JP2005236666A - Ofdm demodulator - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to an OFDM demodulator used for a wireless local area network (LAN) or the like based on an orthogonal frequency division multiplex (OFDM) transmission system.
一般に、OFDM復調装置は、アンテナから受信したOFDM信号の各シンボル期間毎にフーリエ変換処理を行い、複数のサブキャリアからなる周波数領域の信号を出力する構成となっている。また、従来技術によるOFDM復調装置として、複数のアンテナを備えると共に、これら複数のアンテナのうち受信状態が最良のアンテナを選択してOFDM信号を受信する受信ダイバーシティ方式を採用したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In general, an OFDM demodulator is configured to perform a Fourier transform process for each symbol period of an OFDM signal received from an antenna and output a frequency domain signal composed of a plurality of subcarriers. Also, as an OFDM demodulator according to the prior art, there is known an apparatus that includes a plurality of antennas and adopts a reception diversity system that receives an OFDM signal by selecting an antenna having the best reception state among the plurality of antennas. (For example, refer to Patent Document 1).
このような従来技術によるOFDM復調装置では、全てのアンテナに切換えてアンテナ毎に最低受信レベルのサブキャリアを検出すると共に、複数のアンテナのうち最低受信レベルのサブキャリアが最も大きくなるアンテナを選択する構成となっていた。 In such an OFDM demodulator according to the prior art, switching to all antennas and detecting the subcarrier with the lowest reception level for each antenna, and selecting the antenna having the largest subcarrier with the lowest reception level among a plurality of antennas It was a composition.
ところで、従来技術のOFDM復調装置では、全てのアンテナに切換えてアンテナ毎の受信状態を検出した後に、最良の受信状態のアンテナを選択する構成となっている。しかし、このようなアンテナの選択動作はOFDM信号のフレーム(パケット)先頭に設けられた既知シンボルを用いて行うのに対して、全てのアンテナに切換えてアンテナ毎の受信状態を検出するから、フレーム先頭でアンテナの切換え時間が不足する傾向がある。この結果、OFDM信号の自動利得制御、自動周波数制御等もフレーム先頭で行うから、これらの制御に必要とされる時間が不足して、受信性能が劣化すると共に、短いフレームではアンテナの切換え雑音がフレーム先頭(既知シンボル)を越えてデータシンボルに混入してしまうという問題がある。 By the way, the conventional OFDM demodulator is configured to select the antenna in the best reception state after switching to all the antennas and detecting the reception state for each antenna. However, such an antenna selection operation is performed using a known symbol provided at the head of an OFDM signal frame (packet), whereas it switches to all antennas to detect the reception state of each antenna. There is a tendency for the antenna switching time to be insufficient at the beginning. As a result, since automatic gain control, automatic frequency control, etc. of the OFDM signal are also performed at the head of the frame, the time required for these controls is insufficient, and reception performance deteriorates, and antenna switching noise occurs in short frames. There is a problem that data symbols are mixed beyond the top of the frame (known symbols).
また、従来技術によるOFDM復調装置では、複数のサブキャリアのうち最低受信レベルのものを検出する構成となっているから、全てのサブキャリア間で受信レベルを比較する必要があり、回路規模が大きくなって製造コストが上昇し易いという問題もある。 Further, since the OFDM demodulator according to the prior art is configured to detect the lowest reception level among a plurality of subcarriers, it is necessary to compare the reception levels among all subcarriers, and the circuit scale is large. Therefore, there is a problem that the manufacturing cost tends to increase.
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、アンテナの切換え雑音がデータシンボルに混入するのを防止することできる受信ダイバーシティ方式を備えたOFDM復調装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide an OFDM demodulator having a reception diversity system capable of preventing antenna switching noise from being mixed into data symbols. There is.
上述した課題を解決するために、請求項1の発明によるOFDM復調装置は、複数のアンテナと、これら複数のアンテナのうち一のアンテナを選択するアンテナ選択手段と、該アンテナ選択手段によって選択されたアンテナから受信したOFDM信号の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、OFDM信号のパケット毎に伝播路を推定し、該伝播路推定値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処理部と、該等化処理部の伝播路推定値を用いて周波数領域の信号の受信状態をサブキャリア毎に評価し、受信状態が悪化したサブキャリアの数に基いて前記アンテナ選択手段によって選択したアンテナを切換えるアンテナ切換手段とによって構成している。 In order to solve the above-described problem, an OFDM demodulator according to the invention of claim 1 is selected by a plurality of antennas, an antenna selection means for selecting one of the plurality of antennas, and the antenna selection means. A Fourier transform processing unit that performs a Fourier transform process for each symbol period in an OFDM signal packet received from an antenna; a propagation path is estimated for each OFDM signal packet; and the Fourier transform process is performed using the propagation path estimated value An equalization processing unit that performs equalization processing on the frequency domain signal output from the unit, and evaluates the reception state of the frequency domain signal for each subcarrier using the propagation path estimation value of the equalization processing unit. And antenna switching means for switching the antenna selected by the antenna selection means based on the number of subcarriers whose reception state has deteriorated. There.
