JP3459935B2 - ディジタル無線通信用復調装置および復調方法 - Google Patents

ディジタル無線通信用復調装置および復調方法

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JP3459935B2 JP2000249739A JP2000249739A JP3459935B2 JP 3459935 B2 JP3459935 B2 JP 3459935B2 JP 2000249739 A JP2000249739 A JP 2000249739A JP 2000249739 A JP2000249739 A JP 2000249739A JP 3459935 B2 JP3459935 B2 JP 3459935B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、ディジタル無線
通信の復調装置の構成に属する。
【0002】
【従来の技術】近年、高速の移動体通信のインフラとし
て、マルチメディア移動アクセスシステム(MMAC
(Multimedia Mobile Access Communication System
))が提案されている。MMACは、光ファイバ通信
網に、具体的にはBISDN(Broadband Integrated S
ervices Digital Network )にシームレスに接続が可能
な高速無線アクセスシステムであり、このアクセスシス
テムでは、5GHz帯の周波数領域、20〜30Mbp
s程度の伝送レートが用いられる。また、変調方式とし
て、多数のキャリアを使用するOFDM(orthogonal f
requency division multiplexing:直交周波数分割多
重)方式が使用される。
【0003】OFDM方式は、互いに異なる周波数で、
直交する多数の搬送波(以下、キャリアと称する)をそ
れぞれ伝送ディジタルデータで変調し、変調信号を周波
数多重するもので、マルチパス干渉の影響を受けにくい
ばかりではなく、周波数利用効率が高いなどの利点を有
する。
【0004】図11は、従来のMMAC用のOFDM復
調部の構成を示すブロック図である。アンテナ101に
より受信された中心周波数fc のOFDM信号は、ロー
ノイズアンプ102に入力される。ローノイズアンプ1
02から出力された信号は、受信ミキサ103におい
て、第1局部発振器104の発振周波数f11をミックス
され、中間周波数fi の信号に変換される。
【0005】中間周波数fi に変換された信号は、直交
検波器105において、第2局部発振器106の中間周
波数f12により直交検波され、アナログベースバンド信
号I、Qに変換される。アナログベースバンド信号I、
Qは、A/D変換器107において、ディジタルベース
バンド信号I−D、Q−Dに変換される。ディジタルベ
ースバンド信号I−D、Q−Dは、ベースバンドディジ
タル復調部108においてOFDMディジタル復調さ
れ、復調データビットとして出力される。
【0006】OFDM信号の中心周波数fcとしては例
えば5GHz帯が用いられ、A/D変換器107のサンプ
リングクロックの周波数が20〜40MHzに選ばれる。
以下の説明では、変復調方式としてOFDMを例にとり
説明を行う。
【0007】変復調処理は、パケット単位で行われる。
図12にパケット構成例を示す。入力データはパケット
PK1,PK2,・・・・,PKnが連続したデータ系
列である。各パケットは、プリアンブルPREと、デー
タ部DTとから構成される。データ部DTは、複数のO
FDMシンボルDS1,DS2,・・・・,DSmから
構成される。各OFDMシンボルは、1回のIFFT
(Inverse Fast Fouriertransform:高速逆フーリエ変
換)の結果とマルチパスによる遅延波を補償するために
付加したガードインターバルから構成される。復調処理
は、1または複数パケット単位で行われるために、各パ
ケットの先頭に存在するプリアンブルPREを識別し
て、パケットの先頭位置を推定し、時間的同期を取る必
要がある。
【0008】図13は、OFDMベースバンドディジタ
ル復調部108の原理的構成を示すブロック図である。
ディジタルベースバンド信号I−D,Q−Dは、まず、
パケットタイミング同期部112に入力される。パケッ
トタイミング同期部112は、パケットの最適先頭位置
を推定し、パケット同期タイミングパルスを出力する。
また、入力データはキャリア周波数同期部111に入力
され、キャリア周波数の同期をとった後にメモリ113
に書き込まれる。
【0009】パケット内のデータ部分から取り出された
有効OFDMシンボルが高速フーリエ変換部(FFT:
Fast Fourier transform))114に入力される。ここ
で、サブキャリア数をNFFTとすれば、FFT114
において、NFFT点の高速フーリエ変換がされ、すな
わちNFFT点のパラレル受信データに復調される。パ
ラレル受信データは、並列−直列変換(図示しない)に
おいて、シリアルのサブキャリア受信シンボルデータ列
に変換される。
【0010】サブキャリア受信シンボルデータ列に対し
て、等化器115で伝送路関数の推定と等化を行い、誤
り訂正符号復号化器116において誤り訂正を行い、復
調ビットとして出力される。誤り訂正符号復号器116
は、例えばメトリック演算器、メトリックデインタリー
バおよび軟判定ビタビデコーダから構成される。
【0011】図13に示したベースバンド復調部108
を実現するための構成の一例および他の例を図14およ
