JP4066523B2

JP4066523B2 - Ｏｆｄｍ信号発生方法及びｏｆｄｍ信号発生装置

Info

Publication number: JP4066523B2
Application number: JP20628698A
Authority: JP
Inventors: 智也山浦
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JP2000041018A; US6490269B1

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（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：以下ＯＦＤＭと称する）変調された信号を発生させるＯＦＤＭ信号発生方法及び発生装置に関し、特にＯＦＤＭ信号の送信の送信により伝送系などのテストを行う場合に好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、比較的大容量のデジタルデータを無線などで伝送する場合の変調方式の一つとして、ＯＦＤＭ変調が実用化されている。ＯＦＤＭ変調方式は、送信データを複数のサブキャリアに分散されたマルチキャリアとして伝送する方式であり、大容量のデータを効率良く無線伝送することができるものである。
【０００３】
ところで、このようなＯＦＤＭ信号を受信する受信装置のテストを行う際には、ＯＦＤＭ信号を送信する送信装置の送信データ入力部に、適当なランダムビット列を入力させて、ＯＦＤＭ変調信号を発生させ、この送信装置から送信される信号を受信させて、テストさせていた。また、ＯＦＤＭ変調信号を送信する機能を持つ通信端末の送信系をテストする際にも、その通信端末に適当なランダムビット列のデータを入力させて、ＯＦＤＭ変調信号を発生させていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ＯＦＤＭ信号を発生させる手段である逆高速フーリエ変換回路（ＩＦＦＴ回路）に、上述したテスト用のランダムビット列を入力させてＯＦＤＭ信号を発生させると、発生されたＯＦＤＭ変調信号は時間軸方向で見るとランダム雑音にしか見えず、周波数軸方向で見ても正しくＯＦＤＭ変調信号が出力されているかどうか判断するのが難しく、従来のテスト用信号の状態だけから正しく処理されいるのかどうか判断するは困難であった。図６は、従来のテスト用信号の例を示す図で、図６の（ａ）は周波数軸で波形を見た図で、図６の（ｂ）はベースバンドでの波形を時間軸で見た図であり、これだけでは状態を把握するのは困難である。
【０００５】
また、ＯＦＤＭ変調信号を受信装置に入力させてテストする場合に、特にＯＦＤＭ信号の周波数軸を時間軸に変換する高速フーリエ変換回路（ＦＦＴ回路）が正常に作動しているかどうか判断するのが困難であった。
【０００６】
さらに、ランダムビット列をＩＦＦＴ回路に入力させてＯＦＤＭ変調信号を生成させた場合、各サブキャリアの位相を考えずに処理を行うと、各サブキャリアの位相が揃ってしまう可能性があり、このような場合には時間軸で波形を観測したとき、極端に大きなピークが観測されて、変調器のダイナミックレンジを越えて信号が歪んでしまうことがあった。図７は、このような場合の一例を示したもので、図７の（ａ）は周波数軸で波形を見た図で、図７の（ｂ）はベースバンドでの波形を時間軸で見た図であり、周波数軸で見た場合には異常がない状態であっても、時間軸で見た場合に極端に大きなピーク波形となってしまう場合がある。このような異常な状態は、テストをする上で好ましくない。
【０００７】
本発明の目的は、ＯＦＤＭ変調信号による送信装置や受信装置などのテストが良好に行えるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明のＯＦＤＭ信号発生方法は、所定の入力データを、逆フーリエ変換により所定の単位毎に時間軸を周波数軸に変換して、複数のサブキャリアによるＯＦＤＭ信号とすると共に、通常動作モードとテストモードとを備えて、通常動作モードを設定したとき、生成された送信データを逆フーリエ変換処理して送信し、テストモードを設定したとき、逆フーリエ変換処理するビット列の処理により任意のサブキャリアの出力を停止させたＯＦＤＭ信号を生成させて送信するようにしたものである。