請求項2の発明では、前記アンテナ切換手段は、前記等化処理部の伝播路推定値を用いて各サブキャリア毎の振幅を算出するサブキャリア振幅算出部と、該サブキャリア振幅算出部による算出値が所定の閾値よりも低下したか否かを判定し、閾値よりも低下したサブキャリアの数に応じて前記アンテナを切換える閾値判定部とによって構成している。 According to a second aspect of the present invention, the antenna switching means calculates a subcarrier amplitude calculation unit that calculates an amplitude for each subcarrier using a propagation path estimation value of the equalization processing unit, and a calculation by the subcarrier amplitude calculation unit. It is configured by a threshold determination unit that determines whether or not the value has decreased below a predetermined threshold and switches the antenna in accordance with the number of subcarriers that have decreased below the threshold.
請求項3の発明では、前記アンテナ切換手段は、前記等化処理部の伝播路推定値を用いて各サブキャリア毎の変調精度を算出する変調精度算出部と、該変調精度算出部による算出値が所定の閾値よりも低下したか否かを判定し、閾値よりも低下したサブキャリアの数に応じて前記アンテナを切換える閾値判定部とによって構成している。
In the invention according to
請求項4の発明では、前記閾値判定部は、異なる値の2つの閾値を有し、いずれかのサブキャリアの算出値が両方の閾値よりも低下した場合には前記アンテナを切換え、全てのサブキャリアの算出値が両方の閾値よりも上昇した場合には前記アンテナを保持し、全てのサブキャリアの算出値が一方の閾値よりも上昇し、かついずれかのサブキャリアの算出値が2つの閾値の間の値となる場合には以降のパケットの受信状態に応じて前記アンテナを切換える構成としている。 According to a fourth aspect of the present invention, the threshold determination unit has two thresholds having different values, and when the calculated value of any subcarrier is lower than both thresholds, the antenna is switched, When the calculated value of the carrier rises above both thresholds, the antenna is held, the calculated values of all subcarriers rise above one threshold, and the calculated value of any subcarrier is two thresholds When the value is between the two, the antenna is switched according to the reception state of subsequent packets.
請求項1の発明によれば、アンテナ切換手段は、等化処理部の伝播路推定値を用いて周波数領域の信号の受信状態をサブキャリア毎に評価し、受信状態が悪化したサブキャリアの数に基いてアンテナ選択手段によって選択したアンテナを切換えるから、各サブキャリア毎に受信許容雑音レベルを比較することができ、確実に受信エラーが生じるOFDM信号を復調することなく、アンテナを切換えることができ、受信エラー率を下げることができる。 According to the first aspect of the invention, the antenna switching means evaluates the reception state of the frequency domain signal for each subcarrier using the propagation path estimation value of the equalization processing unit, and the number of subcarriers whose reception state has deteriorated. Since the antenna selected by the antenna selection means is switched based on the reception allowable noise level for each subcarrier, the antenna can be switched without demodulating the OFDM signal in which a reception error occurs reliably. The reception error rate can be lowered.
また、アンテナ切換手段は現在選択しているアンテナの受信状態だけを評価するから、従来技術のように全てのアンテナに切換える必要がなく、アンテナの切換え雑音がデータシンボルに混入するのを防止することができる。 Also, since the antenna switching means evaluates only the reception state of the currently selected antenna, there is no need to switch to all antennas as in the prior art, and antenna switching noise is prevented from being mixed into the data symbols. Can do.
また、各サブキャリアの振幅、変調精度を一定の閾値と比較することによって、各サブキャリア毎の受信状態の良否を評価することができるから、従来技術のように全てのサブキャリアの受信レベルを比較するのに比べて、回路規模を小さくすることができ、製造コストを低下させることができる。 Also, by comparing the amplitude and modulation accuracy of each subcarrier with a certain threshold value, it is possible to evaluate the quality of the reception state for each subcarrier. Compared with the comparison, the circuit scale can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
請求項2の発明によれば、閾値判定部はサブキャリア振幅算出部による算出値が所定の閾値よりも低下したか否かを判定し、閾値よりも低下したサブキャリアの数に応じてアンテナを切換える構成としたから、サブキャリアの振幅が低下して閾値よりも低いサブキャリアの数が予め決められた数よりも増加したときには、データ信号の復調が可能となる所定の信号品質(ビットエラーレイト)が得られないものと判断してアンテナを切換えることができる。
According to the invention of
また、サブキャリア振幅算出部は、等化処理部の伝播路推定値を用いて各サブキャリア毎の振幅を算出するから、OFDM信号の復調に用いる伝播路推定値を用いて各サブキャリアの振幅を算出することができ、サブキャリア振幅算出部の回路規模を小さくすることができる。 Further, since the subcarrier amplitude calculation unit calculates the amplitude for each subcarrier using the propagation path estimation value of the equalization processing unit, the subcarrier amplitude is calculated using the propagation path estimation value used for demodulation of the OFDM signal. Can be calculated, and the circuit scale of the subcarrier amplitude calculation unit can be reduced.
