JP3606761B2 - Ofdm受信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、OFDM受信装置に関し、特に移動体通信におけるOFDM受信装置及びそのシンボル同期誤差低減方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
以下、図8から図11を用いて、従来のOFDM受信装置について説明する。図8は、従来のOFDM受信装置の一概略構成を示す要部ブロック図であり、図9は、従来のOFDM受信装置の別の一概略構成を示す要部ブロック図であり、図10は、OFDM方式の送信信号のフレーム構成を示す模式図であり、図11は、OFDM受信装置における相関値算出結果を示す模式図である。
【0003】
先ず、図8を用いて、従来のOFDM受信装置の構成及びそのシンボル同期タイミング獲得方法について説明する。
【0004】
図8において、A/D変換器801は、受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。遅延器802は、ディジタル信号に変換された受信信号を1シンボル分遅延させる。乗算器803は、ディジタル信号に変換された受信信号と、遅延器802によって1シンボル遅延された受信信号と、に対して複素乗算処理を行う。
【0005】
積算器804は、乗算器803の出力を積算する。減算器805は、積算器804の出力としきい値とを減算処理する。判定器806は、減算器805の出力の正負判定を行う。例えば、この出力が正である場合に積算結果がしきい値を超えたと判定して、この積算値が得られるタイミングを後述するFFTの処理タイミングとする。
【0006】
FFT回路807は、ディジタル信号に変換された受信信号に対して高速フーリエ変換(FFT)処理を行う。FFT回路807におけるFFT処理は、判定器806の出力、すなわち処理開始タイミングに基づいて開始される。
【0007】
復調部808は、FFT回路807の出力信号に対して復調処理を行う。判定器809は、復調部808の出力信号の判定を行う。
【0008】
次いで、上記構成を有するOFDM受信装置の動作を説明する。受信された受信信号は、一般に、図10に示すようなフレーム構成を有し、有効シンボル1001の前には遅延波を除去する目的で有効シンボルの後端部と同一の信号がガード区間1002として設けられ、信号の先頭(ガード区間の前)には、位相基準シンボル(パイロットシンボル)1003と位相基準シンボル1003と同一の信号である同期用シンボル1004が設けられている。
【0009】
A/D変換器801によってディジタル信号に変換された受信信号は、遅延器802によって1シンボル分遅延され、乗算器803によって受信信号と1シンボル遅延された受信信号との相関値が求められる。
【0010】
位相基準シンボル1003と同一の信号が同期用シンボル1004として位相基準シンボル1003の前に設けられているため、図11に示すように、受信信号の位相基準シンボルの後端であって、1シンボル遅延させた信号の同期シンボルの後端(位相基準シンボル1003の先頭)で乗算器803によって算出される相関値がピークとなる。よって、減算器805と、判定器806と、を用いて、積算器804の出力としきい値との大小比較をすることで、相関値のピークを検出することができる。
【0011】
判定器809の出力であるシンボル同期タイミングは、FFT回路807に入力され、FFT処理開始トリガとなる。
【0012】
FFT回路807によってFFT処理された受信信号は、復調部916に出力され、復調部808によって復調処理が行われ、判定器809によって判定され、復調信号となる。
【0013】
次いで、図9を用いて、複数のブランチの受信信号について、ダイバーシチを行う場合について述べる。
【0014】
図9において、A/D変換器901及びA/D変換器902はそれぞれ、ブランチ1からの受信信号1及びブランチ2からの受信信号2をアナログ信号からディジタル信号に変換する。遅延器903及び遅延器904はそれぞれ、ディジタル信号に変換された受信信号1及び受信信号2を1シンボル分遅延させる。乗算器905及び乗算器906はそれぞれ、ディジタル信号に変換された受信信号1及び受信信号2と、遅延器903及び遅延器904によって1シンボル遅延された受信信号1及び受信信号2と、に対して複素乗算処理を行う。
【0015】
積算器907及び積算器908はそれぞれ、乗算器905及び乗算器906の出力を積算する。減算器909及び減算器910はそれぞれ、積算器907及び積算器908の出力としきい値とを減算処理する。判定器911及び判定器912はそれぞれ、減算器909及び減算器910の出力の正負判定を行う。例えば、この出力が正である場合に積算結果がしきい値を超えたと判定して、この積算値が得られるタイミングを後述するFFTの処理タイミングとする。
【0016】
FFT回路913及びFFT回路914はそれぞれ、ディジタル信号に変換された受信信号1及び受信信号2に対して高速フーリエ変換(FFT)処理を行う。これらFFT回路913及びFFT回路914におけるFFT処理はそれぞれ、判定器911及び判定器912の出力、すなわち処理開始タイミングに基づいて開始される。
【0017】
セレクタ915は、受信信号1及び受信信号2の受信レベルに応じて、FFT回路913の出力又はFFT回路914の出力を選択し、出力する。復調部916は、セレクタ915の出力信号に対して復調処理を行う。判定器917は、復調部916の出力信号の判定を行う。
【0018】
アーク・タンジェント演算器918及びアーク・タンジェント演算器919はそれぞれ、積算器907及び積算器908の出力信号に対してアーク・タンジェント演算を行う。平均化器920は、アーク・タンジェント演算器918の出力とアーク・タンジェント演算器919の出力との平均を取る。
【0019】
次いで、上記構成を有するOFDM受信装置の動作を説明する。ブランチ1及びブランチ2によって受信された受信信号1及び受信信号2は、A/D変換器901及びA/D変換器902によってディジタル信号に変換され、遅延器903及び遅延器904によって1シンボル分遅延され、乗算器905及び乗算器906によって受信信号と1シンボル遅延された受信信号との相関値が求められる。
【0020】
算出された各ブランチの受信信号についての相関値は、減算器909及び減算器910と、判定器911及び判定器912と、を用いて、積算器907及び積算器908の出力としきい値との大小比較をすることで、それぞれピークが検出される。
