JP2009094838A - Ｏｆｄｍ受信装置およびｏｆｄｍ受信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチパス遅延が大きい環境においてもＯＦＤＭ信号を良好な品質で受信できるＯＦＤＭ受信装置を提供する。
【解決手段】各ブランチの受信回路は、ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を行うＦＦＴ部１０４を備える。スレーブブランチのＦＦＴ窓制御部１Ｓは、非希望波が先行波であるのか遅延波であるのかを判定し、その結果をマスターブランチに通知する。マスターブランチのＦＦＴ窓制御部１Ｍは、スレーブブランチからの通知に応じて、ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を行うべき時間範囲を意味するＦＦＴ窓の位置を制御する。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数の受信回路を用いてＯＦＤＭ信号を受信するＯＦＤＭ受信装置およびＯＦＤＭ受信方法に係わる。

一般に、１つの搬送波（以下、キャリア）を用いたデジタル変調方式では、伝送レートが高くなるほどシンボル期間が短くなる。このため、マルチパス環境下では、信号の復調が困難になることがある。なお、マルチパスは、一般には、送信局から送信された電波が複数の経路を介して受信局に到達する環境を意味し、障害物における反射等によって発生する。また、複数の送信局から同一の信号を伝搬する電波が送信される通信システムにおいては、マルチパスと同様の環境が生じる。以下の説明において「マルチパス環境」は、双方の環境を含むものとする。

マルチパス環境下での受信性能を高める伝送方式の１つとして、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）が提案されている。ＯＦＤＭ方式では、周波数軸上で互いに直交している複数のキャリアを利用してデータが伝送される。このため、各キャリアを利用して伝送されるデータのシンボル期間は長くなり、遅延の大きなマルチパス環境においても、受信性能の劣化は小さい。また、キャリア毎に変調方式を変えることができる。

なお、ＯＦＤＭ方式では、ＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）を利用した変調、及びＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を利用した復調が行われる。このため、ＯＦＤＭ方式は、周波数利用効率が高く、地上波デジタル放送への適用が広く検討されている。日本では、地上波デジタル放送の規格の１つであるＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial）においてＯＦＤＭ方式が採用されている。

図１２は、従来のＯＦＤＭ受信装置の構成を示す図である。ＯＦＤＭ受信装置は、ＯＦＤＭ信号を受信して復調する。ＯＦＤＭ信号は、図１３に示すように、複数のキャリアを利用してデータを伝送する。また、図１３に示す例では、所定の周波数間隔で、分散パイロット（ＳＰ：Scattered Pilot）信号が配置されている。ＩＳＤＢ−Ｔでは、４３２個のキャリア波が多重されている。また、ＳＰ信号は、周波数軸上では１２キャリア周期で配置され、時間軸上では４シンボル周期で配置される。

ＯＦＤＭ信号は、チューナ１０１により受信され、Ａ／Ｄ変換部１０２によりデジタル信号に変換される。直交復調部１０３は、Ａ／Ｄ変換部１０２により得られたデジタル信号から、直交信号（Ｉ成分信号およびＱ成分信号）を生成する。ＦＦＴ部１０４は、シンボル毎にＦＦＴ演算を実行することにより、時間領域の信号を周波数領域の信号に変換する。伝送路等化部１０５は、伝送路上で発生した位相回転を補正する。そして、誤り訂正部１０６は、誤り訂正を実行して送信データを再生する。

ＩＦＦＴ部１０７は、ＦＦＴ部１０４から出力される周波数領域の信号を時間領域の信号に変換する。遅延情報抽出部１０８は、ＩＦＦＴ部１０７から出力される時間領域の信号に基づいて、遅延情報としての遅延プロファイルを生成する。遅延プロファイルは、時間軸上での受信パワーの変化を表す。また、遅延情報抽出部１０８は、遅延プロファイルに基づいて、ＦＦＴ窓の位置（すなわち、ＦＦＴの開始タイミング）を指示するＦＦＴ窓制御指示を生成してＦＦＴ部１０４に与える。そして、ＦＦＴ部１０４は、ＦＦＴ窓制御指示に従って、シンボル毎にＦＦＴ演算を実行する。

ＯＦＤＭ方式では、さらに、マルチパス環境下での受信性能を高めるために、ガードインターバルを導入する。以下、図１４を参照しながら、ガードインターバルについて説明する。図１４では、主波（希望波）およびその遅延波（妨害波）が存在するマルチパス環境において、受信ＯＦＤＭ信号のシンボルｎについてＦＦＴ演算を実行するものとする。

ＦＦＴ演算は、時間軸上に設定されるＦＦＴ窓内の情報をＦＦＴ部１０４に入力することにより実行される。ここで、ＦＦＴ窓の幅は、１シンボル時間に相当する。このとき、シンボル間にガードインターバルが挿入されていないものとすると、図１４（ａ）に示すように、主波のシンボルｎの情報を取り込む際に、遅延波のシンボルｎの情報だけではなく、遅延波のシンボルｎ−１の情報も取り込んでしまう。すなわち、シンボルｎの情報およびシンボルｎ−１の情報に基づいて、シンボルｎのデータが再生されてしまう。この結果、シンボル間干渉が発生し、受信品質が低下してしまう。

そこで、ＯＦＤＭ方式では、図１４（ｂ）に示すように、シンボル間にガードインターバルが挿入される。ガードインターバルｉ（ｉは、各シンボルを識別する番号）は、シンボルｉの末尾部分の情報をコピーすることにより得られる。なお、ＩＳＤＢ−Ｔのモード３においては、ガードインターバルは、１／８シンボル期間である。