請求項3の発明によれば、閾値判定部は変調精度算出部による算出値が所定の閾値よりも低下したか否かを判定し、閾値よりも低下したサブキャリアの数に応じてアンテナを切換える構成としたから、サブキャリアの変調精度が低下して閾値よりも低いサブキャリアの数が予め決められた数よりも増加したときには、データ信号の復調が可能となる所定の信号品質(ビットエラーレイト)が得られないものと判断してアンテナを切換えることができる。
According to the invention of
また、変調精度算出部は、等化処理部による等化処理後の周波数領域の信号を用いて各サブキャリア毎の歪のない状態の信号と実際に等化処理を行った後の信号との誤差としての変調精度を算出するから、OFDM信号の復調に用いる等化処理部からの出力信号を用いて各サブキャリアの変調精度を算出することができ、変調精度算出部の回路規模を小さくすることができる。 In addition, the modulation accuracy calculation unit uses the frequency domain signal after the equalization processing by the equalization processing unit to generate a signal having no distortion for each subcarrier and a signal after actually performing the equalization processing. Since the modulation accuracy as an error is calculated, the modulation accuracy of each subcarrier can be calculated using the output signal from the equalization processing unit used for demodulation of the OFDM signal, and the circuit scale of the modulation accuracy calculation unit is reduced. be able to.
請求項4の発明によれば、前記閾値判定部は、異なる値の2つの閾値を有する構成としたから、周波数領域の信号の受信状態が直ぐに切換えが必要となる程度まで悪化した状態か否かを一方の閾値を用いて判定することができると共に、周波数領域の信号の受信状態が復調が確実に可能な良好な状態か否かを他方の閾値を用いて判定することができる。また、これら2つの閾値の間の値となるときには、周波数領域の信号は状況に応じて復調可能となるから、閾値判定部は、現在のパケットはそのままのアンテナで受信し、以降のパケットの受信状態に応じてアンテナを切換えることができる。
According to the invention of
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。 Hereinafter, an OFDM demodulator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、図1ないし図4は第1の実施の形態を示し、図1において、1A,1Bはダイバーシティ用のアンテナを示し、該アンテナ1A,1Bは互いに異なる位置に配置され、後述の選択スイッチ2を介して受信回路3に接続されている。
1 to 4 show a first embodiment. In FIG. 1,
2は2つのアンテナ1A,1Bのうちいずれか一方を選択し、受信回路3に接続するアンテナ選択手段としての選択スイッチで、該選択スイッチ2は、後述の閾値判定部18によって選択するアンテナ1A,1Bが切り換わる構成となっている。
3は選択スイッチ2の後段側に接続された受信回路で、該受信回路3は、例えばアンテナ1A,1Bから受信した高周波信号(RF信号)を増幅する低雑音増幅器と、該低雑音増幅器の後段側に接続されたミキサ(いずれも図示せず)等によって構成されている。そして、ミキサは局部発振器(図示せず)から出力される局部発信信号を用いて高周波信号を中間周波信号(IF信号)にダウンコンバートするものである。
4は受信回路3の後段側に接続された自動利得制御器(以下、AGC4という)で、該AGC4は、受信回路3から出力される中間周波信号の振幅がほぼ一定の値となるように、その利得を制御している。
4 is an automatic gain controller (hereinafter referred to as AGC 4) connected to the rear side of the
5はAGC4の後段側に接続された同期回路で、該同期回路5は、例えば後述のIQ信号検波器6、A/D変換器7、AFC8、可変周波数発振器9および同期処理部10によって大略構成されている。
Reference numeral 5 denotes a synchronization circuit connected to the rear side of the
6はAGC4を介して受信回路3に接続されたIQ信号検波器で、該IQ信号検波器6は、後述の可変周波数発振器9による発信信号Soを用いて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。
Reference numeral 6 denotes an IQ signal detector connected to the
7はIQ信号検波器6の出力側に接続されたA/D変換器で、該A/D変換器7は、IQ信号検波器6から出力されるアナログ信号をなすベースバンドのOFDM信号をディジタル信号に変換している。 Reference numeral 7 denotes an A / D converter connected to the output side of the IQ signal detector 6. The A / D converter 7 digitally converts the baseband OFDM signal that forms an analog signal output from the IQ signal detector 6. It is converted into a signal.