び図15にそれぞれ示す。図14は、各処理を直接ハー
ドウェアで実現した構成である。パケットタイミング同
期部112では、IチャンネルおよびQチャンネルのそ
れぞれの入力ディジタルデータとプリアンブルとの相関
演算がなされ、プリアンブル、すなわち、パケットの区
切りが識別される。パケットタイミング同期部112
は、プリアンブルを識別する毎にパケット同期タイミン
グパルスを出力する。パケット同期タイミングパルスが
各部にタイミングの基準として供給される。
【0012】キャリア周波数同期部111の出力がメモ
リ113に入力される。メモリ113から読み出された
データに対して、FFT114による高速フーリエ変
換、等化器115による伝送路等化処理、誤り訂正符号
化器116による処理が行われる。多種多様な通信方式
の仕様への迅速な適合、および伝搬路の状況に適応した
最適な仕様変更を考慮すれば各部の処理内容をC言語等
の一般的なソフトウェアで容易に変更できることが望ま
しい。しかしながら、20MHz以上のサンプリング周波
数のディジタル信号に対して、図14に示したような直
列的に実時間処理を行うためには、各処理が専用ハード
ウェアで実現される必要がある。したがって、各部のア
ルゴリズムをC言語等のソフトウェアで動作するマイク
ロプロセッサやDSP(Digital Signal Processor)に
よって処理することは著しく困難となる。
【0013】図15は並列処理を行う例である。OFD
M信号を復調するためには、高速なデータレートのディ
ジタル信号を処理する必要がある。ソフトウェアで動作
するマイクロプロセッサやDSPを用いるときには、並
列化によって処理対象の演算量を分割してデータレート
を下げる必要がある。入力されたデータから、パケット
タイミング同期部112によってパケット先頭のプリア
ンブルが識別され、パケットの同期をとるためのパケッ
ト同期タイミングパルスが生成される。このパケット同
期タイミングパルスに基づいて、データ分配部117が
入力ディジタルデータI−DおよびQ−Dをパケット単
位に分割して各PE(Processing Element:演算要素) に
分配する。
【0014】データ分配部117は、N個のPE118
0 ,1181 ,・・・・,118N- 1 に対して、1また
は複数のパケットから構成されるデータをPEイネーブ
ル信号と共に供給する。例えば、1番目のパケットがP
E1180 で処理され、2番目のパケットがPE118
1 で処理され、以下、同様にして各パケットが処理され
る。各PEでは復調処理が行われ、処理結果がデータ結
合部119へ送られる。データ結合部119は、各PE
で復調された結果を結合して復調ビットとして出力す
る。
【0015】図16は、PE内部で行われる処理をブロ
ック図として表したものである。各PEは、DSP、マ
イクロプロセッサ等のソフトウェアによって動作する構
成とされている。PE内部の処理が全てソフトウェアに
よって行われる。図14に示したハードウエアによる実
現例の各構成要素(111,113,114,115,
116)とそれぞれ対応して同一の機能を有するブロッ
ク(111S,113S,114S,115S,116
S)で表すことができる。図15の構成では、データ分
配部117において、既にパケットの同期が取られてP
Eに分配されているためにデータの先頭はパケットの先
頭に相当する。したがって、各PEでは、パケットタイ
ミング同期の機能を省略できる。
【0016】しかしながら、20MHz以上のサンプリン
グ周波数で到来するデータに対してプリアンブルとの相
関演算を実時間で処理するために、パケットタイミング
同期部112は、専用ハードウェアで構成することが必
要となる。すなわち、パケットタイミング同期部112
のアルゴリズムは、ソフトウェアで動作するマイクロプ
ロセッサやDSPで実現することは困難である。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術においては、MMAC用のOFDMのような高いサ
ンプリング周波数のデータを処理するためには、全処理
または一部のアルゴリズムを専用ハードウェアで構成す
ることが必要であった。同一の復調装置を多種多様な通
信方式の仕様に効率的に適合させることができれば、仕
様毎に装置設計を行う必要がなくなる。さらに、将来の
移動体通信においてはマルチパス等の劣悪な伝搬環境に
対して最適な変調方式、タイミング同期方式、伝送路等
化方式、誤り訂正方式等を決定し、復調器の方式を柔軟
に変えることが必要となることが予想される。したがっ
て、復調器の方式の主要なアルゴリズムをソフトウェア
で実現することが望まれる。上述した並列化の構成で
は、演算要素(PE)をソフトウェアで動作するDSP
で構成できるが、パケットタイミング同期部112を専
用ハードウエアで構成する必要がある。MMAC用のO
FDMのみならず、スペクトラム拡散変調方式や一般的
なシングルキャリア変調方式、さらにディジタル無線通
信以外にもディジタル放送においても、パケットを用い
て情報伝送を行う伝送方式であれば、同一の課題が存在
する。
【0018】また、図14に示すように、ベースバンド
処理部を専用ハードウエアを実現する一つの手法として
プログラム可能な論理回路LSIであるFPGA(Field
Programmable Gate Array:大規模PLA(Programmabl
e Logic Array))を使用する方法がある。FPGAの論
理回路を設計するためには、FPGA論理回路設計用の
ソフトウェアを用いて論理合成と論理回路の配置、およ
