JP4779279B2 - 受信装置及び受信方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex:直交周波数分割多重)変調方式により伝送された情報を受信して復調する受信装置及び受信方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
無線通信により、高速な画像伝送を実現するための変調方式として、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex:直交周波数分割多重)変調方式が知られている。OFDM変調方式は、マルチキャリア変調方式で、数十から数百、または、システムによっては、数千の直交した搬送波周波数を持つデジタル変調波を多重した信号を送信する方式である。
【0003】
この変調方式は周波数選択性フェージングに強く、マルチキャリアを作成するためにDFT(Discrete Fourier Transform:離散フーリエ変換)または、その高速演算が可能なFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)が使用されるという特徴を持つ。
【0004】
このOFDM変調方式を用いた通信では、送信信号にガードインターバルといわれる繰り返しパターンを挿入し、これにより、マルチパスフェージングの影響を低減する手法が一般的であった。
【0005】
一方、このガードインターバルを同期検出用に用いて、搬送波誤差検出や、OFDMシンボルタイミング検出を行う手法が各種提案されている。図9は、従来のOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。
【0006】
図9において、端子2aに供給されるOFDM信号はA/D変換器21によりサンプリング周波数fs1でアナログ信号からディジタル信号に変換される。A/D変換器21によりサンプリング周波数fs1で変換されたディジタル信号は、FFT演算器24によるFFT演算経路と、相関演算器26による相関演算経路とに2つに分けてそれぞれ供給される。
【0007】
まず、FFT演算器24によるFFT演算経路において、A/D変換器21によりサンプリング周波数fs1で変換されたディジタル信号は、直列並列変換器23に供給される。このディジタル信号は、直列並列変換器23により直列並列変換される。直列並列変換器23により直列並列変換されたディジタル信号は、FFT演算器24に供給される。
【0008】
直列並列変換されたディジタル信号は、FFT演算器24によりフーリエ演算を施される。フーリエ演算が施されたディジタル信号は並列直列変換器25に供給される。フーリエ演算が施されたディジタル信号は並列直列変換器25により並列直列変換される。並列直列変換器25により並列直列変換されたディジタル信号はベースバンド信号として端子2bに出力される。
【0009】
次に、これと同時に、相関演算器26による相関演算経路において、A/D変換器21によりサンプリング周波数fs1で変換されたディジタル信号は、相関演算器26に供給される。このディジタル信号は、相関演算器26により相関演算が施され相関信号として出力される。この相関信号はOFDMシンボルタイミング検出器/搬送波誤差検出器27に供給される。
【0010】
この相関信号からOFDMシンボルタイミング検出器/搬送波誤差検出器27はOFDMシンボルをFFT演算部24によりFFT演算するタイミングを検出してこのタイミング信号をFFT演算器24に供給すると共に、搬送波の周波数誤差量を検出して搬送波の周波数誤差量を後段の図示しない等化器により修正するための搬送波誤差修正信号を端子2cに出力する。
【0011】
相関演算器26では、FFT演算器24におけるフーリエ演算に用いるサンプリング周波数fs1でサンプリングされたデータ群から順次個々の相関値を算出し、次いでガードインターバル区間に相当する算出値の移動平均をとり、その精度を確保している。
【0012】
例えば、OFDM有効シンボルのポイント数が64ポイントで、ガードインターバルがシンボル長の1/4の場合の16ポイントとすると、移動平均をとるポイント数は16ポイントとなる。これより求まる値を相関値として後段のOFDMシンボルタイミング検出器/搬送波誤差検出器27で利用する。
【0013】
16ポイントから得られる相関値ではOFDMシンボルタイミング検出器/搬送波誤差検出器27で性能が確保できない場合には、相関演算器26では、OFDMシンボル周期で繰り返し得られる相関値の平均をとり、これを新たに相関値としてOFDMシンボルタイミング検出器/搬送波誤差検出器27で利用する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のOFDM受信装置においては、受信されたOFDM変調信号を相関演算器においてチャンネル分割して利用する場合、OFDM有効シンボルのポイント数自体少なくなり、同時にガードインターバルのポイント数も減少することから移動平均をとるポイント数も少なくなり、得られる相関値の精度が劣化するという不都合があった。
【0015】
例えば、基本のOFDM有効シンボルのポイント数が64で、ガードインターバルがシンボル長の1/4の場合、チャンネル分割で4チャンネル設けたとすると、OFDM有効シンボルのポイント数は16ポイントとなり、ガードインターバルのポイント数は4ポイントとなる。これより、移動平均をとるポイント数は4ポイントとなり、上述した平均化処理による効果を得ることができず、相関値の精度が劣化するという不都合があった。