【0021】
判定器911及び判定器912の出力であるシンボル同期タイミングはそれぞれ、FFT回路913及びFFT回路914に入力され、FFT処理開始トリガとなる。
【0022】
FFT回路913及びFFT回路914によってそれぞれFFT処理された受信信号1及び受信信号2は、セレクタ915によって受信レベルが高い方が選択され、復調部916に出力される。セレクタ915によって選択され復調部916に入力された受信信号は、復調部916によって復調処理が行われ、判定器917によって判定され、復調信号となる。
【0023】
一方、積算器907及び積算器908の出力信号はそれぞれ、アーク・タンジェント演算器918及びアーク・タンジェント演算器919によってアーク・タンジェント演算が行われ、各ブランチの受信信号の位相回転量が算出される。この各ブランチの受信信号の位相回転量は、平均化器920によって平均化され、出力される。平均化器920の出力である位相回転量Δfは、補償すべき周波数オフセット量として、直交検波時の周波数オフセット補償に用いられる。
【0024】
このように、従来のOFDM受信装置は、受信信号と受信信号を1シンボル遅延させて信号との相関値を算出し、相関値のピークを検出し、このピークが検出されたタイミングをシンボル同期タイミングとして、受信信号に対するFFT処理開始のタイミングとする。又、ダイバーシチにおいては、受信レベルが最も高いブランチを選択する。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のOFDM受信装置においては、シンボル同期タイミングが時間的により後方で獲得される傾向にあるマルチパス環境下において、誤り率特性が劣化するという問題がある。
【0026】
すなわち、従来のOFDM受信装置においては、ガード区間は有効シンボルの前段に設けられているため、シンボル同期タイミングが実際よりも時間的に前方で獲得された場合には有効シンボルを問題なく抽出できるものの、実際よりも時間的に後方で同期が獲得された場合には干渉が生じ、誤り率特性が大きく劣化する。
【0027】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、シンボル同期獲得の精度を向上させ、マルチパス環境下での誤り率を向上させるOFDM受信装置を提供することを目的とする。
【0028】
【課題を解決するための手段】
本発明の骨子は、一定時間内に受信された複数のフレームのうち、最も早く相関値のピークが検出されたフレームについてのピーク検出タイミングをFFT処理開始のタイミングであるシンボル同期タイミングとして用い、又、ダイバーシチにおいては、最も早く相関値のピークが検出されたブランチについてのピーク検出タイミングを全ブランチについて共通のFFT処理開始のタイミングであるシンボル同期タイミングとして用いることである。
【0029】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の態様に係るOFDM受信装置は、複数のフレームから成る受信信号のシンボル同期タイミングをフレーム毎に検出するタイミング検出手段と、所定時間内に前記タイミング検出手段によって検出されたタイミングのうち時間的に最も早いタイミングを選択するタイミング選択手段と、このタイミング選択手段によって選択されたタイミングを処理開始タイミングとして受信信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換手段と、を具備する構成を採る。
【0030】
この構成によれば、一定時間内に受信された複数のフレームについて検出された相関値のピークの中で時間的に最も早いものをシンボル同期タイミングとすることによって、シンボル同期タイミングが時間的に後方にずれることを防止し、シンボル同期タイミングの獲得精度を高めることができるため、マルチパス環境下での誤り率を向上させることができる。
【0031】
本発明の第2の態様に係るOFDM受信装置は、第1の態様において、前記タイミング選択手段は、前記タイミング検出手段によって検出された各タイミングをその発生時刻の早さに対応する数値に変換する変換部と、これら変換された数値を大小比較することにより、前記タイミング検出手段によって検出されたタイミングが時間的に最も早いものを抽出する抽出部と、を有する構成を採る。
【0032】
この構成によれば、一定時間内に受信された複数のフレームについて検出された相関値のピークの発生時刻を数値化することができるため、ピークの中で時間的に最も早いものを容易に検出することができる。
【0033】
本発明の第3の態様に係るOFDM受信装置は、第1の態様において、前記タイミング選択手段は、前記タイミング検出手段によって検出された各タイミングをその発生時刻の早さに対応する数値に変換する変換部と、これら変換された数値を一タイミング分のみ格納する格納部と、前記変換部によって変換された数値と前記格納部から読み出した数値とを大小比較し、前記タイミング検出手段によって検出されたタイミングが時間的に早い方を出力する比較部と、この比較部の比較結果に応じて、前記タイミング検出手段によって検出された時間的に早いタイミングに対応する数値を前記格納部に更新する更新制御部と、を有する構成を採る。
【0034】
この構成によれば、最先タイミング検出部が時間的に最も早いタイミングが現れる度にそのタイミングを格納し、これをシンボル同期タイミングとして用いるため、シンボル同期獲得精度が向上すると共に、メモリ容量が削減され、装置を小型化・軽量化することができる。
【0035】
本発明の第4の態様に係るOFDM受信装置は、複数ブランチで受信した受信信号のシンボル同期をブランチ毎に検出するタイミング検出手段と、このタイミング検出手段によってブランチ毎に検出されたタイミングのうち時間的に最も早いタイミングを選択するタイミング選択手段と、このタイミング選択手段によって選択されたタイミングを各ブランチにおける受信信号に対するフーリエ変換処理に共通の開始タイミングとして設定するフーリエ変換処理制御手段と、フーリエ変換処理後の各ブランチの受信信号の中から受信レベルが最も高い信号を選択し、復調処理を行う復調手段と、を具備する構成を採る。
【0036】