び配線が行われる。しかしながら、高速な演算回路を設
計する際にはタイミング制約が厳しく、所望の演算回路
を1回の試行で設計することは困難であり、多数の試行
錯誤を行って設計と実装が行える。したがって、一般的
にFPGAを用いて短時間で効率的に高速動作の専用ハ
ードウェアを設計することは極めて困難である。
【0019】したがって、この発明のひとつの目的は、
ソフトウェアによって仕様を設定可能な柔軟な構成であ
って、パケットタイミング同期アルゴリズムをもソフト
ウェアで実現することができるディジタル無線通信用復
調装置および復調方法を提供することにある。
【0020】この発明の他の目的は、比較的低速なクロ
ック周波数で動作するプログラム可能な論理回路LSI
によって構成することが可能であって、パケットタイミ
ング同期アルゴリズムをも低速なクロック周波数で動作
する構成で実現することができるなディジタル無線通信
用復調装置および復調方法を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1の発明は、パケットが時間的に連続す
る入力データを復調するディジタル無線通信用復調装置
において、分割された前後のデータ間で重複部分が存在
するように、入力データを順に分割し、分割データを複
数の出力データとして順に出力するデータ分配手段と、
分割データがそれぞれ供給され、1または複数のパケッ
ト単位で処理を行うと共に、入力データからパケットの
位置を推定する複数の演算要素と、複数の演算要素の処
理結果を統合して出力するデータ統合手段とからなり、
演算要素により推定されたパケットの位置がデータ分配
手段に供給され、データ分配手段がパケットの位置に基
づいた位置で、入力データを分割するようにしたディジ
タル無線通信用復調装置である。
【0022】請求項11の発明は、パケットが時間的に
連続する入力データを復調するディジタル無線通信用復
調方法において、分割された前後のデータ間で重複部分
が存在するように、入力データを順に分割し、分割デー
タを複数の出力データとして順に出力するデータ分配ス
テップと、分割データのそれぞれを受け取り、1または
複数のパケット単位で処理を行うと共に、入力データか
らパケットの位置を推定する処理ステップと、処理ステ
ップの処理結果を統合して出力するデータ統合ステップ
とからなり、処理ステップで推定されたパケットの位置
に基づいた位置で、入力データを分割するようにしたデ
ィジタル無線通信用復調方法である。
【0023】請求項1および11に係る発明では、各演
算要素において、パケットの位置を推定し、推定された
パケットの位置をデータ分配手段にフィードバックす
る。データ分配手段は、フィードバックされたパケット
の位置に基づいてデータの分割を行う。したがって、最
初に位置を推定するのには、比較的長い時間を要する
が、一度、位置推定を行った後では、データ分配手段か
らの分割データの分割位置がパケットの区切りの位置に
近いので、パケットの位置の探索時間を短くできる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照して説明する。一実施形態は、従来技術
として挙げた図11のMMAC用のOFDM復調部の構
成に含まれるベースバンドディジタル復調部108に対
してこの発明を適用したものである。また、図15に示
すような並列処理の構成を基にしている。すなわち、こ
の一実施形態では、並列処理に基づく構成であって、ソ
フトウェアで動作可能なマイクロプロセッサまたは比較
的低いクロック周波数で動作可能なFPGAで復調処理
を行うようにしたものである。
【0025】一実施形態の特徴を要約すると、パケット
タイミングの同期が未だとられていないデータに重複サ
ンプルを付加して複数のPE(Processing Element:演算
要素) に分配して、PE内部でパケットタイミングの同
期を取り、その情報をデータ分配部にフィードバックす
る。さらにパケットの位置推定精度が高まったら、重複
サンプル数を減少させることによって、データ分配部と
PE間のデータ転送量を減少させ、PEの処理効率の向
上を実現することにある。
【0026】図1は、一実施形態の全体的構成を示す。
データ分配部1は、A/D変換された入力到来データI
−DとQ−Dの数パケット分を重複サンプルのあるデー
タに分割して後段のPE20 〜2N-1 に供給する。但
し、PE20 〜2N-1 に供給されるデータに関するパケ
ット同期タイミングは確立されていない。PE20
は、データ分配部1からPEイネーブル信号と共に供給
されたI−DとQ−Dのデータに対して、データの先頭
からプリアンブルとの相関演算を行い、パケットの位置
を検索して最初のパケットの先頭位置を調べる。
【0027】PE20 が求めた先頭位置を示す値にマー
ジンを考慮した値を付加したフィードバックデータを、
フィードバック有効信号と共にデータ分配部1に送る。
マージンの量は、必ずパケットデータが納まるように選
定される。フィードバック有効信号は、フィードバック
データが有効な場合にハイレベルとなり、それが無効な
場合にローレベルとなる。データ分配部1は、フィード
バックデータをもとに分配データを切り出す位置を再設
定する。各PEでは復調処理が行われ、処理結果がデー
タ結合部3へ送られる。データ結合部3は、各PEで復
調された結果を結合して復調ビットとして出力する。
【0028】図2にデータ分配部1の構成を示す。図2
は、データ分配部1の処理の機能に注目して描かれたブ
ロック図である。2ポートメモリ11には、書き込みア