8は周波数誤差を推定するための自動周波数制御部(以下、AFC8という)で、該AFC8は、A/D変換器7から出力されるOFDM信号のうち各パケット(フレーム)の先頭に設けられた2つの既知シンボルS1,S2のうち先頭の既知シンボルS1を抽出すると共に、この抽出した既知シンボルS1と予め記憶された比較用シンボルS0との間で相関(コンボリューション)演算、畳み込み積分を行う(図3参照)。このとき、比較用シンボルS0は、例えば歪(周波数誤差等)のない状態の既知シンボルS1となっている。そして、AFC8は、以下の数1の式に示すように、この積分値を用いて位相Δθと周波数誤差Δfを演算すると共に、周波数誤差Δfに応じた制御信号Scを後述の可変周波数発振器9に向けて出力している。
9は周波数誤差Δfを補正するための可変周波数発振器で、該可変周波数発振器9は、AFC8から出力された制御信号Scに応じて周波数が変化する発信信号Soを出力する。これにより、IQ信号検波器6は、AFC8によって演算した周波数誤差Δfを補正したOFDM信号を検波することができる。
10はA/D変換器7の出力側に接続された同期処理部で、該同期処理部10は、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Ssを出力している。このとき、同期処理部10は、例えばOFDM信号の各パケットの先頭毎に設けられた既知シンボルS1(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。
具体的には、パケットの先頭で既知シンボルS1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、既知シンボルS1は既知の信号のため、比較用シンボルS0との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。 Specifically, the packet is detected when the amplitude of the known symbol S1 exceeds the signal detection threshold at the beginning of the packet, and since the known symbol S1 is a known signal, the cross-correlation with the comparison symbol S0 or Synchronization is established by calculating delayed autocorrelation and performing peak detection.
11はA/D変換器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11という)で、該FFT回路11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10から出力される同期信号Ssを用いてベースバンドのOFDM信号の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10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、ガードインターバル信号(GI信号)を取除いた状態で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11は、ベースバンドのOFDM信号を複数のサブキャリアからなる周波数領域の信号(複素周波数信号Y(f))に変換すると共に、この複素周波数信号Y(f)を後述の等化器14に向けて出力している。
12は高周波信号の伝播路(マルチパス)を推定し、この推定結果を用いて等化処理を行う等化処理回路(等化処理部)で、該等化処理回路12は、後述の伝播路推定部13および等化器14によって構成されている。
13はFFT回路11の出力側に接続された伝播路推定部で、該伝播路推定部13は、既知シンボルS1を用いてOFDM信号のパケット毎に伝播路(マルチパス)を推定し、推定した伝播路の周波数応答からなる伝達関数G(f)に対してその逆数(1/G(f))を伝播路推定値H(f)として出力する。
具体的には、OFDM信号の各パケット先頭には例えば全てのサブキャリアが1となった既知シンボルS1を設けると共に、伝播路推定部13は、FFT回路11から出力されるOFDM信号のうち該既知シンボルS1に対応した複素周波数信号Y1(f)を抽出する。このとき、複素周波数信号Y1(f)はマルチパスによって既知シンボルS1に対して振幅と位相がずれた値となっているから、複素周波数信号Y1(f)はマルチパスによる伝達関数G(f)と等しくなっている。このため、伝播路推定部13は、複素周波数信号Y1(f)の逆数(1/Y1(f))を伝播路推定値H(f)として出力する。
Specifically, for example, a known symbol S1 in which all subcarriers are 1 is provided at the beginning of each packet of the OFDM signal, and the propagation
14は伝播路推定部13による伝播路推定値H(f)を用いてFFT回路11から出力された複素周波数信号Y(f)に対して適応等化処理を行う等化器で、該等化器14は、伝播路推定値H(f)と複素周波数信号Y(f)との複素数の乗算を行い、この演算結果を出力信号X(f)として出力している(X(f)=H(f)Y(f))。そして、適応等化処理された出力信号X(f)は、デマッピング回路15を用いて等化器14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(BPSK、QPSK、16QAM、64QAM等)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2値(1,0)のデータ信号に復調するものである。
16は等化処理回路12の伝播路推定部13に接続され、伝播路推定値H(f)を用いて複素周波数信号Y(f)の受信状態をサブキャリア毎に評価し、受信状態が悪化したサブキャリアの数に基いて選択スイッチ2によって選択したアンテナ1A,1Bを切換えるアンテナ切換回路(アンテナ切換手段)で、該アンテナ切換回路16は、後述のサブキャリアRSSI検出部17と閾値判定部18とによって構成されている。
16 is connected to the propagation
17はサブキャリア毎の振幅を算出するサブキャリア振幅算出部としてのサブキャリアRSSI検出部で、該サブキャリアRSSI検出部17は、等化処理回路12の伝播路推定値H(f)の逆数をサブキャリア毎に演算すると共に、その逆数の振幅をサブキャリア毎の受信電界強度(RSSI:Receive Signal Strength Indicator)として算出している。
18はサブキャリアRSSI検出部17によって算出したサブキャリアの振幅(信号レベル)が所定の閾値A1よりも低下したか否かを判定する閾値判定部で、該閾値判定部18は、閾値A1よりも低下したサブキャリアの数をカウントすると共に、このサブキャリアの数に応じて選択スイッチ2によって選択したアンテナ1A,1Bを切換える。このとき、閾値A1はBPSK、QPSK等の変調方式に応じて変化可能に設定されている。また、選択スイッチ2を切換えるためのサブキャリアの数は、信号レベルの低いサブキャリアが増加して所定の信号品質(ビットエラーレイト)が得られない値として、例えば誤り訂正を施してもデータ信号の復調が不可能となる値に設定されている。
そして、閾値判定部18は、信号レベルの低いサブキャリアの数が一定値を超えたときには、例えば同期処理部10による同期信号Ssを用いてシンボル間に位置するガードインターバル時間にアンテナ1A,1Bを切換える。
Then, when the number of subcarriers having a low signal level exceeds a certain value, the
なお、アンテナ1A,1Bの切換えは、次のフレーム(パケット)を受信するときに行う構成としてもよい。また、閾値A1よりも低下したサブキャリアが存在するパケットの数をカウントすると共に、このような信号レベルの低いサブキャリアを含むパケットが一定数だけ連続してカウントされたときに、アンテナ1A,1Bを切換える構成としてもよい。
The
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図1ないし図4を参照しつつ説明する。 The OFDM demodulator according to the present embodiment is configured as described above. Next, the operation of the OFDM demodulator will be described with reference to FIGS.