そして、図１４（ｂ）に示すように、主波のシンボルタイミングでＦＦＴ窓を設定すると、主波のシンボルｎの情報を取り込む際に、遅延波のシンボルｎの情報および遅延波のガードインターバルｎの情報も取り込まれる。しかし、ガードインターバルｎの情報は、シンボルｎの情報の一部をコピーすることにより得られたものである。したがって、この場合、ＦＦＴ演算は、シンボルｎの情報のみについて実行される。この結果、シンボル間干渉は発生せず、受信品質は向上する。

ただし、通信システムの構成によっては、ＯＦＤＭ受信装置は、主波およびその先行波を受信することがある。例えば、ＳＦＮ（Signal Frequency Network）のように、複数の送信局から同時に同じ信号が送信されるシステムにおいては、先行波が存在することがある。

先行波が存在する場合は、図１５（ａ）に示すように、主波のシンボルタイミングでＦＦＴ窓を制御すると、シンボル間干渉が発生してしまう。すなわち、主波のシンボルｎの情報を取り込む際に、先行波のシンボルｎの情報だけではなく、先行波のシンボルｎ＋１の情報も取り込んでしまう。このため、先行波が存在する場合は、図１５（ｂ）に示すように、先行波のシンボルタイミングでＦＦＴ窓が制御される。そうすると、対象シンボルの情報のみから復調データを得ることができる。

さらに、ＯＦＤＭ方式に限定されるものではないが、通信品質の向上を図る１つの技術として、ダイバーシティ受信が知られている。ダイバーシティ受信では、複数の受信回路を利用して同一の信号を受信する。そして、選択ダイバーシティでは、通信品質の高い方の信号が出力される。また、合成ダイバーシティでは、複数の受信信号を合成し、その合成信号から送信データが再生される。

なお、特許文献１には、ダイバーシティ受信回路においてＦＦＴ窓を制御する技術が記載されている。ＦＦＴ共通窓期間算出部は、２以上のアンテナ信号に含まれるＯＦＤＭ信号のシンボル間干渉が最小になるＦＦＴ窓共通期間を算出する。

特許文献２には、ダイバーシティ受信機において、マスターブランチとスレーブブランチとを切り替える構成が記載されている。
特許文献３には、遅延プロファイル信号およびゴーストの有無を示す信号に基づいて、ＦＦＴ窓の位置を設定する構成が記載されている。
特開２００３−２２９８３３号公報 特開２００５−１５０９３５号公報 特開２００６−２２９３２３号公報

ＯＦＤＭ方式では、上述したように、シンボル間にガードインターバルを挿入することによって、マルチパス環境下でも受信品質の低下を抑えている。しかし、ガードインターバルを設けても、マルチパス遅延がそのガードインターバルよりも大きい環境では、シンボル間干渉を防ぐことができず、通信品質は劣化してしまう。ただし、変調方式によっては（例えば、ＢＰＳＫあるいはＱＰＳＫ等のように多値数が小さい場合）、マルチパス遅延がガードインターバルより大きくても、ＦＦＴ窓の位置が適切に設定されていれば、信号を受信することができる。したがって、ＦＦＴ窓の位置を適切に設定することは重要である。なお、以下の説明において「マルチパス遅延」とは、「先行波と主波との時間差」および「主波と遅延波との時間差」を含むものとする。

ＦＦＴ窓の制御は、図１２に示す構成においては、以下のようにして行われる。すなわち、ＦＦＴ部１０４の出力信号からＳＰ信号を抽出する。ＩＦＦＴ部１０７は、そのＳＰ信号に対してＩＦＦＴ演算を行うことにより時間領域の信号を得る。遅延情報抽出部１０８は、その時間領域の信号から遅延プロファイルを生成する。そして、先行波が存在しない場合には、図１４に示すように、主波のシンボルタイミングでＦＦＴ窓が設定される。一方、先行波が存在する場合には、図１５（ｂ）に示すように、先行波のシンボルタイミングでＦＦＴ窓が設定される。このように、ＦＦＴ窓の制御は、先行波が存在するか否かに応じて異なる。

ところが、遅延プロファイルを生成するために使用されるＳＰ信号は、図１３に示す例では、３キャリア間隔で挿入されている。この場合、検知可能な遅延（すなわち、ＦＦＴ／ＩＦＦＴの演算可能範囲）は、１／３シンボル期間となる。ここで、１シンボル期間が1.008ｍ秒（ＩＳＤＢ−Ｔのモード３）であるものとすると、遅延の広がりは３３６μ秒となる。そして、先行波および遅延波の双方が存在し得ることを考えると、検知可能な遅延は、±１／６シンボル期間（±１６８μ秒）となる。

例えば、図１６（ａ）に示すように、２００μ秒の遅延波が存在するものとする。ここで、検知可能な遅延は、±１６８μ秒である。そうすると、この遅延波は、ＦＦＴ／ＩＦＦＴの性質上、図１６（ｂ）に示すように、ＩＦＦＴ部１０８の演算結果から得られる遅延プロファイルにおいて「１３６μ秒の先行波」として検出される。すなわち、この場合、２００μ秒の遅延波または１３６μ秒の先行波のいずれが存在するのかを識別することができない。このため、例えば、実際には２００μ秒の遅延波が存在するにもかかわらず、１３６μ秒の先行波が存在するものとしてＦＦＴ窓の位置を決定すると、シンボル間干渉により通信品質が劣化してしまう。

このように、マルチパス遅延が大きいときは、ＦＦＴ窓の位置を正しく決定することができず、通信品質が劣化することがあった。
本発明の課題は、マルチパス遅延が大きい環境においてもＯＦＤＭ信号を良好な品質で受信できるＯＦＤＭ受信装置を提供することである。