【０００９】
本発明のＯＦＤＭ信号発生方法によると、任意のサブキャリア数のＯＦＤＭ信号を発生させることができる。
【００１０】
また本発明のＯＦＤＭ信号発生装置は、所定の入力データを、逆フーリエ変換により所定の単位毎に時間軸を周波数軸に変換して、複数のサブキャリアによるＯＦＤＭ信号とする変換手段と、通常動作モードとテストモードとを設定可能で、通常動作モードを設定したとき、生成された送信データを前記逆フーリエ変換処理させて送信させ、テストモードを設定したとき、逆フーリエ変換処理するビット列の処理により任意のサブキャリアの出力を停止させたＯＦＤＭ信号を生成させて送信させる制御手段とを備えたものである。
【００１１】
本発明のＯＦＤＭ信号発生装置によると、制御手段に供給する指令に基づいて、変換手段で任意のサブキャリア数のＯＦＤＭ信号を発生させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図４を参照して説明する。
【００１３】
図１は本例のＯＦＤＭ信号発生装置１０の構成を示す図である。データ入力端子１１から入力されたデータ列又は制御部２２から供給される予め用意されたデータ列（このデータ列はＰＮ符号発生器のような擬似データ発生器から供給されるデータでも良い）は、データバッファ１２を介して誤り訂正符号化器１３に供給して、誤り訂正用の符号化処理を行った後、インターリーバ１４に供給して、インターリーブ用にランダムに配列を変える処理が行われる。
【００１４】
インターリーバ１４でインターリーブされたデータは、ＯＦＤＭ信号のサブキャリア本数と変調方式に応じたデータ数をパラレルデータとして一括して出力して、信号点マッパ１５に供給する。この信号点マッパ１５は、ここで用いられる変調方式のＩ成分及びＱ成分に対応したデータを出力し、その出力を複素演算を行う逆高速フーリエ変換回路（以下ＩＦＦＴ回路と称する）１６に供給する。例えば、サブキャリアの本数が８であり、変調方式がＱＰＳＫ変調方式であれば、１６個のデータが１ＯＦＤＭシンボルに相当するので、その１６個のデータを一括してインターリーバ１４は出力する。そして、信号点マッパ１５は、その２個のデータからＱＰＳＫ変調の信号点を計算し、８組のデータをＩＦＦＴ回路１６に供給する。ＩＦＦＴ回路１６では、８本のＱＰＳＫサブキャリアに相当するＩ成分及びＱ成分のベースバンドＯＦＤＭ信号を発生する。
【００１５】
ＩＦＦＴ回路１６では、必要な数のデータのブロックを一括して逆フーリエ変換し、その結果を出力する。ＩＦＦＴ回路１６のＩ成分の変換出力とＱ成分の変換出力は、それぞれのデジタル／アナログ変換器１７Ｉ及び１７Ｑに供給してアナログ変換した後、ローパスフィルタ１８Ｉ及び１８Ｑで不要成分を除去し、そのローパスフィルタ１８Ｉ，１８Ｑの出力を直交変調器１９に供給して、周波数変換及び直交変調を行う。直交変調器１９の出力は、高周波増幅器２０で出力レベルを調整した後、出力端子２１に供給する。この出力端子２１に得られる信号を、テストする受信装置（図示せず）に直接供給する。或いは、出力端子２１に得られる信号を、接続されたアンテナ（図示せず）から無線送信させて、テストする受信装置側で受信させる。
【００１６】
このＯＦＤＭ信号発生装置１０の各部での処理は、システムコントローラである制御部２２の制御で実行される。この制御部２２は、ユーザインターフェース部２３が接続してあり、ユーザのキー操作などによる各種指令（モード設定指令）などが制御部２２に供給される。制御部２２は、設定されるモードなどに応じて、各部を適切に制御できる構成としてある。具体的には、誤り訂正方式，変調方式，サブキャリア本数，出力周波数，出力レベルが、制御部２２により制御され、それらのパラメータがユーザインターフェース部２３への入力により調整できるようにしてある。
【００１７】