まず、選択スイッチ2を用いてアンテナ1Aを選択する。このとき、アンテナ1Aから高周波信号を受信すると、受信回路3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AGC4によって一定の振幅に増幅された後に、同期回路5のIQ信号検波器6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7によってディジタル信号に変換される。そして、A/D変換器7から出力されたディジタル信号は、FFT回路11に入力されると共に、AFC8と同期処理部10にも入力される。
First, the
このとき、AFC8は、OFDM信号のパケット先頭に設けられた既知シンボルS1を用いて周波数誤差Δfを演算して制御信号Scを出力する。これにより、可変周波数発振器9は、周波数誤差Δfに応じた発信信号Soを出力するから、IQ信号検波器6は、既知シンボルS1の後に入力されるシンボルS2,S3,…に対して、その周波数誤差Δfを補正した状態でI信号とQ信号を検波することができる。また、同期処理部10は、パケットの先頭で既知シンボルS1の振幅が信号検出の閾値を超えた場合にパケットを検出し、同期信号Ssを出力する。
At this time, the
一方、FFT回路11は、同期処理部10による同期信号Ss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い、複素周波数信号Y(f)を等化処理回路12に出力する。
On the other hand, the
このとき、等化処理回路12の伝播路推定部13は、既知シンボルS1を用いてマルチパス等による伝達関数G(f)を推定し、この伝達関数G(f)の逆数(1/G(f))を伝播路推定値H(f)として出力する。このため、等化処理回路12の等化器14は、伝播路推定値H(f)と複素周波数信号Y(f)との複素数の乗算を行い、この演算結果を出力信号X(f)として出力する。これにより、出力信号X(f)は、等化処理がなされ、マルチパス等による振幅、位相の歪が補正されると共に、デマッピング回路15を用いて各サブキャリアの変調方式に応じて検波、デマッピングが行われることによってデータ信号に復元される。最後に、データ信号は誤り符号訂正等が行われた後に、コンピュータ(図示せず)等の外部機器に入力される。
At this time, the propagation
ここで、サブキャリアRSSI検出部17は、等化処理回路12の伝播路推定値H(f)の逆数をサブキャリア毎に演算すると共に、その逆数の振幅をサブキャリア毎の受信電界強度として算出している。
Here, the subcarrier
そして、閾値判定部18は、閾値A1よりも低下したサブキャリアの数をカウントすると共に、図4(b)に示すように、このサブキャリアが一定数を越えたときには、所定の信号品質が得られない(誤り訂正を行ってもデータ信号を復元できない)から、ガードインターバル時間等に選択スイッチ2を用いてアンテナ1Aをアンテナ1Bに切換える。
Then, the
一方、次なるパケットを受信したときには、選択スイッチ2はアンテナ1Bを選択しているから、図4(c)に示すように、閾値A1よりも低下したサブキャリアの数が一定数以下となる。このときには、デマッピング回路15による検波や誤り訂正を行うことによってデータ信号の復元が可能だから、選択スイッチ2は現状を保持し、アンテナ1Bの選択を維持する。
On the other hand, when the next packet is received, the
かくして、本実施の形態では、アンテナ切換回路16は、等化処理部12の伝播路推定値H(f)を用いて複素周波数信号Y(f)の受信状態をサブキャリア毎に評価し、受信状態が悪化したサブキャリアの数に基いて選択スイッチ2によって選択したアンテナ1A,1Bを切換えるから、各サブキャリア毎に受信許容雑音レベルを比較することができ、確実に受信エラーが生じるOFDM信号を復調することなく、アンテナ1A,1Bを切換えることができ、受信エラー率を下げることができる。
Thus, in the present embodiment, the
また、アンテナ切換回路16は現在選択しているアンテナ(例えばアンテナ1A)の受信状態だけを評価するから、従来技術のように全てのアンテナに切換える必要がなく、アンテナの切換え雑音がデータシンボルS3,S4,…に混入するのを防止することできる。
Further, since the
さらに、各サブキャリアの振幅(受信電界強度)を一定の閾値A1と比較することによって、各サブキャリア毎の受信状態の良否を評価することができるから、従来技術のように全てのサブキャリアの受信レベルを比較するのに比べて、回路規模を小さくすることができ、製造コストを低下させることができる。 Furthermore, since the quality of the reception state for each subcarrier can be evaluated by comparing the amplitude (reception electric field strength) of each subcarrier with a certain threshold value A1, all subcarriers can be evaluated as in the prior art. Compared with the comparison of reception levels, the circuit scale can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
特に、閾値判定部18はサブキャリアRSSI検出部17による算出値(サブキャリアの振幅)が所定の閾値A1よりも低下したか否かを判定し、閾値A1よりも低下したサブキャリアの数に応じてアンテナを切換える構成としたから、サブキャリアの振幅が低下して閾値A1よりも低いサブキャリアの数が予め決められた数よりも増加したときには、データ信号の復調が可能となる所定の信号品質(ビットエラーレイト)が得られないものと判断してアンテナ1A,1Bを切換えることができる。
In particular, the
また、サブキャリアRSSI検出部17は、等化処理部12の伝播路推定値H(f)を用いて各サブキャリア毎の振幅を算出するから、OFDM信号の復調に用いる伝播路推定値H(f)を用いて各サブキャリアの振幅を算出することができ、サブキャリアRSSI検出部17の回路規模を小さくすることができる。
