JP2016163318A - Ofdm受信装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】希望波後端検出部(52)は、受信信号から先頭部分が検出されたパケットを希望波として、希望波の後端を検出する。ウェイト生成部(51)は、希望波後端後の非干渉区間で検出される第1変換後信号および第2変換後信号からウェイトを生成する。信号遅延部(53)は、ウェイト生成部によりウェイトが生成されるまでの間、第1変換後信号および第2変換後信号を遅延させる。干渉波除去部(54,55)は、信号遅延部で遅延させた一方の遅延信号にウェイト生成部で生成されたウェイトを乗じたものを他方の遅延信号から減じることにより、希望波より遅れたタイミングで受信される干渉波を除去した第2復調対象信号を生成する。第2復調部(63)は、干渉波除去部で生成された第2復調対象信号を復調する。
【選択図】図1
Description
また、デジタル無線通信システムにおいては、一般的に、送信元の通信機器は、受信先の通信機器との通信に使用するチャンネルをキャリアセンスし、そのチャンネルが空いていれば、パケットを送信し、空いていなければ、チャンネルが空くのを待ってパケットを送信することで、他の通信機器からの信号と干渉を生じないようにアクセス制御を行っている。
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、送信規格を変更することなく、干渉波の除去を実現する技術を提供することを目的とする。
対象信号生成部は、第1アンテナによるフーリエ変換後の受信信号である第1変換後信号および第2アンテナによるフーリエ変換後の受信信号である第2変換後信号をダイバーシチ合成して第1復調対象信号を生成する。第1復調部は、第1復調対象信号を復調する。希望波後端検出部は、受信信号から先頭部分が検出されたパケットを希望波として、該希望波の後端を検出する。ウェイト生成部は、希望波後端検出部で検出された希望波の後端後の非干渉区間で検出される第1変換後信号および第2変換後信号からウェイトを生成する。信号遅延部は、ウェイト生成部によりウェイトが生成されるまでの間、第1変換後信号および第2変換後信号を遅延させる。干渉波除去部は、信号遅延部で遅延させた一方の遅延信号にウェイト生成部で生成されたウェイトを乗じたものを他方の遅延信号から減じることにより、希望波より遅れたタイミングで受信される干渉波を除去した第2復調対象信号を生成する。第2復調部は、干渉波除去部にて生成された第2復調対象信号を復調する。
[1.第1実施形態]
[1.1.構成]
OFDM受信装置1は、乗用車等の車両に搭載され、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)伝送方式を用いた路車間および車車間通信システムにおいて、路側の通信装置と車側の通信装置とに用いられるものである。OFDMパケットは、先頭から順に、ショートプリアンブル(SP)、ロングプリアンブル(LP1,LP2)、情報シンボル(SIGNAL)、データシンボル(D1〜Dn)を有する周知のものである(図4参照)。なお、SIGNALには、データシンボル数nを表すデータ長情報が少なくとも含まれている。
第1受信部2は、アンテナ21、RF(Radio Frequency)回路22、A/D変換部(A/D)23、同期回路(SYNC)24、高速フーリエ変換(FFT)処理部25を備える。アンテナ21は、受信用のアンテナとして機能する。RF回路22は、周知のミキサ、フィルタ、およびAGC(Automatic Gain Control)としての機能を備えており、アンテナから得られた受信信号を目標とする周波数および振幅に変換して出力する。A/D変換部23は、RF回路22からの出力をアナログ信号として入力し、このアナログ信号をデジタル信号に変換する周知のA/D変換部として構成されている。同期回路24は、受信信号からパケットの先頭に付与されるプリアンブルを検出すると、シンボルの境界となるタイミングを検出し、そのタイミングを表すシンボル同期信号を、OFDM受信装置1の各部に供給する。また、同期回路24は、プリアンブルに続くパケット本体を表すデジタル信号をFFT処理部25に供給する。FFT処理部25は、同期回路24から供給されるデジタル信号を、同期回路24で抽出されたシンボル同期信号のタイミングに従って、シンボル毎にFFTを実行し、サブキャリア毎の受信信号を生成する。
干渉波除去部5は、ウェイト算出部51、ウェイト制御部52、信号遅延部53、複素乗算器54、複素減算器55を備える。
第2復調対象信号Ro2が、被干渉波から干渉波が除去されたものとなることを、図4を参照して説明する。ここでは、第1の信号源が送信する信号をS1、第2の信号源が送信する信号をS2、第1受信部2のアンテナ21が受信する信号をR1、第2受信部3のアンテナ31が受信する信号をR2、第i(i=1,2)の信号源から第j(j=1,2)受信部のアンテナまでの伝搬路の伝達関数をHijとする。
