JP3552100B2

JP3552100B2 - Ｏｆｄｍバースト信号受信装置

Info

Publication number: JP3552100B2
Application number: JP2000371842A
Authority: JP
Inventors: 博紀田中
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: JP2002176411A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル無線通信システム等に用いられるＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）バースト信号受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体デジタル音声放送や地上デジタルテレビ放送においては直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）技術を用いた伝送方式が用いられている。ＯＦＤＭは、複数のデジタル変調波を加え合わせたマルチキャリア変調方式の１つであり、データを多数のキャリアに分散して送るため１つのシンボルの継続時間が長いことと、時間軸でガードインターバルを付加していることによりマルチパス環境下でも特性の劣化が少ない、適切な誤り訂正符号と周波数軸上でのインタリーブとを組み合わせることにより周波数選択性フェージングに強い、信号波形がランダム雑音に近いため他のサービスに妨害を与えにくく受けにくい、帯域利用効率が比較的良い等の特徴を有している。これらの特徴を生かして無線ＬＡＮ等のデータ伝送にも用いるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、無線ＬＡＮ等のデータ伝送では、バースト信号により送受信が行われており、ＯＦＤＭバースト信号を受信するためには、バースト信号の先頭に付加される利得制御用シンボルとシンボル同期用シンボルで構成されるプリアンブル区間で利得制御及びＯＦＤＭシンボルの同期を確立する必要がある。ＯＦＤＭシンボル同期を確立する方法として、同期用シンボルの繰り返しを自己遅延相関によって検出する場合、同期用シンボルの前に受信信号が一定レベルに収束していなければならない。
【０００４】
しかしながら、プリアンブル区間の信号強度のみによる利得制御では、高速な利得制御は実現できるものの、部品のばらつきや温度条件等により安定した利得制御が得られなかった。また、閉ループによる利得制御を行う場合、同期用シンボル区間で安定した制御ができないため、同期確立の精度に問題があった。このような場合において、利得制御用シンボル区間内での高速且つ高精度な利得制御が要求される。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、高速且つ高精度の利得制御を可能とし、同期確立を高精度で行うことが可能なＯＦＤＭバースト信号受信装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、受信信号を増幅する利得制御アンプと、前記利得制御アンプの出力信号を復調するＯＦＤＭ復調器と、前記受信信号の受信レベルを検出するＲＳＳＩと、前記ＲＳＳＩの出力を積算する積算器と、前記積算器の出力に基づいてバースト信号を検出する手段と、前記バースト信号の検出を契機として前記積算器の出力に応じた制御値を前記利得制御アンプに設定する手段と、前記ＯＦＤＭ復調器の出力の電力値を検出する手段と、検出された電力値と予め設定された基準値との誤差を検出する手段と、所定測定時間に前記積算器の出力と前記誤差検出手段の出力を対応させてサンプルし、前記積算器の出力を複数の区間に区分して各区間における誤差検出手段の出力の平均値を補正値とし、且つ、前記積算器の出力に応じた区間の補正値を用いて前記利得制御アンプの制御値を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１及び図２は本発明のＯＦＤＭバースト信号受信装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。本実施形態のＯＦＤＭバースト信号受信装置は、主にアンプ制御部３０と受信レベル誤差測定部３１から構成され、図１はアンプ制御部３０、図２は受信レベル誤差測定部３１をそれぞれ示している。まず、図１に基づいてアンプ制御部の構成について説明する。
【０００８】
