JP3576415B2 - Ofdm受信装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重方式(Orthogonal Frequency Division Multiplexing;以下、OFDMという)を用いたディジタル移動体通信に使用する受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
まず、図11を用いて従来のOFDM受信装置について説明する。図11は、従来のOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。
【0003】
アンテナ切替器1103は、アンテナ1101,1102を切り替える。アナログミキサ1104は、受信信号に極部発振信号を混合してダウンコンバートする。A/D変換器1105はアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【0004】
DFT回路1106は、入力信号に対し離散フーリエ変換(DiscreteFourier Transform;以下、DFTという)を行う。遅延検波器1107〜1110は、入力信号に対し遅延検波を行う。判定器1111〜1115は、入力された信号に対し判定を行う。Parallel−Serial変換器(以下、P/S変換器という)1116は、複数系列の入力信号を1つの系列の信号に変換する。
【0005】
レベル検出器1117は、入力信号に対してレベル検出を行う。スイッチ1118は、制御信号に応じて入力された信号を切り替えて出力する。メモリ1119、1120は、それぞれアンテナ毎のレベル情報を格納する。ディジタル減算器1121は、減算処理を行う。
【0006】
次いで、図12を用いて、遅延検波器1107〜1110の構成を説明する。図12は、遅延検波器の構成を示すブロック図である。遅延器1201は、入力信号を1シンボル遅らせ、出力する。乗算器1202は、遅延器1201の出力信号と入力信号を乗算し、遅延検波信号として出力する。
【0007】
次いで、アンテナを1系統用いる場合の動作について説明する。ここで、キャリア数は4とする。
【0008】
アンテナ1101、1102によって受信された受信信号は、アンテナ切替器1103によって選択出力される。アンテナ切替器1103は、判定器1115の判定結果によって制御される。
【0009】
次いで、アナログミキサ1104が、アンテナ切替器1103の出力する高周波帯信号に極部発振信号を混合させ、ダウンコンバートする。その後受信信号は、A/D変換器1105へ送られ、ディジタル信号に変換される。
【0010】
DFT回路1106は、A/D変換器1105の出力したディジタル信号にDFT演算を施し、4つのキャリアそれぞれによって伝送された4つのベースバンド信号を得る。
【0011】
DFT回路1106が出力した4つのベースバンド信号は、それぞれ遅延検波器1107〜1110によって遅延検波が行われ、それぞれの遅延検波信号が得られる。
【0012】
なお、ここでは復調方式として遅延検波方式を用いた場合について説明したが、同期検波方式を用いてもよい。
【0013】
遅延検波信号は、それぞれ判定器1111〜1114によって判定され、判定後の遅延検波信号が得られる。これらをP/S変換器1116が1系統の信号に変換し、復調信号が得られる。
【0014】
又、レベル検出器1117は、A/D変換器1105の出力信号の二乗和演算を行い、平均受信レベルを検出する。この検出はアンテナ毎に行われ、スイッチ1118によって、アンテナ1101の平均レベル情報はメモリ1119に、アンテナ1102の平均レベル情報はメモリ1120に、それぞれ格納される。
【0015】
次いで、減算器1121が、メモリ1119に格納されたアンテナ1101選択時のレベル情報とメモリ1120に格納されたアンテナ1102選択時のレベル情報を減算処理し、判定器1115が、どちらのアンテナの受信レベルの方が強いかを判定し、その結果はアンテナ切替器1103に出力される。
【0016】
なお、一般に、フレームフォーマットにおいて、メッセージの前には、既知参照信号であるパイロットシンボルが付加されており、アンテナ選択を行うためのレベル測定は、このメッセージの前に付加されたパイロットシンボルを用いて行う。
【0017】
また、上記キャリア数が4の場合について述べたが、キャリア数をさらに8、16、32、64・・・と増大させた場合についても同様の構成と採ることができる。また、アンテナ数は2とした場合について説明したが、アンテナ数をさらに増大させた場合についても、アンテナ数と同数のメモリ(上記では1119、1120の2つ)を設けることにより、同様の構成を採ることができる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の装置においては、以下の問題がある。