【0016】
図10は、従来の移動平均演算器の構成を示すブロック図である。図10は、4ポイントで移動平均をとる移動平均演算器264を示す。
図10において、端子264aに入力された演算信号はフリップフロップなどで構成されるクロック遅延器2641a、2641b、2641cおよび2641dによりクロック単位の遅延処理が施され、クロック遅延器2641a、2641b、2641cおよび2641dの出力は加算器2642で加算されて演算信号として端子264bに出力される。
【0017】
また、パケット伝送にOFDM変調方式を採用している場合、1パケット単位の同期確保を行う際に、複数のOFDMシンボルの相関値を平均していたのでは同期に時間がかかるためスループットが低下するという不都合があった。
【0018】
図11は、従来の同期用OFDM信号フォーマットを示す図である。
図11において、同期信号111、112、113、114は110で示すように同じ信号を繰り返し、その後に、ガードインターバル115、ユニークワードおよびヘッダー116、ガードインターバル117、データ118が設けられる。
【0019】
このように、従来の受信装置ではサンプルレートが低い分、同じプリアンブルのシンボルを繰り返すことにより、長いプリアンブルが必要となり、このため、通信レートが低下するという不都合があった。
【0020】
本発明は、このような実情を鑑みてなされたものであり、チャンネル分割を行った際にも相関値の精度が劣化することのない相関値出力が得られ、かつパケット伝送時に複数のOFDMシンボルを用いた平均化処理を必要としない受信装置及び受信方法を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
本発明の受信装置は、有効データシンボル挿入領域と繰り返しデータシンボル挿入領域とを有する信号を複数の搬送波を使用して直交周波数分割多重無線通信方式によりチャンネル分割して変調して無線伝送された変調信号を受信して復調する受信装置において、複数の搬送波を復調するための高速演算が可能な高速フーリエ変換により受信されたチャンネル分割された変調信号を復調する復調手段と、復調手段におけるチャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号を生成すると共に、搬送波の周波数誤差量を検出して周波数誤差量を修正するための搬送波誤差修正信号を出力するタイミング信号生成手段と、復調手段に供給される受信されたチャンネル分割された変調信号に対する所定時間当たりのサンプル数を、復調手段で用いるサンプリングレートをオーバーサンプリングしたサンプリングレートによるサンプル数とし、タイミング信号生成手段に供給される受信されたチャンネル分割された変調信号に対する所定時間当たりのサンプル数を、復調手段で用いるサンプリングレートよりも高いサンプリングレートによるサンプル数とするサンプリング手段とを備えたものである。
【0022】
また、本発明の受信方法は、有効データシンボル挿入領域と繰り返しデータシンボル挿入領域とを有する信号を複数の搬送波を使用して直交周波数分割多重無線通信方式によりチャンネル分割して変調して無線伝送された変調信号を受信して復調する受信方法において、受信されたチャンネル分割された変調信号に対する所定時間当たりのサンプル数を異なるようにするサンプリングステップと、サンプリングステップによりサンプリングされた第1のサンプル数のチャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号を生成すると共に、搬送波の周波数誤差量を検出して周波数誤差量を修正するための搬送波誤差修正信号を出力するタイミング信号生成ステップと、タイミング信号生成ステップで生成されたタイミング信号により、複数の搬送波を復調するための高速演算が可能な高速フーリエ変換によりサンプリングステップでサンプリングされた第2のサンプル数のチャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルを復調する復調ステップとを備え、サンプリングステップでは、第1のサンプル数を、復調ステップで用いるサンプリングレートをオーバーサンプリングしたサンプリングレートによるサンプル数とし、第2のサンプル数を、復調ステップで用いるサンプリングレートよりも高いサンプリングレートによるサンプル数とするものである。
【0023】
本発明の受信装置は、以下の作用をする。復調手段は、複数の搬送波を復調するための高速演算が可能な高速フーリエ変換により受信されたチャンネル分割された変調信号を復調する。タイミング信号生成手段は、復調手段におけるチャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号を生成すると共に、搬送波の周波数誤差量を検出して周波数誤差量を修正するための搬送波誤差修正信号を出力する。サンプリング手段は、復調手段に供給される受信されたチャンネル分割された変調信号に対する所定時間当たりのサンプル数を、復調手段で用いるサンプリングレートをオーバーサンプリングしたサンプリングレートによるサンプル数とし、タイミング信号生成手段に供給される受信されたチャンネル分割された変調信号に対する所定時間当たりのサンプル数を、復調手段で用いるサンプリングレートよりも高いサンプリングレートによるサンプル数とする。
