JP3946932B2

JP3946932B2 - Ｏｆｄｍ受信装置

Info

Publication number: JP3946932B2
Application number: JP2000127949A
Authority: JP
Inventors: 隆史関; 鋼小山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: JP2001313622A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式による伝送信号を受信するＯＦＤＭ受信装置に係り、特にＯＦＤＭ受信信号のガード期間モード及び有効期間モード（以下、伝送モード）の検出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ方式は、伝送データを複数のキャリアに分散して伝送しているため、誤り訂正を組み合わせることにより、マルチパス歪などの周波数選択性の伝送路歪に対して優れた伝送特性を示すことが知られている。また、一般にＯＦＤＭの伝送シンボルは、データシンボル期間（以下、有効期間）の前にガード期間と呼ばれる冗長期間が付加されている。このガード期間は有効期間の一部を巡回的にコピーしたものであり、これにより遅延波によるシンボル間干渉を防ぎ、マルチパス伝送路に対する耐性をさらに高めている。
【０００３】
ＯＦＤＭシンボルの有効期間長はキャリア数によって定まり、有効期間が長くなるほど長いガード期間を設定することが可能になる。しかし、有効期間が長くなると、移動受信などにおいては、伝送路の時間変動の影響を受けて特性が劣化する。また、伝送効率の点では、ガード期間は、想定する伝送路の条件に合わせた必要最小限の長さであることが望ましい。以上の観点から、例えばＩＳＤＢ−Ｔ方式においては、３種類の有効期間長に対してそれぞれ４種類のガード期間長が規定されている。
【０００４】
このように複数の伝送シンボル長（ガード期間長＋有効期間長）のモードが規定されている場合、受信側においては、これを自動で検出して受信できることが望ましい。伝送シンボル長モード（以下、伝送モード）の検出方法として、特開平１１−１９６０６２号公報（特許２８７９０３４号）にＯＦＤＭ信号のガード期間を利用した方法が示されている。
【０００５】
この文献に示される伝送モード検出方法では、各伝送モードにおける相関振幅最大値を比較し、相関振幅が最も大きなモードを正しいと判定している。しかしながら、この方法では、移動受信時などにおいて、受信信号と異なるモードで相関検出を行っているにもかかわらず、瞬間的に受信電力が大きくなって相関振幅が最大となってしまうことがあり得る。また、既存のアナログ放送などのように、伝送方式の異なる信号を受信した場合にも、相関振幅が最大となることもあり得る。このような場合、送信振幅が最大となった検出モードを正しいと誤判定してしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来のＯＦＤＭ受信装置における伝送モード検出方法では、各伝送モードにおける相関振幅最大値を比較し、相関振幅が最も大きなモードを正しいと判定しているため、移動受信時などにおいて、受信信号と異なるモードで相関検出を行っているにもかかわらず瞬間的に受信電力が大きくなって相関振幅が最大となった場合、あるいは既存のアナログ放送のような伝送方式の異なる信号を受信して相関振幅が最大となった場合でも、検出モードを正しいと誤判定してしまう。
【０００７】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、ガード期間の相関を用いて受信信号の伝送モードを検出する場合に、移動受信などの際のモード誤検出を防ぐことのできるＯＦＤＭ受信装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、ガード期間及び有効シンボル期間が異なる、予め既知の複数の伝送シンボル長モードを有するＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信するＯＦＤＭ受信装置において、ガード相関検出手段により前記複数の伝送シンボル長モードそれぞれについて、受信したＯＦＤＭ信号のガード期間の相関振幅を検出し、相関振幅ピーク検出手段によりガード相関検出手段で検出される各伝送シンボル長モードにおける１シンボル期間内の相関振幅のピークを検出し、相関振幅形状判定手段により前記ガード相関検出手段で検出される各伝送シンボル長モードにおける１シンボル期間内の相関振幅形状の正否を判定し、伝送モード判定手段により前記複数の伝送シンボル長モードそれぞれにおける前記相関振幅ピーク検出手段の検出結果及び相関振幅形状判定手段の判定結果から、受信したＯＦＤＭ信号の伝送シンボル長モードを判定する。この際、前記伝送モード判定手段では、前記相関振幅形状判定手段で相関振幅形状が正しいと判定され、かつ前記相関振幅ピーク検出手段で得られる各伝送シンボル長モードにおける相関振幅ピーク値の中で最も相関が大きな伝送シンボル長モードを受信したＯＦＤＭ信号のモードとして判定出力する。