【0019】
実環境下では、遅延波が生じ、周波数によって振幅及び位相変動が異なるいわゆる周波数選択性フェージングが発生する。特に、信号伝送速度が高くなり伝送帯域が広くなった場合にこの影響は大きくなる。
【0020】
周波数選択性フェージングが生じている場合、各キャリアによって大きくフェージング変動が異なるため、各キャリアによって大きく回線品質が異なる。よって、DFT前の平均受信レベルによってアンテナ選択を行っても最適なアンテナ選択とはならず、誤り率特性を改善するというダイバーシチ効果が低下するという問題がある。
【0021】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、周波数選択性フェージング発生時に適切なアンテナダイバーシチを行うOFDM受信装置を提供することを目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明のOFDM受信装置は、複数のキャリアで構成される信号を受信する複数のアンテナと、前記複数のキャリアのうち、判定誤差が最も大きいキャリアをアンテナ毎に抽出する抽出手段と、この抽出手段が抽出したアンテナ毎の最大判定誤差を有するキャリアの中で判定誤差が最も小さいキャリアを受信したアンテナを選択する選択手段と、を具備する構成を採る。
また、本発明のOFDM受信装置は、複数のキャリアで構成される信号を受信する複数のアンテナと、キャリア毎の受信レベルを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果からアンテナ毎の平均受信レベルを算出する算出手段と、前記検出手段の検出結果からアンテナ毎の最低受信レベルキャリアを抽出する抽出手段と、この抽出手段の抽出結果よりアンテナ毎の最低受信レベル間の差を求め、この差としきい値との比較結果に従って、アンテナ毎の最低受信レベルキャリアの中で受信レベルが最も高いキャリアを受信したアンテナまたは前記平均受信レベルが最大のアンテナのいずれか一方を選択する選択手段と、を具備する構成を採る。
また、本発明のOFDM受信装置は、複数のキャリアで構成される信号を受信する複数のアンテナと、受信された信号を複数の周波数帯域に分割する分割手段と、この周波数帯域毎の受信レベルを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果から受信レベルが最も低い周波数帯域をアンテナ毎に抽出する抽出手段と、この抽出手段が抽出したアンテナ毎の最低受信レベルとなる周波数帯域の中で受信レベルが最も高い周波数帯域を受信したアンテナを選択する選択手段と、を具備する構成を採る。
これらの構成によれば、周波数選択性フェージング下でも適切なアンテナダイバーシチを行うことができる。
【0057】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下のいずれの実施の形態においても、既知参照信号はパイロットシンボルである場合について説明する。
【0058】
(実施の形態1)
まず、図1を用いて、本発明の実施の形態1に係るOFDM受信装置の構成と動作を説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係るOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。
【0059】
アンテナ切替器103は、アンテナ101,102を切り替える。アナログミキサ104は、受信信号に極部発振信号を混合してダウンコンバートする。A/D変換器105はアナログ信号をディジタル信号に変換する。
【0060】
DFT回路106は、入力信号に対しDFTを行う。遅延検波器107〜110は、入力信号に対し遅延検波を行う。判定器111〜118は、入力された信号に対し判定を行う。P/S変換器119は、複数系列の入力信号を1つの系列の信号に変換する。
【0061】
レベル検出器120〜123は、DFT後の信号に対してレベル検出を行う。スイッチ124〜127は、アンテナ選択のタイミングを示す制御信号又は後述する判定器の出力に応じて入力された信号を切り替えて出力する。メモリ128、129は、それぞれアンテナ毎のレベル情報を格納する。ディジタル減算器130〜133は、減算処理を行う。
【0062】
次いで、アンテナを1系統用いる場合の動作について説明する。ここで、キャリア数は4とする。
【0063】
アンテナ101、102によって受信された受信信号は、アンテナ切替器103によって選択出力される。アンテナ切替器103は、判定器118の判定結果によって制御される。
【0064】
次いで、アナログミキサ104が、アンテナ切替器103の出力する高周波帯信号に極部発振信号を混合させ、ダウンコンバートする。その後受信信号は、A/D変換器105へ送られ、ディジタル信号に変換される。
