JP2781946B2 - Orthogonal frequency division multiplex signal generator - Google Patents

Orthogonal frequency division multiplex signal generator

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JP2781946B2 JP5101298A JP10129893A JP2781946B2 JP 2781946 B2 JP2781946 B2 JP 2781946B2 JP 5101298 A JP5101298 A JP 5101298A JP 10129893 A JP10129893 A JP 10129893A JP 2781946 B2 JP2781946 B2 JP 2781946B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、デジタル変調データを
受け高速フーリエ変換を利用して直交周波数分割多重信
号を発生する直交周波数分割多重信号発生器の改良に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of an orthogonal frequency division multiplex signal generator which receives digital modulation data and generates an orthogonal frequency division multiplex signal by using a fast Fourier transform.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、従来の直交周波数分割多重(以
下OFDMという)信号発生器のブロック図である。従
来のOFDM信号発生器は、デジタル変調データ50を
受け、逆フーリエ変換を実行して時間波形サンプル系列
としてその実数部52および虚数部53を出力する、高
速フーリエ変換(以下FFTという)回路51と、その
実数部52および虚数部53の時間波形サンプル系列
を、それぞれアナログの出力信号56,57に変換する
デジタル/アナログ(以下D/Aという)変換回路5
4,55と、前記アナログの出力信号56,57に含ま
れる折返し信号を除去するためのそれぞれのローパスフ
ィルタ(以下LPFという)回路58,59と、90゜
の位相差を持つ局部発振器60からの信号を前記LPF
58,59の出力のアナログ信号にそれぞれ乗算して合
成する直交変調回路61とから構成され、OFDM信号
62を出力する。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a block diagram of a conventional orthogonal frequency division multiplexing (hereinafter referred to as OFDM) signal generator. A conventional OFDM signal generator receives a digitally modulated data 50, performs an inverse Fourier transform, and outputs a real part 52 and an imaginary part 53 thereof as a time waveform sample sequence. , A digital / analog (hereinafter referred to as D / A) conversion circuit 5 for converting the time waveform sample sequences of the real part 52 and the imaginary part 53 into analog output signals 56 and 57, respectively.
4, 55, and low-pass filter (hereinafter referred to as LPF) circuits 58, 59 for removing aliasing signals included in the analog output signals 56, 57, and a local oscillator 60 having a phase difference of 90 °. Signal to the LPF
And a quadrature modulation circuit 61 for multiplying and synthesizing analog signals output from 58 and 59, respectively, and outputs an OFDM signal 62.

【0003】図4は、このOFDM信号発生器のD/A
変換器54,55の出力信号56,57のスペクトルを
示す。スペクトルを構成する狭帯域の各変調波80は、
デジタル変調データに応じて多値位相変調あるいは多値
振幅位相変調されたものである。デジタルデータにより
フーリエ変換を行なう場合は、離散フーリエ変換によっ
て処理されるが、実際にはその処理速度を向上したFF
Tにより実行される。
FIG. 4 shows the D / A of this OFDM signal generator.
5 shows spectra of output signals 56 and 57 of converters 54 and 55. Each narrow-band modulated wave 80 constituting the spectrum is
It is multi-level phase-modulated or multi-level amplitude-phase modulated according to digital modulation data. When Fourier transform is performed using digital data, processing is performed by discrete Fourier transform.
Performed by T.

【0004】デジタルデータのサンプリング周波数fs
に対して、各狭帯域変調波の中心周波数fn (f0 3
…)は、FFTのポイント数をNとすると、fn =n・
s/Nの関係にある。ただし、nは0〜(N−1)の
整数である。
The sampling frequency f s of digital data
, The center frequency f n (f 0 f 3) of each narrow-band modulated wave
...), when the number of FFT points of the N, f n = n ·
f s / N. Here, n is an integer of 0 to (N-1).