【0024】
本発明の受信方法は、以下の作用をする。サンプリングステップは、受信されたチャンネル分割された変調信号に対する所定時間当たりのサンプル数を異なるようにする。すなわち、第1のサンプル数を、復調ステップで用いるサンプリングレートをオーバーサンプリングしたサンプリングレートによるサンプル数とし、第2のサンプル数を、復調ステップで用いるサンプリングレートよりも高いサンプリングレートによるサンプル数とする。タイミング信号生成ステップは、サンプリングステップによりサンプリングされた第1のサンプル数のチャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号を生成すると共に、搬送波の周波数誤差量を検出して周波数誤差量を修正するための搬送波誤差修正信号を出力する。復調ステップは、タイミング信号生成ステップで生成されたタイミング信号により、複数の搬送波を復調するための高速演算が可能な高速フーリエ変換によりサンプリングステップでサンプリングされた第2のサンプル数のチャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルを復調する。
【0025】
このようにチャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算用の所定時間当たりのサンプル数と、高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号生成用の所定時間当たりのサンプル数とを異ならせるようにすることにより、タイミング信号生成のための相関値精度が劣化すること無く相関値演算を行うことができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下に、発明の実施の形態を説明する。
本実施の形態による受信装置は、OFDM変調方式のガードインターバルを用いた相関値算出において、FFT演算用とは別のサンプリングレートでサンプリングしたタイミング信号をそのFFT演算の演算タイミングに用いることにより、チャンネル分割して利用するOFDM変調方式においても相関値演算性能を劣化しないようにするものである。
【0027】
以下に、本実施の形態を説明する。図1は本実施の形態に適用される受信装置が用いられる通信システムを示す図である。
図1において、基地局5は送信装置3および受信装置2を有していて、移動局6は送信装置1および受信装置4を有している。基地局5の送信装置3から移動局6の受信装置4へダウンリンク8が張られていて、移動局6の送信装置1から基地局5の受信装置2へアップリンク7が張られている。
【0028】
ここで、本実施の形態に適用される受信装置は、移動局6の送信装置1からアップリンク7を用いて通信が行われる基地局5の受信装置2である。
【0029】
図2は、OFDM信号を出力するOFDM送信装置の構成を示すブロック図である。図2に示すOFDM送信装置は、図1に示した移動局6の送信装置1に対応する。
図2において、端子1aに供給されるベースバンド信号は直並列変換器11に供給されて、直並列変換器11により直列並列変換される。直列並列変換器11により直列並列変換されたディジタル信号は、IFFT(Inverse FFT)演算器12に供給される。
【0030】
直列並列変換されたディジタル信号は、IFFT演算器12により逆フーリエ演算を施される。逆フーリエ演算が施されたディジタル信号は並列直列変換器13に供給される。逆フーリエ演算が施されたディジタル信号は並列直列変換器13により並列直列変換される。並列直列変換器13により並列直列変換されたディジタル信号はガードインターバル(Guard Interval)付加器14に供給される。並列直列変換されたディジタル信号はガードインターバル(Guard Interval)付加器14によりガードインターバルの挿入が行われる。ガードインターバルの挿入が行われたディジタル信号はD/A(Digital/Analog)変換器15に供給される。ガードインターバルの挿入が行われたディジタル信号はD/A変換器15によりアナログ信号に変換されて、OFDM信号として端子1bに出力される。
【0031】
OFDM変調方式に、16QAM(Quadrature Amplitude Modulation(Amplitude and Phase Shift Keying))等の多値変調を組み合わせる場合には同期検波で実現する必要がある。
【0032】
図2において、OFDM送信装置は、例えば図示しないFECCode(Forward Error Correction)部などで畳み込み符号化等の符号化を行った後に、図示しないMAP部で16QAM等のマッピングを行ったデータに対して、IFFT(Inverse FFT)演算器12で逆FFT演算を行う。逆FFT演算の後にガードインターバル(Guard Interval)付加器14でガードインターバルの挿入を行ってOFDMデータを発生する。
【0033】
D/A変換器15でアナログ信号に変換した後に、図示しないRF部で高周波処理のアナログ回路部を通り、アンテナで伝送路である空間に電波として送り出される。
【0034】