【0065】
DFT回路106は、A/D変換器105の出力したディジタル信号にDFT演算を施し、4つのキャリアそれぞれによって伝送された4つのベースバンド信号を得る。
【0066】
DFT回路106が出力した4つのベースバンド信号は、それぞれ遅延検波器107〜110によって遅延検波が行われ、それぞれの遅延検波信号が得られる。
【0067】
なお、ここでは復調方式として遅延検波方式を用いた場合について説明したが、同期検波方式を用いてもよい。
【0068】
遅延検波信号は、それぞれ判定器111〜114によって判定され、判定後の遅延検波信号が得られる。これらをP/S変換器119が1系統の信号に変換し、復調信号が得られる。
【0069】
又、レベル検出器120〜123は、DFT後の信号の二乗和演算を行い、キャリア毎の受信レベルを検出する。
【0070】
次いで、減算器130は、レベル検出器120の出力するキャリア1のレベル情報と、レベル検出器121の出力するキャリア2のレベル情報と、を減算処理し、判定器115が大小判定する。判定結果はスイッチ124へ出力され、スイッチ124は、レベル検出器120の出力するキャリア1のレベル情報と、レベル検出器121の出力するキャリア2のレベル情報と、の小さい方を出力する。
【0071】
同様に、減算器131は、レベル検出器122の出力するキャリア3のレベル情報と、レベル検出器123の出力するキャリア4のレベル情報と、を減算処理し、判定器116が大小判定する。判定結果はスイッチ125へ出力され、スイッチ125は、レベル検出器122の出力するキャリア3のレベル情報と、レベル検出器123の出力するキャリア4のレベル情報と、の小さい方を出力する。
【0072】
更に、減算器132は、スイッチ124の出力するキャリア1又はキャリア2のレベル情報と、スイッチ125の出力するキャリア3又はキャリア4のレベル情報と、を減算処理し、判定器117が大小判定する。判定結果はスイッチ126へ出力され、スイッチ126は、スイッチ124の出力とスイッチ125の出力の小さい方を出力する。
【0073】
結果として、スイッチ126は、キャリア1〜4の中で最も小さいレベル情報を抽出できたことになる。
【0074】
スイッチ127に入力された受信レベルが最も低いキャリアのレベル情報は、アンテナ101選択時であればメモリ128に、アンテナ102選択時であればメモリ129に、それぞれ格納される。
【0075】
次いで、減算器133が、メモリ128に格納されたアンテナ101選択時の最小受信レベル情報とメモリ129に格納されたアンテナ102選択時の最小受信レベル情報を減算処理し、判定器118が大小判定を行う。判定結果は、アンテナ切替器103に出力され、アンテナ毎の最低受信レベルキャリアの受信レベルが最も高いアンテナを選択するように制御される。
【0076】
なお、一般に、フレームフォーマットにおいては、メッセージの前には、既知参照信号であるパイロットシンボルが付加されており、アンテナ選択を行うためのレベル測定は、このメッセージの前に付加されたパイロットシンボルを用いて行う。
【0077】
また、上記キャリア数が4の場合について述べたが、キャリア数をさらに8、16、32、64・・・と増大させた場合についても同様の構成と採ることができる。また、アンテナ数は2とした場合について説明したが、アンテナ数をさらに増大させた場合についても、アンテナ数と同数のメモリ(上記では128、129の2つ)を設けることにより、同様の構成を採ることができる。
【0078】
実環境下では、遅延波の影響により、周波数によって振幅及び位相変動が異なるいわゆる周波数選択性フェージングが生じ、各キャリアによって回線品質が大きく異なる。
【0079】
又、一般に、誤り率特性は、回線品質が悪いキャリアの回線品質が支配的になる、すなわち回線品質が最も悪いキャリアに引きづられ、回線全体の品質が悪くなる。
【0080】
従って、上記述べたように本実施の形態に係るOFDM受信装置おいては、各アンテナにおいてキャリア毎にDFT後のレベル検出を行い、最低レベルとなったキャリアを選択し、各アンテナにおいて最低レベルとなったキャリアについてレベルを比較し、レベルが最も高いアンテナを選択することにより、一キャリアでも受信レベルが大きく落ち込んだキャリアを有し回線全体の品質が落ちている回線を選択しないようにすることができるため、周波数選択性フェージング下でも適切なアンテナダイバーシチを行うことができる。
【0081】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に係るOFDM受信装置は、実施の形態1に係るOFDM受信装置と同様の構成を有し、但しレベル検出器の検出する受信レベルの替わりに復調後の判定誤差を用いてアンテナ選択を行うものである。
【0082】