この構成によれば、シンボル同期を時間的に最も早く獲得したブランチについてのシンボル同期をすべてのブランチにおける共通のシンボル同期タイミングとすることによって、シンボル同期タイミングが時間的に後方にずれることを防止し、シンボル同期タイミングの獲得精度を高めることができるため、マルチパス環境下でのダイバーシチの精度を向上させることができる。
【0037】
本発明の第5の態様に係るOFDM受信装置は、第4の態様において、前記タイミング選択手段は、前記タイミング検出手段によって検出された各ブランチのタイミングをその発生時刻の早さに対応する数値に変換する変換部と、これら変換された数値を大小比較し、前記タイミング検出手段によって検出されたタイミングが時間的に最も早いものを抽出する抽出部と、を有する構成を採る。
【0038】
この構成によれば、一定時間内に受信された複数のフレームについて検出された相関値のピークの発生時刻を数値化することができるため、ピークの中で時間的に最も早いものを容易に検出することができる。
【0039】
本発明の第6の態様に係るOFDM受信装置は、第4の態様又は第5の態様において、ブランチ毎に設けられ、各ブランチの受信信号の位相回転量を算出する位相回転量演算部と、前記タイミング選択手段によってタイミングが選択されたブランチの受信信号の位相回転量に基づいてすべてのブランチの受信信号に対して周波数オフセット補償を行う周波数オフセット補償部と、を有する構成を採る。
【0040】
この構成によれば、周波数オフセット量検出の際、すべてのブランチの受信信号の位相回転量を平均化せず、シンボル同期タイミングが時間的に早く獲得された誤差の少ない方のブランチの受信信号の位相回転量のみを採用するため、補償すべき周波数オフセット量の検出精度を高めることができ、正確な周波数オフセット補償を行うことができる。
【0041】
本発明の第7の態様に係るOFDM受信装置は、第6の態様において、前記位相回転量演算部の出力である各ブランチの受信信号の位相回転量を平均化する平均化部と、前記タイミング検出手段の出力である各ブランチについてのシンボル同期タイミングの発生時刻の差が所定値以上であるか否かを判定する判定部と、この判定部の判定結果に基づいて、発生時刻の差が所定値以上であれば前記周波数オフセット補償部を前記タイミング選択手段によってタイミングが選択されたブランチの受信信号の位相回転量に基づいてすべてのブランチの受信信号に対して周波数オフセット補償を行うように制御し、発生時刻の差が所定値に達しなければ前記周波数オフセット補償部を前記平均化部の出力である平均化処理された位相回転量に基づいてすべてのブランチの受信信号に対して周波数オフセット補償を行うように制御する制御部と、を有する構成を採る。
【0042】
この構成によれば、検出された両ブランチにおけるシンボル同期タイミングが近接する場合には全ブランチの受信信号の位相回転量を平均化したものを補償すべき周波数オフセット量に採用するため、周波数オフセット量の検出精度を高めることができ、正確な周波数オフセット補償を行うことができる。
【0043】
本発明の第8の態様に係る基地局装置は、第1の態様から第3の態様のいずれかにおけるOFDM受信装置及び第4の態様から第7の態様のいずれかにおけるOFDM受信装置の少なくとも一方を具備する構成を採る。
【0044】
本発明の第9の態様に係る通信端末装置は、第8の態様に係る基地局装置と無線通信を行う構成を採る。
【0045】
本発明の第10の態様に係る通信端末装置は、第1の態様から第3の態様のいずれかにおけるOFDM受信装置及び第4の態様から第7の態様のいずれかにおけるOFDM受信装置の少なくとも一方を具備する構成を採る。
【0046】
本発明の第11の態様に係る基地局装置は、第10の態様に係る通信端末装置と無線通信を行う構成を採る。
【0047】
これらの構成によれば、一定時間内に受信された複数のフレームのうち、最も早く相関値のピークが検出されたフレームについてのピーク検出タイミングをFFT処理開始のタイミングであるシンボル同期タイミングとして用い、又、ダイバーシチにおいては、最も早く相関値のピークが検出されたブランチについてのピーク検出タイミングを全ブランチについてFFT処理開始のタイミングであるシンボル同期タイミングとして用いることによって、シンボル同期獲得の精度を向上させ、マルチパス環境下での誤り率を向上させることができる。
【0048】
本発明の第12の態様に係るシンボル同期誤差低減方法は、複数のフレームから成る受信信号のシンボル同期タイミングをフレーム毎に検出するタイミング検出工程と、所定時間内に前記タイミング検出工程によって検出されたタイミングのうち時間的に最も早いタイミングを選択するタイミング選択工程と、このタイミング選択工程によって選択されたタイミングを処理開始タイミングとして受信信号に対してフーリエ変換処理を行うフーリエ変換工程と、を具備するようにした。
【0049】
この方法によれば、一定時間内に受信された複数のフレームについて検出された相関値のピークの中で時間的に最も早いものをシンボル同期タイミングとすることによって、シンボル同期タイミングが時間的に後方にずれることを防止し、シンボル同期タイミングの獲得精度を高めることができるため、マルチパス環境下での誤り率を向上させることができる。
【0050】
本発明の第13の態様に係るシンボル同期誤差低減方法は、第12の態様において、前記タイミング選択工程は、前記タイミング検出工程によって検出された各タイミングをその発生時刻の早さに対応する数値に変換し、これら変換された数値を大小比較することにより、前記タイミング検出工程によって検出されたタイミングが時間的に最も早いものを抽出するようにした。
【0051】
この方法によれば、一定時間内に受信された複数のフレームについて検出された相関値のピークの発生時刻を数値化することができるため、ピークの中で時間的に最も早いものを容易に検出することができる。
【0052】
本発明の第14の態様に係るシンボル同期誤差低減方法は、第12の態様において、前記タイミング選択工程は、前記タイミング検出工程によって検出された各タイミングをその発生時刻の早さに対応する数値に変換し、これら変換された数値を一タイミング分のみ格納し、変換された数値と格納されている数値とを大小比較し、前記タイミング検出工程によって検出されたタイミングが時間的に早い方を出力し、この出力されたタイミングに応じて、前記タイミング検出工程によって検出された時間的に早いタイミングに対応する数値を更新し格納するようにした。
【0053】