本発明のＯＦＤＭ受信装置は、複数の受信回路を有する。各々の前記受信回路は、ＯＦ
ＤＭ方式（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）により送信されたＯＦＤＭ信号を受信して直交復調を行った後のＯＦＤＭ信号をフーリエ変換し、周波数領域のＯＦＤＭ信号を出力するフーリエ変換回路と、前記周波数領域のＯＦＤＭ信号に存在する分散パイロット情報から、伝送路の第１の遅延量を検出する遅延量検出回路と、前記フーリエ変換回路により変換された前記周波数領域のＯＦＤＭ信号及び前後のシンボルのＯＦＤＭ信号から得られるピーク位置情報を基に、前記遅延量検出回路が検出した前記第１の遅延量が適切か否か判定し、前記第１の遅延量が適切でないと判定した場合に、前記第１の遅延量から第２の遅延量を算出し、前記第１の遅延量または前記第２の遅延量のうちのいずれか一方を用いて、前記フーリエ変換回路が前記ＯＦＤＭ信号のなかでフーリエ変換を行うべき範囲を示す時間窓の位置を設定する窓制御回路、を含む。

この構成によれば、まず、第１の遅延量が適切か否かが判定される。そして、第１の遅延量が適切でないと判定された場合に、第２の遅延量が算出され、第１の遅延量または第２の遅延量のいずれか一方に基づいてフーリエ変換のための時間窓が制御される。したがって、時間窓の位置が適切に制御される可能性が高くなる。

上記ＯＦＤＭ受信装置において、前記複数の受信回路のうちの第１の受信回路に含まれる第１のフーリエ変換回路は、前記複数の受信回路のうちの第２の受信回路に含まれる第２の窓制御回路が設定する値によって、前記ＯＦＤＭ信号のなかでフーリエ変換を行うべき範囲を示す時間窓の位置を設定するようにしてもよい。この構成によれば、第１の受信回路は、第２の受信回路における制御結果を利用することができる。よって、第１の受信回路においては、第１の遅延量または第２の遅延量のいずれが適切であるのかを判定する処理を行う必要がない。

上記構成のＯＦＤＭ受信装置において、前記複数の受信回路から出力される複数の復調信号をダイバーシティ合成するダイバーシティ合成部をさらに含むようにしてもよい。

本発明によれば、マルチパス遅延が大きい環境においてもＯＦＤＭ信号を良好な品質で受信できるようになる。

＜ＯＦＤＭ受信回路＞
本発明の実施形態のＯＦＤＭ受信装置は、複数のＯＦＤＭ受信回路を備える。各ＯＦＤＭ受信回路は、基本的には、互いに同じ構成である。そして、各ＯＦＤＭ受信回路は、同じＯＦＤＭ信号を受信する。以下では、まず、ＯＦＤＭ受信回路の構成および動作を説明する。

図１は、本発明の実施形態のＯＦＤＭ受信装置が備えるＯＦＤＭ受信回路の構成を示す図である。ＯＦＤＭ受信回路は、チューナ１０１、Ａ／Ｄ変換部１０２、直交復調部１０３、ＦＦＴ部１０４、伝送路等化部１０５、誤り訂正部１０６、ＩＦＦＴ部１０７、遅延情報抽出部１０８、およびＦＦＴ窓制御部１を備える。チューナ１０１、Ａ／Ｄ変換部１０２、直交復調部１０３、ＦＦＴ部１０４、伝送路等化部１０５、誤り訂正部１０６、ＩＦＦＴ部１０７、遅延情報抽出部１０８の構成および動作については、基本的には、図１２を参照しながら説明した通りである。

ＦＦＴ窓制御部１には、遅延情報抽出部１０８により生成される遅延情報（遅延プロファイル）、ピーク位置情報、ＭＥＲ情報、ＢＥＲ情報が与えられる。そして、ＦＦＴ窓制御部１は、これらの情報に基づいて、ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を行うべき時間範囲を制御するＦＦＴ窓制御指示（時間窓情報）を生成する。

遅延プロファイルは、ＩＦＦＴ部１０７により得られる時間領域情報から生成される。ここで、ＩＦＦＴ部１０７は、ＦＦＴ部１０４から出力される周波数域情報を時間領域情報に変換する。

図２（ａ）は、遅延波が存在する場合の遅延プロファイルの例である。遅延波は、一般に、マルチパスにより発生する。また、遅延波は、複数の送信局から同時に同一の信号が放送される場合にも発生することがある。図２（ｂ）は、先行波が存在する場合の遅延プロファイルの例である。先行波は、主に、複数の送信局から同時に同一の信号が放送される場合に発生し得る。遅延情報は、主波（希望波）と非希望波（先行波および遅延波を含む）との間の時間差を示す。ここで、例えば、主波と遅延波との時間差は「正の値」で表され、主波と先行波との時間差は「負の値」で表されるようにしてもよい。

ピーク位置情報は、シンボル間にガードインターバルが挿入されていることを利用して生成される。ピーク位置情報を得るためには、まず、直交復調部１０３から出力されるＯＦＤＭ信号およびそのＯＦＤＭ信号を遅延させた信号との相関を求める。遅延時間は、１シンボル期間である。そして、ピーク位置情報は、これらの信号の相関値について移動平均を計算することにより得られる。移動平均の移動幅は、例えば、ガードインターバルである。

図３において、期間Ｐ１は、シンボルｎとシンボルｎ＋１との相関が計算される。この場合、相関値は小さい。期間Ｐ２は、シンボルｎとガードインターバルｎとの相関が計算される。ここで、ガードインターバルｎの信号は、シンボルｎの信号をコピーすることにより得られる。すなわち、期間Ｐ２は、シンボルｎとシンボルｎとの相関が計算されるので、その相関値は大きい。したがって、その相関値の移動平均は、期間Ｐ２において増加していく。期間Ｐ３は、ガードインターバルｎ＋１とシンボルｎとの相関が計算される。この場合、相関値は小さい。よって、その移動平均は、期間Ｐ３において減少していく。この結果、相関値の移動平均は、期間Ｐ２から期間Ｐ３に切り替わるタイミングでピークを持つ。