以下、図2を用いて、本実施の形態に係るOFDM受信装置の構成と動作について説明する。図2は、本発明の実施の形態2に係るOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図1と同様の構成には同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0083】
本実施の形態に係るOFDM受信装置は、実施の形態1に係るOFDM受信装置と比べて、レベル検出器120〜123が除かれ、替わりに減算器201〜204が加えられた構成を採る。
【0084】
減算器201〜204は、遅延検波器107〜110の出力する遅延検波信号と、それぞれの遅延検波信号が判定器111〜114で判定された後の信号との差を算出する。
【0085】
減算器201の出力するキャリア1の判定誤差は、実施の形態1のキャリア1のレベル情報と同様に、スイッチ124及び減算器130へ出力される。以下、同様にキャリア1〜4の判定誤差の大小判定が行われ、スイッチ126は判定誤差が最も大きいキャリアの判定誤差を出力する。
【0086】
一般に、回線品質の悪いキャリアは、受信レベルが低くなるとともに、位相誤差も大きくなるため、受信レベル情報だけでなく位相誤差情報も用いることによって、回線品質推定の精度を向上させることができる。
【0087】
このように、復調後の判定誤差を用いてアンテナ選択を行うことによって適切なダイバーシチを行うことができ、誤り率特性を改善することができる。
【0088】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3に係るOFDM受信装置は、実施の形態1に係るOFDM受信装置と同様の構成を有し、但しアンテナ毎の最小レベルキャリアの受信レベル差がしきい値未満である時は、平均受信レベルが大きい方のアンテナを選択するものである。
【0089】
これは、アンテナ毎の最低レベルとなったキャリアにおける受信レベル間の差が小さい場合は、アンテナ毎の最低レベルキャリアがほぼ一様に落ち込んでいると考えられるので、アンテナ毎の最低レベルキャリアの落ち込みが激しいアンテナは避けるようにアンテナ選択を行うという実施の形態1に係るダイバーシチが行えないことに鑑みたものである。
【0090】
以下、図3を用いて、本実施の形態に係るOFDM受信装置の構成と動作について説明する。図3は、本発明の実施の形態3に係るOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図1と同様の構成には同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0091】
スイッチ126がアンテナ毎の受信レベルが最も低いキャリアを抽出し、判定器118がアンテナ毎の最低レベルキャリアの中で受信レベルが最も高いキャリアを含むアンテナを抽出するところまでは実施の形態1と同様である。
【0092】
積算器301は、レベル検出器120〜123の出力からアンテナ毎の平均受信レベルを算出する。スイッチ302は、アンテナ選択のタイミングを示す制御信号に応じて切り替えを行い、積算器301の出力を、アンテナ101選択時にはメモリ303に、アンテナ102選択時にはメモリ304に、それぞれ格納する。減算器305は、メモリ303に格納されたアンテナ101選択時の平均受信レベル情報とメモリ304に格納されたアンテナ102選択時の平均受信レベル情報を減算処理し、判定器306が大小判定を行う。
【0093】
一方、減算器307は、減算器133の出力、すなわちアンテナ毎の最低レベルキャリアの受信レベル間の差としきい値を減算処理し、判定器308が大小判定を行う。判定器308は、判定結果をスイッチ309へ出力する。
【0094】
スイッチ309は、アンテナ毎の最低レベルキャリアの受信レベル差、すなわち減算器133の出力がしきい値未満の場合、判定器306の出力、すなわち平均受信レベルが大きい方のアンテナを用いるようにアンテナ切替器103を制御する。減算器133の出力がしきい値以上であれば、すなわち受信レベルの落ち込みが激しいキャリアがあれば、最も落ち込みの少ないキャリアを含むアンテナを選択するようにアンテナ切替器103を制御する。
【0095】
このように、アンテナ毎の最低レベルキャリアの受信レベル間の差が小さい場合は、平均レベルが高い方のアンテナを選択することによって適切なダイバーシチを行うことができ、誤り率特性を改善することができる。
【0096】
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4に係るOFDM受信装置は、実施の形態1に係るOFDM受信装置と同様の構成を有し、但しキャリア別の受信レベルの替わりに帯域別の受信レベルを用いてアンテナ選択を行い、受信レベル検出に必要なシンボルを低減するためのものである。
【0097】