ドレス発生器12Wと読み出しアドレス発生器12Rか
らアドレスが供給される。書き込み側は、常に書き込み
可能状態である。メモリの読み出し側は、常に読み出し
可能状態である。クロック信号発生器13は、書き込み
アドレス発生器12Wで使用するクロックclkwと、
読み出しアドレス発生器12Rで使用するクロックcl
kr1およびclkr2を発生する。
【0029】スタート信号がハイレベルとなると、書き
込みアドレス発生器12WとPEイネーブル信号発生器
14が動作を開始し、PE20 にデータを分配できるよ
うに、PE20 に対するイネーブル信号をハイレベルと
する。PE20 にデータ転送後に、読み出しアドレス発
生器12Rへのclkr1とclkr2をスイッチ15
aと15bで遮断して読み出しアドレスの発生を停止
し、さらにPEイネーブル信号発生器14がイネーブル
信号をローレベルに設定してPEへのデータ転送を停止
し、PE20 からのフィードバック有効信号がハイレベ
ルになるまで待機する。
【0030】PE20 でプリアンブルの先頭位置の検索
を完了すると、フィードバック有効信号がハイレベルと
なり、フィードバックデータがPE20 からデータ分配
部1に対して出力されたら、PEイネーブル信号は、ス
イッチ15aおよび15bをオンにし、読み出しアドレ
ス発生器12Rへクロックclkr1とclkr2の供
給を開始する。それによって、読み出しアドレス発生器
12Rが読み出しアドレスの発生を開始し、さらにPE
1 イネーブル信号をハイレベルに設定してPE21
のデータ分配を開始する。
【0031】一例として、1パケットが160サンプル
のプリアンブルと640サンプルのデータ部から構成さ
れた、800サンプルのパケットの使用を仮定する。ま
た、初期に各PEに分配するデータ数を3パケット、す
なわち、2400サンプルとして重複サンプル数を1パ
ケット、800サンプルとする。さらに、フィードバッ
クデータが分配部1に供給された後では、重複部分のサ
ンプル数を前後50サンプルとして合計の重複サンプル
数を100サンプルとする。
【0032】図3は、データ分配部1の動作のタイミン
グチャートを示す。縦方向が時間軸である。最も左側に
はメモリ11への書き込みデータ9a1,9a2,・・
・が示されている。書き込みデータのそれぞれの書き込
みアドレス値が示されている。例えば入力データのパケ
ット9a1のデータは、0〜799のアドレスに書き込
まれる。
【0033】入力パケット9bは、実際にパケットの存
在する位置(タイミング)を示す。入力パケット9bが
1パケットサイズ、すなわち、800サンプル毎に区切
って描かれている。分配部1には、パケットの識別機能
が無いため、図3のように、必ずしも実際のパケットの
位置を正しく識別することができない。また、データの
滞りがないように、一例として、読み出しデータ9c
1,9c2,・・・の転送レートを書き込みデータのレ
ートの3/2倍に設定している。すなわち、1600サ
ンプルの書き込みデータの入力される時間で、2400
サンプルの読み出しデータが転送される。
【0034】メモリ11からの最初の読み出しデータ9
c1をPE20 に転送する。PE2 0 に転送する際にデ
ータが有効であることを認識させるために、データ分配
部1は、イネーブル信号9eをハイレベルにする。3パ
ケット分のデータがあれば、その中には必ず2パケット
9d1が含まれているので、2パケットを必ず復調でき
る。但し、パケットの区切りが全く分かっていないの
で、重複するデータは、少なくとも1パケット分の80
0サンプル必要である。
【0035】データ転送後、分配部1では、フィードバ
ックデータが供給されるまでの時間9g待機する。待機
中では、メモリ11からのデータの読み出しが停止され
る。その間にPE20 がパケット先頭位置の探索を行
う。但し、データの取りこぼしがないように、待機の間
も分配部1に到来するデータがメモリ11に書き込まれ
る。図3では、PE20 に対するイネーブル信号9eお
よびその処理内容9f、PE21 に対するイネーブル信
号9iおよびその処理内容9j、PE22 に対するイネ
ーブル信号9kおよびその処理内容9lが示されてい
る。各処理内容においては、対応するイネーブル信号が
ハイレベルとなると、データが分配部1から受け取られ
る。そして、受け取ったデータに基づいて、パケット先
頭位置が探索される。通常、最初のデータを受け取った
PE20 がパケット先頭位置を探索する時間(待機時間
9g)が最も長くなる。メモリのサイズは、最初の探索
時間に依存する。パケット先頭位置を探索した後に、復
調処理がなされる。
【0036】この一実施形態では、最初の探索時間を最
大2パケット分のサンプル時間と仮定し、メモリのデー
タ容量を6パケット分の4800サンプルとする。PE
0において、パケット先頭位置の探索の後、推定先頭
位置アドレス値9h(フィードバックデータと適宜称す
る。)を分配部1にフィードバックする。一例として、
フィードバックデータ9hの値を「590」とする。
【0037】データ分配部1の読み出しアドレス発生器
12Rに対してフィードバックデータが供給される。フ
ィードバックデータ「590」と前に読み出したデータ
9c1の3番目のパケットの開始アドレス1600との
和(すなわち、590+1600=2190)を読み出
しアドレスと設定し、この読み出しアドレスからデータ
の読み出しを開始し、読み出したデータ9c2をPE2
1 に転送する。
【0038】但し、パケットの先頭位置が既に分かって
いるためにオーバラップするデータのサンプル数を大幅