このように、相関値の移動平均は、ＯＦＤＭ信号のシンボル間の境界タイミングでピークを持つ。そして、ピーク位置情報は、この移動平均がピークを持つタイミングを表す。なお、ピーク位置情報は、既存のＯＦＤＭ受信回路においても、ＦＦＴ窓位置を検出するため（あるいは、シンボルタイミングを検出するため）に使用されている。

ピーク位置情報の波形は、非希望波（すなわち、妨害波）の存在によって変化する。また、その波形は、非希望波が先行波であるのか遅延波であるのかによっても異なる。すなわち、先行波が存在する場合には、図４（ａ）に示すように、相関値の移動平均がゼロからピークへ増加するまでの時間が、ピークからゼロに下がるまでの時間よりも長くなる。反対に、遅延波が存在する場合には、図４（ｂ）に示すように、移動平均がゼロからピークへ増加するまでの時間が、ピークからゼロに下がるまでの時間よりも短くなる。したがって、ピーク位置情報に基づいて、非希望波が先行波であるのか遅延波であるのか判断することができる。ただし、この判断の精度は、必ずしも高くはない。

ＭＥＲ（Modulation Error Rate）情報は、伝送路等化部１０５において位相回転が補正された信号についてのＭＥＲを表す。このＭＥＲ情報は、この実施例では、伝送路等化部１０５により生成される。また、ＢＥＲ（Bit Error Rate）情報は、再生された送信データのＢＥＲを表す。このＢＥＲ情報は、この実施例では、誤り訂正部１０６により生成される。なお、ＭＥＲおよびＢＥＲの検出は、公知の技術により実現することができるので、詳しい説明は省略する。

図５は、ＯＦＤＭ受信回路の動作を示すフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＦＦＴ窓制御部１により実行される。
以下の説明では、図１３に示すＯＦＤＭ信号を受信するものとする。すなわち、ＳＰ信号は、周波数軸上で１２キャリア周期で配置され、時間軸上で４シンボル周期で配置されているものとする。そして、このＳＰ信号を利用して遅延プロファイルが生成される。また、シンボル期間は１００８μ秒であるものとする。そうすると、図１６を参照しながら説明したように、遅延プロファイルで検知可能な範囲（すなわち、ＦＦＴ／ＩＦＦＴの演算可能範囲）は、１／３シンボル期間（即ち、３３６μ秒）となる。ここで、先行波および遅延波の双方が存在し得ることを考えると、検知範囲は、「±１／６シンボル期間（±１６８μ秒）」となる。

図６は、遅延プロファイルに基づいて検知される信号について説明する図である。検知範囲内に遅延波が存在する場合は、図６（ａ）に示すように、その遅延波は遅延プロファイルにより検知される。同様に、検知範囲内に先行波が存在する場合には、図６（ｂ）に示すように、その先行波は遅延プロファイルにより検知される。

しかし、図６（ｃ）に示すように、遅延波の遅延量が検知範囲を超えてしまう場合は、遅延プロファイル上では、その遅延波は、検知範囲内の先行波として検知されてしまう。ここで、主波と遅延波との時間差を「正の値」で表し、主波と先行波との時間差を「負の値」で表すものとする。また、遅延波の遅延量が「１６８＋ａ」μ秒であるものとする。そうすると、遅延プロファイルにおいては、図６（ｃ）に示すように、「−１６８＋ａ」μ秒の先行波が検知される。換言すれば、遅延プロファイルにより「−１６８＋ａ」μ秒の先行波が検知されたときには、その遅延プロファイルの情報のみでは、「１６８＋ａ」μ秒の遅延波が存在するのか、「−１６８＋ａ」μ秒の先行波が存在するのかを識別することはできない。

先行波と主波との時間差が検知範囲を超える場合も同様である。すなわち、図６（ｄ）に示すように、「−１６８−ａ」μ秒の先行波が存在する場合には、その先行波は、「１６８−ａ」μ秒の遅延波として検知されてしまう。

遅延プロファイルにおいて、図６（ｅ）に示すように、主波からの時間差ｃ（＝１６８−ｂ）が小さい先行波が検知されたものとする。この場合、この遅延プロファイルに基づいて、「ｃ」μ秒の先行波が存在するのか、「１６８＋ｂ」μ秒の遅延波が存在するのかを識別することはできない。しかし、一般に、発生し得る遅延量の最大値は、システム構成により概ね決まっている。すなわち、「１６８＋ｂ」がある閾値を超えていれば（すなわち、「ｃ」がある閾値よりも小さければ）、そのような遅延波が存在する可能性は無視することができる。したがって、この場合、この遅延プロファイルに基づいて、「ｃ」μ秒の先行波が存在すると判定することができる。

このように、主波と先行波との時間差が閾値よりも小さければ、遅延プロファイルに基づいて、検知された先行波が実際に存在すると判定することができる。なお、図６（ｆ）に示すように、遅延量が閾値よりも小さい遅延波が検知されたときは、その検知された遅延波が実際に存在すると判定することができる。

以下、図５に示すフローチャートを説明する。このフローチャートの処理は、ＦＦＴ窓の位置を決定する。ただし、図６を参照しながら説明したように、遅延プロファイルからだけでは、非希望波が先行波であるのか遅延波であるのか識別できないことがある。よって、このフローチャートの処理は、非希望波が先行波であるのか遅延波であるのかを判定する処理を含む。