【０００９】
上記の構成では、各伝送モード間のガード相関振幅を比較する際に、１シンボル期間の相関振幅形状が予めモード毎に想定される形状と一致している場合のみを用いて比較判定を行うため、伝送モードの誤検出が少なくなる。また、全モードの相関振幅波形が無効である状態が続いた場合には、受信不可能と判定し、その判定結果を出力するため、受信信号の復調結果を判定する場合に比べて、高速に入力信号が復調不可能であることを検出できるようになる。これにより、複数のチャンネルについて伝送モードを検出する際に、復調不可能なチャンネルを高速にスキップすることが可能となり、全体としてのモード検出の時間を短くすることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を示すもので、アンテナ１０１で受信されたＯＦＤＭ変調波は、チューナ１０２で所定チャンネルが選択された後、Ａ／Ｄ変換器１０３によってディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器１０３の出力はＡＧＣ（自動利得制御）回路１０４に供給され、ＡＧＣ回路１０４によりチューナ１０２の出力レベルが適正レベルに制御される。
【００１２】
また、Ａ／Ｄ変換器１０３の出力は、ＩＱ復調回路１０５により複素ベースバンド信号に変換され、さらにＯＦＤＭ復調回路１０６に供給される。このＯＦＤＭ復調回路１０６は、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理によって時間軸上のＯＦＤＭ変調波を周波数軸上の信号に変換した後、各キャリアのデータを復調するものである。
【００１３】
一方、ＩＱ復調回路１０５の出力は、分岐してガード相関検出回路１０７に供給される。このガード相関検出回路１０７は、具体的には図２に示すように構成される。ここで、図３を参照してガード相関検出の原理を簡単に説明する。
【００１４】
ガード期間は、図３（ａ）に示すように有効シンボル期間（以下、有効期間と記す）の一部をその先頭にコピーしたものである。したがって、図３（ｂ）に示すように複素ベースバンドＯＦＤＭ信号を有効期間遅延させ、その遅延前後の信号の相関を検出し、さらにガード期間幅で移動平均を求めることにより、図３（ｃ）に示す相関振幅波形が得られる。図２においては、有効期間遅延回路１０７１、複素乗算回路１０７２、ガード期間移動平均回路１０７３によって上記の動作を行っている。
【００１５】
ガード期間移動平均回路１０７３の出力は、シンボル期間平均回路１０７４に供給される。このシンボル期間平均回路１０７４は、シンボル周期で所定回数の平均を求めることにより雑音成分を除去するもので、その平均出力は振幅検出回路１０７５により振幅が検出されて出力される。
【００１６】
尚、有効期間遅延回路１０７１、ガード期間移動平均回路１０７３、シンボル期間平均回路１０７４は、モード信号発生回路１１１から供給される伝送モード信号に従って動作する。
【００１７】
ガード相関検出回路１０７の出力は、相関振幅ピーク検出回路１０８に供給され、１シンボル周期内で最大の相関振幅値が検出される。また、ガード相関検出回路１０７の出力は、分岐して相関振幅形状判定回路１０９にも供給される。
【００１８】
上記相関振幅形状判定回路１０９の具体的な構成を図４に示す。図４において、相関検出回路１０９１は、入力された１シンボル期間の相関振幅信号と、基準パターン発生回路１０９２から供給される１シンボル期間の相関振幅の基準パターンとの相関を求める。ここで、受信装置において伝送モードが正しく設定されている場合には、図３（ｃ）に示したように、相関振幅波形はガード期間の約２倍の幅を有する三角形の波形となる。そこで、基準パターン発生回路１０９２は、モード信号発生回路１１１から供給される伝送モード信号（有効期間モード、ガード期間モードの情報）に従って、図３（ｃ）に示す波形を基準パターンとして発生する。これにより、相関検出回路１０９１において、相関振幅信号について基準パターンと相関をとったとき、伝送モードが正しく設定されていれば、相関検出結果は所定レベル以上で維持されることになる。
【００１９】
相関検出回路１０９１で求められた相関検出結果は、ガード相関検出回路１０７の１シンボル期間の振幅の大きさによって正規化された後、判定回路１０９３に供給される。この判定回路１０９３は、相関が所定レベル以上のときにガード相関検出回路１０７の出力が有効であることを示す信号を出力する。
【００２０】