以下、図4を用いて、本実施の形態に係るOFDM受信装置の構成と動作について説明する。図4は、本発明の実施の形態4に係るOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図1と同様の構成には同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0098】
A/D変換器105がA/D変換を行うところまでは既に述べたので省略する。フィルター401〜404は、A/D変換器105の出力を、DFT回路106によるDFT処理前に、複数の帯域毎、ここでは例えば4つの周波数帯域に、分割する。
【0099】
フィルター401の抽出した最も低い周波数帯域の信号は、レベル検出器120によって受信レベルが検出される。以下同様に、フィルター402の抽出した2番目に低い周波数帯域の信号はレベル検出器121によって、フィルター403の抽出した2番目に高い周波数帯域の信号はレベル検出器122によって、フィルター404の抽出した最も高い周波数帯域の信号はレベル検出器123によって、それぞれ受信レベルが検出される。
【0100】
以下、実施の形態1と同様に受信レベルの大小判定が行われ、アンテナ101選択時の受信レベルが最も低い帯域の受信レベル情報がメモリ128に格納され、アンテナ102選択時の受信レベルが最も低い帯域の受信レベル情報がメモリ129に格納される。
【0101】
そして判定器118が、アンテナ毎の最低レベルを大小判定し、アンテナ毎の最低レベルが最も高いアンテナを選ぶようにアンテナ切替器103を制御する。
【0102】
DFT処理後の信号を用いてレベル検出を行った場合、DFT回路は1シンボル毎に信号を出力するため、各アンテナ毎に少なくとも1シンボルのパイロットシンボルが必要である。しかし、本実施の形態のようにDFT前の信号を用いた場合、サンプリング周期毎にレベル検出を行うことができるため、アンテナ選択のためのレベル検出に必要なシンボルを低減することができる。
【0103】
なお、パイロットシンボルを付加せずに、ガード区間を用いてレベル検出を行うこともできる。
【0104】
このように、DFT前の信号をフィルタリングによって複数の帯域に分け、帯域毎の受信レベルを検出し、アンテナ毎に最低レベルとなる帯域を選択し、アンテナ毎の最低レベル帯域の受信レベルが最も高いアンテナを選択することにより、適切なダイバーシチを行うことができ、誤り率特性を改善することができると同時に、復調に要するシンボル数を低減することができる。
【0105】
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5に係るOFDM受信装置は、実施の形態4に係るOFDM受信装置と同様の構成を有し、但し間引回路によってDFT処理に必要なサンプリング周波数を低減させるものである。
【0106】
以下、図5を用いて、本実施の形態に係るOFDM受信装置の構成と動作について説明する。図5は、本発明の実施の形態5に係るOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図4と同様の構成には同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0107】
間引回路501〜503は、フィルター401〜403の出力信号のサンプリング周波数を低減する。ここでは、例えば、間引回路を3つ設け、フィルター404の出力である最も高い周波数帯域の信号に対してはサンプリング周波数の低減は行わないものとする。
【0108】
以下、実施の形態4と同様にアンテナ毎の最低レベル帯域を検出し、アンテナ毎の最低レベル帯域の受信レベルが最も高いアンテナを選択するようにダイバーシチを行う。
【0109】
このように、フィルタリングを行った後の信号のサンプリング周波数を低減することにより、DFTに必要なサンプリング周波数を低減させ、演算量を減らすことができる。
【0110】
(実施の形態6)
本発明の実施の形態6に係るOFDM受信装置は、実施の形態5に係るOFDM受信装置と同様の構成を有し、但し平均受信レベルを用いてアンテナ選択を行うものである。
【0111】
以下、図6を用いて、本実施の形態に係るOFDM受信装置の構成と動作について説明する。図6は、本発明の実施の形態6に係るOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。なお、図5と同様の構成には同じ符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0112】
積算器601〜604は、レベル検出器120〜123の出力を積算して平均化処理を行って出力する。以下、実施の形態5と同様に、アンテナ毎の最低レベル帯域を検出し、アンテナ毎の最低レベル帯域の平均受信レベルが最も高いアンテナを選択するようにダイバーシチを行う。