ここで、本例のＯＦＤＭ信号発生装置１０での処理状態を説明する。ここでは、変調データは＋１か−１のいずれかをとるものとし、０をヌルシンボルとする。データ構造としては、サブキャリアの本数が８であり、変調方式がＱＰＳＫ変調方式である場合を例として説明する。まず、テストモードを設定しないで（即ち通常の通信処理モードを設定して）、データ入力端子１１に得られるデータ列を処理した場合には、インターリーバ１４の出力は例えば図２の（ａ）に示す状態となり、信号点マッパ２５の出力は例えば図２の（ｂ）に示す状態となる。この通常処理された信号の波形については、従来例で既に説明した図６の（ａ），（ｂ）に示した波形となる。
【００１８】
ここで本例においては、ユーザインターフェース部２３へのキー操作などによる指令で制御部２２がテストモードを設定したとき、テスト信号用の制御を行う。具体的には、例えばインターリーバ１４の出力状態と、信号点マッパ１５の動作状態をテスト用に設定する。また、サブキャリア信号のオン／オフを１本毎に指定して、サブキャリア本数の設定ができるようにしてある。さらに、テストモードが設定されているときには、制御部２２による制御で、信号点マッパ１５は、各サブキャリアの位相を比較的ランダムに設定するようにしてある。
【００１９】
図３の（ａ）は、テストモードを設定した場合のインターリーバ１４の出力を示す図で、ここではユーザの操作で１番目のサブキャリアだけをオンと指定した場合の例である。この例では、最初のサブキャリアに相当するＩ−０，Ｑ−０の部分だけが±１のデータとなってインターリーバ１４から出力されて、他のデータはヌルシンボルが挿入されている。信号マッパ１５の出力についても、図３の（ｂ）に示すように、最初のサブキャリアに相当するＩ−０，Ｑ−０の部分だけが±１のデータとなって、他のデータはヌルシンボルが挿入されている。この図３の（ｂ）に示すデータがＩＦＦＴ回路１６に供給されることで、１本のサブキャリアだけが配置されたテスト用のＯＦＤＭ信号となる。
【００２０】
図４は、この１本のサブキャリアだけが配置されたテスト用のＯＦＤＭ信号の状態を示す波形図で、図４の（ａ）に示すように、周波数軸で見ると実線で示すサブキャリアに相当する波形だけが観測されて、破線で示すヌルシンボルが挿入されたサブキャリアについては、波形には現れなくなっている。時間軸で見た場合には、図４の（ｂ）に示すように、一定の状態の信号（正弦波波形）となっている。
【００２１】
このように、周波数スペクトラムで見ると１本のサブキャリアだけを観測することが出来、時間軸で見た場合には正弦波であることが観測され、このような規則性のある信号であるために、特性が未知のＯＦＤＭ信号受信装置にこの信号を入力させて、その動作を確認しようとした場合に、受信部のダイナミックレンジの確認や、周波数ずれに対する確認や、受信部が備えるＦＦＴ回路の動作確認などを行うことができる。受信部が備えるＦＦＴ回路の動作が正常であれば、図４の（ｂ）に示す信号点マッパ１５の出力と同じ出力が、ＦＦＴ回路から出力される。
【００２２】
また、テストモード時には、信号点マッパ１５は、各サブキャリアの位相を比較的ランダムに設定するようにしてあることで、サブキャリア相互の位相が揃ったＯＦＤＭ信号となることを阻止できる。
【００２３】
また、サブキャリアを１本毎にオン／オフ制御できることで、サブキャリアを配置する間隔が間引きされたＯＦＤＭ変調信号を発生させることができ、特殊な構成のＯＦＤＭ変調信号によるテストも良好に行うことができる。
【００２４】
なお、出力させるＯＦＤＭ変調信号として、時間波形を窓がけした信号とする必要がある場合には、ＩＦＦＴ回路１６の後段に時間波形乗算回路を設けて、対応した処理を行う構成としても良い。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施の形態を、図５を参照して説明する。この例では、ＯＦＤＭ信号の送受信を行う端末装置に、テストモードとして動作する構成を組み込んだものである。図５は、端末装置１００の構成を示す図で、データ処理部１０１で生成された送信データ列（テストモード時にはＰＮ符号などの擬似データでも良い）は、データバッファ１０２を介して誤り訂正符号化器１０３に供給して、誤り訂正用の符号化処理を行った後、インターリーバ１０４に供給して、インターリーブ用にランダムに配列を変える処理が行われる。