相関振幅ピーク検出回路１０８及び相関振幅形状判定回路１０９の出力は、モード判定回路１１０に供給される。図５にモード判定回路１１０の具体的な構成を示す。図５において、モード間相関最大値検出回路１１０１には、各伝送モードにおいて検出された相関振幅値及び相関形状の有効判定結果が順次入力され、有効であると判定された相関振幅値についてのみ伝送モード間での最大値検出を行い、相関振幅が最も大きな伝送モードを出力する。また、相関振幅形状判定回路１０９の出力は、モード検出有効判定回路１１０２に供給される。このモード検出有効判定回路１１０２は、各伝送モードにおける相関振幅の形状判定結果が全て無効であるときはモード検出結果は無効、それ以外のときは有効であると判定する。
【００２１】
モード間相関最大値検出回路１１０１及びモード検出有効判定回路１１０２の出力は、モード発生回路１１１に供給され、モード検出が有効であるときは検出されたモード信号がＯＦＤＭ復調回路１０６に供給される。また、モード検出が有効であるときはモード検出を再度繰り返す。モード検出有効判定回路１１０２の出力は、受信信号無効判定回路１１０３にも供給される。この受信信号無効判定回路１１０３は、モード検出の無効判定が所定回数以上続いた場合に、入力信号は復調不可能であることを示す信号を出力する。
【００２２】
すなわち、上記構成によるＯＦＤＭ受信装置では、各伝送モード間のガード相関振幅を比較する際に、１シンボル期間の相関振幅信号の形状が予めモード毎に想定される形状と一致している場合のみを用いて比較判定を行うようにしている。このため、伝送モードの誤検出を少なくすることができる。
【００２３】
また、全モードの相関振幅波形が無効である状態が続いた場合には、復調不可能と判定し、その判定結果を出力するようにしている。このため、受信信号の復調結果を判定する場合に比べて、高速に入力信号が復調不可能であることを検出することができる。これにより、複数のチャンネルについて伝送モードを検出する際に、復調不可能なチャンネルを高速にスキップすることが可能となり、全体としてのモード検出の時間を短くすることができる。
【００２４】
尚、上記相関振幅形状判定回路１０９は、図６に示すように構成することもできる。図６において、しきい値検出回路１０９４は、入力された１シンボル期間における相関振幅信号の中の最大値を基準として、相関振幅の判定しきい値を求める。しきい値検出回路１０９４の出力は、しきい値判定回路１０９５に供給される。
【００２５】
このしきい値判定回路１０９５は、１シンボル期間の相関振幅信号をしきい値と比較するものである。ここで、図７にしきい値判定の例として、相関最大値の１／２をしきい値としたときの判定出力について説明する。
【００２６】
まず、受信装置において伝送モードが正しく設定されている場合、相関振幅波形は図７に示すようにピークを中心にガード期間の２倍の幅を有する。したがって、最大値の１／２でしきい値を設定した場合、しきい値以上の相関振幅を有するサンプル数がガード期間のサンプル数にほぼ等しければ、相関検出は正しく行われていると判定することができる。但し、受信信号にマルチパスによる遅延波が含まれる場合、相関波形の幅が広がるため、しきい値以上の相関振幅を有するサンプル数は、ガード期間のサンプル数よりも大きくなる。
【００２７】
図６においては、しきい値判定回路１０９５の出力はカウンタ１０９６に供給される。このカウンタ１０９６は、１シンボル期間の中でしきい値以上の相関振幅のサンプル数をカウントするもので、ここで得られたカウント値は判定回路１０９７に供給される。この判定回路１０９７は、ガード期間モードによって規定される所定数よりも小さければ、相関波形は有効であると判定する。
【００２８】
以上により、各伝送モード間のガード相関振幅を比較する際に、１シンボル期間の相関振幅信号の形状が有効である場合のみを用いることが可能となり、先に述べた実施形態の場合と同様の効果が得られる。
【００２９】
尚、本発明の実施形態においては、１つのガード相関検出回路を用いて、伝送モードを順次変化させながらガード相関検出を行う場合の例を示したが、複数のガード相関検出回路を用いて、複数の伝送モードについてのガード相関を同時に行う場合にも適用できることは明らかである。
【００３０】
また、上記実施形態では、相関振幅形状判定回路１０９で相関振幅形状が正しくないと判定される状態が所定期間連続する場合に、受信信号は復調不可能と判定し、受信信号無効判定信号を出力するようにしたが、相関振幅ピーク検出回路１０８において、ピーク検出結果が所定値に達しないとき、検出不能と判定出力するようにし、モード判定回路１１０において、相関振幅ピーク検出回路１０８が検出不能と判定する状態が所定期間連続する場合に、受信信号は復調不可能であると判定し、受信信号無効判定信号を出力するようにしてもよい。
【００３１】