図3は、本実施の形態が適用されるOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。図9に対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
図3において、端子2aに供給されるOFDM信号はA/D変換器21aによりサンプリング周波数fs1でアナログ信号からディジタル信号に変換され、A/D変換器21bによりサンプリング周波数fs2でアナログ信号からディジタル信号に変換される。A/D変換器21aによりサンプリング周波数fs1で変換されたディジタル信号は、FFT演算器24によるFFT演算経路に供給される。A/D変換器21bによりサンプリング周波数fs2で変換されたディジタル信号は、相関演算器26による相関演算経路に供給される。
【0035】
まず、FFT演算器24によるFFT演算経路において、A/D変換器21aによりサンプリング周波数fs1で変換されたディジタル信号は、直列並列変換器23に供給される。このディジタル信号は、直列並列変換器23により直列並列変換される。直列並列変換器23により直列並列変換されたディジタル信号は、FFT演算器24に供給される。
【0036】
直列並列変換されたディジタル信号は、FFT演算器24によりフーリエ演算を施される。フーリエ演算が施されたディジタル信号は並列直列変換器25に供給される。フーリエ演算が施されたディジタル信号は並列直列変換器25により並列直列変換される。並列直列変換器25により並列直列変換されたディジタル信号はベースバンド信号として端子2bに出力される。
【0037】
次に、これと同時に、相関演算器26による相関演算経路において、A/D変換器21bによりサンプリング周波数fs2で変換されたディジタル信号は、相関演算器26に供給される。このディジタル信号は、相関演算器26により相関演算が施され相関信号として出力される。この相関信号はOFDMシンボルタイミング検出器/搬送波誤差検出器27に供給される。
【0038】
この相関信号からOFDMシンボルタイミング検出器/搬送波誤差検出器27はOFDMシンボルをFFT演算部24によりFFT演算するタイミングを検出してこのタイミング信号をFFT演算器24に供給すると共に、搬送波の周波数誤差量を検出して搬送波の周波数誤差量を後段の図示しない等化器により修正するための搬送波誤差修正信号を端子2cに出力する。
【0039】
上述したように、異なる2つのサンプリング周波数fs1,fs2(ただし、fs2>fs1)により受信された変調信号に対するサンプリングを行う2つのA/D変換器21a,21bを設けることにより、有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対するFFT演算器24による高速フーリエ変換演算用の所定時間当たりのサンプル数fs1と、FFT演算器24による高速フーリエ変換演算のタイミング信号生成用の所定時間当たりのサンプル数fs2とを異ならせるようにすることにより、タイミング信号生成のための相関値精度が劣化すること無く相関演算器26において相関値演算を行うことができる。
【0040】
図4は、他のOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。図9に対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
図4において、端子2’aに供給されるOFDM信号はA/D変換器21によりサンプリング周波数fs2でアナログ信号からディジタル信号に変換される。A/D変換器21によりサンプリング周波数fs2で変換されたディジタル信号は、ダウンサンプリング器22によりサンプリング周波数fs1のデータに変換された後に、FFT演算器24によるFFT演算経路に供給される。A/D変換器21によりサンプリング周波数fs2で変換されたディジタル信号は、相関演算器26による相関演算経路に供給される。
【0041】
まず、FFT演算器24によるFFT演算経路において、A/D変換器21によりサンプリング周波数fs2で変換された後にダウンサンプリング器22によりサンプリング周波数fs1で変換されたディジタル信号は、直列並列変換器23に供給される。このディジタル信号は、直列並列変換器23により直列並列変換される。直列並列変換器23により直列並列変換されたディジタル信号は、FFT演算器24に供給される。
【0042】
直列並列変換されたディジタル信号は、FFT演算器24によりフーリエ演算を施される。フーリエ演算が施されたディジタル信号は並列直列変換器25に供給される。フーリエ演算が施されたディジタル信号は並列直列変換器25により並列直列変換される。並列直列変換器25により並列直列変換されたディジタル信号はベースバンド信号として端子2’bに出力される。
【0043】
次に、これと同時に、相関演算器26による相関演算経路において、A/D変換器21によりサンプリング周波数fs2で変換されたディジタル信号は、相関演算器26に供給される。このディジタル信号は、相関演算器26により相関演算が施され相関信号として出力される。この相関信号はOFDMシンボルタイミング検出器/搬送波誤差検出器27に供給される。
【0044】
この相関信号からOFDMシンボルタイミング検出器/搬送波誤差検出器27はOFDMシンボルをFFT演算部24によりFFT演算するタイミングを検出してこのタイミング信号をFFT演算器24に供給すると共に、搬送波の周波数誤差量を検出して搬送波の周波数誤差量を後段の図示しない等化器により修正するための搬送波誤差修正信号を端子2’cに出力する。