R1=S1*H11+S2*H21 (1)
R2=S1*H12+S2*H22 (2)
なお、被干渉波(S1)の後端後の干渉波(S2)のみが受信される非干渉区間(以下では「干渉波非干渉区間」という)では、受信信号R1,R2は、(1)(2)式をS1=0とした場合に相当するため、この干渉波非干渉区間で算出されるウェイトWは、(3)式で表される。
このウェイトWを、受信信号R2に乗じて受信信号R1から減じた第2復調対象信号Ro2は、(4)式で表される。
=S1*(H11−H12*H21/H22) (4)
(4)式からわかるように、第2復調対象信号Ro2は、干渉波(S2)が除去されたものとなる。
このように構成されたOFDM受信装置1では、第1受信部2および第2受信部3により生成された第1変換後信号Rx1および第2変換後信号Rx2は、ダイバーシチ合成部4にてダイバーシチ合成され、第1復調対象信号Ro1として復調部6に供給される。復調部6は、干渉検出部61にて干渉が検出されなければ、第1復調対象信号Ro1をそのまま復調する。一方、干渉検出部61にて干渉が検出されると、復調器63をリセットし、復調器63に供給信号を干渉波除去部5からの第2復調対象信号Ro2に切り替えて、復調をやり直す。この第2復調対象信号Ro2の復調が終了すると切替部62の設定は、第1復調対象信号Ro1を復調器63に供給する初期状態に戻る。
干渉波除去部5は、干渉波非干渉区間の変換後信号Rx1,Rx2を用いてウェイトWを求め、このウェイトWと、ウェイトWが生成されるまで遅延させた変換後信号Rx1,Rx2を用いて干渉波を除去した第2復調対象信号Ro2を生成する。
以上説明したようにOFDM受信装置1では、干渉波の除去に必要なウェイトWを、干渉波非干渉区間で得られる変換後信号Rx1,Rx2を用いて生成している。このため、従来技術とは異なり、パケット中にトレーニング信号を挿入する必要がないため、送信規格を変更することなく、また、スループットを低下させることなく干渉波の除去を実現することができる。
本実施形態では、干渉波除去部5は、第1変換後信号Rx1から干渉波を除去した信号を第2復調対象信号Ro2としているが、これと同様に第2変換後信号Rx2から干渉波を除去した信号を生成し、これら干渉波を除去した二つの信号をダイバーシチ合成したものを第2復調対象信号Ro2とするようにしてもよい。
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
本実施形態のOFDM受信装置1aは、復調部6aの構成のみが第1実施形態の復調部6とは異なっている。
このように構成されたOFDM受信装置1aによれば、第1復調対象信号Ro1および第2復調対象信号Ro2を、それぞれ個別の復調器63,64を用いて復調するため、干渉した信号(被干渉波と干渉波)を受信後に、短い間隔で干渉していない信号(非干渉波)を受信した場合に、非干渉波と干渉波の両方を復調することができる。
第3実施形態は、基本的な構成は第2実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
本実施形態のOFDM受信装置1bは、図9に示すように、復調部6bの構成が第2実施形態の復調部6aとは異なる他、伝搬路補正部7、信号遅延部8、被干渉波除去部9、同期回路10、FFT処理部11を新たに備えている。
FFT処理部11は、同期回路10から供給されるデジタル信号を、同期回路10で抽出されたシンボル同期信号のタイミングに従って、シンボル毎にFFTを実行し、サブキャリア毎の受信信号を生成する。この生成されたFFT変換後の信号を、第3復調対象信号Ro3として復調部6bに供給する。
[3.2.効果]
このように構成されたOFDM受信装置1bによれば、非干渉波、被干渉波に加えて干渉波を復調することができる。
第4実施形態は、基本的な構成は第3実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
本実施形態のOFDM受信装置1cは、図11に示すように、信号遅延部8aの構成が第3実施形態の信号遅延部8とは異なる他、被干渉波除去部12、同期回路13、FFT処理部14、ダイバーシチ合成部15を新たに備えている。なお、伝搬路補正部7の第2補正部72は、第1補正部71と同様に、伝搬路推定値H2(f)を出力するように構成されている。
このように構成されたOFDM受信装置1cでは、変換前信号Rp1,Rp2のうち、干渉波の受信状態が良い方を用いて第3復調対象信号Ro3を生成することができるため、干渉波をより良好に復調することができる。
第5実施形態は、基本的な構成は第4実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。