この方法によれば、最先タイミング検出部が時間的に最も早いタイミングが現れる度にそのタイミングを格納し、これをシンボル同期タイミングとして用いるため、シンボル同期獲得精度が向上すると共に、メモリ容量が削減され、装置を小型化・軽量化することができる。
【0054】
本発明の第15の態様に係るシンボル同期誤差低減方法は、複数ブランチで受信した受信信号のシンボル同期をブランチ毎に検出するタイミング検出工程と、このタイミング検出工程によってブランチ毎に検出されたタイミングのうち時間的に最も早いタイミングを選択するタイミング選択工程と、このタイミング選択工程によって選択されたタイミングを各ブランチにおける受信信号に対するフーリエ変換処理に共通の開始タイミングとして設定するフーリエ変換処理制御工程と、フーリエ変換処理後の各ブランチの受信信号の中から受信レベルが最も高い信号を選択し、復調処理を行う復調工程と、を具備するようにした。
【0055】
この方法によれば、シンボル同期を時間的に最も早く獲得したブランチについてのシンボル同期をすべてのブランチにおける共通のシンボル同期タイミングとすることによって、シンボル同期タイミングが時間的に後方にずれることを防止し、シンボル同期タイミングの獲得精度を高めることができるため、マルチパス環境下でのダイバーシチの精度を向上させることができる。
【0056】
本発明の第16の態様に係るシンボル同期誤差低減方法は、第15の態様において、前記タイミング選択工程は、前記タイミング検出工程によって検出された各ブランチのタイミングをその発生時刻の早さに対応する数値に変換し、これら変換された数値を大小比較し、前記タイミング検出工程によって検出されたタイミングが時間的に最も早いものを抽出するようにした。
【0057】
この方法によれば、一定時間内に受信された複数のフレームについて検出された相関値のピークの発生時刻を数値化することができるため、ピークの中で時間的に最も早いものを容易に検出することができる。
【0058】
本発明の第17の態様に係るシンボル同期誤差低減方法は、第15の態様又は第16の態様において、各ブランチの受信信号の位相回転量を算出し、前記タイミング選択工程によってタイミングが選択されたブランチの受信信号の位相回転量に基づいてすべてのブランチの受信信号に対して周波数オフセット補償を行うようにした。
【0059】
この方法によれば、周波数オフセット量検出の際、すべてのブランチの受信信号の位相回転量を平均化せず、シンボル同期タイミングが時間的に早く獲得された誤差の少ない方のブランチの受信信号の位相回転量のみを採用するため、補償すべき周波数オフセット量の検出精度を高めることができ、正確な周波数オフセット補償を行うことができる。
【0060】
本発明の第18の態様に係るシンボル同期誤差低減方法は、第17の態様において、各ブランチの受信信号の位相回転量を平均化し、前記タイミング検出工程の出力である各ブランチについてのシンボル同期タイミングの発生時刻の差が所定値以上であるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、発生時刻の差が所定値以上であれば前記タイミング選択工程によってタイミングが選択されたブランチの受信信号の位相回転量に基づいてすべてのブランチの受信信号に対して周波数オフセット補償を行うようにし、発生時刻の差が所定値に達しなければ平均化処理された位相回転量に基づいてすべてのブランチの受信信号に対して周波数オフセット補償を行うようにするようにした。
【0061】
この方法によれば、検出された両ブランチにおけるシンボル同期タイミングが近接する場合には全ブランチの受信信号の位相回転量を平均化したものを補償すべき周波数オフセット量に採用するため、周波数オフセット量の検出精度を高めることができ、正確な周波数オフセット補償を行うことができる。
【0062】
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。
【0063】
(実施の形態1)
本実施の形態に係るOFDM受信装置は、一定時間内に受信された複数のフレームの中で時間的に最も早くシンボル同期を獲得したフレームについてのタイミングをシンボル同期タイミングとして用いるものである。
【0064】
以下、図1及び図2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1は、本発明の実施の形態1に係るOFDM受信装置の概略構成を示す要部ブロック図であり、図2は、本発明の実施の形態1に係るOFDM受信装置の最先タイミング検出部の概略構成を示す要部ブロック図である。
【0065】
A/D変換器101は、受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。遅延器102は、ディジタル信号に変換された受信信号を1シンボル分遅延させる。乗算器103は、ディジタル信号に変換された受信信号と、遅延器102によって1シンボル遅延された受信信号と、に対して複素乗算処理を行う。
【0066】
積算器104は、乗算器103の出力を積算する。減算器105は、積算器104の出力としきい値とを減算処理する。判定器106は、減算器105の出力の正負判定を行う。例えば、この出力が正である場合に積算結果がしきい値を超えたと判定して、この積算値が得られるタイミングを後述するFFTの処理タイミングとする。
【0067】
最先タイミング検出部107は、一定時間内に受信された複数のフレームについて、判定器106の出力を比較し、時間的に最も早く相関値のピークが検出されたフレームを選択し、この選択されたフレームのピークタイミングをシンボル同期タイミングとして、FFT回路108に出力する。なお、上記一定時間は任意に定めることができる。最先タイミング検出部107については、後に詳述する。
【0068】
FFT回路108は、ディジタル信号に変換された受信信号に対して高速フーリエ変換(FFT)処理を行う。FFT回路108におけるFFT処理は、最先タイミング検出部107の出力、すなわち処理開始タイミングに基づいて開始される。
【0069】
復調部109は、FFT回路108の出力信号に対して復調処理を行う。判定器110は、復調部109の出力信号の判定を行う。
【0070】
次いで、図2を用いて、最先タイミング検出部107について詳述する。
【0071】
最先タイミング検出部107は、図2に示すように、カウンタ201と、スイッチ202と、複数のメモリ203と、大小比較器204と、から成る。
【0072】
