームと特開2002−271291号公報のダイバーシチ合成とを組み合わせると、例えば図1に示すようなOFDM受信装置の構成が考えられる。図1において、進行方向前方に指向性を有する2つの指向性アンテナ10,12と後方に指向性を有する指向性を有する2つの指向性アンテナ14,16とが設けられ、スイッチ18は制御信号に従って前方指向性アンテナ10,12または後方指向性アンテナ14,16のどちらかを選択する。選択された前方または後方指向性の2つのアンテナにおける受信信号は周波数変換部20,22でIF信号に変換され、2つのブランチを有するOFDM復調部においてOFDM復調され、重み付け合成部26においてキャリアごとに重み付け合成される。コントローラ28は受信レベルなどの受信情報に基づいて、スイッチ18を切り換える。
When the switched beam disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-87213 and the diversity combining disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-271291 are combined, for example, a configuration of an OFDM receiver as shown in FIG. 1 can be considered. In FIG. 1, two
図1の構成にはスイッチ18およびコントローラ28が必要であり、構成が複雑である。
The configuration of FIG. 1 requires the
したがって、本発明の目的は、移動に伴って発生するドップラーシフトによる影響の軽減を上記よりも簡単な構成で実現したOFDM受信装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an OFDM receiver that realizes reduction of the influence due to Doppler shift that occurs with movement with a simpler configuration than that described above.
本発明によれば、相違なる方向に指向性を有する複数の指向性アンテナと、該複数の指向性アンテナにおいてそれぞれ受信された受信信号のOFDM(直交周波数多重)復調を行なってその各々が複数のキャリア上のデータ信号をそれぞれ生成する複数のブランチを有するOFDM復調部と、該OFDM復調部の複数のブランチから出力されるデータ信号を各キャリアおよび各ブランチの伝送路応答特性推定値に応じた重みでキャリアごとに重み付け合成する重み付け合成部とを具備するOFDM受信装置が提供される。 According to the present invention, a plurality of directional antennas having directivity in different directions, and OFDM (Orthogonal Frequency Multiplex) demodulation of received signals respectively received by the plurality of directional antennas, each of which includes a plurality of directional antennas. An OFDM demodulator having a plurality of branches each generating a data signal on a carrier, and a data signal output from the plurality of branches of the OFDM demodulator according to a weight corresponding to each carrier and a transmission path response characteristic estimation value of each branch An OFDM receiver comprising a weighting / combining unit that performs weighting / combining for each carrier is provided.
図2は本発明の第1の実施形態に係る車載用のOFDM受信装置の構成を示す。図2において、車両の進行方向前方に指向性を有するアンテナ10および後方に指向性を有するアンテナ14において受信された信号は、周波数変換部20,22でIF信号にそれぞれ変換され、OFDM復調部24の2つのブランチでそれぞれOFDM復調され、重み付け合成部26においてキャリアごとに重み付け合成される。
FIG. 2 shows the configuration of the in-vehicle OFDM receiver according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2, signals received by the
ここで、重み付け合成部26における処理は、図1の重み付け合成部26における処理と処理自体は同じである。すなわち、例えば前記特許文献1に記載されているように、下式に基づいて各ブランチlにおいてキャリアkごとに得られるデータDl(k)を重みWl(k)で重み付け合成してキャリアごとにダイバーシチ出力Dout(k)を得る。
Here, the processing in the
重みWl(k)は、OFDM復調結果の周波数方向および時間方向に所定の間隔で挿入されているパイロット信号の受信状態に基づいて各ブランチおよび各キャリアについて算出された伝送路応答特性推定値Hl(k)を用いて、好ましくは最大比合成の場合に、 The weight W l (k) is a channel response characteristic estimation value H calculated for each branch and each carrier based on the reception state of the pilot signal inserted at predetermined intervals in the frequency direction and time direction of the OFDM demodulation result. l (k), preferably for maximum ratio synthesis
により算出する。 Calculated by
従来では、重み付け合成は指向性を有しないかまたは同一の方向に指向性を有する複数のアンテナで受信された信号を合成するものであったが、本発明では、異なる方向に指向性を有する複数のアンテナで受信された信号を重み付け合成することにより、結果的に、適切な方向の指向性アンテナを選択したことになって移動に伴うドップラーシフトの影響を軽減することができる。 Conventionally, the weighted synthesis is to combine signals received by a plurality of antennas having no directivity or having directivity in the same direction. However, in the present invention, multiple weights having directivity in different directions are used. By weighting and synthesizing the signals received by the antennas, it is possible to reduce the influence of Doppler shift due to movement as a result of selecting a directional antenna in an appropriate direction.