Further, since the subcarrier
次に、図5および図6は本発明の第2の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、アンテナ切換回路を、等化処理部による等化処理後の周波数領域の信号(出力信号)を用いて各サブキャリア毎の変調精度を算出する変調精度算出部と、該変調精度算出部による算出値が所定の閾値よりも低下したか否かを判定し、閾値よりも低下したサブキャリアの数に応じて前記アンテナを切換える閾値判定部とによって構成したことにある。なお、本実施の形態では、第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIGS. 5 and 6 show a second embodiment of the present invention. The feature of this embodiment is that an antenna switching circuit is connected to a frequency domain signal (output) after equalization processing by an equalization processing unit. A modulation accuracy calculation unit that calculates the modulation accuracy for each subcarrier using a signal), and determines whether or not a value calculated by the modulation accuracy calculation unit is lower than a predetermined threshold. A threshold value determination unit that switches the antenna according to the number of carriers. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
21は等化処理回路12に接続され、等化処理された複素周波数信号Y(f)(出力信号X(f))を用いて各サブキャリア毎に出力信号X(f)と歪のない状態の複素周波数信号Y0(f)との誤差をなす変調精度N(f)を評価し、受信状態が悪化したサブキャリアの数に基いて選択スイッチ2によって選択したアンテナ1A,1Bを切換えるアンテナ切換回路で、該アンテナ切換回路21は、後述の変調精度算出部22と閾値判定部23とによって構成されている。
21 is connected to the
22はサブキャリア毎の変調精度N(f)を算出する変調精度算出部で、該変調精度算出部22は、等化処理回路12をなす等化器(図示せず)の出力側に接続され、出力信号X(f)を用いて各サブキャリア毎に出力信号X(f)と歪のない状態の複素周波数信号Y0(f)との誤差をなす変調精度N(f)を算出している。
A modulation accuracy calculation unit 22 calculates the modulation accuracy N (f) for each subcarrier. The modulation accuracy calculation unit 22 is connected to the output side of an equalizer (not shown) constituting the
具体的には、変調精度算出部22は、等化器から2番目の既知シンボルS2に等化処理が施された出力信号X2(f)が出力されるまで待機する。このとき、伝播路推定部(図示せず)はパケット先頭に設けられた最初の既知シンボルS1を用いて伝播路推定値H(f)を推定し、等化器は該伝播路推定値H(f)を用いて2番目の既知シンボルS2の複素周波数信号Y2(f)に対して振幅、位相を補正した出力信号X2(f)を出力する。そして、変調精度算出部22に対して出力信号X2(f)が入力されたときには、変調精度算出部22は、該出力信号X2(f)と歪のない状態の複素周波数信号Y0(f)との誤差を変調精度N(f)として算出する(図6参照)。 Specifically, the modulation accuracy calculation unit 22 waits until an output signal X2 (f) obtained by performing equalization processing on the second known symbol S2 is output from the equalizer. At this time, the propagation path estimation unit (not shown) estimates the propagation path estimation value H (f) using the first known symbol S1 provided at the head of the packet, and the equalizer uses the propagation path estimation value H ( Using f), an output signal X2 (f) in which the amplitude and phase are corrected with respect to the complex frequency signal Y2 (f) of the second known symbol S2 is output. When the output signal X2 (f) is input to the modulation accuracy calculation unit 22, the modulation accuracy calculation unit 22 receives the output signal X2 (f) and the complex frequency signal Y0 (f) without distortion. Is calculated as modulation accuracy N (f) (see FIG. 6).
