JP2008109173A

JP2008109173A - Ｆｆｔ窓拡張生成方法

Info

Publication number: JP2008109173A
Application number: JP2006287152A
Authority: JP
Inventors: Hirotsugu Akahori; 博次赤堀
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2008-05-08
Also published as: KR101511777B1; CN101170535A; KR20080036507A; US20080095289A1; US8175176B2

Abstract

【課題】受信特性等を改善して、ガードインターバルＧＩを送っていた分の電力効率を向上する。
【解決手段】ＯＦＤＭ方式の変調に用いられるＦＦＴ窓拡張生成方法は、ＯＦＤＭ変調された有効シンボル長Ｗ０以上の時間長の受信信号に対し、拡張されたＦＦＴ窓１を用いて、ＦＦＴ処理により前記受信信号を復調する際に、拡張されたＦＦＴ窓１は、有効シンボル長Ｗ０以上の時間長の受信信号を用いている。そして、有効シンボル長Ｗ０の前又は後ろに拡張した拡張窓Ｗ１，Ｗ２を設け、有効シンボル長Ｗ０内の受信信号であって有効シンボル長分時間位置が異なる前記受信信号に対して、拡張窓Ｗ１，Ｗ２内の受信信号を足し合わせ、振幅を半分にして生成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex；直交周波数分割多重）変調方式により変調された受信信号を、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform；高速フーリエ変換）により復調する際に用いられるＦＦＴ解析区間である拡張されたＦＦＴ窓を生成するためのＦＦＴ窓拡張生成方法に関するものである。

従来、複数の直交サブキャリア（搬送波）を同時に伝送するＯＦＤＭ方式は、例えば、下記の特許文献に記載されているように、地上系デジタルテレビジョン放送システム（以下単に「地上デジタル放送」という。）等の種々の用途に使用可能である。

特開平１０−７５２２９号公報

図４は、特許文献１等に記載された従来のＯＦＤＭ方式における伝送信号のフレーム構成を示す図である。以下、図４を参照しつつ、従来のＯＦＤＭ方式の復調方法を説明する。

各伝送シンボルＳＢは、ガードインターバル（サイクリックプリフィックスとも言う。）ＧＩと有効ＯＦＤＭシンボル（以下単に「有効シンボル」という。）Ｓとにより構成されている。ガードインターバルＧＩは、有効シンボルＳの時間波形の後部Ｓａを抽出し、先頭にコピーしたものである。

ＯＦＤＭ方式を用いたデジタル伝送では、伝送路に歪みやマルチパスが存在すると、受信信号の直交性は損傷を受けて乱され、復調信号に符号間干渉（Inter Symbol Interference、以下「ＩＳＩ」という。）を生じることになり、誤り率を悪化させる。これを解決するために、送信エネルギー（送信電力）の一部を犠牲にして、本来伝送したい有効シンボルＳの前に、この有効シンボルＳの後部（全体の数十分の１から数分の１の期間）Ｓａのデータを用い、緩衝データ部分として無効なＩＳＩ吸収用のガードインターバルＧＩが設けられる。このようなガードインターバルＧＩを設けると、直接波の他に、障害物により反射された遅延波が存在しても、この遅延量がガードインターバルＧＩよりも短かければ、ＩＳＩを生じることなく良好な受信が可能となる。

このような構成の送信信号が受信側に送られてくると、受信側では、ガードインターバルＧＩの情報を無視することで、あるキャリアだけに遅延が生じた場合でも、このガードインターバルＧＩ内であれば、遅延が無視されるので、正しく受信できる。特に、ガードインターバルＧＩには有効シンボルＳの後部Ｓａのデータがコピーされているので、あるキャリアがずれても情報が欠落することはない。

そのため、従来の復調方法では、ガードインターバル除去部により、受信されたＯＦＤＭの伝送信号から、伝送シンボルＳＢ毎にそのガードインターバルＧＩを除去し、有効シンボルＳのみを抽出する。抽出された有効シンボルＳは、ＦＦＴ部により、高速離散フーリエ変換して復調している。