【0005】図4に示したD/A変換回路54,55の
出力信号56,57は、同図の点線で示したような周波
数特性82を持つ後段のLPF回路58,59により、
周波数fs /2以上の信号が除去される。
The output signals 56 and 57 of the D / A conversion circuits 54 and 55 shown in FIG. 4 are output by the LPF circuits 58 and 59 having the frequency characteristic 82 as shown by the dotted lines in FIG.
Frequency f s / 2 or more signal is removed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】発生する狭帯域変調波
の数に対してFFTのポイント数を十分に大きくできる
場合、LPF回路を通過する信号と除去される信号の周
波数間隔は十分にあり、除去されるべき信号に対して十
分な減衰量を与えるような特性を持つLPF回路によっ
て通過する信号が歪みを受けることはほとんどない。
If the number of FFT points can be made sufficiently large with respect to the number of generated narrow-band modulated waves, there is a sufficient frequency interval between the signal passing through the LPF circuit and the signal to be removed. The passing signal is hardly distorted by the LPF circuit having a characteristic of giving a sufficient amount of attenuation to the signal to be removed.

【0007】しかし、FFTのポイント数を大きくする
ことは、FFT回路の計算量を増大させるために計算速
度の向上が必要となり、これによってFFT回路のコス
トが上がる、あるいは、回路構成が難しくなる等の問題
がある。したがって、FFTのポイント数を十分に大き
くすることは困難な場合が多く、除去する信号に対して
十分な減衰量を与えるような特性を持つLPF回路を使
用した場合、図4に示されるように、通過する信号の中
でfs /2に近いLPFのカットオフ周波数付近の狭帯
域変調波81は、歪みを受けるという問題があった。図
2は、LPF回路58または59の特性の一例のグラフ
であって、曲線20は減衰特性を示し、曲線21は群遅
延特性を示す。
However, increasing the number of points in the FFT requires an increase in the calculation speed in order to increase the amount of calculation of the FFT circuit, which increases the cost of the FFT circuit or makes the circuit configuration difficult. There is a problem. Therefore, it is often difficult to sufficiently increase the number of points of the FFT. When an LPF circuit having a characteristic of giving a sufficient amount of attenuation to a signal to be removed is used, as shown in FIG. The narrow band modulated wave 81 near the cutoff frequency of the LPF close to f s / 2 in the passing signal has a problem of being distorted. FIG. 2 is a graph of an example of the characteristic of the LPF circuit 58 or 59, wherein a curve 20 indicates an attenuation characteristic and a curve 21 indicates a group delay characteristic.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明のOFDM信号発生器は、デジタル変調デー
タを受け逆フーリエ変換を実行して時間波形サンプル系
列としてその実数部および虚数部を出力する高速フーリ
エ変換回路と、前記実数部および虚数部の時間波形サン
プル系列をそれぞれアナログ信号に変換するデジタル/
アナログ変換回路と、前記アナログ信号に含まれる折返
し信号を除去するためのそれぞれのローパスフィルタ回
路と、90゜の位相差を持つ局部発振器からの信号を前
記LPF出力のアナログ信号にそれぞれ乗算して合成す
る直交変調回路とからなる、互いに直交関係にある複数
の変調信号を周波数分割多重して送信する直交周波数分
割多重信号発生器において、FFT回路の前段に、前記
LPFの伝送特性の減衰量および遅延量に応じてデジタ
ル変調データを処理する補償用データ処理回路を設け
て、前記LPFの伝送特性を補償する。
In order to solve the above-mentioned problems, an OFDM signal generator according to the present invention receives digitally modulated data, performs an inverse Fourier transform, and converts a real part and an imaginary part as a time waveform sample sequence. A fast Fourier transform circuit for outputting, and a digital / digital converter for converting the time waveform sample sequences of the real part and the imaginary part into analog signals, respectively.
An analog conversion circuit, respective low-pass filter circuits for removing aliasing signals included in the analog signal, and a signal from a local oscillator having a phase difference of 90 ° multiplied by the analog signal of the LPF output to synthesize the signals. In a quadrature frequency division multiplexing signal generator for frequency-division multiplexing and transmitting a plurality of modulation signals having an orthogonal relationship with each other and comprising a quadrature modulation circuit, the attenuation and delay of the transmission characteristics of the LPF are provided before the FFT circuit. A compensation data processing circuit for processing the digital modulation data according to the amount is provided to compensate for the transmission characteristics of the LPF.