23は変調精度算出部22によって算出したサブキャリアの変調精度N(f)が所定の閾値A2よりも低下したか否かを判定する閾値判定部で、該閾値判定部23は、閾値A2よりも低下したサブキャリアの数をカウントすると共に、このサブキャリアの数に応じて選択スイッチ2によって選択したアンテナ1A,1Bを切換える。このとき、閾値A2はBPSK、QPSK等の変調方式に応じて変化可能に設定されている。また、選択スイッチ2を切換えるためのサブキャリアの数は、信号レベルの低いサブキャリアが増加して所定の信号品質(ビットエラーレイト)が得られない値として、例えば誤り訂正を施してもデータ信号の復調が不可能となる値に設定されている。また、伝播路推定値H(f)によって補正した出力信号X2(f)が歪のない状態の複素周波数信号Y0(f)から離れるに従って変調精度N(f)は大きくなるから、閾値判定部23は、変調精度N(f)が閾値A2よりも大きくなったとき(N(f)>A2)に、変調精度N(f)が閾値A2よりも低下したものと判定する。
そして、閾値判定部23は、変調精度N(f)の低いサブキャリアの数が一定値を超えたときには、例えば同期処理部10による同期信号Ssを用いてシンボル間に位置するガードインターバル時間にアンテナ1A,1Bを切換える。
Then, when the number of subcarriers with low modulation accuracy N (f) exceeds a certain value, the
なお、アンテナ1A,1Bの切換えは、第1の実施の形態とほぼ同様に、次のフレーム(パケット)を受信するときに行う構成としてもよい。また、閾値A2よりも低下したサブキャリアが存在するパケットの数をカウントすると共に、このような変調精度N(f)の低いサブキャリアを含むパケットが一定数だけ連続してカウントされたときに、アンテナ1A,1Bを切換える構成としてもよい。
Note that the
かくして、本実施の形態でも第1の実施の形態と同様の作用効果を得ることができるが、本実施の形態では、閾値判定部23は変調精度算出部22によって算出した変調精度N(f)が所定の閾値A2よりも低下したか否かを判定し、閾値A2よりも低下したサブキャリアの数に応じてアンテナ1A,1Bを切換える構成としたから、サブキャリアの変調精度N(f)が低下して閾値A2よりも低いサブキャリアの数が予め決められた数よりも増加したときには、データ信号の復調が可能となる所定の信号品質(ビットエラーレイト)が得られないものと判断してアンテナを切換えることができる。
Thus, the present embodiment can obtain the same operational effects as those of the first embodiment. However, in this embodiment, the threshold
また、変調精度算出部22は、等化処理回路12による等化処理後の出力信号X2(f)を用いて変調精度N(f)を算出するから、OFDM信号の復調に用いる等化処理回路12からの出力信号X2(f)を用いて各サブキャリアの変調精度N(f)を算出することができ、変調精度算出部22の回路規模を小さくすることができる。
Since the modulation accuracy calculation unit 22 calculates the modulation accuracy N (f) using the output signal X2 (f) after the equalization processing by the
次に、図7は本発明の第3の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、閾値判定部は、異なる値の2つの閾値を有し、いずれかのサブキャリアの算出値(振幅)が両方の閾値よりも低下した場合にはアンテナを切換え、全てのサブキャリアの算出値が両方の閾値よりも上昇した場合にはアンテナを保持し、全てのサブキャリアの算出値が一方の閾値よりも上昇し、かついずれかのサブキャリアの算出値が2つの閾値の間の値となるときには以降のパケットの受信状態に応じてアンテナを切換える構成としたことにある。なお、本実施の形態では、第1の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. The feature of the present embodiment is that the threshold value determination unit has two threshold values having different values, and the calculated value of any subcarrier ( If (amplitude) drops below both thresholds, the antenna is switched. If the calculated values of all subcarriers rise above both thresholds, the antenna is held, and the calculated values of all subcarriers are When the calculated value of any subcarrier becomes a value between the two threshold values, the antenna is switched according to the subsequent packet reception state. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
31は本実施の形態による閾値判定部で、該閾値判定部31は、サブキャリアRSSI検出部17によって算出したサブキャリアの振幅(信号レベル)が異なる値の2つの閾値A3,A4(例えば、A3<A4)よりも低下したか否かを判定している。
このとき、閾値A3,A4は、BPSK、QPSK等の変調方式に応じて変化可能に設定されると共に、例えば閾値A3は複素周波数信号Y(f)の受信状態が直ぐに切換えが必要となる程度まで悪化した状態か否かを判定するものであり、複素周波数信号Y(f)の受信状態が確実にデータ信号の復調が可能となる良好な状態か否かを判定するものである。 At this time, the thresholds A3 and A4 are set to be changeable according to the modulation method such as BPSK and QPSK, and for example, the threshold A3 is set to the extent that the reception state of the complex frequency signal Y (f) needs to be switched immediately. It is determined whether or not the state is deteriorated, and it is determined whether or not the reception state of the complex frequency signal Y (f) is a good state in which the data signal can be reliably demodulated.