ステップＳ１では、まず、遅延プロファイルに基づいて、ＦＦＴ窓の位置を制御する。すなわち、先行波が存在する場合には、図１５（ｂ）に示すように、先行波のシンボルタイミングに合わせてＦＦＴ窓の位置を制御する。そうでない場合には、図１４（ｂ）に示すように、主波のシンボルタイミングに合わせてＦＦＴ窓の位置を制御する。なお、ＦＦＴ窓の制御は、ＦＦＴ窓制御指示をＦＦＴ部１０４に与え、ＦＦＴ部１０４がその指示に従ってＦＦＴ演算を行うことにより実現される。

続いて、このようにしてＦＦＴ窓を制御した状態で、主波と非希望波との時間差を検出する。そして、その時間差が閾値よりも小さければ、検知した非希望波が実際に存在すると判定し、ステップＳ５へ進む。この場合、ステップＳ５では、ステップＳ１におけるＦＦＴ窓制御が適切であるものと判断する。なお、主波と非希望波との時間差を評価するための閾値は、特に限定されるものではないが、例えば、８４μ秒とする。そうすると、主波からの時間差が２５２μ秒よりも大きい非希望波が存在する可能性を無視することができる。一方、主波からの時間差が８４〜１６８μ秒の遅延波が検知された場合には１６８〜２５２μ秒の先行波の存在を考慮する必要があり、主波からの時間差が８４〜１６８μ秒の先行波が検知された場合には１６８〜２５２μ秒の遅延波の存在を考慮する必要がある。

また、上述のようにしてＦＦＴ窓を制御した状態で、通信品質（伝送路情報）を検出する。通信品質は、この実施例では、ＭＥＲおよび／またはＢＥＲである。そして、通信品質が所定レベルよりも良好であれば、ステップＳ５へ進む。この場合、ステップＳ５では、ステップＳ１におけるＦＦＴ窓制御が適切であるものと判断する。

ステップＳ１において、主波と非希望波との時間差が閾値よりも大きい場合、あるいは通信品質が所定レベルよりも悪い場合には、ステップＳ２が実行される。ステップＳ２では、ピーク位置情報を利用して、非希望波が先行波であるのか遅延波であるのかを判定する。ピーク位置情報を利用して非希望波が先行波であるのか遅延波であるのかを判定する方法は、図４を参照しながら説明した通りである。そして、この判定に従ってＦＦＴ窓の位置を制御する。すなわち、非希望波が遅延波であると判定した場合には、主波のシンボルタイミングに合わせてＦＦＴ窓を制御する。一方、非希望波が先行波であると判定した場合には、先行波のシンボルタイミングに合わせてＦＦＴ窓を制御する。

ＦＦＴ部１０４は、ピーク位置情報に従って決定したＦＦＴ窓でＦＦＴ演算を行う。そして、そのようにしてＦＦＴ窓が制御されている状態で通信品質がチェックさる。
ステップＳ２に従ってＦＦＴ窓を制御した結果、通信品質が所定レベルよりも悪かった場合には、ステップＳ２の判断が誤っている可能性があると推定する。この場合、ステップＳ３において、反転処理を行う。すなわち、ステップＳ２において非希望波が遅延波であると判定していた場合には、ステップＳ３では、非希望波が先行波であると仮定してＦＦＴ窓を制御する。例えば、ステップＳ２で「１６８＋ｘ」の遅延波が存在すると仮定してＦＦＴ窓を制御した場合には、ステップＳ３では、「−１６８＋ｘ」の先行波が存在するものとしてＦＦＴ窓を制御する。この場合、ＦＦＴ窓は、「−１６８＋ｘ」の先行波のシンボルタイミングに合わせて制御される。同様に、ステップＳ２において非希望波が先行波であると判定していた場合には、ステップＳ３では、非希望波が遅延波であるとみなしてＦＦＴ窓を制御する。例えば、ステップＳ２で「−１６８＋ｘ」の先行波が存在すると仮定してＦＦＴ窓を制御した場合には、ステップＳ３では、「１６８＋ｘ」の遅延波が存在するものとしてＦＦＴ窓を制御する。この場合、ＦＦＴ窓は、「１６８＋ｘ」の遅延波のシンボルタイミングに合わせて制御される。

ＦＦＴ部１０４は、ステップＳ３で決定したＦＦＴ窓でＦＦＴ演算を行う。そして、そ
のようにしてＦＦＴ窓が制御されている状態で通信品質がチェックさる。
ステップＳ４では、ステップＳ２で決定したＦＦＴ窓で得られる通信品質と、ステップＳ３で決定したＦＦＴ窓で得られる通信品質とを比較する。そして、いずれのＦＦＴ窓がより適切か判断する。すなわち、より高い通信品質が得られるＦＦＴ窓が選択される。ステップＳ５では、ステップＳ４により得られた判定結果を保持する。以降、その判定結果に従ってＦＦＴ窓が制御される。

なお、ステップＳ１〜Ｓ５によってＦＦＴ窓の位置を決定すると、以降、その状態でシンボル毎にＦＦＴ演算が行われる。このとき、通信品質は継続的にモニタされる。また、最新の遅延プロファイルが生成される。そして、一定期間以上継続して通信品質が所定レベルよりも低くなると、ステップＳ１に戻ってＦＦＴ窓の制御を再実行する。また、遅延プロファイルから検知される遅延量（主波と非希望波との時間差）が閾値よりも小さくなったときも、ステップＳ１に戻ってＦＦＴ窓の制御を再実行する。