【0045】
上述したように、サンプリング周波数fs2により受信された変調信号に対するサンプリングを行うA/D変換器21と、サンプリング周波数fs2より低いサンプリング周波数fs1(ただし、fs2>fs1)にダウンサンプリングを行うダウンサンプリング器22とを設けることにより、有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対するFFT演算器24による高速フーリエ変換演算用の所定時間当たりのサンプル数fs1と、FFT演算器24による高速フーリエ変換演算のタイミング信号生成用の所定時間当たりのサンプル数fs2とを異ならせるようにすることにより、タイミング信号生成のための相関値精度が劣化すること無く相関演算器26において相関値演算を行うことができる。
【0046】
ここで利用されるA/D変換器21a用のサンプリングレートfs1は、図3に示したA/D変換器21aではFFT演算器24で用いるサンプリングレートfs1と等しいものである。なお、ここでは図示しないがA/D変換器21aにより、ディジタル信号上での帯域制限フィルタ用に2倍程度のオーバーサンプリングを行うようにしてもよい。
【0047】
これに対して、図3に示したA/D変換器21bではFFT演算器24で用いる比較的低いサンプリングレートfs1とは別に、相関演算器26での演算精度を確保するために必要となる比較的高いサンプリングレートfs2となっている。これは必ずしもFFT演算器24用のサンプリングレートfs1の逓倍であるとは限らないものである。しかし、OFDMシンボルタイミング等の調整を考慮すると逓倍にすることにより容易に構成が可能となる。
【0048】
また、図4に示したA/D変換器21では、図3に示したA/D変換器21bと同等のサンプリングレートfs2を用いるが、ダウンサンプリング器22でFFT演算器24で用いるサンプリングレートfs1に変換する必要があることから、このサンプリングレートfs2もそのサンプリングレートfs1に対して逓倍であることが望ましい。
【0049】
FFT演算器24でFFT演算を行った周波数軸上に戻されたデータは、図示しない伝送路推定手段で伝送路推定が行われる。伝送路推定されたデータは後段の図示しない等化器で信号の振幅や位相を補正される。従って、等化器は受信装置のFFT変換処理の後に配置される。等化器は、送信装置側から予め既知である信号、リファレンスシンボルおよびパイロットキャリアを使用して伝送路の状態を推定する。
【0050】
ここで、シンボルとは、FFT変換処理において64ポイントのデータの切り出しを行う場合に、その64ポイントのうちの52ポイントのデータをシンボルという。リファレンスシンボルは、既知のパターンのOFDM信号である。ユーザデータのデータシンボルは、データキャリアとパイロットキャリアとで構成される。
【0051】
FFT変換処理の出力は、52キャリア分の52個のデータである。このデータは、等化器により、マルチパス等の伝送路の影響による振幅と位相の歪みを除去することができる。
【0052】
なお、振幅に情報を載せる16QAM等の多値変調方式では、受信装置では位相と振幅の補正を各キャリア毎に行う必要があり、このための等化器が必要となる。等化器は、送信した信号がフェージング等の伝送路の影響により振幅の変化や位相の回転等の歪みを受けた場合に、それを元の状態に戻す処理を施すための装置である。
【0053】
等化器の原理としては、伝送路の伝達関数を推定し、その逆フィルターを受信信号にかけることにより伝送路の歪みをキャンセルすることにより実現する。OFDM変調方式による無線通信システムにおいては、FFT変換処理後において周波数軸上としてのデータを持つことができるため、OFDM変調方式のための等化器は、FFT変換処理後に配置される場合が多い。
【0054】
図5は、相関演算器の構成を示すブロック図である。図5は、図3および図4に示した相関演算器26に対応する。
図5において、端子26aに供給されるサンプリング信号sig1は、シンボル遅延器261に供給される。シンボル遅延器261に供給されたサンプリング信号は、OFDM有効シンボル分の遅延量を付与されて遅延サンプリング信号sig2となる。この遅延サンプリング信号sig2は、共役変換器262に供給される。共役変換器262に供給された遅延サンプリング信号sig2は、複素共役の値へ変換される。この複素共役信号は、複素乗算器263に供給される。
【0055】
また、サンプリング信号sig1は、複素乗算器263に供給される。複素乗算器263に供給された複素共役信号は、サンプリング信号sig1と複素乗算演算が行われる。複素乗算演算信号は、移動平均演算器264に供給される。移動平均演算器264に供給された複素乗算演算信号は、移動平均値の演算が施される。この移動平均値演算信号は、自乗演算器265に供給される。自乗演算器265に供給された移動平均値演算信号は、自乗演算が施されて、相関信号sig3として端子26bに出力される。また、移動平均値演算信号は、位相検出用信号として端子26cに出力される。
【0056】