【００２６】
インターリーバ１０４でインターリーブされたデータは、ＯＦＤＭ信号のサブキャリア本数と変調方式に応じたデータ数をパラレルデータとして一括して出力して、信号点マッパ１０５に供給する。この信号点マッパ１０５は、ここで用いられる変調方式のＩ成分及びＱ成分に対応したデータを出力し、その出力を複素演算を行う逆高速フーリエ変換回路（ＩＦＦＴ回路）１０６に供給する。
【００２７】
ＩＦＦＴ回路１０６では、必要な数のデータのブロックを一括して逆フーリエ変換し、その結果を出力する。ＩＦＦＴ回路１０６のＩ成分の変換出力とＱ成分の変換出力は、それぞれのデジタル／アナログ変換器１０７Ｉ及び１０７Ｑに供給してアナログ変換した後、ローパスフィルタ１０８Ｉ及び１０８Ｑで不要成分を除去し、そのローパスフィルタ１０８Ｉ，１０８Ｑの出力を直交変調器１０９に供給して、周波数変換及び直交変調を行う。直交変調器１０９の出力は、高周波回路１１０に供給して、送信用の高周波処理を行い、接続されたアンテナ１１１から無線送信させる。この送信系のデータバッファ１０２から直交変換器１０９までの構成及び動作については、上述した第１の実施の形態で説明したＯＦＤＭ信号発生装置１０のデータバッファ１２から直交変換器１９までの構成及び動作と基本的に同じである。
【００２８】
そして、高周波回路１１０には受信処理部１１２が接続してあり、アンテナ１１１で受信したＯＦＤＭ変調信号の受信処理が受信処理部１１２で行われて、データ処理部１０１に受信データが供給される構成としてある。ここでは受信処理部１１２の詳細は省略するが、例えば直交復調器，ローパスフィルタ，アナログ／デジタル変換器，複素ＦＦＴ回路，位相判定器，デインターリーバ、ビタビ復号器，データバッファなどの順で処理される。
【００２９】
この端末装置１００の各部での処理は、システムコントローラである制御部１２１の制御で実行される。この制御部１２１は、ユーザインターフェース部１２２が接続してあり、ユーザのキー操作などによる各種指令（モード設定指令）などが制御部１２１に供給される。制御部１２１は、設定されるモードなどに応じて、各部を適切に制御できる構成としてある。具体的には、通常の動作モードを設定したとき、データ処理部１０１から出力されるデータ列を、定められた方式で適正に処理して、ＯＦＤＭ変調信号を生成させて、無線送信させることができると共に、テストモードを設定したときには、誤り訂正方式，変調方式，サブキャリア本数，出力周波数，出力レベルが、制御部２２によりテスト用の状態に制御され、それらのパラメータがユーザインターフェース部２３への入力により調整できるようにしてある。なお、端末装置１００が例えば無線電話端末である場合には、データ処理部１０１には、マイクロホンやスピーカが接続されて、通話用の音声処理が行われる。
【００３０】
このように構成したことで、第１の実施の形態で説明した場合と同様に、通常の送信モードでは、例えば図２に示すようなデータに基づいたＯＦＤＭ変調信号が発生し、テストモードでは、例えば図３に示すようなデータに基づいたＯＦＤＭ変調信号が発生し、通常の送信処理とテストモードでのテスト処理との双方を、良好に行うことができる。
【００３１】
また、このような端末装置１００の構成としてある場合には、例えばテスト用のＯＦＤＭ変調信号を高周波回路１１０で受信処理部１１２に折り返すことで、この端末装置１００が備える受信処理部１１２内でのＯＦＤＭ信号の受信処理状態のチェックを簡単に行うこともできる。
【００３２】