図3は本発明の第2の実施形態に係るOFDM受信装置を示す。図2の構成に加えて、コントローラ30は、OFDM復調部24に存在するレベル検出部32,33、フレーム同期部34,35およびC/N計測部36,37からの情報に基いて重み付け合成部26を制御する。より詳細には、フレーム同期部34,35からのフレームロック完了フラグを監視し、フレーム同期完了のブランチのみを合成するように制御する。C/N計測部36,37では各ブランチの各キャリアごとにC/N(キャリア/ノイズ比)が算出されているが、一部のブランチのC/Nが所定の閾値以下となっているキャリアについての重み付け合成においては、C/Nが閾値以下のブランチを合成の対象外とする。また、レベル検出部からのレベル情報に基づき、レベルが所定の閾値以下であるブランチについては合成の対象外とする。
FIG. 3 shows an OFDM receiving apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition to the configuration of FIG. 2, the
これら3種類の条件は、それぞれ単独で用いても、2つ以上を組み合わせても良い。複数の条件を組み合わせる場合、複数の条件の少なくともいずれか1つを満足しないブランチについては合成の対象外とする。 These three types of conditions may be used alone or in combination of two or more. When combining a plurality of conditions, a branch that does not satisfy at least one of the plurality of conditions is excluded from synthesis.
さらに、車両もしくはナビゲーションシステムから速度情報を入力し、車両速度、つまりOFDM受信装置の移動速度が所定の閾値以下である場合、伝送路応答特性推定値、受信レベル、フレームロック状態およびC/N値にかかわらず、すべてのブランチの出力の単純なたし算を行なって合成することによって弱電界の場合のレベル不足を改善するようにしても良い。 Further, when speed information is input from the vehicle or the navigation system and the vehicle speed, that is, the moving speed of the OFDM receiver is below a predetermined threshold, the transmission path response characteristic estimated value, the reception level, the frame lock state, and the C / N value Regardless, the level shortage in the case of a weak electric field may be improved by performing a simple addition of the outputs of all branches and combining them.
コントローラ30はCPUとその動作を制御するソフトウェアにより実現することができる。
The
10,12…前方に指向性を有する指向性アンテナ
14,16…後方に指向性を有する指向性アンテナ
10, 12...
Claims (5)
該複数の指向性アンテナにおいてそれぞれ受信された受信信号のOFDM(直交周波数多重)復調を行なってその各々が複数のキャリア上のデータ信号をそれぞれ生成する複数のブランチを有するOFDM復調部と、
該OFDM復調部の複数のブランチから出力されるデータ信号を各キャリアおよび各ブランチの伝送路応答特性推定値に応じた重みでキャリアごとに重み付け合成する重み付け合成部とを具備するOFDM受信装置。 A plurality of directional antennas having directivity in different directions;
An OFDM demodulator having a plurality of branches each performing OFDM (Orthogonal Frequency Multiplexing) demodulation of received signals respectively received by the plurality of directional antennas, each of which generates a data signal on a plurality of carriers;
An OFDM receiving apparatus comprising: a weighting synthesis unit that weights and synthesizes data signals output from a plurality of branches of the OFDM demodulating unit for each carrier with a weight according to a transmission channel response characteristic estimation value of each carrier and each branch.
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