カウンタ201は、周期が一フレーム長と等しく、判定器106の出力である受信信号の各フレームについてのピーク検出タイミングによって計数動作を停止し、この停止した時点でのカウンタ数値を保持する。
【0073】
スイッチ202は、各フレームについてのカウンタ数値をそれぞれ異なるメモリ203に出力するように切り替える。
【0074】
各メモリ203は、各フレームのカウンタ数値を格納する。メモリ203は、最先タイミング検出部107が監視する一定時間に受信されるフレーム数が充分格納されるように設ける数が決められる。例えば、最先タイミング検出部107が監視する一定時間が1msecとし、1msecの間に平均4フレーム受信されるのであれば、メモリ203は4つ以上設けるようにする。
【0075】
大小比較器204は、各メモリ203に格納された各フレームについてのカウンタ数値を読み出し、大小比較し、最も数値が小さいものを出力する。この出力されたカウンタ数値が、シンボル同期タイミングとして、FFT処理開始タイミングとなる。
【0076】
次いで、上記構成を有するOFDM受信装置の動作について説明する。
【0077】
受信された受信信号は、A/D変換器101によってディジタル信号に変換され、遅延器102によって1シンボル分遅延され、乗算器103によって1シンボル遅延された信号との相関値が算出される。
【0078】
算出された相関値は、積算器104によって積算され、減算器105によって、任意のしきい値と減算処理され、判定器106によって大小判定され、受信信号の各フレームについての相関値のピークを検出することができる。
【0079】
判定器106の出力である相関値のピークは、最先タイミング検出部107によって、一定時間内に受信された複数のフレームについて、いずれのフレームについてのピーク検出タイミングが時間的に最も早く獲得されたが比較・選択される。
【0080】
A/D変換後の受信信号は、FFT回路108によって、大小比較器204の出力するタイミングを処理開始タイミングとして、FFT処理される。
【0081】
FFT処理された受信信号は、復調部109に出力され、復調部109によって復調処理が行われ、判定器110によって判定され、復調信号となる。
【0082】
このように、本実施の形態によれば、一定時間内に受信された複数のフレームについて検出された相関値のピークの中で時間的に最も早いものをシンボル同期タイミングとすることによって、シンボル同期タイミングが時間的に後方にずれることを防止し、シンボル同期タイミングの獲得精度を高めることができるため、マルチパス環境下での誤り率を向上させることができる。
【0083】
(実施の形態2)
本実施の形態に係るOFDM受信装置は、実施の形態1と同様の構成を有し、但し最先タイミング検出部内のメモリ容量を削減するものである。
【0084】
以下、図3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3は、本発明の実施の形態2に係るOFDM受信装置の最先タイミング検出部の概略構成を示す要部ブロック図である。なお、実施の形態1と同様の構成には、同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0085】
図3において、カウンタ201は、実施の形態1と同様に、受信された各フレームについてのピーク検出タイミングにおけるカウンタ数値を逐次出力する。
【0086】
スイッチ301は、大小比較器204の出力に基づいて、カウンタ201によって計数されたカウンタ数値か、又は、メモリ302に既に格納されているカウンタ数値か、いずれか小さい方をメモリ302に出力し、格納する。
【0087】
大小比較器204は、メモリ302に格納されているカウンタ数値と、カウンタ201の出力するカウンタ数値と、を大小比較し、小さい方を出力する。
【0088】
このように、本実施の形態によれば、最先タイミング検出部が時間的に最も早いタイミングが現れる度にそのタイミングを格納し、これをシンボル同期タイミングとして用いるため、シンボル同期獲得精度が向上すると共に、メモリ容量が削減され、装置を小型化・軽量化することができる。
【0089】
以下、実施の形態3から実施の形態5においては、ダイバーシチを行う場合について説明する。
【0090】
(実施の形態3)
本実施の形態に係るOFDM受信装置は、時間的に最も早くシンボル同期を獲得したブランチについてのシンボル同期タイミングを全ブランチについてのシンボル同期タイミングとして用いるものである。
【0091】
以下、図4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4は、本発明の実施の形態1に係るOFDM受信装置の概略構成を示す要部ブロック図である。
【0092】
A/D変換器401及びA/D変換器402はそれぞれ、ブランチ1からの受信信号1及びブランチ2からの受信信号2をアナログ信号からディジタル信号に変換する。遅延器403及び遅延器404はそれぞれ、ディジタル信号に変換された受信信号1及び受信信号2を1シンボル分遅延させる。乗算器405及び乗算器406はそれぞれ、ディジタル信号に変換された受信信号1及び受信信号2と、遅延器403及び遅延器404によって1シンボル遅延された受信信号1及び受信信号2と、に対して複素乗算処理を行う。
【0093】
積算器407及び積算器408はそれぞれ、乗算器405及び乗算器406の出力を積算する。減算器409及び減算器410はそれぞれ、積算器407及び積算器408の出力としきい値とを減算処理する。判定器411及び判定器412はそれぞれ、減算器409及び減算器410の出力の正負判定を行う。例えば、この出力が正である場合に積算結果がしきい値を超えたと判定して、この積算値が得られるタイミングを後述するFFTの処理タイミングとする。
【0094】
最先タイミング検出部413は、判定器411の出力と判定器412の出力とを比較し、シンボル同期タイミングを時間的に早く獲得した方を選択し、この選択されたタイミングを、両ブランチに共通のシンボル同期タイミングとして、FFT回路414及びFFT回路415の両方に出力する。
【0095】
この最先タイミング検出部413は、ブランチ毎に設けられ、任意の一定周期で動作するカウンタ501,502と、カウンタ501,502の計測値の大小比較を行なう大小比較部503と、この計測値が最小となるブランチを選択するセレクタ504とを備えている。
【0096】