このように、実施形態のＯＦＤＭ受信回路は、遅延情報（遅延プロファイル）、ピーク位置情報、ＭＥＲ情報、ＢＥＲ情報などに基づいて、ＦＦＴ窓制御指示を生成する。そして、ＦＦＴ部１０４は、このＦＦＴ窓制御指示に従って、ＯＦＤＭ信号に対してシンボル毎にＦＦＴ演算を実行する。なお、上記ＯＦＤＭ受信回路の構成および動作については、特願２００６−１５２５３０号にも記載されている。

しかし、この方式では、基本的に、適切なＦＦＴ窓位置を決定するために、非希望波が遅延波である場合に対応するＦＦＴ窓を利用して通信品質をモニタする手順、および非希望波が先行波である場合に対応するＦＦＴ窓を利用して通信品質をモニタする手順の双方が行われる。すなわち、適切なＦＦＴ窓位置が決定される前に、誤ったＦＦＴ窓位置でＯＦＤＭ信号を受信する期間が存在することになる。したがって、その期間は、低い通信品質でＯＦＤＭ信号を受信することになってしまう。

実施形態のＯＦＤＭ受信装置は、この問題を解決するための構成および機能を備えている。以下、実施形態のＯＦＤＭ受信装置について説明する。
＜実施形態のＯＦＤＭ受信装置＞
図７は、実施形態のＯＦＤＭ受信装置の構成を示す図である。実施形態のＯＦＤＭ受信装置は、複数のＯＦＤＭ受信回路を備える。図７に示す実施例では、２個のＯＦＤＭ受信回路（マスターブランチ回路１０、スレーブブランチ回路２０）を備える。各ＯＦＤＭ受信回路の構成および動作は、基本的に互いに同じであり、図１を参照しながら説明した通りである。ただし、マスターブランチのＦＦＴ窓制御部１ＭおよびスレーブブランチのＦＦＴ窓制御部１Ｓの動作は、互いに異なっている。これらの動作の差異については、後で詳しく説明する。

ダイバーシティ合成部２は、マスターブランチおよびスレーブブランチの各伝送路等化部１０５から出力される１組の信号をダイバーシティ合成する。なお、この実施例では、ダイバーシティ合成が行われるが、選択ダイバーシティを行うようにしてもよい。誤り訂正部３は、ダイバーシティ合成部２の出力信号について誤り訂正を行う。そして、誤り訂正部３の出力信号から送信データが得られる。

図８（ａ）は、スレーブブランチのＦＦＴ窓制御部１Ｓの動作を示すフローチャートである。ＦＦＴ窓制御部１Ｓの動作手順は、基本的に、図５に示した手順と同じである。すなわち、ＦＦＴ窓制御部１Ｓの動作手順は、非希望波が先行波であるのか遅延波でるのかを判定する手順（ステップＳ３〜Ｓ４）を含む。また、ＦＦＴ窓制御部１Ｓは、判定結果をマスターブランチのＦＦＴ部１Ｍに通知にする（ステップＳ１１）。

図８（ｂ）は、マスターブランチのＦＦＴ窓制御部１Ｍの動作を示すフローチャートである。マスターブランチにおいては、ＦＦＴ部１Ｍは、ステップＳ１〜Ｓ２においてＦＦＴ窓を制御した後は、ステップＳ３の反転処理を実行することなく、スレーブブランチによる判定結果を待つ（ステップＳ２１）。この期間は、マスターブランチでは、ステップＳ１〜Ｓ２において決定したＦＦＴ窓でＦＦＴ演算が実行される。そして、ＦＦＴ制御部１Ｍは、スレーブブランチのＦＦＴ制御部１Ｓから判定結果を受け取ると、その判定結果に応じてマスターブランチのＦＦＴ窓の位置を決定する。

なお、スレーブブランチからマスターブランチに通知される判定結果は、例えば、非希望波が先行波であるのか遅延波であるのかを示す情報である。この場合、マスターブランチのＦＦＴ制御部１Ｍは、マスターブランチ内で検出された遅延プロファイルおよびピーク位置情報、並びに通知された判定結果に従ってＦＦＴ窓の位置を決定する。すなわち、マスターブランチにおけるピーク位置情報による判定（遅延波または先行波）と、スレーブブランチにおけるステップＳ４による最終判定とが互いに一致していれば、マスターブランチは、そのピーク位置情報により決定したＦＦＴ窓を変更しない。一方、それらが互いに異なっていれば、マスターブランチにおいて、スレーブブランチにおけるステップＳ４による最終判定に従ってＦＦＴ窓の位置を変更する。

スレーブブランチからマスターブランチに通知される判定結果は、ＦＦＴ窓の位置を表す情報であってもよい。この場合、マスターブランチは、スレーブブランチから通知される位置にＦＦＴ窓を制御する。

このように、実施形態のＯＦＤＭ受信装置では、スレーブブランチでＦＦＴ窓の最適位置を判定し、マスターブランチはその判定結果を使用する。このため、マスターブランチは、誤ったＦＦＴ窓位置制御を行うことなく、正しいＦＦＴ窓位置をサーチすることが可能となる。したがって、通信品質の劣化を抑えることができる。

図９は、ダイバーシティ動作を制御する手順のフローチャートである。このフローチャートの処理は、たとえば所定の時間間隔で、スレーブブランチのＦＦＴ制御部１Ｓにより実行される。

ステップＳ３１では、反転処理（ステップＳ３〜Ｓ４）を実行中か否かチェックする。反転処理を実行中であれば、マスターブランチおよびスレーブブランチの通信品質（例えば、ＭＥＲ）を比較する。そして、マスターブランチの通信品質の方が高ければ（すなわち、スレーブブランチの通信品質が低ければ）、ダイバーシティ合成の停止を指示するブランチマスク指示をダイバーシティ合成部２に与える。この指示を受けると、ダイバーシティ合成部２は、合成動作を停止し、マスターブランチの伝送路等化部１０５の出力信号のみを誤り訂正部３へ送る。このようにして合成動作を停止することにより、低消費電力化も実現される。