図１において、アンプ制御部３０はＩＦ帯信号の受信レベル検出信号を出力するＲＳＳＩ（ＲｅｃｉｅｖｅｄＳｉｇｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｏｒ）１、ＲＳＳＩ１が出力する受信信号レベル検出信号をアナログ／デジタル変換するＡＤ変換器２、ＡＤ変換器２にサンプリングクロックを供給するサンプリングクロック発振器３、ＡＤ変換器２の出力を一定時間積算する積算器４を備えている。積算器４は受信信号のレベルを測定する信号レベル測定部として用いられる。
【０００９】
また、アンプ制御部３０は、積算器４の出力と雑音レベル測定部の出力を比較し信号検出の有無を判定する判定器５、判定器５の出力を一定時間遅延させる遅延器６、信号の有無によって開閉するゲート７、雑音レベル測定時間をカウントするカウンタ８、積算器１０の出力を一時保持するフリップフロップ９、積算器４によって積算された信号レベルを更に平均化するために積算する積算器１０、受信レベルに対応する利得制御アンプ１５の制御値を記憶したテーブルＲＯＭ１１、利得制御アンプの制御値の初期値を記憶した初期値テーブル１２、利得制御アンプを制御するアンプ制御部１３、ＩＦ帯受信信号を減衰させるステップ減衰器１４、制御値によって利得が制御される利得制御アンプ１５、受信信号を準同期検波する準同期検波器１６、準同期検波された受信信号をデジタル値に変換するＡＤ変換器１７、受信レベル誤差測定部３１から入力されるアンプ制御補正値からテーブルＲＯＭ１１で記憶されている利得制御値を補正する補正値を生成するアンプ制御補正テーブル生成部１８を備えている。
【００１０】
次に、図２を参照し受信レベル誤差測定部３１の構成について説明する。図２において、受信レベル誤差測定部３１は、デジタル変換されたＯＦＤＭ受信信号を復調するＯＦＤＭ復調器２１、シンボルレートクロックを供給するシンボルレートクロック発振器２２、データ区間を監視するためにシンボル数をカウントするカウンタ２３、ＯＦＤＭ復調器２１の復調データの電力値を算出する電力値算出器２４、電力値を平均化する積算器２５、平均化された電力値を一時保持するフリップフロップ２６、設定された最適受信レベルを記憶する基準値テーブル２８、一時保持された電力平均値と基準値を比較しアンプ制御補正値を生成する比較器２７を備えている。
【００１１】
ここで、アンプ制御部３０では、ステップ減衰器１４及び利得制御アンプ１５を同時に制御する。高速な利得制御が要求される場合、ＩＦ帯信号のＲＳＳＩ信号レベル値を用いて開ループによる利得制御が採用されるが、ステップ減衰器１４及び利得制御アンプ１５は個体差や温度変動を有するため、高精度な利得制御が期待できない。
【００１２】
そこで、本実施形態においては、ＯＦＤＭ復調器２１における受信電力の誤差を測定し、復調器２１における受信電力が一定となるように利得制御アンプ１５の制御値を補正することにより高精度の利得制御を実現している。ステップ減衰器１４や利得制御アンプ１５の個体差はあるものの固有のデバイスでは一定で、定常状態において温度変動による利得の変動は時間的に緩やかであることから、利得制御アンプ１５の制御値の補正データの更新は高速である必要はないので有効である。
【００１３】
次に、本実施形態の具体的な動作を図１、図２を参照して説明する。まず、アンプ制御部３０はステップ減衰器１４、利得制御アンプ１５を制御し、高速の利得制御を行う。ＩＦ帯受信信号はステップ減衰器１４を介してＲＳＳＩ１、利得制御アンプ１５に入力される。ＲＳＳＩ１ではＩＦ帯受信信号の受信レベルを検出し、受信レベル強度に応じた電圧信号をＡＤ変換器２に出力する。この時、サンプリングクロック発振器３からＡＤ変換器２へサンプリングクロックが供給されており、ＡＤ変換器２はサンプリングクロックに同期して電圧信号をサンプリングし、デジタル信号に変換する。ＡＤ変換器２でデジタル信号に変換されたＲＳＳＩ信号は積算器（信号レベル測定部）４で一定時間積算され、移動平均値として出力される。
【００１４】
判定器５は移動平均値と予め雑音レベル測定部の出力レベルに一定レベルを加えた信号検出しきい値を比較し、移動平均値が信号検出しきい値を越えた時は信号検出状態を示すステータス信号を遅延器６やゲート７に出力する。即ち、判定器５はバースト信号検出部として働き、信号検出状態である時は雑音レベル測定部のゲート７を閉じて雑音レベルの測定を中断する。ゲート７、カウンタ８、Ｆ／Ｆ９、積算器１０は受信信号の雑音レベルを測定する雑音レベル測定部として設けられ、信号検出状態である時はゲート７をオフすることによって雑音レベルの測定を行わない。
【００１５】
バースト信号検出部において信号が検出されていない状態では、雑音レベル測定部のゲート７が開いて積算器１０に信号レベル測定部である積算器４の出力が供給される。同時に、サンプリングクロック発振器３からサンプリングクロックがカウンタ８に供給され、カウンタ８が所定の積算時間をカウントすると、フリップフロップ９の値が積算器１０の出力の値に更新される。これに一定レベルを加えた信号検出しきい値を判定器５に出力し、判定器５において積算器４の出力と信号検出しきい値を比較することによってバースト信号の検出を行う。この場合、フリップフロップ９の初期値を最大値に設定することで初期状態によるバースト信号の誤検出を防止できる。