に削減できる。一実施形態では、重複サンプル数を10
0とし、読み出しデータを1700サンプルとしてい
る。PE21 においても処理9jにおいて復調を行う
が、転送されたデータのほぼ最初にパケット先頭が存在
するために、パケット先頭位置の探索処理は短時間で完
了でき、復調処理を速やかに開始できる。以下同様の方
法でデータの分配の処理が行われる。移動体通信の伝送
路は時変のマルチパスチャンネルであるためにパケット
の最適先頭位置は時々刻々と変化するので、各PEにお
いて、パケット先頭位置の探索処理を行うことが必要で
ある。
【0039】図4のタイミングチャートを参照して、P
E内で行われる処理についてより詳細に説明する。図4
Aは、最初に供給されたデータ(例えば図3中の9cl
に相当)に対する処理に関するタイミングを示す。図4
Bは、フィードバックデータを受け取った後に供給され
たデータ(例えば図3中の9c2に相当)に対する処理
に関するタイミングを示す。
【0040】PE20 に供給されたデータ10aにおい
て、先頭から探索区間10bにおいてプリアンブル10
cを探索する。探索したプリアンブルの先頭アドレス1
0dからマージン10eを引いた値をフィードバックデ
ータ10fとして出力する。アドレスは、メモリ11の
読み出しアドレスである。例えば、プリアンブルの先頭
アドレスを「640」とし、マージンを「50」とすれ
ば、フィードバックデータが「590」となる。プリア
ンブルの先頭ではなく、最後のアドレスをフィードバッ
クデータとして使用しても良い。
【0041】フィードバックデータの出力の後、プリア
ンブルに続く1番目のパケットデータ領域に対して復調
処理10gを行う。復調処理後、探索領域10hにおい
てプリアンブル10iを探索する。探索後に2番目のパ
ケットデータ領域において復調処理10jを行う。この
例ではプリアンブルの探索を行うために、1パケットの
データ部のサンプル数(640)以上のサンプル数が必
要とされる。
【0042】図4Bに示すように、PE21 に供給され
るデータ10kの開始アドレス10lは、3番目のパケ
ットサンプル分のデータブロック(図3中の9a3)の
先頭アドレス「1600」に対してフィードバックデー
タの値「590」を加えた値のアドレス「2190」か
らデータが読み出される。2つのパケットに対してプリ
アンブルの探索10mおよび10pが行われて、プリア
ンブル10nおよび10qの位置を求められ、各プリア
ンブルに続くデータに対して復調処理10oおよび10
rがそれぞれなされる。
【0043】なお、各パケットに対してそれぞれプリア
ンブルの位置を探索するのは、マルチパスのような伝搬
環境下の移動体通信時においては、その最適なパケット
先頭位置が刻々と変化するからである。図4Aおよび図
4Bを比較すれば分かるように、最初のプリアンブル探
索までの時間を削減でき、復調処理を速やかに行える。
さらに、分配データ長を短縮化できデータ分配部1とP
E間の転送時間も減少できる。
【0044】図5にデータ分配部1のクロック信号発生
器13の構成を示す。クロック信号発生器13は、サン
プリングクロック発振器21、クロック周波数逓倍器2
2およびクロック周波数分周器23によって構成され
る。サンプリングクロック発振器21は、A/D変換器
のサンプリングクロックおよび書き込みアドレス発生器
12Wに供給されるクロックclkwを発生する。クロ
ック周波数逓倍器22は、クロックックclkwの周波
数を3/2倍としたクロックclkr1を発生する。ク
ロック周波数分周器23は、クロッククロックclkr
1を1/800に分周し、1パケットサンプル(800
サンプル)周期のクロックclkr2を発生する。これ
らのクロックclkr1およびclkr2が読み出しア
ドレス発生器12Rに供給される。
【0045】図6は、書き込みアドレス発生器12Wの
構成例を示す。mod4800加算器24に対する入力
データとして、「1」とレジスタ25の出力を供給す
る。レジスタ25がスタート信号でクリアされ、また、
クロックclkwで動作する。レジスタ25に対して
は、加算器24の出力が供給される。図6の構成は、m
od4800カウンタとして動作する。
【0046】図7は、読み出しアドレス発生器12Rの
構成例を示す。mod800加算器31とレジスタ32
によってmod800カウンタが構成され、1パケット
分のデータを読み出す際の読み出しアドレスが生成され
る。mod100加算器33とレジスタ34によってm
od100カウンタが構成される。このカウンタの出力
は、PEからフィードバックデータが供給された後の削
減された重複サンプルを読み出す際のアドレスを表す。
これらのカウンタはメモリ読み出しデータクロックのc
lkr1で動作する。
【0047】mod3加算器41とレジスタ42によっ
てmod3カウンタが構成され、カウンタ出力が2のと
きキャリー出力を行う。mod6加算器43とレジスタ
44によってmod6カウンタが構成される。mod3
カウンタのキャリー出力がマルチプレクサ45に供給さ
れる。マルチプレクサ45には、0および1の入力が供
給されており、キャリー出力がハイレベルとなった場合
のみ0を選択してカウンタの値を変化させずに1クロッ
ク分保持する。このとき重複サンプルを読み出すアドレ
スを発生する。これらのmod3カウンタおよびmod
6カウンタは、読み出しクロックの1/800のclk
r2で動作する。
【0048】フィードバックデータ有効信号がローレベ
ル、すなわち、フィードバックデータがまだ入力されて
いないときは、重複サンプルは800サンプルである。