従来の特許文献１等に記載されたＯＦＤＭ方式の復調方法では、ガードインターバルＧＩをつけた伝送シンボルＳＢから、有効シンボルＳのみを抽出し、高速離散フーリエ変換して復調しており、ガードインターバルＧＩと同じ長さに相当する受信信号波形は用いていないので、ガードインターバルＧＩを送っていた分の電力効率が下がってしまう。しかし、従来の技術では、この電力効率の低下を解決することが困難であった。

本発明は、ＯＦＤＭ方式の変調に用いられるＦＦＴ窓拡張生成方法であって、ＯＦＤＭ変調された有効シンボル長以上の時間長の受信信号に対し、拡張されたＦＦＴ窓を用いて、ＦＦＴ処理により前記受信信号を復調する際に、前記拡張されたＦＦＴ窓は、前記有効シンボル長の前又は後ろの前記受信信号を演算により合成して生成している。

本発明のＦＦＴ窓拡張生成方法によれば、拡張窓分の受信信号を使用しているので、受信特性を改善でき、更に、フェージング耐性を向上できる。これにより、ガードインターバルＧＩを送っていた分の電力効率を向上できる。

ＯＦＤＭ方式の変調に用いられるＦＦＴ窓拡張生成方法は、ＯＦＤＭ変調された有効シンボル長以上の時間長の受信信号に対し、拡張されたＦＦＴ窓を用いて、ＦＦＴ処理により前記受信信号を復調する際に、前記拡張されたＦＦＴ窓は、前記有効シンボル長以上の時間長の受信信号を用い、前記有効シンボル長の前又は後ろに拡張した拡張窓を設け、前記有効シンボル長内の受信信号であって前記有効シンボル長分時間位置が異なる前記受信信号に対して、前記拡張窓内の受信信号を足し合わせ、振幅を半分にして生成している。

図１は、本発明の実施例１を示すＯＦＤＭ方式における伝送信号のフレーム構成図である。

この伝送信号のフレーム構成は、従来の図４のフレーム構成と同様に、例えば、ＯＦＤＭ方式で変調された送信信号（伝送信号）が、複数の伝送シンボルＳＢをひとまとめにして１フレームが構成される。１フレームの先頭には、同期検出用のパイロットシンボルが挿入されている。パイロットシンボルは、無信号期間であり、この信号を用いて受信側においてシンボル基準信号を生成することができる。各伝送シンボルＳＢは、ガードインターバルＧＩと有効シンボルＳとにより構成されている。ガードインターバルＧＩは、有効シンボルＳの時間波形の後部を抽出し、先頭にコピーしたものである。

本実施例１の特徴は、有効シンボルＳＢ以上の時間長に相当する受信信号をメモリに格納し、このメモリに格納された受信信号から、ＦＦＴ窓生成演算により、有効シンボルＳＢの時間長以上に拡張した分の受信信号（即ち、有効シンボル長Ｗ０の先頭及び末尾に拡張窓Ｗ１，Ｗ２がそれぞれ付加された拡張されたＦＦＴ窓１）を用いてＦＦＴ入力信号を生成するためのＦＦＴ窓拡張方法である。

以下、このＦＦＴ窓拡張方法を用いたＯＦＤＭ方式の復調装置及びこの復調方法について説明する。

（実施例１の復調装置）
図２は、本発明の実施例１を示すＯＦＤＭ方式における復調装置の概略の構成図である。

このＯＦＤＭ方式の復調装置は、装置の動作タイミングを制御する同期処理部１０を有している。同期処理部１０には、受信信号Sinの周波数を変換してアナログベースバンド信号Ｓ１１を出力する周波数変換部１１と、そのアナログベースバンド信号Ｓ１１をデジタルベースバンド信号Ｓ１２に変換するアナログ／デジタル（以下「Ａ／Ｄ」という。）変換部１２と、そのデジタルベースバンド信号Ｓ１２を高速離散フーリエ変換処理して複素シンボルデータからなる受信データＳ１３ｄを出力するＦＦＴ処理部１３と、その受信データＳ１３ｄを復号処理して復調データSoutを出力する復号部１４等とが接続されている。