【００１６】
バースト信号検出部における判定器５がバースト信号を検出すると、バースト信号検出状態を示すステータス信号が遅延器６に出力される。遅延器６はステータス信号を信号レベルの測定時間だけ遅延し、テーブルＲＯＭ１１、アンプ制御部１３に出力する。ステータス信号を遅延するのはバースト信号が検出された後、バースト信号のレベルが安定するまで待つためである。テーブルＲＯＭ１１には、積算器４の信号レベルに対応する利得制御アンプ１５の制御値が格納されており、アンプ制御部１３はテーブルＲＯＭ１１からバースト信号検出時（遅延器６のステータス信号出力時）における積算器４の信号レベルに対応する制御値を読み出し、利得制御アンプ１５に出力する。また、アンプ制御部１３は信号レベルに対応するステップ減衰器１４の制御値を生成し、ステップ減衰器１４に出力する。
【００１７】
ここで、アンプ制御補正テーブル生成部１８は、予め設定された誤差測定時間だけ積算器４で平均化された信号レベルと後述する受信レベル測定部３１からのアンプ制御補正値をサンプルし、両者を対応させて記憶する。誤差測定時間が経過すると、アンプ制御補正テーブル生成部１８は先に得られた積算器４の出力とアンプ制御補正値を用いて利得制御アンプ１５の制御値を補正する。例えば、積算器４の出力と受信レベル誤差測定部３１の比較器２７の出力を次のように取得したものとする。
【００１８】

図３はこれをグラフ化して示す図である。アンプ制御補正テーブル生成部１８は図３に示すように積算器４の出力を〜１０，１１〜２０，２１〜３０，３１〜の区間に区切ってそれぞれの区間における比較器２７の出力値の平均をとって補正値とする。図３では説明の便宜上サンプル数は少くないが、サンプル数が増加するほど精度が増すので極力サンプル数は多くとるのが望ましい。このようにサンプルがとれたとし、例えば、次に積算器４の出力から“１５”の信号が入力されたとすると、アンプ制御補正テーブル生成部１８はその信号に対応する区間の補正値を用いて利得制御アンプ１５の制御値を補正する。
【００１９】
この場合は、積算器４の信号は“１５”であるので、図３の区間１１〜２０の補正値、即ち、（３−２＋０＋４）／４＝１．２５を用いて補正する。このようにアンプ制御補正テーブル生成部１８は積算器４の受信レベルに応じた補正値を用いて利得制御アンプ１５の制御値の補正を行い、利得制御アンプ１５では補正された制御値で信号が増幅され、準同期検波器１６に出力される。準同期検波器１６ではアンプ出力が準同期検波され、ベースバンド信号に変換され、更に、ＡＤ変換器１７でデジタル信号にサンプリングされる。このデジタル信号は図２のＯＦＤＭ復調器２１で復調され、復調データが出力される。
【００２０】
次に、説明が前後するが図２の受信レベル誤差測定部３１の動作について説明する。まず、図１の利得制御アンプ１５は補正前であるので前述のようにアンプ制御部１３からの制御値によって制御されているものとする。この状態で、ＩＦ帯受信信号はステップ減衰器１４、利得制御アンプ１５を介して準同期検波回路１６に出力され、前述のように準同期検波回路１６でベースバンド信号に変換された後、ＡＤ変換器１７でデジタル信号にサンプリングされ、受信レベル誤差測定部３１内のＯＦＤＭ復調器２１に供給される。受信レベル誤差測定部３１内にはアンプ制御値誤差測定部が設けられ、ＯＦＤＭ復調器２１から出力される復調データを用いて復調器２１の受信電力レベルを算出し、復調器２１及び後段の誤り訂正部（図示せず）において最適基準レベルとの誤差を測定し、アンプ制御補正値を出力する。
【００２１】
具体的に説明すると、デジタル化された受信信号はＯＦＤＭ復調器２１で復調される。この時、シンボルクロック発振器２２からシンボルクロックがＯＦＤＭ復調器２１とカウンタ２３に供給され、カウンタ２３でシンボルクロックをカウントすることでバースト信号の有効データ区間を監視している。この有効データ区間において電力値算出器２４でＯＦＤＭ復調器２１から出力される復調データの電力値を算出し、積算器２５で電力値の平均化を行う。カウンタ２３で有効データ区間の終了が検出されると、積算器２５で平均化された復調データの電力値はフリップフロップ２６に保持される。比較器２７はフリップフロップ２６の電力値と基準値テーブル２８に設定された最適基準レベルとの差を検出し、差分をアンプ制御補正値に変換してアンプ制御補正テーブル生成部１８に出力する。基準値テーブル２８の最適基準レベルはＯＦＤＭ復調器２１の出力が最適レベルとなるような値に設定されている。
【００２２】