本実施形態のOFDM受信装置1dは、図12に示すように、第4実施形態のOFDM受信装置1cから、伝搬路補正部7、被干渉波除去部9,12、同期回路10,13、FFT処理部11,14が省略され、代わりに、同期回路(SYNC2)16、FFT処理部17,18、被干渉波除去部19を備えている。
続くS130では、1シンボル中のデータ区間の時間幅をTdとして、S(t−Td)についてのFFT結果が存在するか否かを判断する。S(t−Td)についてのFFT結果が存在しなければS140に進み、時間パラメータtにΔt(<<Td)を加算することで時間パラメータtを更新してS120に戻る。一方、S(t−Td)についてのFFT結果が存在すればS150に進む。
続くS160では、相関値ρ(t)が予め設定された閾値thより大きいか否かを判断する。ρ(t)≦thであれば、S140に移行し、ρ(t)>thであれば、S170に移行する。なお、図14に示すように、相関値ρ(t)は、t−Tdがシンボル境界を指し示している場合にピーク値となる。
続くS180では、信号遅延部8aに記憶されている変換前信号Rp1,Rp2を、先頭側から同期ポイント毎に時間幅Tsずつ順次読み出してFFT処理部17,18に供給すると共に、被干渉波非干渉区間を特定するための情報をウェイト制御部192に出力して、本処理を終了する。
被干渉波除去部19は、ウェイト算出部191、ウェイト制御部192、複素乗算器193、複素減算器194を備える。
このようにOFDM受信装置1dでは、干渉波非干渉区間を用いて干渉波のシンボル同期のタイミングや干渉波の前端を推定し、その推定結果を用いて、信号遅延部8aから読み出した変換前信号Rp1,Rp2をFFT処理することで変換後信号Rx3,Rx4を生成する。更に、被干渉波非干渉区間で得られる変換後信号Rx3,Rx4から求めたウェイトWを用いて、変換後信号Rx3,Rx4から被干渉波を除去している。つまり、被干渉波除去部19は、被干渉波の除去に、干渉波除去部5が干渉波を除去する場合と同様の手法を用いている。
なお、被干渉波除去部19は、干渉波除去部5に対する干渉波除去部5aと同様に、変換後信号Rx3,Rx4の双方について被干渉波除去信号を生成し、その両者をダイバーシチ合成することで第3復調対象信号Ro3を生成するように構成してもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得る。
Claims (13)
- 第1アンテナおよび第2アンテナから得られる受信信号を、該受信信号に含まれるプリアンブルから検出された同期タイミングでフーリエ変換することで得られたサブキャリア毎の受信信号を復調するOFDM受信装置において、
前記第1アンテナによる前記フーリエ変換後の受信信号である第1変換後信号および前記第2アンテナによる前記フーリエ変換後の受信信号である第2変換後信号をダイバーシチ合成して第1復調対象信号を生成する対象信号生成部(4)と、
前記対象信号生成部にて生成された第1復調対象信号を復調する第1復調部(63)と、
前記受信信号から先頭部分が検出されたパケットを希望波として、該希望波の後端を検出する希望波後端検出部(52)と、
前記希望波後端後の非干渉区間で検出される前記第1変換後信号および前記第2変換後信号からウェイトを生成するウェイト生成部(51,51a)と、
前記ウェイト生成部により前記ウェイトが生成されるまでの間、前記第1変換後信号および前記第2変換後信号を遅延させる信号遅延部(53)と、
前記信号遅延部で遅延させた一方の遅延信号に前記ウェイト生成部で生成されたウェイトを乗じたものを他方の遅延信号から減じることにより、前記希望波より遅れたタイミングで受信される干渉波を除去した第2復調対象信号を生成する干渉波除去部(54,55)と、
前記干渉波除去部で生成された前記第2復調対象信号を復調する第2復調部(63,64)と、
を備えることを特徴とするOFDM受信装置。 - 前記希望波後端検出部は、前記希望波の先頭部分を復調することで得られるパケット長情報を用いて、該希望波の後端を検出することを特徴とする請求項1に記載のOFDM受信装置。
- 前記ウェイト生成部は、前記希望波の後端を先頭とし、前記希望波の前端から前記パケット長情報を含むシンボルまでの長さに相当する区間を、前記非干渉区間とすることを特徴とする請求項2に記載のOFDM受信装置。
- 前記干渉波の後端を検出する干渉波後端検出部(521)を備え、
前記ウェイト生成部は、前記希望波の後端から前記干渉波の後端までを前記非干渉区間とすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のOFDM受信装置。 - 前記ウェイト生成部は、前記非干渉区間の複数シンボルを用いて前記ウェイトを生成することを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のOFDM受信装置。