また、サンプリング信号sig1は、自乗演算器266に供給される。自乗演算器266に供給されたサンプリング信号sig1は、自乗演算が施される。自乗演算信号は、移動平均演算器267に供給される。移動平均演算器267に供給された自乗演算信号は、移動平均値の演算が施される。この移動平均値演算信号は、自乗演算器268に供給される。自乗演算器268に供給された移動平均値演算信号は、自乗演算が施されて、正規化用信号として端子26dに出力される。この正規化用信号は、後段のOFDMシンボルタイミング検出器/搬送波誤差検出器27で相関信号と共に用いられる。
【0057】
この相関演算器26において、移動平均演算器264、移動平均演算器267で移動平均演算を行う時間幅はガードインターバルと同じ幅である。実質的には、サンプリングレートとガードインターバルの関係から1回に平均化されるサンプル数が確定する。
【0058】
図6は、OFDM信号出力を示す図である。図6は、図2に示したOFDM送信装置1からの出力を示すものである。
図6において、OFDM信号の1OFDMシンボルは、OFDM有効シンボルとそのシンボル後方部分を手前にコピーしたガードインターバルGとからなるものである。
【0059】
図7は、相関信号出力を示す図である。図7Aはサンプリング信号sig1、図7Bは遅延信号sig2、図7Cは一致判定、図7Dは相関信号sig3である。図7は、図3、図4および図5に示した相関演算器26の動作を示すものである。
図7Aに示すサンプリング信号sig1を、OFDM有効シンボル分遅延させたものが図7Bに示す遅延信号sig2である。図7Bに示す遅延信号sig2のガードインターバル区間G1、G2、G3は図7Aに示すサンプリング信号sig1の信号S1、S2、S3と図7Cに示す一致判定のように、条件付きで一致している。条件とは、雑音の影響を無視し、搬送波同期等が完全に取れている場合である。なお、同期が不完全な場合には、後段のOFDMシンボルタイミング検出器/搬送波誤差検出器27で誤差検出することができる。
【0060】
また、図7Bに示す遅延信号sig2のデータシンボル区間S0、S1、S2は図7Aに示すサンプリング信号sig1の信号G1およびS1、G2およびS2、G3およびS3と図7Cに示す一致判定のように、特別な条件が無い限り不一致となる。
【0061】
これより、図7Bに示す遅延信号sig2が図5に示した時間遅れがない共役変換器262を通過した後、図7Aに示すサンプリング信号sig1と図5に示した複素演算器263で複素演算されると、一致区間では実数方向のベクトルを算出し(完全同期している場合)、不一致区間では無相関のベクトルが算出される。搬送波同期でない場合には、一致区間では同等量の位相回転を持つベクトルが算出されたりするが、それらは同一方向に向いている。これらのベクトルを図5に示した移動平均演算器264にて平均処理をすると、不一致区間ではベクトル「0」平均の値を出力し、一致区間を跨ぐ平均を行っていくにつれて同一方向のベクトル値を出力していく。
【0062】
一致区間と移動平均区間が一致した場合にベクトル値が最大となる。この出力されるベクトルの位相関係から搬送波誤差を検出することが可能である。またベクトルを自乗演算することにより、距離が求められ、図7Dに示す相関信号sig3として表される。図7Dに示す相関信号sig3が最大となる地点を求めることにより、OFDMシンボルタイミングを検出することが可能である。これらのベクトルを精度良く算出するためには、図5に示した移動平均演算器264にて平均処理するサンプル数が多ければ多いほど、その精度は上がる。そのために本実施の形態では、サンプリングレートfs2を上げ、移動平均幅内のサンプル数を増やしている。
【0063】
図8は、移動平均演算器の構成を示すブロック図である。図8は、8ポイントで移動平均をとる移動平均演算器264を示す。図8において、図10と対応するものには同一の符号を付している。
図8において、端子264aに入力された演算信号はフリップフロップなどで構成されるクロック遅延器2641a、2641b、2641c、2641d、2641e、2641f、2641g、2641hによりクロック単位の遅延処理が施され、クロック遅延器2641a、2641b、2641c、2641d、2641e、2641f、2641g、2641hの出力は加算器2642で加算されて演算信号として端子264bに出力される。
【0064】
図8は、図10と対比して構成したもので、サンプリングレートfs2を図3および図4に示したFFT演算器24で用いるサンプリングレートfs1の2倍を用いた例である。図10の4ポイントで移動平均をとるものに対して、図8では8ポイントで移動平均を取ることにより、その演算信号の出力値の精度を向上させることができる。
【0065】
この際に、移動平均演算器264で用いるポイント数を増やすために、図3および図4に示したFFT演算器24で用いるサンプリングレートfs1とは別のサンプリングレートfs2でサンプルされたデータを図3および図4に示した相関演算器26に供給し、相関演算器26自体の性能を劣化させずに機能させることができる。
【0066】
また、チャンネル分割を行わない従来の通信においても、本実施の形態を適用することにより、相関演算器26の性能の向上を図ることができる。
【0067】
上述した本実施の形態において、ガードインターバルを用いて相関信号を生成する例を示したが、これに限らず、プリアンブルを用いて相関信号を生成するようにしてもよい。
【0068】