このため、いずれかのサブキャリアの信号レベルが両方の閾値A3,A4よりも低下した場合には、複素周波数信号Y(f)の受信状態が直ぐに切換えが必要となる程度まで悪化しているから、閾値判定部31は、例えば現在のパケットの中でシンボル間に位置するガードインターバル時間にアンテナ1A,1Bを切換える。なお、アンテナ1A,1Bの切換えは、次のフレーム(パケット)を受信するときに行う構成としてもよい。
For this reason, when the signal level of one of the subcarriers is lower than both thresholds A3 and A4, the reception state of the complex frequency signal Y (f) has deteriorated to the point where switching is immediately required. The
また、全てのサブキャリアの信号レベルが両方の閾値A3,A4よりも上昇した場合には、複素周波数信号Y(f)の受信状態が確実にデータ信号の復調が可能となる良好な状態となっているから、閾値判定部31は、現在のアンテナ1A,1Bを保持する。
In addition, when the signal levels of all subcarriers rise above both threshold values A3 and A4, the reception state of the complex frequency signal Y (f) is in a good state where the data signal can be reliably demodulated. Therefore, the
一方、全てのサブキャリアの信号レベルが閾値A3よりも上昇し、かついずれかのサブキャリアの信号レベルが2つの閾値A3,A4の間の値となる場合には、複素周波数信号Y(f)は状況に応じて復調可能となるから、閾値判定部31は、現在のパケットは現在のアンテナ(例えばアンテナ1A)で受信し、以降のパケットの受信状態に応じてアンテナ1A,1Bを切換える。
On the other hand, when the signal levels of all the subcarriers are higher than the threshold value A3 and the signal level of any of the subcarriers is a value between the two threshold values A3 and A4, the complex frequency signal Y (f) Therefore, the
具体的には、例えば以降のパケットで、いずれかのサブキャリアの信号レベルが両方の閾値A3,A4よりも低下した場合にはアンテナ1A,1Bを切換え、全てのサブキャリアの信号レベルが両方の閾値A3,A4よりも上昇した場合には現在のアンテナ1A,1Bを保持する。また、以降のパケットで数回連続して全てのサブキャリアの信号レベルが閾値A3よりも上昇し、かついずれかのサブキャリアの信号レベルが2つの閾値A3,A4の間の値となる場合には、アンテナ1A,1Bを切換えるものである。
Specifically, for example, in the subsequent packets, when the signal level of any subcarrier falls below both thresholds A3 and A4, the
かくして、本実施の形態でも第1の実施の形態と同様の作用効果を得ることができるが、本実施の形態では、閾値判定部31は、異なる値の2つの閾値A3,A4を有する構成としたから、複素周波数信号Y(f)の受信状態が直ぐに切換えが必要となる程度まで悪化した状態か否かを一方の閾値A3を用いて判定することができると共に、複素周波数信号Y(f)の受信状態が確実に復調が可能となる良好な状態か否かを他方の閾値A4を用いて判定することができる。また、これら2つの閾値A3,A4の間の値となるときには、複素周波数信号Y(f)は状況に応じて復調可能となるから、閾値判定部31は、現在のパケットはそのままのアンテナで受信し、以降のパケットの受信状態に応じてアンテナ1A,1Bを切換えることができる。
Thus, the present embodiment can obtain the same effects as those of the first embodiment. However, in the present embodiment, the threshold
なお、前記第3の実施の形態では、第1の実施の形態によるアンテナ切換回路16に対して2つの閾値A3,A4を有する閾値判定部31を適用する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば第2の実施の形態によるアンテナ切換回路21に対して2つの閾値を有する閾値判定部を適用する構成としてもよい。
In the third embodiment, the threshold
また、前記各実施の形態では、2個のアンテナ1A,1Bを備えたOFDM復調装置に適用するものとしたが、3個以上のアンテナを備えたOFDM復調装置に適用してもよい。
In each of the embodiments described above, the present invention is applied to an OFDM demodulator having two
また、前記各実施の形態では、伝播路推定部13はFFT回路11の後段側の周波数領域の信号(複素周波数信号Y(f))を用いて伝播路推定値H(f)を演算する構成としたが、FFT回路11の前段側のOFDM信号を用いて伝播路推定値を演算する構成としてもよい。
Further, in each of the embodiments, the propagation
さらに、前記各実施の形態では、高周波信号を中間周波信号にダウンコンバートする受信回路を備える構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば受信回路を省き、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。 Further, in each of the above embodiments, a receiving circuit that down-converts a high frequency signal into an intermediate frequency signal is provided. However, the present invention is not limited to this. For example, the receiving circuit may be omitted, and a direct conversion configuration in which a signal received by the antenna is directly quadrature detected may be employed.
1A,1B アンテナ
2 選択スイッチ(アンテナ選択手段)
11 FFT回路(フーリエ変換処理部)
12 等化処理回路(等化処理部)
16,21 アンテナ切換回路(アンテナ切換手段)
17 サブキャリアRSSI検出部(サブキャリア振幅算出部)
18,23,31 閾値判定部
22 変調精度算出部
1A,
11 FFT circuit (Fourier transform processing unit)
12 Equalization processing circuit (equalization processing unit)
16, 21 Antenna switching circuit (antenna switching means)
17 Subcarrier RSSI detector (subcarrier amplitude calculator)
18, 23, 31 Threshold determination unit 22 Modulation accuracy calculation unit
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JP2004043272A JP2005236666A (en) | 2004-02-19 | 2004-02-19 | Ofdm demodulator |
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- 2004-02-19 JP JP2004043272A patent/JP2005236666A/en active Pending
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