このときレジスタ46の出力が0であり、この信号で制
御されるマルチプレクサ38が常に0を出力している。
したがって、マルチプレクサ35は、mod800加算
器31とレジスタ32とから構成されるmod800カ
ウンタの出力を選択し、3×800=2400のデータ
の読み出しが行われる。
【0049】フィードバックデータ有効信号がハイレベ
ルとなり、レジスタ46の出力もハイレベルになると、
マルチプレクサ38は、mod3加算器41とレジスタ
42とから構成されるmod3カウンタのキャリ出力を
選択してマルチプレクサ35に対して出力する。このマ
ルチプレクサ38の出力は、0,0,1,0,0,1・
・・の値である。したがって、マルチプレクサ35にお
いては、mod800加算器31とレジスタ32とから
構成されるmod800カウンタの出力が2回と、mo
d100加算器33とレジスタ34とから構成されるm
od100カウンタの出力が1回の組み合わせが選択さ
れる。
【0050】一方、mod6カウンタ出力、すなわち、
レジスタ44の出力に応じて、マルチプレクサ36が制
御される。マルチプレクサ36の入力は、読み出しアド
レスの開始アドレスである。制御信号によって、0,8
00,1600,2400,3200,4000(それ
ぞれ,図3の9a1,9a2,9a3,9a4,9a
5,9a6に相当)のうち1つを選択する。マルチプレ
クサ36の出力がPEからのフィードバックデータを記
憶しているレジスタ40の出力と加算器37で加算され
る。加算器37の出力とマルチプレクサ35の出力とが
mod4800の加算器39で加算される。上述した読
み出しアドレス発生器12Rのクロック信号は、前述し
たように、PEイネーブル信号発生器14からのクロッ
クゲート制御信号によって制御されている。
【0051】図8は、PEイネーブル信号発生器14の
構成例を示す。フィードバックデータが到来する前に使
用するパルス発生器51は、1周期2400クロックあ
たりハイレベルの区間が2400クロックのパルスを発
生させ、パルス発生器52は、1周期2400クロック
あたりのハイレベルの区間が1700クロックのパルス
を発生させる。スタートパルスが入力されるとパルス発
生器51が1周期分だけのパルスの発生を開始する。1
周期分のパルスの発生後は停止する。パルス発生器52
は、フィードバックデータ有効信号が入力された後にデ
ータがPEに分配されると同時に動作を開始する。
【0052】マルチプレクサ53は、これらの2つのパ
ルス発生器51および52の一方を選択する。最初の分
配データに対してはパルス発生器51の出力を選択す
る。フィードバックデータ有効信号の入力以降はレジス
タ54で記憶させてパルス発生器52の出力を常に選択
する。デマルチプレクサ56によってマルチプレクサ5
3の出力をPE20 ,PE21 ,・・・,PEN-1 に分
配する。デマルチプレクサ56は、制御信号発生器55
によって制御される。この制御信号発生器55は、レジ
スタ54によって制御され、フィードバックデータ有効
信号が入力される前では、PE20 を出力先として選択
する。フィードバック有効信号が入力された後では、2
400クロック周期毎にPE21 ,PE22 ,PE
3 ,・・・・,PE2N-1 ,PE20 の順に出力先を
選択するように選択する制御信号を発生する。
【0053】図9は、PE内部で行われる処理をブロッ
ク図として表したものである。復調処理のための機能ブ
ロック(キャリア周波数同期部61、メモリ62、FF
T63、等化器64、誤り訂正符号復号化器65)は、
従来と同様の機能を有する。各処理部には、データ分配
部1からのPEイネーブル信号が供給される。また、P
E毎に設けられたパケットタイミング同期部66によっ
てパケット同期タイミングが検出され、パケット同期タ
イミングが各処理部に対してタイミング基準として供給
される。パケットタイミング同期部66を含む処理部
は、ソフトウェアで動作する1または複数のマイクロプ
ロセッサまたはDSPで実現される。また、マイクロプ
ロセッサまたはDSP以外に、比較的低速なFPGAに
よって実現しても良い。
【0054】データ分配部1からのPEイネーブル信号
がハイレベルになると、各部が処理を開始する。分配デ
ータは、一旦メモリ67に書き込まれた後に、パケット
タイミング同期部66がパケットの先頭位置を探し出
し、推定先頭位置にマージンを付加した値をフィードバ
ックデータおよび制御信号のフィードバックデータ有効
信号としてデータ分配部1に出力する。また、メモリか
らパケットの先頭から読み出しを行うための読み出しア
ドレスと制御信号をもメモリ67に供給する。他の処理
部の機能は、従来の構成と同様である。
【0055】図10は、この発明をスペクトラム拡散用
復調器を実現するのに適用した場合のPEの構成例を示
す。ここでは、直接拡散方式を仮定する。PEイネーブ
ル信号がハイレベルになると各部が処理を開始する。デ
ータは、メモリ71に一旦書き込まれる。パケットタイ
ミング同期部72は、上述した一実施形態と同様のもの
である。キャリア周波数同期部73においてキャリア周
波数の補正が行われ、補正後のデータはメモリ74に書
き込まれれる。メモリ74からプリアンブル部を削除し
たデータが読み出され、逆拡散・等化器75において所
定のスペクトラム拡散の符号を使用した逆拡散処理と等
化処理が行われ、その出力に対して誤り訂正符号復号化
器76によって復号化がなされて復調ビットとして出力
される。
【0056】上述したこの発明における各PEは、ソフ
トウェアで動作するマイクロプロセッサやDSPによる