- 前記ウェイト生成部は、複数シンボルのそれぞれで求められた個別ウェイトの平均値を、前記ウェイトとすることを特徴とする請求項5に記載のOFDM受信装置。
- 前記ウェイト生成部は、複数シンボルのそれぞれで求められた個別ウェイトの変化量が予め設定された閾値以上である場合に、該変化量に基づいて前記希望波と前記干渉波とが干渉する干渉区間でのウェイトの変化を推定し、該推定結果に従ってシンボル毎に異なるウェイトを用いることを特徴とする請求項5に記載のOFDM受信装置。
- 前記ウェイト生成部(51a)は、前記ウェイトとして、前記第1変換後信号を前記第2変換後信号で除した第1ウェイト、および前記第2変換後信号を前記第1変換後信号で除した第2ウェイトを生成し、
前記干渉波除去部(54〜58)は、前記第2変換後信号の遅延信号に前記第1ウェイトを乗じたものを前記第1変換後信号の遅延信号から減じた第1除去信号と、前記1変換後信号の遅延信号に前記第2ウェイトを乗じたものを前記第2変換後信号の遅延信号から減じた第2除去信号とを生成し、前記第1除去信号と前記第2除去信号とをダイバーシチ合成した合成信号を前記第2復調対象信号とすることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載のOFDM受信装置。 - 前記第1アンテナおよび前記第2アンテナによる前記フーリエ変換前の受信信号を第1変換前信号および第2変換前信号とし、前記受信アンテナの一方を対象アンテナとして、前記第1復調部での復調結果から、前記対象アンテナで受信された前記希望波の変換前信号を復元する希望波復元部(91〜93)と、
前記対象アンテナによる前記変換前信号を、前記希望波復元部にて信号が復元されるまでの間、前記対象アンテナからの前記変換前信号を遅延させる第2信号遅延部(81)と、
前記第2信号遅延部で遅延させた変換前信号から前記希望波復元部にて復元された信号を減じることで希望波除去信号を生成する希望波除去部(94)と、
前記希望波除去部にて生成された希望波除去信号をフーリエ変換したものを第3復調対象信号として、該第3復調対象信号を復調する第3復調部(65)と、
を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のOFDM受信装置。 - 前記第1アンテナおよび前記第2アンテナのそれぞれについて前記希望波復元部および前記第2信号遅延部、前記希望波除去部を備え、
前記希望波除去部は、前記希望波除去部のそれぞれにて生成される二つの希望波除去信号をフーリエ変換しダイバーシチ合成した合成信号を前記第3復調対象信号として復調することを特徴とする請求項9に記載のOFDM受信装置。 - 前記第1アンテナおよび前記第2アンテナによる前記フーリエ変換前の受信信号である第1変換前信号および第2変換前信号を記憶する変換前信号記憶部(8a)と、
前記変換前信号記憶部に記憶された変換前信号に基づき、前記非干渉区間の信号から前記干渉波の同期タイミングを推定すると共に、該同期タイミングから前記干渉波の前端を推定する干渉波前端推定部(192)と、
前記変換前信号記憶部に記憶された前記変換前信号を順次読み出しフーリエ変換を実行して、第3変換後信号および第4変換後信号を生成する読出実行部(16〜18)と、
前記干渉波前端以前の非干渉区間で検出される前記第3変換後信号および前記第4変換後信号からウェイトを生成する第2ウェイト生成部(191)と、
前記第1遅延変換後信号および前記第2遅延変換後信号の一方の遅延変換後信号に前記第2ウェイト生成部で生成されたウェイトを乗じたものを、他方の遅延変換後信号から減じることにより第3復調対象信号を生成する希望波除去部(193,194)と、
前記希望波除去部にて生成された前記第3復調対象信号を復調する干渉波復調部(65)と、
を備えることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のOFDM受信装置。 - 前記第1遅延変換後信号および第2遅延変換後信号のそれぞれに前記希望波除去部を備え、
前記干渉波復調部は、前記希望波除去部のそれぞれにて生成される二つの信号をダイバーシチ合成した合成信号を前記第3復調対象信号として復調することを特徴とする請求項11に記載のOFDM受信装置。 - 前記第1復調対象信号に基づいて干渉の有無を検出する干渉検出部(61)と、
前記干渉検出部にて干渉が検出されていなければ前記第1復調対象信号を選択し、干渉が検出されていれば前記第2復調対象信号を選択する切替部(62)と、
を備え、前記第1復調部と前記第2復調部とは一体に構成され、前記切替部にて選択された復調対象信号を復調することを特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載のOFDM受信装置。
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