FFT回路414及びFFT回路415はそれぞれ、ディジタル信号に変換された受信信号1及び受信信号2に対して高速フーリエ変換(FFT)処理を行う。これらFFT回路414及びFFT回路415におけるFFT処理はそれぞれ、判定器411又は判定器412の出力、すなわち処理開始タイミングに基づいて開始される。
【0097】
セレクタ416は、受信信号1及び受信信号2の受信レベルに応じて、FFT回路414の出力又はFFT回路415の出力を選択し、出力する。復調部417は、セレクタ416の出力信号に対して復調処理を行う。判定器418は、復調部417の出力信号の判定を行う。
【0098】
アーク・タンジェント演算器419及びアーク・タンジェント演算器420はそれぞれ、従来と同様に、積算器407及び積算器408の出力信号に対してアーク・タンジェント演算を行う。平均化器421は、アーク・タンジェント演算器419の出力とアーク・タンジェント演算器420の出力との平均を取る。
【0099】
次いで、上記構成を有するOFDM受信装置の動作について説明する。
【0100】
ブランチ1及びブランチ2によって受信された受信信号1及び受信信号2はそれぞれ、A/D変換器401及びA/D変換器402によってディジタル信号に変換され、遅延器403及び遅延器404によって1シンボル分遅延され、乗算器405及び乗算器406によって1シンボル遅延された信号との相関値が算出される。
【0101】
算出された相関値はそれぞれ、積算器407及び積算器408によって積算され、減算器409及び減算器410によって、任意のしきい値と減算処理され、判定器411及び判定器412によって大小判定され、受信信号1及び受信信号2それぞれの相関値のピークを検出することができる。
【0102】
判定器411の出力である相関値のピーク及び判定器412の出力である相関値のピークは、最先タイミング検出部413によって、どちらのタイミングが時間的に早く獲得されたが比較・選択される。すなわち、図5において、カウンタ501及びカウンタ502はそれぞれ、サンプル速度で動作し、判定器411及び412の出力によってカウントを停止し、この停止時点でのカウンタ数値を保持する。大小比較器503は、カウンタ501及びカウンタ502の保持するカウンタ停止時点での数値の大小比較を行い、セレクタ504に出力する。
【0103】
セレクタ504は、大小比較器503の出力に応じて、カウンタ501及びカウンタ502の保持するカウンタ停止時点での数値の小さい方の判定器411及び412の出力を選択し、FFT回路414及びFFT回路415の両方に出力する。
【0104】
このように選択されたタイミングは、両ブランチに共通のシンボル同期タイミングとして、受信信号1に対してFFT処理を行うFFT回路414及び受信信号2に対してFFT処理を行うFFT回路415の両方に共通のFFT処理開始のタイミングとなる。
【0105】
ディジタル信号に変換された受信信号1及び受信信号2は、最先タイミング検出部413からの制御信号をFFT処理開始トリガとするFFT回路414及びFFT回路415において、それぞれFFT処理される。
【0106】
FFT処理された受信信号1及び受信信号2は、セレクタ416によって受信レベルが高い方が選択され、復調部417に出力される。復調部417に入力された受信信号は、復調部417によって復調処理が行われ、判定器418によって判定され、復調信号となる。
【0107】
一方、積算器407及び積算器408の出力信号はそれぞれ、アーク・タンジェント演算器419及びアーク・タンジェント演算器420によってアーク・タンジェント演算が行われ、各ブランチの受信信号の位相回転量が算出される。この各ブランチの受信信号の位相回転量は、平均化器421によって平均化され、出力される。平均化器421の出力である位相回転量Δfは、補償すべき周波数オフセット量として、直交検波時の周波数オフセット補償に用いられる。
【0108】
このように、本実施の形態によれば、シンボル同期を時間的に最も早く獲得したブランチについてのシンボル同期をすべてのブランチにおける共通のシンボル同期タイミングとすることによって、シンボル同期タイミングが時間的に後方にずれることを防止し、シンボル同期タイミングの獲得精度を高めることができるため、マルチパス環境下でのダイバーシチの精度を向上させることができる。
【0109】
(実施の形態4)
本実施の形態に係るOFDM受信装置は、実施の形態3と同様の構成を有し、但し周波数オフセット量にはシンボル同期が時間的に最も早く獲得されたブランチの受信信号の位相回転量Δfを用いるものである。
【0110】
以下、図6を用いて、本実施の形態に係る装置について説明する。図6は、本発明の実施の形態4に係るOFDM受信装置の概略構成を示す要部ブロック図である。なお、図中、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。
【0111】
セレクタ601は、最先タイミング検出部413の出力に基づいて、シンボル同期タイミングを時間的に早く獲得できた方のブランチの受信信号の位相回転量、すなわちアーク・タンジェント演算器419の出力又はアーク・タンジェント演算器420の出力、を出力する。
【0112】
このように、本実施の形態によれば、周波数オフセット量検出の際、すべてのブランチの受信信号の位相回転量を平均化せず、シンボル同期タイミングが時間的に早く獲得された誤差の少ない方のブランチの受信信号の位相回転量のみを採用するため、補償すべき周波数オフセット量の検出精度を高めることができ、正確な周波数オフセット補償を行うことができる。
【0113】
(実施の形態5)
本実施の形態に係OFDM受信装置は、実施の形態3及び実施の形態4と同様の構成を有し、但し両ブランチにおけるシンボル同期タイミングが近接する場合には全ブランチの受信信号の位相回転量を平均化したものを周波数オフセット量に採用するものである。
【0114】
以下、図7用いて、本実施の形態に係る装置について説明する。図7は、本発明の実施の形態5に係るOFDM受信装置の概略構成を示す要部ブロック図である。なお、実施の形態3又は4と同様の構成には同一符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0115】
獲得された両ブランチにおけるシンボル同期タイミングが時間的に近接している場合は、実施の形態4のようにどちらかのブランチの受信信号の位相回転量のみを用いるよりも、実施の形態3のように両ブランチの受信信号の位相回転量を平均化して用いる方が誤差が少なくなるため、両ブランチについてのシンボル同期タイミングの時間的な間隔に応じて両者を使い分けるようにする。