その他、本発明は様々の変形が可能であり、実施形態に限定されるものではない。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ガード期間の相関を用いて受信信号の伝送モードを検出する場合に、移動受信などの際のモード誤検出を防ぐことのできるＯＦＤＭ受信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＯＦＤＭ受信装置の一実施形態を示すブロック図。
【図２】同実施形態のガード相関検出回路の具体的な構成を示すブロック図。
【図３】図２の構成において、ガード相関検出の原理を説明するためのタイミング波形図。
【図４】同実施形態の相関振幅形状判定回路の具体的な構成を示すブロック図。
【図５】同実施形態のモード判定回路の具体的な構成を示すブロック図。
【図６】同実施形態の相関振幅形状判定回路の他の構成例を示すブロック図。
【図７】図４の相関振幅形状判定回路の動作を説明するためのタイミング波形図。
【符号の説明】
１０１…アンテナ、１０２…チューナ、１０３…Ａ／Ｄ変換器、１０４…ＡＧＣ回路、１０５…ＩＱ復調回路、１０６…ＯＦＤＭ復調回路、１０７…ガード相関検出回路、１０７１…有効期間遅延回路、１０７２…複素乗算回路、１０７３…ガード期間移動平均回路、１０７４…シンボル期間平均回路、１０７５…振幅検出回路、１０８…相関振幅ピーク検出回路、１０９…相関振幅形状判定回路、１０９１…相関検出回路、１０９２…基準パターン発生回路、１０９３…判定回路、１０９４…しきい値検出回路、１０９５…しきい値判定回路、１０９６…カウンタ、１０９７…判定回路、１１０…モード判定回路、１１０１…モード間相関最大値検出回路、１１０２…モード検出有効判定回路、１１１…モード発生回路。

Claims

ガード期間及び有効シンボル期間が異なる、予め既知の複数の伝送シンボル長モードを有するＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信するＯＦＤＭ受信装置において、
前記複数の伝送シンボル長モードそれぞれについて、受信したＯＦＤＭ信号のガード期間の相関振幅を検出するガード相関検出手段と、
このガード相関検出手段で検出される各伝送シンボル長モードにおける１シンボル期間内の相関振幅のピークを検出する相関振幅ピーク検出手段と、
前記ガード相関検出手段で検出される各伝送シンボル長モードにおける１シンボル期間内の相関振幅形状の正否を判定する相関振幅形状判定手段と、
前記複数の伝送シンボル長モードそれぞれにおける前記相関振幅ピーク検出手段の検出結果及び相関振幅形状判定手段の判定結果から、受信したＯＦＤＭ信号の伝送シンボル長モードを判定する伝送モード判定手段とを具備し、
前記伝送モード判定手段では、前記相関振幅形状判定手段で相関振幅形状が正しいと判定され、かつ前記相関振幅ピーク検出手段で得られる各伝送シンボル長モードにおける相関振幅ピーク値の中で最も相関が大きな伝送シンボル長モードを受信したＯＦＤＭ信号のモードとして判定出力することを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
前記伝送モード判定手段は、全ての伝送シンボル長モードにおいて相関振幅形状が正しくないと判定される状態が所定期間連続した場合に、受信信号は復調不可能であると判定し、これを示す信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記相関振幅ピーク検出手段は、ピーク検出結果が所定値に達しないとき、検出不能と判定出力し、前記伝送モード判定手段は、前記相関振幅ピーク検出手段が検出不能と判定する状態が所定期間連続した場合に、受信信号は復調不可能であると判定し、これを示す信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記相関振幅形状判定手段は、前記ガード相関検出手段で得られる１シンボル期間の相関振幅形状と各伝送シンボル長モードに応じた基準パターンとの相関を検出し、相関が所定のしきい値以上のときに相関振幅形状は正しいと判定することを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記相関振幅形状判定手段は、前記ガード相関検出手段で得られる１シンボル期間の相関振幅形状をしきい値で判定し、しきい値以上のサンプル数を各伝送シンボル長モードに応じた所定値と比較し、所定値より小さいときに相関振幅形状は正しいと判定することを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記相関振幅形状と比較するしきい値の大きさは、１シンボル期間の相関振幅形状のピーク値を基に設定することを特徴とする請求項５に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記相関振幅形状判定手段は、前記１シンボル期間における相関振幅の中の最大値を基準に、予め設定される割合によって前記判定用しいき値を求めることを特徴とする請求項４または５に記載のＯＦＤＭ受信装置。