【0113】
このように、帯域毎の平均受信レベルを用いてアンテナ選択を行うことにより、アンテナ選択の精度を向上させ、誤り率特性を改善することができる。
【0114】
(実施の形態7)
本発明の実施の形態7に係るOFDM受信装置は、上記実施の形態1又は実施の形態3から6に係るOFDM受信装置と同様の構成を有し、但しレベル検出器120〜123により簡素な構成のものを採用し、より演算量を減らしたものである。
【0115】
なお、本実施の形態においては、入力信号がQPSK変調された信号である場合について説明する。
【0116】
本実施の形態のレベル検出器は、I成分とQ成分の絶対値から包絡線情報を近似算出し、受信レベルを検出するものである。
【0117】
包絡線情報Zは、Z=√(|I|+|Q|)で求めることができるが、二乗和を求めるには比較的多くの演算量を要す。そこで少ない演算量で済むように、Z=|I|+|Q|で近似的に算出することも考えられるが、この近似式を用いると、最大(位相が45°の時)で、二乗和√(|I|+|Q|)で算出した値の1.414倍、すなわち約41%の誤差を生じ、誤り率特性が劣化する。
【0118】
そこで本実施の形態では、ビットシフトにより簡易に行うことができる乗算を用いた近似式を利用する。すなわち、|I|>|Q|の場合はZ=|I|+0.375×|Q|、|Q|>|I|の場合はZ=|Q|+0.375×|I|、を近似式として用いる。
【0119】
図7は、この近似式において|I|>|Q|の時、すなわち0≦θ≦45°の範囲、における位相θと推定半径、すなわち振幅、の関係を理論計算で求めた結果を示したグラフである。このグラフより、上記近似式を用いることによって、二乗和で求めた場合に比べ7%以内の誤差で包絡線情報を得ることができることがわかる。
【0120】
以下、図8を用いて、上記近似式を用いて包絡線情報を求め、受信レベルを検出する、本実施の形態に係るOFDM受信装置のレベル検出器について説明する。図8は、本発明の実施の形態7に係るOFDM受信装置のレベル検出器の構成を示すブロック図である。
【0121】
DFT後の入力信号の一キャリアのI成分とQ成分は、絶対値検出器801、802に入力される。絶対値検出器801、802は、入力信号の絶対値を取り、減算器805及び加算器810へ出力する。I成分とQ成分の選択は、スイッチ803、804により行われる。減算器805の減算結果は判定器806によって判定され、判定結果はスイッチ803、804の制御に反映される。
【0122】
2ビットシフト器807と3ビットシフト器808は、スイッチ804の出力をそれぞれ2ビット及び3ビットシフトさせる。2ビットシフト器807と3ビットシフト器808の出力は、加算器809によって加算される。これにより、上記近似式における0.375の乗算処理がなされる。加算器810は、スイッチ803の出力と加算器809の出力を加算し、包絡線情報を出力する。
【0123】
次いで、本実施の形態に係るOFDM受信装置のレベル検出器の動作を説明する。
【0124】
I成分とQ成分は、それぞれ絶対値検出器801,802によって絶対値を検出され、|I|と|Q|が得られる。
【0125】
次いで、絶対値検出器801,802の出力(|I|と|Q|)は、減算器805で減算処理され、その出力を用いて判定器806が大小判定を行う。又、絶対値検出器801,802の出力(|I|と|Q|)は、それぞれスイッチ803、804によって選択され、出力される。スイッチ803、804は判定器806の判定結果に応じて出力する信号を選択する。
【0126】
スイッチ803は、判定器806の出力が|I|>|Q|であれば|I|を出力し、|Q|>|I|であれば|Q|を出力する。スイッチ804は、判定器806の出力が|I|>|Q|であれば|Q|を出力し、|Q|>|I|であれば|I|を出力する。すなわち、スイッチ803は|I|と|Q|との大きい方を出力し、スイッチ804は|I|と|Q|との小さい方を出力する。
【0127】
次いで、スイッチ804から出力された|I|と|Q|の小さい方は、2ビットシフト器807と3ビットシフト器808によってそれぞれ2ビットシフト及び3ビットシフトされる。
【0128】
1ビットシフトによって振幅は半分になるため、2ビットシフトでは0.25倍、3ビットシフトでは0.125倍となる。従って、2ビットシフト器807の出力信号の振幅は、スイッチ804の出力信号の振幅の0.25倍であり、3ビットシフト器808の出力信号の振幅は、スイッチ804の出力信号の振幅の0.125倍となる。
【0129】
次いで加算器809が、2ビットシフト器807の出力信号(0.25×|I|又は0.25×|Q|)と3ビットシフト器808の出力信号(0.125×|I|又は0.125×|Q|)を加算するため、加算器809の出力信号は、0.375×|I|又は0.375×|Q|となる。