【0116】
減算器701は、最先タイミング検出部413において両ブランチについてのシンボル同期タイミングの獲得時間が比較された結果に基づいて、両タイミングの時間間隔から任意のしきい値を減算する。判定器702は、減算器701の出力の正負を判定し、両ブランチについてのシンボル同期タイミングの獲得時間の時間間隔が充分近接している(時間差が小さい)といえるかどうかについて判断される。
【0117】
判定器702の出力は、セレクタ703に制御信号として入力される。セレクタ703は、平均化器421の出力とセレクタ601の出力とを選択的に出力するような制御を行う。
【0118】
例えば、減算結果がしきい値より小さい負となる場合には、すなわち両ブランチについてのシンボル同期タイミングの獲得時間の時間間隔が充分近接しており、タイミング検出精度は略同等であると考え、平均化処理を行なう旨の指示が平均化器421に送られ、平均化処理により周波数オフセットを求める。セレクタ703は、平均化器421の出力である各ブランチの受信信号の位相回転量を平均した値を周波数オフセット量として出力する。
【0119】
一方、判定器702における判断が両ブランチについてのシンボル同期タイミングが近接していないとするものであれば、どちらかのブランチにおけるシンボル同期タイミングには誤差が多く含まれるものとして、セレクタ703は、最先タイミング検出部413の出力に基づいてシンボル同期タイミングの獲得が時間的に早かった方のブランチの受信信号の位相回転量を出力するセレクタ601の出力を、周波数オフセット量として出力する。
【0120】
例えば、減算結果がしきい値より大きな負となる場合には、すなわち両ブランチについてのシンボル同期タイミングの検出時間の時間間隔が充分近接しているとは言えない状態では、いずれかのブランチについてのシンボル同期タイミングは誤差が多く含まれていると判断し、シンボル同期が時間的に早く獲得された方のブランチの受信信号の位相回転量を用いる旨の指示がセレクタ703に送られ、セレクタ703はセレクタ601の出力であるシンボル同期が時間的に早く獲得された方のブランチの受信信号の位相回転量を周波数オフセット量として出力する。
【0121】
このように、本実施の形態によれば、検出された両ブランチにおけるシンボル同期タイミングが近接する場合には全ブランチの受信信号の位相回転量を平均化したものを補償すべき周波数オフセット量に採用するため、周波数オフセット量の検出精度を高めることができ、正確な周波数オフセット補償を行うことができる。
【0122】
本発明のOFDM受信装置は、無線通信システムにおける移動局のような通信端末装置や基地局装置に適用することができる。これにより、シンボル同期獲得の精度が向上するため、通信中の誤差を低減させ、回線品質を向上させることができる。
【0123】
上記実施の形態3から実施の形態5の説明においては、ブランチが2つ、すなわち受信信号のブランチが2つ、の場合について述べたが、本発明はブランチが任意の複数個の場合にも同様に適用することができる。
【0124】
なお、上記実施の形態1から実施の形態5においては、最先タイミング検出部が、カウンタを用いて計測数の大小比較を行なう構成である場合について説明しているが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、フレーム毎又はブランチ毎に検出された相関値のピークのタイミングを比較し、時間的に最も早いものを選択し、シンボル同期タイミングとして用いることが可能であば、上記以外の構成を適用することもできる。
【0125】
又、実施の形態1又は2に示したシンボル同期タイミングの設定方法は、実施の形態3から5に示したようなダイバーシチの場合にも同時適用することができる。
【0126】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のOFDM受信装置は、一定時間内に受信された複数のフレームのうち、最も早く相関値のピークが検出されたフレームについてのピーク検出タイミングをFFT処理開始のタイミングであるシンボル同期タイミングとして用い、又、ダイバーシチにおいては、最も早く相関値のピークが検出されたブランチについてのピーク検出タイミングを全ブランチについて共通のFFT処理開始のタイミングであるシンボル同期タイミングとして用いることによって、シンボル同期獲得の精度を向上させ、マルチパス環境下での誤り率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るOFDM受信装置の概略構成を示す要部ブロック図
【図2】本発明の実施の形態1に係るOFDM受信装置の最先タイミング検出部の概略構成を示す要部ブロック図
【図3】本発明の実施の形態2に係るOFDM受信装置の最先タイミング検出部の概略構成を示す要部ブロック図
【図4】本発明の実施の形態3に係るOFDM受信装置の概略構成を示す要部ブロック図
【図5】本発明の実施の形態3に係るOFDM受信装置の最先タイミング検出部の概略構成を示す要部ブロック図
【図6】本発明の実施の形態4に係るOFDM受信装置の概略構成を示す要部ブロック図
【図7】本発明の実施の形態5に係るOFDM受信装置の概略構成を示す要部ブロック図
【図8】従来のOFDM受信装置の一概略構成を示す要部ブロック図
【図9】従来のOFDM受信装置の一概略構成を示す要部ブロック図
【図10】OFDM方式の送信信号のフレーム構成を示す模式図
【図11】OFDM受信装置における相関値算出結果を示す模式図
Claims (16)
- 受信信号に含まれる複数フレームの各々のシンボル同期タイミングを検出する検出手段と、
検出された複数のシンボル同期タイミングを前記複数フレームの間で比較して、前記複数のシンボル同期タイミングのうち一フレーム長において時間的に最も早いシンボル同期タイミングを選択する選択手段と、
選択されたシンボル同期タイミングを処理開始タイミングとして受信信号に対してフーリエ変換処理を行う変換手段と、
を有することを特徴とするOFDM受信装置。 - 前記選択手段は、
前記複数のシンボル同期タイミングの各々を、前記一フレーム長における発生時刻の早さに対応する数値に変換する変換手段と、
前記数値を大小比較して、前記一フレーム長において時間的に最も早いシンボル同期タイミングを抽出する抽出手段と、
を有することを特徴とする請求項1記載のOFDM受信装置。 - 前記選択手段は、