ＦＦＴ処理部１３は、有効シンボルＳＢ以上の時間長に相当する受信信号であるデジタルベースバンド信号Ｓ１２を格納するメモリ１３ａと、このメモリ１３ａに格納されたデジタルベースバンド信号Ｓ１２から、拡張されたＦＦＴ窓１を用いてＦＦＴ入力信号を生成するＦＦＴ窓生成演算部１３ｂと、そのＦＦＴ入力信号を高速離散フーリエ変換してパラレル受信データを出力するＦＦＴ部１３ｃと、そのパラレル受信データをシリアル受信データＳ１３ｄに変換するパラレル／シリアル（以下「Ｐ／Ｓ」という。）変換部４ｃとを有している。

（実施例１の復調方法）
本実施例１の復調方法の特徴は、図２の復調装置において、従来の復調装置では使用していなかった受信信号成分を使用し、部分的な時間ダイバシティ（diversity）効果を得るものである。以下、この復調方法を説明する。

ＯＦＤＭ変調された図１のような伝送信号が、フィルタリング等の信号処理が施された後、受信信号Sinとして入力されると、この受信信号Sinが周波数変換部１１により、対応するアナログベースバンド信号Ｓ１１に変換される。変換されたアナログベースバンド信号Ｓ１１は、Ａ／Ｄ変換部１２によりサンプリングされてデジタルベースバンド信号（Ｉ信号及びＱ信号）Ｓ１２に変換され、この変換されたＯＦＤＭシンボル以上の時間長に相当する受信信号がＦＦＴ処理部１３内のメモリ１３ａに格納される。

ＦＦＴ処理部１３内のＦＦＴ窓生成演算部１３ｂでは、図１に示すように、従来と同様の有効シンボル長Ｗ０分の受信信号に加え、この受信信号と連続する前後の拡張窓Ｗ１，Ｗ２に含まれる受信信号（即ち、拡張されたＦＦＴ窓１の信号）をＦＦＴ入力信号に用いるために、以下のようなＦＦＴ窓生成演算を行う。

図１の受信信号の先頭に位置する拡張窓Ｗ１にて得られる受信信号Ｓ１３−１は、有効シンボル長Ｗ０分だけ後となる時間位置の有効シンボルＳ内の受信信号Ｓ１３−２と加算し、２で割る。同様に、受信信号の末尾に位置する拡張窓Ｗ２にて得られる受信信号Ｓ１３−３は、有効シンボル長Ｗ０分だけ前となる時間位置の有効シンボルＳ内の受信信号Ｓ１３−４と加算し、２で割る。これらを数式で表すと（１）式のようになる。

このような演算により得られたＦＦＴ入力信号fft_in(T)は、ＦＦＴ処理部１３内のＦＦＴ部１３ｃにより、高速離散フーリエ変換されて各サブキャリアに対応したパラレル受信データに変換される。変換されたパラレル受信データは、Ｐ／Ｓ変換部１３ｄにより、シリアル受信データ（複素シンボルデータ）Ｓ１３ｄに変換される。

変換されたシリアル受信データＳ１３ｄは、復号部１４により、伝送路特性の補正を行う波形等化処理、振幅と位相情報を検出するＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）マッピング処理、トレリス復号処理、及び誤り訂正処理等が行われて復調データSoutが出力される。

（実施例１の効果）
本実施例１によれば、次の（ａ）〜（ｃ）のような効果がある。

（ａ）同一の変調信号成分を持ち、且つ無相関の雑音成分が重畳する拡張窓Ｗ１，Ｗ２分の受信信号により、この拡張窓Ｗ１，Ｗ２分に含まれる雑音成分を例えば３ｄＢ抑圧する効果が生じ、受信特性を改善できる。