【0130】
最後に、加算器810が、スイッチ803の出力信号(|I|又は|Q|)と、加算器809の出力信号(0.375×|I|又は0.375×|Q|)と、を加算し、前記近似式による包絡線情報Zを得ることができる。
【0131】
このように、本実施の形態に係るOFDM受信装置は、受信レベルの検出に用いるレベル検出器が、乗算器及びメモリを用いない簡素な構成を採り、包絡線を求めてレベルを検出する方法を採るため、装置が簡素化し、又、必要な演算量を減らすことができる。
【0132】
又、包絡線の算出においては、二乗和の演算を行わず、回路上ではビットシフトで実現することができる簡単な乗算と、加算のみからなる近似式を用いることで、更に必要な演算量を減らすことができる。
【0133】
本実施の形態においては、入力信号がQPSK変調された信号である場合について説明しているが、入力信号をI成分・Q成分で処理する場合であれば同様に適用することができる。
【0134】
(実施の形態8)
本発明の実施の形態8に係るOFDM受信装置は、上記実施の形態1から7に係るOFDM受信装置と同様の構成を有し、但し遅延検波器に乗算器及びメモリを用いないようにして回路規模を低減させたものである。
【0135】
以下、図9を用いて、本実施の形態に係るOFDM受信装置について説明する。図9は、本発明の実施の形態8に係るOFDM受信装置の遅延検波器の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る遅延検波器は、位相を求める演算を減らすようにしている。
【0136】
なお、本実施の形態においては、入力信号がQPSK変調された信号である場合について説明する。
【0137】
入力信号のI成分とQ成分は、それぞれ絶対値検出器901、902により絶対値検出され、減算器903へ出力される。
【0138】
又、入力信号のI成分とQ成分は、象限判定器904に入力され、象限が判定される。以下、象限判定器904について詳述する。
【0139】
入力信号のI成分とQ成分から位相を求める場合、I、Qベースバンド信号の位相Θ=arctan(Q/I)を計算する必要があるが、このarctan(Q/I)は、以下の式▲1▼に基づいて近似することができる。
arctan(Q/I)=|I|−|Q| −▲1▼
【0140】
図10は、arctan(Q/I)と|I|−|Q|との関係を示したグラフである。このようにΘ=|I|−|Q|で近似しても誤差は1.8°以内にすることができる。
【0141】
象限判定器904は、上記近似式に基づいて、|I|−|Q|≒−4Θ/π+1であれば第1象限であると判定し、以下同様に、|I|−|Q|≒4Θ/π−3であれば第2象限、|I|−|Q|≒−4Θ/π−3であれば第3象限、|I|−|Q|≒4Θ/π+1であれば第4象限、と判定する。
【0142】
次いで、変換器905は、減算器903の出力を象限判定器904の判定結果に応じて変換し、位相Θを求める。
【0143】
最後に、減算器906は、変換器905の出力と、変換器905の出力を1シンボル遅らせる遅延器907の出力と、を減算し、遅延検波信号を出力する。
【0144】
このように本実施の形態によれば、遅延検波器において、乗算器及びメモリを用いてarctan(Q/I)の演算を行う替わりに、|I|と|Q|の減算及び位相が属する象限の判定を行うことにより、必要な演算量を削減し、回路規模を低減することができる。
【0145】
本実施の形態においては、入力信号がQPSK変調された信号である場合について説明しているが、入力信号をI成分・Q成分で処理する場合であれば同様に適用することができる。
【0146】
以上、実施の形態1〜8で述べたように、OFDM方式無線通信においては、受信レベルが最も落ち込んだキャリアに回線全体の品質が引きつられて落ちるため、受信レベルが最も低いキャリアを含む信号を捕らえたアンテナは用いないようにし、アンテナ毎の最低受信レベルキャリアの受信レベルが最も高いキャリアを含むアンテナを用いることによって、周波数選択性フェージング下でも適切なアンテナダイバーシチを行うことができる。
【0147】
又、受信レベル検出のための振幅算出や同期を取るための位相算出においては、誤差の少ない簡単な近似式を用いることによって、演算量の多い乗算器を省く構造とし、受信装置全体での必要演算量を低減することができ、信号処理速度を早めることができる。
【0148】
なお、上記実施の形態1〜8において、既知参照信号はパイロットシンボルに限らない。
【0149】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、周波数選択性フェージング発生時に適切なアンテナダイバーシチを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るOFDM受信装置の構成を示すブロック図