【0009】[0009]

【作用】補償用データ処理回路により、FFT回路の入
力において前記LPF回路の伝送特性を打消すように、
伝送特性の減衰量および遅延量に基づき、予めデジタル
変調データを処理して波形を歪ませ、結果的に前記LP
F出力における波形歪みを低減することにより、前記L
PFの伝送特性を補償する。これにより、FFT回路の
負担を増すことなく、歪みの少ないOFDM信号を発生
できる。
The compensation data processing circuit cancels the transmission characteristics of the LPF circuit at the input of the FFT circuit.
Based on the attenuation and delay of the transmission characteristics, digitally modulated data is processed in advance to distort the waveform, and consequently the LP
By reducing the waveform distortion at the F output, the L
Compensate the transmission characteristics of the PF. Thus, an OFDM signal with less distortion can be generated without increasing the load on the FFT circuit.

【0010】[0010]

【実施例】図1は、本発明の実施例によるOFDM信号
発生器のブロック図である。同図において、図3と同一
の構成要素または相当部分は同一の符号を付してある。
図3と異なるところは、FFT回路51の前段に補償用
データ処理回路1を設けたことである。
FIG. 1 is a block diagram of an OFDM signal generator according to an embodiment of the present invention. In this figure, the same components or corresponding parts as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
The difference from FIG. 3 is that the compensating data processing circuit 1 is provided before the FFT circuit 51.

【0011】本発明では、まず、図2に示すような予め
測定されたLPF回路の減衰特性20および群遅延特性
21において、OFDM信号を構成する各狭帯域変調波
の中心周波数fn における直流での減衰量との比rn
および直流での遅延時間との相対遅延時間Δtn を求め
る。各狭帯域変調波は、LPF回路を通過するときに、
近似的に上記の値に従ってそれぞれ周波数的に平坦な減
衰および遅延を受けると仮定する。以下に各狭帯域変調
波がQPSK変調されている場合について説明するが、
これ以外の場合にも容易に適用できることは明らかであ
る。まず、理想的な伝送特性を有するLPF回路を通過
した各狭帯域変調波は、複素数表示では次のようにな
る。
[0011] In the present invention, first, in the attenuation characteristic 20 and the group delay characteristic 21 of premeasured LPF circuit as shown in FIG. 2, the DC at the center frequency f n of the narrowband modulated wave constituting the OFDM signal The ratio r n to the attenuation of
And the relative delay time Δt n with respect to the DC delay time. When each narrow-band modulated wave passes through the LPF circuit,
It is assumed that each receives approximately flat attenuation and delay in frequency according to the above values approximately. The case where each narrow-band modulated wave is QPSK-modulated will be described below.
Obviously, other cases can be easily applied. First, each narrow-band modulated wave that has passed through the LPF circuit having ideal transmission characteristics is as follows in complex number representation.

【0012】[0012]

【数1】 (Equation 1)

【0013】ただし、an ,bn は、それぞれn番目の
狭帯域変調波のIおよびQチャンネル変調データとす
る。実際のLPF回路を通過した各狭帯域変調波は、直
流成分における減衰量および遅延量を基準とすると、上
記の近似においては次のようになる。
Here, a n and b n are I and Q channel modulation data of the nth narrowband modulated wave, respectively. Each of the narrow-band modulated waves that have passed through the actual LPF circuit, based on the amount of attenuation and the amount of delay in the DC component, is as follows in the above approximation.

【0014】[0014]

【数2】 (Equation 2)

【0015】ここで、変調データとして、an +j・b
n の代わりに、図1の補償用データ処理回路1により、
Here, as the modulation data, a n + j · b
Instead of n , the compensation data processing circuit 1 of FIG.