上述した本実施の形態において、ワイヤレスネットワークを規定するワイヤレス(Wireless)1394における例を示したが、これに限らず、他のIEEE802.11a、HIPERLAN/2に適用しても良い。
【0069】
【発明の効果】
この発明の受信装置は、有効データシンボル挿入領域と繰り返しデータシンボル挿入領域とを有する信号を複数の搬送波を使用して直交周波数分割多重無線通信方式によりチャンネル分割して変調して無線伝送された変調信号を受信して復調する受信装置において、複数の搬送波を復調するための高速演算が可能な高速フーリエ変換により受信されたチャンネル分割された変調信号を復調する復調手段と、復調手段におけるチャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号を生成すると共に、搬送波の周波数誤差量を検出して周波数誤差量を修正するための搬送波誤差修正信号を出力するタイミング信号生成手段と、復調手段に供給される受信されたチャンネル分割された変調信号に対する所定時間当たりのサンプル数を、復調手段で用いるサンプリングレートをオーバーサンプリングしたサンプリングレートによるサンプル数とし、タイミング信号生成手段に供給される受信されたチャンネル分割された変調信号に対する所定時間当たりのサンプル数を、復調手段で用いるサンプリングレートよりも高いサンプリングレートによるサンプル数とするサンプリング手段とを備えたので、直交周波数分割多重無線通信方式による復調時の復調手段におけるチャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号を生成する際に、タイミング信号生成のための相関値精度が劣化すること無く相関値演算を行うことにより、高精度で高速にタイミング信号の生成を行うことができるという効果を奏する。
【0070】
また、この発明の受信装置は、上述において、サンプリング手段は、異なる2つのサンプリング周波数により受信されたチャンネル分割された変調信号に対するサンプリングを行う2つのアナログ/ディジタル変換器を有するので、チャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算用の所定時間当たりのサンプル数と、高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号生成用の所定時間当たりのサンプル数とを異ならせるようにすることにより、タイミング信号生成のための相関値精度が劣化すること無く相関値演算を行うことができるという効果を奏する。
【0071】
また、この発明の受信装置は、上述において、サンプリング手段は、サンプリング周波数により受信されたチャンネル分割された信号に対するサンプリングを行うアナログ/ディジタル変換器と、サンプリング周波数より低いサンプリング周波数にダウンサンプリングを行うダウンサンプリング器とを有するので、チャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算用の所定時間当たりのサンプル数と、高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号生成用の所定時間当たりのサンプル数とを異ならせるようにすることにより、タイミング信号生成のための相関値精度が劣化すること無く相関値演算を行うことができるという効果を奏する。
【0072】
また、この発明の受信方法は、有効データシンボル挿入領域と繰り返しデータシンボル挿入領域とを有する信号を複数の搬送波を使用して直交周波数分割多重無線通信方式によりチャンネル分割して変調して無線伝送された変調信号を受信して復調する受信方法において、受信されたチャンネル分割された変調信号に対する所定時間当たりのサンプル数を異なるようにするサンプリングステップと、サンプリングステップによりサンプリングされた第1のサンプル数のチャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号を生成すると共に、搬送波の周波数誤差量を検出して周波数誤差量を修正するための搬送波誤差修正信号を出力するタイミング信号生成ステップと、タイミング信号生成ステップで生成されたタイミング信号により、複数の搬送波を復調するための高速演算が可能な高速フーリエ変換によりサンプリングステップでサンプリングされた第2のサンプル数のチャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルを復調する復調ステップとを備え、サンプリングステップでは、第1のサンプル数を、復調ステップで用いるサンプリングレートをオーバーサンプリングしたサンプリングレートによるサンプル数とし、第2のサンプル数を、復調ステップで用いるサンプリングレートよりも高いサンプリングレートによるサンプル数とするので、直交周波数分割多重無線通信方式による復調時の復調ステップにおけるチャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号を生成する際に、タイミング信号生成のための相関値精度が劣化すること無く相関値演算を行うことにより、高精度で高速にタイミング信号の生成を行うことができるという効果を奏する。
【0073】