反転処理を実行中でなければ（ステップＳ３１：Ｎｏ）、ダイバーシティ合成の実行する旨を指示する。また、反転処理を実行中であっても、マスターブランチよりもスレーブブランチの通信品質の方が高ければ、ダイバーシティ合成を実行する旨を指示する。これらの場合には、ダイバーシティ合成部２は、マスターブランチおよびスレーブブランチの各伝送路等化部１０５の出力信号を合成して誤り訂正部３へ送る。

なお、上述の実施例のＯＦＤＭ受信装置は、ダイバーシティ受信を行うが、本発明はこの構成に限定されるものではない。すなわち、例えば、スレーブブランチは、ＦＦＴ窓位置をサーチするためだけに使用するようにしてもよい。この場合、ＦＦＴ窓位置のサーチが終了した時点で、スレーブブランチへの電力の供給を停止するようにしてもよい。そう
すれば、低消費電力化を図りながら、マルチパス環境化において高性能な受信性能を保持することが可能となる。

このように、実施形態のＯＦＤＭ受信装置によれば、主波と非希望波との時間差がガードインターバルを超える環境であっても、不適切なＦＦＴ演算が無くなる或いは少なくなるの。したがって、マルチパス遅延が大きい環境であっても、通信品質の低下を抑えることができる。

＜４ブランチ構成＞
実施形態のＯＦＤＭ受信装置は、複数のＯＦＤＭ受信回路を備える。そして、図７に示すＯＦＤＭ受信装置は、２個のＯＦＤＭ受信回路を備える。しかし、ＯＦＤＭ受信回路の数は特に限定されるものではない。

図１０は、４ブランチのＯＦＤＭ受信装置の構成を示す図である。なお、図１０においては、一部の機能が省略されているが、各ＯＦＤＭ受信回路の構成は、上述した通りである。

図１０に示すＯＦＤＭ受信装置において、第１ブランチおよび第２ブランチは、それぞれ送信データを受信するために使用される。また、第３ブランチでは、遅延プロファイルおよびピーク位置情報に基づいて推定されるＦＦＴ窓位置で受信信号の品質をモニタする。一方、第４ブランチでは、ピーク位置情報を利用した推定結果を反転させることによって得られるＦＦＴ窓位置で受信信号の品質をモニタする。そして、先行／遅延判定部４は、第３ブランチおよび第４ブランチのモニタ結果を比較することにより、非希望波が先行波であるか遅延波であるかを判定する。

判定結果は、第１〜第４ブランチに通知される。そして、第１〜第４ブランチは、それぞれその通知に従ってＦＦＴ窓の位置を制御し、ＯＦＤＭ信号に対してＦＦＴ演算を実行する。なお、第３ブランチおよび第４ブランチにおいて判定処理を行っている期間は、第１ブランチおよび第２ブランチは、それぞれ、ピーク位置情報に従って決定されるＦＦＴ窓位置でＦＦＴ演算を行う。

ダイバーシティ合成部５は、第１ブランチおよび第２ブランチで受信した信号を合成する。ただし、第３ブランチおよび／または第４ブランチの受信品質が良好であれば、それらの信号もダイバーシティ合成に利用される。

図１１は、４ブランチ構成のＯＦＤＭ受信装置における各ＦＦＴ窓制御部の動作を示すフローチャートである。第３ブランチでは、図１１（ａ）に示すように、ピーク位置情報に従ってＦＦＴ窓の位置を制御する。第４ブランチでは、図１１（ｂ）に示すように、反転処理の結果に従ってＦＦＴ窓の位置を制御する。なお、図１１（ａ）および図１１（ｂ）に示すステップＳ４は、先行／遅延判定部４により実行される。第１および第２ブランチでは、図１１（ｃ）に示すように、先行／遅延判定部４からの通知に従ってＦＦＴ窓が制御される。

実施形態のＯＦＤＭ受信回路の構成を示す図である。 遅延プロファイルの例である。 ピーク位置情報について説明する図である。 非希望波がある場合のピーク位置情報の波形を示す図である。 ＯＦＤＭ受信回路の動作を示すフローチャートである。 遅延プロファイルにより検知される信号を説明する図である。 実施形態のＯＦＤＭ受信装置の構成を示す図である。 ＯＦＤＭ受信装置の動作を示すフローチャートである。 ダイバーシティ動作を制御する手順のフローチャートである。 ４ブランチのＯＦＤＭ受信装置の構成を示す図である。 各ＦＦＴ窓制御部の動作を示すフローチャートである。 従来のＯＦＤＭ受信装置の構成を示す図である。 ＯＦＤＭ信号とパイロット信号の配置を説明する図である。 ガードインターバルについて説明する図である。 先行波がある場合のＦＦＴ窓の制御について説明する図である。 ＩＦＦＴにより検出される先行波と遅延波の関係を説明する図である。

符号の説明

１ ＦＦＴ窓制御部
１Ｍ マスターブランチのＦＦＴ窓制御部
１Ｓ スレーブブランチのＦＦＴ窓制御部
２、５ ダイバーシティ合成部
３ 誤り訂正部
４ 先行／遅延判定部
１０ マスターブランチ回路
２０ スレーブブランチ回路
１０１ チューナ
１０２ Ａ／Ｄ変換部
１０３ 直交変換部
１０４ ＦＦＴ部
１０５ 伝送路等化部
１０６ 誤り訂正部
１０７ ＩＦＦＴ部
１０８ 遅延情報抽出部

Claims (10)