【図2】本発明の実施の形態2に係るOFDM受信装置の構成を示すブロック図
【図3】本発明の実施の形態3に係るOFDM受信装置の構成を示すブロック図
【図4】本発明の実施の形態4に係るOFDM受信装置の構成を示すブロック図
【図5】本発明の実施の形態5に係るOFDM受信装置の構成を示すブロック図
【図6】本発明の実施の形態6に係るOFDM受信装置の構成を示すブロック図
【図7】本発明の実施の形態7に係るOFDM受信装置のレベル検出器で用いる包絡線情報算出近似式の理論計算結果を示したグラフ
【図8】本発明の実施の形態7に係るOFDM受信装置のレベル検出器の構成を示すブロック図
【図9】本発明の実施の形態8に係るOFDM受信装置の遅延検波器の構成を示すブロック図
【図10】本発明の実施の形態8に係るOFDM受信装置の遅延検波器で用いる位相算出近似式の理論計算結果を示したグラフ
【図11】従来のOFDM受信装置の構成を示すブロック図
【図12】従来のOFDM受信装置の遅延検波器の構成を示すブロック図
101,102 アンテナ
103 アンテナ切替器
106 DFT回路
107〜110 遅延検波器
111〜118 判定器
120〜123 レベル検出器
128、129 メモリ
201〜204 減算器
301 積算器
302 スイッチ
303、304 メモリ
305 減算器
306 判定器
401〜404 フィルター
501〜503 間引回路
601〜604 積算器
801、802 絶対値検出器
807 2ビットシフト器
808 3ビットシフト器
901、902 絶対値検出器
904 象限判定器
905 変換器

Claims (7)

  1. 複数のキャリアで構成される信号を受信する複数のアンテナと、
    前記複数のキャリアのうち、判定誤差が最も大きいキャリアをアンテナ毎に抽出する抽出手段と、
    この抽出手段が抽出したアンテナ毎の最大判定誤差を有するキャリアの中で判定誤差が最も小さいキャリアを受信したアンテナを選択する選択手段と、
    を具備することを特徴とするOFDM受信装置
  2. 複数のキャリアで構成される信号を受信する複数のアンテナと、
    キャリア毎の受信レベルを検出する検出手段と、
    前記検出手段の検出結果からアンテナ毎の平均受信レベルを算出する算出手段と、
    前記検出手段の検出結果からアンテナ毎の最低受信レベルキャリアを抽出する抽出手段と、
    この抽出手段の抽出結果よりアンテナ毎の最低受信レベル間の差を求め、この差としきい値との比較結果に従って、アンテナ毎の最低受信レベルキャリアの中で受信レベルが最も高いキャリアを受信したアンテナまたは前記平均受信レベルが最大のアンテナのいずれか一方選択する選択手段と、
    を具備することを特徴とするOFDM受信装置
  3. 複数のキャリアで構成される信号を受信する複数のアンテナと、
    受信された信号を複数の周波数帯域に分割する分割手段と、
    この周波数帯域毎の受信レベルを検出する検出手段と、
    前記検出手段の検出結果から受信レベルが最も低い周波数帯域をアンテナ毎に抽出する抽出手段と、
    この抽出手段が抽出したアンテナ毎の最低受信レベルとなる周波数帯域の中で受信レベルが最も高い周波数帯域を受信したアンテナを選択する選択手段と、
    を具備することを特徴とするOFDM受信装置
  4. 前記抽出手段は、平均受信レベルが最も低い周波数帯域を抽出することを特徴とする請求項3記載のOFDM受信装置。
  5. 複数のキャリアから構成される信号を受信する複数のアンテナを有するOFDM受信装置のダイバーシチ方法であって、
    アンテナ毎の最大の判定誤差を有するキャリアの中で判定誤差が最も小さいキャリアを受信したアンテナを選択する、
    ことを特徴とするダイバーシチ方法
  6. 複数のキャリアから構成される信号を受信する複数のアンテナを有するOFDM受信装置のダイバーシチ方法であって、
    キャリア毎の受信レベルからアンテナ毎の平均受信レベルおよびアンテナ毎の最低受信レベル間の差を求め、
    この差としきい値との比較結果に従って、アンテナ毎の最低受信レベルキャリアの中で受信レベルが最も高いキャリアを受信したアンテナまたは前記平均受信レベルが最大のアンテナのいずれか一方選択する
    ことを特徴とするダイバーシチ方法
  7. 複数のキャリアから構成される信号を受信する複数のアンテナを有するOFDM受信装置のダイバーシチ方法であって、
    受信された信号を複数の周波数帯域に分割し、
    この周波数帯域毎の受信レベルを検出し、
    アンテナ毎の最低受信レベルとなる周波数帯域の中で受信レベルが最も高い周波数帯域を受信したアンテナを選択する
    ことを特徴とするダイバーシチ方法
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