【0016】[0016]

【数3】 (Equation 3)

【0017】を計算して用いれば、LPF回路の歪みを
近似的に取除くことが可能である。つまり、FFT回路
の実数部および虚数部の入力データan ′およびbn
として、
By calculating and using, it is possible to approximately remove the distortion of the LPF circuit. That is, the input data a n ′ and b n ′ of the real part and the imaginary part of the FFT circuit
As

【0018】[0018]

【数4】 (Equation 4)

【0019】を用いる。すなわち、[数3]の原理に基
づき、補償用データ処理回路で[数4]の処理を行なう
ことにより、LPF回路による歪みを予め補償しておく
ことにより、LPF回路の歪みを低減することができ
る。
Is used. That is, by performing the processing of [Equation 4] in the compensation data processing circuit based on the principle of [Equation 3], the distortion of the LPF circuit is compensated in advance, so that the distortion of the LPF circuit can be reduced. it can.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、LPF
回路の伝送特性に応じてデジタル変調データを処理する
ことにより、送信されるOFDM信号の歪みが低減され
る。これは、FFT回路の性能上の負担を増すことなし
に、歪みを低減することができるため、設計の簡易さお
よび低コスト化を実現できる。
As described above, according to the present invention, the LPF
By processing the digitally modulated data according to the transmission characteristics of the circuit, distortion of the transmitted OFDM signal is reduced. This makes it possible to reduce distortion without increasing the performance load of the FFT circuit, so that design simplicity and cost reduction can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】LPF回路の特性のグラフである。FIG. 2 is a graph showing characteristics of an LPF circuit;

【図3】従来のOFDM信号発生器のブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram of a conventional OFDM signal generator.

【図4】D/A変換回路の出力信号のスペクトルを示す
グラフである。
FIG. 4 is a graph showing a spectrum of an output signal of a D / A conversion circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 補償用データ処理回路 50 デジタル変調データ 51 FFT回路 54,55 D/A変換回路 58,59 LPF回路 60 局部発振器 61 直交変調回路 62 OFDM信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compensation data processing circuit 50 Digital modulation data 51 FFT circuit 54, 55 D / A conversion circuit 58, 59 LPF circuit 60 Local oscillator 61 Quadrature modulation circuit 62 OFDM signal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−307820(JP,A) 特開 平4−2226(JP,A) 特表 平4−501348(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04J 11/00────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-307820 (JP, A) JP-A-4-2226 (JP, A) Tables JP-A-4-501348 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) H04J 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 デジタル変調データを受け逆フーリエ変
換を実行して時間波形サンプル系列としてその実数部お
よび虚数部を出力する高速フーリエ変換回路と、前記実
数部および虚数部のそれぞれの時間波形サンプル系列を
アナログ信号に変換するそれぞれのデジタル/アナログ
変換回路と、前記のそれぞれのアナログ信号に含まれる
折り返し信号を除去するためのそれぞれのローパスフィ
ルタ回路と、90度の位相差を持つ局部発振器からの信
号を前記ローパスフィルタの出力のアナログ信号にそれ
ぞれ乗算して合成する直交変調回路とからなる、互いに
直交関係にある複数の変調信号を周波数分割多重して送
信する直交周波数分割多重信号発生器において、 高速フーリエ変換回路の前段に、前記ローパスフィルタ
の伝送特性の減衰量および遅延量に応じてデジタル変調
データを処理し補償する補償用データ処理回路を設け、
該補償用データ処理回路の出力データを前記高速フーリ
エ変換回路の実数部および虚数部の入力データとして用
いることを特徴とする直交周波数分割多重信号発生器。
1. A fast Fourier transform circuit that receives digitally modulated data, performs an inverse Fourier transform, and outputs a real part and an imaginary part as a time waveform sample sequence, and a time waveform sample sequence for each of the real part and the imaginary part. Digital-to-analog conversion circuits for converting the analog signals into analog signals, respective low-pass filter circuits for removing aliasing signals included in the respective analog signals, and signals from a local oscillator having a phase difference of 90 degrees And a quadrature modulation circuit for multiplying and synthesizing the analog signal output from the low-pass filter, and transmitting a plurality of modulated signals having an orthogonal relationship to each other by frequency division multiplexing. Before the Fourier transform circuit, the attenuation of the transmission characteristics of the low-pass filter and The compensation data processing circuit for processing compensates for the digital modulation data according to the delay amount provided,
An orthogonal frequency division multiplex signal generator, wherein output data of the compensation data processing circuit is used as input data of a real part and an imaginary part of the fast Fourier transform circuit.
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