1. 複数の受信回路を有し、
   各々の前記受信回路は、
   ＯＦＤＭ方式（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）により送信されたＯＦＤＭ信号を受信して直交復調を行った後のＯＦＤＭ信号をフーリエ変換し、周波数領域のＯＦＤＭ信号を出力するフーリエ変換回路と、
   前記周波数領域のＯＦＤＭ信号に存在する分散パイロット情報から、伝送路の第１の遅延量を検出する遅延量検出回路と、
   前記フーリエ変換回路により変換された前記周波数領域のＯＦＤＭ信号及び前後のシンボルのＯＦＤＭ信号から得られるピーク位置情報を基に、前記遅延量検出回路が検出した前記第１の遅延量が適切か否か判定し、前記第１の遅延量が適切でないと判定した場合に、前記第１の遅延量から第２の遅延量を算出し、前記第１の遅延量または前記第２の遅延量のうちのいずれか一方を用いて、前記フーリエ変換回路が前記ＯＦＤＭ信号のなかでフーリエ変換を行うべき範囲を示す時間窓の位置を設定する窓制御回路と
   を含むことを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
2. 前記複数の受信回路のうちの第１の受信回路に含まれる第１のフーリエ変換回路は、前記複数の受信回路のうちの第２の受信回路に含まれる第２の窓制御回路が設定する値によって、前記ＯＦＤＭ信号のなかでフーリエ変換を行うべき範囲を示す時間窓の位置を設定する
   ことを特徴とする請求項１記載のＯＦＤＭ受信装置。
3. 前記複数の受信回路から出力される複数の復調信号をダイバーシティ合成するダイバーシティ合成部をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のＯＦＤＭ受信装置。
4. 前記窓制御回路は、前記フーリエ変換回路に接続された伝送路等化部の出力信号から得られるＭＥＲ（Modulation Error Rate）情報、および、前記ダイバーシティ合成部に接続された誤り訂正部の出力信号から得られるＢＥＲ（Bit Error Rate）情報を利用して、時間窓の位置を設定する
   ことを特徴とする請求項３記載のＯＦＤＭ受信装置。
5. 前記第１の遅延量が適切か否かの判定は、前記第１の遅延量の絶対値が予め定めた範囲外となっている場合に行う
   ことを特徴とする請求項１記載のＯＦＤＭ受信装置。
6. ＯＦＤＭ方式（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）により送信されたＯＦＤＭ信号を受信して直交復調を行った後のＯＦＤＭ信号をフーリエ変換し、
   前記フーリエ変換後の周波数領域のＯＦＤＭ信号に存在する分散パイロット情報から、伝送路の第１の遅延量を検出し、
   前記フーリエ変換された前記周波数領域のＯＦＤＭ信号及び前後のシンボルのＯＦＤＭ信号から得られるピーク位置情報を基に、前記第１の遅延量が適切か否か判定し、前記第１の遅延量が適切でないと判定した場合に、前記第１の遅延量から第２の遅延量を算出し、前記第１の遅延量または前記第２の遅延量のうちのいずれか一方を用いて、前記フーリエ変換回路が前記ＯＦＤＭ信号のなかでフーリエ変換を行うべき範囲を示す時間窓の位置を複数の受信回路に設定する
   ことを含むことを特徴とするＯＦＤＭ受信方法。
7. 前記第１の遅延量が適切か否かの判定は、前記第１の遅延量の絶対値が予め定めた範囲外となっている場合に行う
   ことを特徴とする請求項６記載のＯＦＤＭ受信方法。
8. 複数のＯＦＤＭ受信回路を備えるＯＦＤＭ受信装置であって、
   各ＯＦＤＭ受信回路は、ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を行って周波数領域信号を生成するフーリエ変換回路を有し、
   前記複数のＯＦＤＭ受信回路の中の第１のＯＦＤＭ受信回路は、さらに、
   前記周波数領域信号を利用して希望波と非希望波との時間差を検出する検出手段と、
   前記非希望波が先行波であるのか遅延波であるのかを判定する判定手段と、
   前記判定手段により得られた判定結果および前記検出手段により検出された時間差に基づいて、前記ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を行うべき時間範囲を制御する時間窓情報を生成する生成手段、を有し、
   前記第１のＯＦＤＭ受信回路のフーリエ変換回路および前記複数のＯＦＤＭ受信回路の中の第２のＯＦＤＭ受信回路のフーリエ変換回路は、前記生成手段により生成される時間窓情報に従って、それぞれ、前記ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を行う
   ことを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
9. 複数のＯＦＤＭ受信回路を備えるＯＦＤＭ受信装置であって、
   各ＯＦＤＭ受信回路は、
   ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を行って周波数領域信号を生成するフーリエ変換回路と、
   前記周波数領域信号に基づいて希望波と非希望波の時間差を検出する検出回路と、
   前記検出回路により検出される時間差に基づいて、前記ＯＦＤＭ信号に対してフーリエ変換を行うべき時間範囲を制御する時間窓情報を生成し、前記フーリエ変換回路に与える制御回路、を有し、
   前記複数のＯＦＤＭ受信回路の中の第１のＯＦＤＭ受信回路は、さらに、前記非希望波が先行波であるのか遅延波であるのかを判定する判定手段をさらに有し、
   前記複数のＯＦＤＭ受信回路の中の第２の制御回路は、前記判定手段の判定結果を利用して時間窓情報を生成する
   ことを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
10. 請求項８または９に記載のＯＦＤＭ受信装置であって、
    前記判定手段は、前記非希望波が先行波であるものとしてフーリエ変換が行われたときの通信品質と、前記非希望波が遅延波であるものとしてフーリエ変換が行われたときの通信品質との比較結果に基づいて、前記非希望波が先行波であるのか遅延波であるのかを判定する
    ことを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。

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