（ｂ）同一の変調信号成分を持ち、且つ無相関の雑音成分が重畳する拡張窓Ｗ１，Ｗ２分の受信信号により、フェージング（fading）による変調信号成分の位相回転を緩和してＩＣＩの影響を軽減することで、フェージング耐性を向上できる。

（ｃ）本実施例１の復調方法を例えば地上デジタル放送に用いた場合、静特性を０．１ｄＢ以上改善でき、フェージング特性（最大ドップラー周波数）を約１０％向上でき、長遅延２パス受信特性（遅延時間）を約１０％向上できる。

図３は、本発明の実施例２を示すＯＦＤＭ方式における伝送信号のフレーム構成図であり、実施例１を示す図１中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例２の伝送信号のフレーム構成は、実施例１のフレーム構成と同様に、１フレームを構成する複数の伝送シンボルＳＢにおいて、各伝送シンボルＳＢは、ガードインターバルＧＩと有効シンボルＳとにより構成されている。ガードインターバルＧＩは、有効シンボルＳの時間波形の後部を抽出し、先頭にコピーしたものである。

本実施例２の特徴は、実施例１と同様に、有効シンボルＳＢ以上の時間長に相当する受信信号をメモリに格納し、このメモリに格納された受信信号から、ＦＦＴ窓生成演算により、有効シンボルＳＢの時間長以上に拡張した分の受信信号（即ち、有効シンボル長Ｗ０の先頭及び末尾に拡張窓Ｗ１，Ｗ２がそれぞれ付加された拡張されたＦＦＴ窓１）を用いてＦＦＴ入力信号を生成するためのＦＦＴ窓拡張方法である。

以下、このＦＦＴ窓拡張方法を用いた図２のＯＦＤＭ方式の復調装置における復調方法について説明する。

本実施例２の復調方法の特徴は、実施例１と同様に、図２の復調装置において、従来の復調装置では使用していなかった受信信号成分を使用し、部分的な時間ダイバシティ効果を得るものである。本実施例２の復調方法が実施例１の復調方法と異なる点は、図２のＦＦＴ窓生成演算部１３ｂにおける演算内容である。そのため、説明を簡単にするために、主としてその演算内容を説明する。

図２の復調装置において、ＯＦＤＭ変調された図３のような伝送信号が受信信号Sinとして入力されると、この受信信号Sinが実施例１と同様に周波数変換部１１及びＡ／Ｄ変換部１２により処理され、ＯＦＤＭシンボル以上の時間長に相当する受信信号がＦＦＴ処理部１３内のメモリ１３ａに格納される。

ＦＦＴ処理部１３内のＦＦＴ窓生成演算部１３ｂでは、図３に示すように、実施例１と同様の有効シンボル長Ｗ０分の受信信号に加え、この受信信号と連続する前後の拡張窓Ｗ１，Ｗ２に含まれる受信信号（即ち、拡張されたＦＦＴ窓１の信号）をＦＦＴ入力信号に用いるために、以下のようなＦＦＴ窓生成演算を行う。

図３の受信信号の先頭に位置する拡張窓Ｗ１にて得られる受信信号Ｓ１３−１は、振幅Ｈとなるよう係数を掛け（この信号はＳ１３−１ａ）、有効シンボル長Ｗ０分だけ後となる時間位置の有効シンボルＳ内の受信信号Ｓ１３−２も、振幅Ｈとなるよう係数を掛け（この信号はＳ１３−２ａ）、加算する。同様に、図３の受信信号の末尾に位置する拡張窓Ｗ２にて得られる受信信号Ｓ１３−３は、振幅Ｈとなるよう係数を掛け（この信号はＳ１３−３ａ）、有効シンボル長Ｗ０分だけ前となる時間位置の有効シンボルＳ内の受信信号Ｓ１３−４も、振幅Ｈとなるよう係数を掛け（この信号はＳ１３−４ａ）、加算する。これらを数式で表すと、（２）式のようになる。