実現手法のほか、比較的低いクロック周波数のFPGA
を併用する手法、またはFPGAのみによる手法も可能
である。動作クロック周波数の低いFPGAを使用する
ことによってFPGA内に実装する論理回路の設計が容
易となり、効率よく速やかに設計・実装が可能となる。
さらに、システム全体を1個の大規模な集積回路上に実
現する方法も可能である。また、データ分配部のアルゴ
リズムを専用ハードウェアの代わりに、超高速マイクロ
プロセッサまたはDSPによってソフトウェアで実現す
る手法も可能である。
【0057】なお、上述した一実施形態では、変復調方
式としてOFDMとスペクトラム拡散を例として挙げた
が、変復調の処理単位がパケットで行われる無線通信方
式であれば、他の変復調方式、たとえば一般的なQPS
K(Quadrature Phase ShiftKeying) や16QAM(Quad
rature Amplitude Modulation) 等のシングルキャリア
変調方式等にも適用可能である。さらに、この発明は、
移動体通信に限らず、パケット多重方式を採用するディ
ジタル放送に対しても適用することができる。
【0058】
【発明の効果】以上説明したように、この発明では、パ
ケットタイミング同期部を含むPEを、マイクロプロセ
ッサ、DSP、または設計が容易な比較的低速なクロッ
ク周波数で動作するFPGAで構成することができる。
したがって、同一の復調装置を多種多様な通信方式の仕
様に効率的に適合させることができ、仕様毎に装置設計
を行う必要がなくなる。さらに、伝搬環境に対して最適
な変調方式、タイミング同期方式、伝送路等化方式、誤
り訂正方式等を決定し、復調器の方式を柔軟に変えるこ
とが可能となる。
【0059】また、この発明によれば、入力データを分
割して複数のPEに順に分割データを供給する際に、最
初の分割データに対してパケットの位置の推定を行い、
推定された位置をデータ分配部にフィードバックするこ
とによって、データ分配部はPEに供給するデータの切
り出し位置をパケットの位置に接近させることができ
る。したがって、PEへの供給データの位置例えば先頭
位置がほぼパケットの先頭位置に一致するので、パケッ
ト先頭位置を探索する時間を削減でき、本質的な復調処
理にハードウェア資源をより多く活用できる。このよう
に、この発明によれば、PEの処理効率を向上でき、全
体のハードウェア量を削減できる。さらに、一旦位置を
推定した後では、重複データの量を減少することによっ
て、データ分配部からPEへの転送データ量を減少で
き、データの転送時間を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるベースバンド処理部の一実施形
態の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明の一実施形態におけるデータ分配部の
一例の構成を示すブロック図である。
【図3】データ分配部の動作とPEの動作を説明するた
めのタイミングチャートである。
【図4】この発明の一実施形態におけるPEの動作を説
明するためのタイミングチャートである。
【図5】この発明の一実施形態におけるクロック発生器
の一例の構成を示すブロック図である。
【図6】この発明の一実施形態における書き込みアドレ
ス発生器の一例の構成を示すブロック図である。
【図7】この発明の一実施形態における書き込みアドレ
ス発生器の一例の構成を示すブロック図である。
【図8】この発明の一実施形態におけるPEイネーブル
信号発生器の一例の構成を示すブロック図である。
【図9】この発明の一実施形態におけるPEの一例の構
成を示すブロック図である。
【図10】この発明の一実施形態におけるPEの他の例
の構成を示すブロック図である。
【図11】この発明を適用可能なOFDM通信システム
の復調部の構成を示すブロック図である。
【図12】OFDMによる通信システムにおけるパケッ
ト構成例を示す略線図である。
【図13】OFDMによる通信システムにおけるベース
バンド復調部の基本的構成を示すブロック図である。
【図14】従来のベースバンド復調部の一例の構成を示
すブロック図である。
【図15】従来のベースバンド復調部の一例の構成を示
すブロック図である。
【図16】従来のPE内部の構成を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1・・・データ分配部、20 ,21 ,・・・,2N-1
・・PE(演算要素)、3・・・データ結合部、11・
・・メモリ、12W・・・書き込みアドレス発生器、1
2R・・・読み出しアドレス発生器、14・・・PEイ
ネーブル信号発生器、68,72,112・・・パケッ
トタイミング同期部
フロントページの続き (72)発明者 藤瀬 雅行 神奈川県横須賀市光の丘3丁目4番 郵 政省通信総合研究所横須賀無線通信研究 センター内 (56)参考文献 特開2000−151538(JP,A) 特開2000−201125(JP,A) 特開 平10−51422(JP,A) 特開 平11−145930(JP,A) 特開 平10−243049(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04J 3/00 - 3/06 H04J 11/00 H04J 13/00 - 13/06 H04B 1/69 - 1/713 H04L 27/00 - 27/38

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パケットが時間的に連続する入力データ