アンプ制御補正テーブル生成部１８は、前述のように受信レベル誤差測定部３１からのアンプ制御補正値と積算器４からの受信レベルを用いて利得制御アンプ１５の制御値の補正を行う。本実施形態では、ＯＦＤＭ復調器２１の復調データの受信電力と最適基準レベルとの誤差を検出し、それを用いてＯＦＤＭ復調器２１の受信電力が一定となるように利得制御アンプ１５の制御値を補正しているので、高精度の利得制御を実現することができる。バースト信号が終了すると、ＯＦＤＭ復調器２１からバースト終了信号が出力され、アンプ制御部１３に供給される。アンプ制御部１３はバースト終了信号を受信すると、初期値テーブル１２に格納されている制御値の初期値を利得制御アンプ１５に設定し、信号を出力しない状態とする。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、復調データの受信電力と基準値との誤差を検出し、得られた誤差に基づいて利得制御アンプの制御値を補正することにより、誤差分のフィードバックがかかり、復調器における受信電力が一定となるように制御でき、時間的に変化の少ない個体差による誤差や時間的に緩やかに変動する温度特性による変動に追従できるため、高精度の利得制御を行うことができる。また、バースト信号の検出を契機としてＲＳＳＩで検出された受信レベルに応じて利得を制御しているので、ダイナミックレンジの大きい受信信号に対してＯＦＤＭ変調波バースト信号の先頭部において高速の利得制御を行うことができる。従って、利得制御用シンボル区間内で高速且つ高精度の利得制御が可能となり、同期確立を高精度で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＯＦＤＭバースト信号受信装置のアンプ制御部の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のＯＦＤＭバースト信号受信装置の受信レベル誤差測定部を示すブロック図である。
【図３】アンプ制御補正テーブル生成部の補正動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１ＲＳＳＩ
２ＡＤ変換器
３サンプリングクロック発生器
４積算器
５判定器
６遅延器
７ゲート
８カウンタ
９フリップフロップ
１０積算器
１１テーブルＲＯＭ
１２初期値テーブル
１３アンプ制御部
１４ステップ減衰器
１５利得制御アンプ
１６準同期検波器
１７ＡＤ変換器
１８アンプ制御補正テーブル生成部
２１ＯＦＤＭ復調器
２２シンボルクロック発振器
２３カウンタ
２４電力値算出器
２５積算器
２６フリップフロップ
２７比較器
２８基準値テーブル
３０アンプ制御部
３１受信レベル誤差測定部

Claims

受信信号を増幅する利得制御アンプと、前記利得制御アンプの出力信号を復調するＯＦＤＭ復調器と、前記受信信号の受信レベルを検出するＲＳＳＩと、前記ＲＳＳＩの出力を積算する積算器と、前記積算器の出力に基づいてバースト信号を検出する手段と、前記バースト信号の検出を契機として前記積算器の出力に応じた制御値を前記利得制御アンプに設定する手段と、前記ＯＦＤＭ復調器の出力の電力値を検出する手段と、検出された電力値と予め設定された基準値との誤差を検出する手段と、所定測定時間に前記積算器の出力と前記誤差検出手段の出力を対応させてサンプルし、前記積算器の出力を複数の区間に区分して各区間における誤差検出手段の出力の平均値を補正値とし、且つ、前記積算器の出力に応じた区間の補正値を用いて前記利得制御アンプの制御値を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするＯＦＤＭバースト信号受信装置。
前記制御値設定手段は、前記バースト信号が検出されてから所定時間後に前記利得制御アンプに制御値を設定することを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭバースト信号受信装置。
前記制御値設定手段は、前記積算器の出力と前記利得制御アンプの制御値を対応させて記憶したテーブルを参照し、前記積算器の出力に対応する制御値を前記利得制御アンプに設定することを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭバースト信号受信装置。
前記バースト信号検出手段は、前記積算器の出力と信号検出しきい値を比較し、前記積算器の出力が信号検出しきい値以上になった時にバースト信号を検出することを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭバースト信号受信装置。
更に、前記利得制御アンプと直列にステップ減衰器を含み、前記制御値設定手段は、前記積算器の出力に応じた制御値を前記ステップ減衰器に設定することを特徴とする請求項１、２のいずれか１項に記載のＯＦＤＭバースト信号受信装置。