このような演算により得られたＦＦＴ入力信号fft_in(T)は、実施例１と同様に、ＦＦＴ処理部１３内のＦＦＴ部１３ｃにより、高速離散フーリエ変換されて各サブキャリアに対応したパラレル受信データに変換された後、実施例１と同様に、Ｐ／Ｓ変換部１３ｄ及び復号部１４により処理され、復調データSoutが出力される。

（実施例２の効果）
本実施例２によれば、実施例１の効果（ｂ）及び（ｃ）と同様の効果がある他に、次の（ｄ）のような効果がある。

（ｄ）同一の変調信号成分を持つ拡張窓Ｗ１，Ｗ２分の受信信号により、ガードインターバルＧＩ超え且つ主到来パスと電力的な差が小さい長遅延パスを受信する場合において、拡張窓Ｗ１，Ｗ２に含まれる希望受信信号を有効に合成することとなり、ＩＳＩの影響を軽減することで、長遅延パス受信特性を向上できる。
なお、図２のＯＦＤＭ方式の復調装置は、図示以外の種々の構成に変更可能である。

本発明のＦＦＴ窓拡張生成方法は、地上デジタル放送に限らず、ＯＦＤＭ変調を用いるもの全てにおいて適用可能であり、それらに対して特性改善が強く見込まれる。

本発明の実施例１を示すＯＦＤＭ方式における伝送信号のフレーム構成図である。本発明の実施例１を示すＯＦＤＭ方式における復調装置の概略の構成図である。本発明の実施例２を示すＯＦＤＭ方式における伝送信号のフレーム構成図である。従来のＯＦＤＭ方式における伝送信号のフレーム構成を示す図である。

符号の説明

１３ＦＦＴ処理部
１３ａメモリ
１３ｂＦＦＴ窓生成演算部
１３ｃＦＦＴ部
１３ｄＰ／Ｓ変換部

Claims

ＯＦＤＭ変調された有効ＯＦＤＭシンボル長以上の時間長の受信信号に対し、拡張されたＦＦＴ窓を用いて、ＦＦＴ処理により前記受信信号を復調する際に、
前記拡張されたＦＦＴ窓は、前記有効ＯＦＤＭシンボル長の前又は後ろの前記受信信号を演算により合成して生成することを特徴とするＦＦＴ窓拡張生成方法。
前記拡張されたＦＦＴ窓は、
前記有効ＯＦＤＭシンボル長以上の時間長の受信信号を用い、前記有効ＯＦＤＭシンボル長の前又は後ろに拡張した拡張窓を設け、前記有効ＯＦＤＭシンボル長内の受信信号であって前記有効ＯＦＤＭシンボル長分時間位置が異なる前記受信信号に対して、前記拡張窓内の受信信号を足し合わせ、振幅を半分にして生成することを特徴とする請求項１記載のＦＦＴ窓拡張生成方法。
前記拡張されたＦＦＴ窓は、
前記有効ＯＦＤＭシンボル長以上の時間長の受信信号を用い、前記有効ＯＦＤＭシンボル長の前又は後ろに拡張した拡張窓を設け、前記有効ＯＦＤＭシンボル長内の受信信号であって前記有効ＯＦＤＭシンボル長分時間位置が異なる受信信号に、前記拡張窓長分だけ１以下の係数となり且つ時間に対し傾斜を持った窓関数を掛け、前記拡張窓内の受信信号には、１から先の係数を引いた別の係数を掛け、前記有効ＯＦＤＭシンボル長分ずれ係数が掛け合わされた前記２つの受信信号を足して、生成することを特徴とする請求項１記載のＦＦＴ窓拡張生成方法。
前記拡張されたＦＦＴ窓は、
前記ＯＦＤＭ変調された前記有効ＯＦＤＭシンボル長以上の時間長の受信信号をメモリに格納し、前記格納された受信信号を用いてＦＦＴ窓生成演算手段により生成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＦＦＴ窓拡張生成方法。