なお、上述した実施の形態では、ＱＰＳＫ変調以上の多値変調を想定したたために、ＩＦＦＴ回路は複素演算を行うものとし、また信号点マッパを備える構成としたが、ＢＰＳＫ変調などにより実数のみを扱うＩＦＦＴ回路としたり、信号点マッパがない構成としても実現できることは勿論である。ＱＰＳＫ変調以外のＱＡＭ変調などの多値変調を用いても良い。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のＯＦＤＭ信号発生方法によると、任意のサブキャリア数のＯＦＤＭ信号を所定の指令に基づいて発生させることができ、任意のサブキャリア数のＯＦＤＭ信号による伝送路状態や受信機の特性測定などの各種テストが容易に行える。
【００３６】
また、テスト用ＯＦＤＭ信号を構成する複数のサブキャリアの位相を互いにランダムに設定することで、テストモード時には良好に特性などを測定できる信号を発生させることができる。
【００３７】
また本発明のＯＦＤＭ信号発生装置によると、制御手段に供給する指令に基づいて、変換手段で任意のサブキャリア数のＯＦＤＭ信号を発生させることができ、任意のサブキャリア数のＯＦＤＭ信号による伝送路状態や受信機の特性測定などの各種テストが容易に行える装置が得られる。
【００４０】
また本発明のＯＦＤＭ信号発生装置によると、制御手段は、ＯＦＤＭ信号を構成する複数のサブキャリアの位相を互いにランダムに設定する制御を行うことで、良好に特性などを測定できる信号とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるＯＦＤＭ変調信号発生装置の例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態によるＩＦＦＴ回路の入力信号例を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態によるテストモードでのＩＦＦＴ回路の入力信号例を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態によるテストモードでのＯＦＤＭ変調信号の特性を示す波形図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態によるＯＦＤＭ変調信号発生装置の例を示すブロック図である。
【図６】ＯＦＤＭ変調信号の例（通常の信号の例）を示す波形図である。
【図７】ＯＦＤＭ変調信号の例（特定のサブキャリアの位相が揃った例）を示す波形図である。
【符号の説明】
１０…ＯＦＤＭ信号発生装置、１４…インターリーバ、１５…信号点マッパ、１６…逆高速フーリエ変換回路（ＩＦＦＴ回路）、２２…制御部、２３…ユーザインターフェース部、１００…端末装置、１０４…インターリーバ、１０５…信号点マッパ、１０６…逆高速フーリエ変換回路（ＩＦＦＴ回路）、１２１…制御部、１２２…ユーザインターフェース部

Claims

所定の入力データを、逆フーリエ変換により所定の単位毎に時間軸を周波数軸に変換して、複数のサブキャリアによるＯＦＤＭ信号とすると共に、
通常動作モードとテストモードとを備えて、
前記通常動作モードを設定したとき、生成された送信データを前記逆フーリエ変換処理して送信し、
前記テストモードを設定したとき、前記逆フーリエ変換処理するビット列の処理により任意のサブキャリアの出力を停止させたＯＦＤＭ信号を生成させて送信する
ＯＦＤＭ信号発生方法。
請求項１記載のＯＦＤＭ信号発生方法において、
前記テストモードで生成されるＯＦＤＭ信号を構成する複数のサブキャリアの位相を互いにランダムに設定する
ＯＦＤＭ信号発生方法。
所定の入力データを、逆フーリエ変換により所定の単位毎に時間軸を周波数軸に変換して、複数のサブキャリアによるＯＦＤＭ信号とする変換手段と、
通常動作モードとテストモードとを設定可能で、前記通常動作モードを設定したとき、生成された送信データを前記逆フーリエ変換処理させて送信させ、前記テストモードを設定したとき、前記逆フーリエ変換処理するビット列の処理により任意のサブキャリアの出力を停止させたＯＦＤＭ信号を生成させて送信させる制御手段とを備えた
ＯＦＤＭ信号発生装置。
請求項３記載のＯＦＤＭ信号発生装置において、
前記制御手段は、前記テストモードで生成されるＯＦＤＭ信号を構成する複数のサブキャリアの位相を互いにランダムに設定する制御を行う
ＯＦＤＭ信号発生装置。