前記複数のシンボル同期タイミングの各々を、前記一フレーム長における発生時刻の早さに対応する数値に変換する変換手段と、
一のシンボル同期タイミング分の前記数値を格納する格納手段と、
前記一のシンボル同期タイミング分の前記数値と他のシンボル同期タイミング分の前記数値とを大小比較する比較手段と、を有し、
前記格納手段は、
前記他のシンボル同期タイミング分の前記数値が前記一のシンボル同期タイミング分の前記数値よりも小さい場合、前記他のシンボル同期タイミング分の前記数値で前記一のシンボル同期タイミング分の前記数値を更新する、
ことを特徴とする請求項1記載のOFDM受信装置。 - 複数ブランチで受信した受信信号のシンボル同期タイミングをブランチ毎に検出する検出手段と、
ブランチ毎に検出されたシンボル同期タイミングのうち時間的に最も早いシンボル同期タイミングを選択する選択手段と、
選択されたシンボル同期タイミングを各ブランチにおける受信信号に対するフーリエ変換処理に共通の開始タイミングとして設定する設定手段と、
を有することを特徴とするOFDM受信装置。 - 前記選択手段は、
検出された各ブランチのシンボル同期タイミングをその発生時刻の早さに対応する数値に変換する変換手段と、
前記数値を大小比較し、ブランチ毎に検出されたシンボル同期タイミングのうち時間的に最も早いシンボル同期タイミングを抽出する抽出手段と、
を有することを特徴とする請求項4記載のOFDM受信装置。 - ブランチ毎に設けられ、各ブランチの受信信号の位相回転量を算出する位相回転量演算手段と、
前記選択手段によってシンボル同期タイミングが選択されたブランチの受信信号の位相回転量に基づいてすべてのブランチの受信信号に対して周波数オフセット補償を行う補償手段と、
を有することを特徴とする請求項4記載のOFDM受信装置。 - 前記位相回転量演算手段の出力である各ブランチの受信信号の位相回転量を平均化する平均化手段と、
前記検出手段の出力である各ブランチについてのシンボル同期タイミングの発生時刻の差が所定値以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段の判定結果に基づいて、発生時刻の差が所定値以上であれば、前記選択手段によってシンボル同期タイミングが選択されたブランチの受信信号の位相回転量に基づいてすべてのブランチの受信信号に対して周波数オフセット補償を行うように前記補償手段を制御し、発生時刻の差が所定値に達しなければ、前記平均化手段の出力である平均化処理された位相回転量に基づいてすべてのブランチの受信信号に対して周波数オフセット補償を行うように前記補償手段を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする請求項6記載のOFDM受信装置。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載のOFDM受信装置を有することを特徴とする基地局装置。
- 請求項1から請求項7のいずれかに記載のOFDM受信装置を有することを特徴とする通信端末装置。
- 受信信号に含まれる複数フレームの各々のシンボル同期タイミングを検出する検出工程と、
検出された複数のシンボル同期タイミングを前記複数フレームの間で比較して、前記複数のシンボル同期タイミングのうち一フレーム長において時間的に最も早いシンボル同期タイミングを選択する選択工程と、
選択されたシンボル同期タイミングを処理開始タイミングとして受信信号に対してフーリエ変換処理を行う変換工程と、
を有することを特徴とするシンボル同期誤差低減方法。 - 前記選択工程は、
前記複数のシンボル同期タイミングの各々を、前記一フレーム長における発生時刻の早さに対応する数値に変換し、前記数値を大小比較して、前記一フレーム長において時間的に最も早いシンボル同期タイミングを抽出する、
ことを特徴とする請求項10記載のシンボル同期誤差低減方法。 - 前記選択工程は、
前記複数のシンボル同期タイミングの各々を、前記一フレーム長における発生時刻の早さに対応する数値に変換し、一のシンボル同期タイミング分の前記数値を格納し、前記一のシンボル同期タイミング分の前記数値と他のシンボル同期タイミング分の前記数値とを大小比較し、前記他のシンボル同期タイミング分の前記数値が前記一のシンボル同期タイミング分の前記数値よりも小さい場合、前記他のシンボル同期タイミング分の前記数値で前記一のシンボル同期タイミング分の前記数値を更新し格納する、
ことを特徴とする請求項10記載のシンボル同期誤差低減方法。 - 複数ブランチで受信した受信信号のシンボル同期タイミングをブランチ毎に検出する検出工程と、
ブランチ毎に検出されたシンボル同期タイミングのうち時間的に最も早いシンボル同期タイミングを選択する選択工程と、
選択されたシンボル同期タイミングを各ブランチにおける受信信号に対するフーリエ変換処理に共通の開始タイミングとして設定する設定工程と、
を有することを特徴とするシンボル同期誤差低減方法。 - 前記選択工程は、
検出された各ブランチのシンボル同期タイミングをその発生時刻の早さに対応する数値に変換し、前記数値を大小比較し、ブランチ毎に検出されたシンボル同期タイミングのうち時間的に最も早いシンボル同期タイミングを抽出する、
ことを特徴とする請求項13記載のシンボル同期誤差低減方法。 - 各ブランチの受信信号の位相回転量を算出し、前記選択工程によってシンボル同期タイミングが選択されたブランチの受信信号の位相回転量に基づいてすべてのブランチの受信信号に対して周波数オフセット補償を行う、
ことを特徴とする請求項13記載のシンボル同期誤差低減方法。 - 各ブランチの受信信号の位相回転量を平均化し、前記検出工程の出力である各ブランチについてのシンボル同期タイミングの発生時刻の差が所定値以上であるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、発生時刻の差が所定値以上であれば、前記 選択工程によってシンボル同期タイミングが選択されたブランチの受信信号の位相回転量に基づいてすべてのブランチの受信信号に対して周波数オフセット補償を行うようにし、発生時刻の差が所定値に達しなければ、平均化処理された位相回転量に基づいてすべてのブランチの受信信号に対して周波数オフセット補償を行うようにする、
ことを特徴とする請求項15記載のシンボル同期誤差低減方法。
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