    を復調するディジタル無線通信用復調装置において、 分割された前後のデータ間で重複部分が存在するよう
    に、入力データを順に分割し、分割データを複数の出力
    データとして順に出力するデータ分配手段と、 上記分割データがそれぞれ供給され、1または複数のパ
    ケット単位で処理を行うと共に、入力データからパケッ
    トの位置を推定する複数の演算要素と、 上記複数の演算要素の処理結果を統合して出力するデー
    タ統合手段とからなり、 上記演算要素により推定された上記パケットの位置が上
    記データ分配手段に供給され、上記データ分配手段が上
    パケットの位置に基づいた位置で、入力データを分割
    するようにしたディジタル無線通信用復調装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 上記演算要素が上記パケット位置を推定後、推定値に
    マージンを付加した値を上記パケットの位置として上記
    データ分配手段に供給するようにしたディジタル無線通
    信用復調装置。
  3. 【請求項3】 請求項1において、 上記データ分配手段は、上記パケットの位置を受け取っ
    た後に、上記重複部分のデータ数を減少させるようにし
    たディジタル無線通信用復調装置。
  4. 【請求項4】 請求項1において、 上記演算要素が1または複数のマイクロプロセッサから
    構成されたディジタル無線通信用復調装置。
  5. 【請求項5】 請求項1において、 上記演算要素が1または複数のDSPから構成されたデ
    ィジタル無線通信用復調装置。
  6. 【請求項6】 請求項1において、 上記演算要素が比較的低いクロック周波数で動作する1
    または複数の論理をプログラム可能なLSIから構成さ
    れたディジタル無線通信用復調装置。
  7. 【請求項7】 請求項1において、 上記演算要素が1または複数のマイクロプロセッサまた
    はDSPと、比較的低いクロック周波数で動作する1ま
    たは複数の論理をプログラム可能なLSIとから構成さ
    れたディジタル無線通信用復調装置。
  8. 【請求項8】 請求項1において、 上記演算要素がシングルキャリア変調方式の復調に必要
    とされる機能を備えるディジタル無線通信用復調装置。
  9. 【請求項9】 請求項1において、 上記演算要素がOFDM変調方式の復調に必要とされる
    機能を備えるディジタル無線通信用復調装置。
  10. 【請求項10】 請求項1において、 上記演算要素がスペクトラム拡散変調方式の復調に必要
    とされる機能を備えるディジタル無線通信用復調装置。
  11. 【請求項11】 パケットが時間的に連続する入力デー
    タを復調するディジタル無線通信用復調方法において、 分割された前後のデータ間で重複部分が存在するよう
    に、入力データを順に分割し、分割データを複数の出力
    データとして順に出力するデータ分配ステップと、 上記分割データのそれぞれを受け取り、1または複数の
    パケット単位で処理を行うと共に、入力データからパケ
    ットの位置を推定する処理ステップと、 上記処理ステップの処理結果を統合して出力するデータ
    統合ステップとからなり、 上記処理ステップで推定された上記パケットの位置に基
    づいた位置で、入力データを分割するようにしたディジ
    タル無線通信用復調方法。
  12. 【請求項12】 請求項11において、 上記処理ステップが上記パケット位置を推定後、推定
    値にマージンを付加した値を上記パケットの位置とする
    ようにしたディジタル無線通信用復調方法。
  13. 【請求項13】 請求項11において、 上記パケットの位置を受け取った後に、上記重複部分の
    データ数を減少させるようにしたディジタル無線通信用
    復調方法。
  14. 【請求項14】 請求項11において、 上記処理ステップが1または複数のマイクロプロセッサ
    によって実行されるディジタル無線通信用復調方法。
  15. 【請求項15】 請求項11において、 上記処理ステップが1または複数のDSPによって実行
    されるディジタル無線通信用復調方法。
  16. 【請求項16】 請求項11において、 上記処理ステップが比較的低いクロック周波数で動作す
    る1または複数の論理をプログラム可能なLSIによっ
    て実行されるディジタル無線通信用復調方法。
  17. 【請求項17】 請求項11において、 上記処理ステップが1または複数のマイクロプロセッサ
    またはDSPと、比較的低いクロック周波数で動作する
    1または複数の論理をプログラム可能なLSIとによっ
    て実行されるディジタル無線通信用復調方法。
  18. 【請求項18】 請求項11において、 上記処理ステップでは、シングルキャリア変調方式の復
    調に必要とされる処理が実行されるディジタル無線通信
    用復調方法。
  19. 【請求項19】 請求項11において、 上記処理ステップでは、OFDM変調方式の復調に必要
    とされる処理が実行されるディジタル無線通信用復調方
    法。
  20. 【請求項20】 請求項11において、 上記処理ステップでは、スペクトラム拡散変調方式の復
    調に必要とされる処理が実行されるディジタル無線通信
    用復調方法。
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