また、この発明の受信方法は、上述において、サンプリングステップは、異なる2つのサンプリング周波数により受信されたチャンネル分割された変調信号に対するサンプリングを行う2つのアナログ/ディジタル変換器を有するので、チャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算用の所定時間当たりのサンプル数と、高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号生成用の所定時間当たりのサンプル数とを異ならせるようにすることにより、タイミング信号生成のための相関値精度が劣化すること無く相関値演算を行うことができるという効果を奏する。
【0074】
また、この発明の受信方法は、上述において、サンプリングステップは、サンプリング周波数により受信されたチャンネル分割された変調信号に対するサンプリングを行うアナログ/ディジタル変換器と、サンプリング周波数より低いサンプリング周波数にダウンサンプリングを行うダウンサンプリング器とを有するので、チャンネル分割された有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算用の所定時間当たりのサンプル数と、高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号生成用の所定時間当たりのサンプル数とを異ならせるようにすることにより、タイミング信号生成のための相関値精度が劣化すること無く相関値演算を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に適用される受信装置が用いられる通信システムを示す図である。
【図2】OFDM送信装置の構成を示すブロック図である。
【図3】本実施の形態が適用されるOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。
【図4】他のOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。
【図5】相関演算器の構成を示すブロック図である。
【図6】OFDM信号出力を示す図である。
【図7】相関信号出力を示す図である。図7Aはサンプリング信号sig1、図7Bは遅延信号sig2、図7Cは一致判定、図7Dは相関信号sig3である。
【図8】移動平均演算器の構成を示すブロック図である。
【図9】従来のOFDM受信装置の構成を示すブロック図である。
【図10】従来の移動平均演算器の構成を示すブロック図である。
【図11】従来の同期用OFDM信号フォーマットを示す図である。
【符号の説明】
1……送信装置、2……受信装置、3……送信装置、4……受信装置、5……基地局、6……移動局、7……アップリンク、8……ダウンリンク、11……直列並列変換器、12……IFFT演算器、13……並列直列変換器、14……GI付加器、15……D/A変換器、21a……A/D変換器、21b……A/D変換器、23……直列並列変換器、24……FFT演算器、25……並列直列変換器、26……相関演算器、27……OFDMシンボルタイミング検出器/搬送波誤差検出器、21……A/D変換器、22……ダウンサンプリング器、261……シンボル遅延器、262……共役変換器、263……複素乗算器、264……移動平均演算器、265……自乗演算器、266……自乗演算器、267……移動平均演算器、268……自乗演算器、2641*……クロック遅延器、2642……加算器
Claims (6)
- 有効データシンボル挿入領域と繰り返しデータシンボル挿入領域とを有する信号を複数の搬送波を使用して直交周波数分割多重無線通信方式によりチャンネル分割して変調して無線伝送された変調信号を受信して復調する受信装置において、
上記複数の搬送波を復調するための高速演算が可能な高速フーリエ変換により受信された上記チャンネル分割された変調信号を復調する復調手段と、
上記復調手段における上記チャンネル分割された上記有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する上記高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号を生成すると共に、搬送波の周波数誤差量を検出して上記周波数誤差量を修正するための搬送波誤差修正信号を出力するタイミング信号生成手段と、
上記復調手段に供給される上記受信された上記チャンネル分割された変調信号に対する所定時間当たりのサンプル数を、上記復調手段で用いるサンプリングレートをオーバーサンプリングしたサンプリングレートによるサンプル数とし、上記タイミング信号生成手段に供給される上記受信された上記チャンネル分割された変調信号に対する所定時間当たりのサンプル数を、上記復調手段で用いるサンプリングレートよりも高いサンプリングレートによるサンプル数とするサンプリング手段とを備えた
受信装置。 - 請求項1記載の受信装置において、
上記サンプリング手段は、異なる2つのサンプリング周波数により上記受信された上記チャンネル分割された変調信号に対するサンプリングを行う2つのアナログ/ディジタル変換器を有する
受信装置。 - 請求項1記載の受信装置において、
上記サンプリング手段は、サンプリング周波数により上記受信された上記チャンネル分割された変調信号に対するサンプリングを行うアナログ/ディジタル変換器と、上記サンプリング周波数より低いサンプリング周波数にダウンサンプリングを行うダウンサンプリング器とを有する
受信装置。 - 有効データシンボル挿入領域と繰り返しデータシンボル挿入領域とを有する信号を複数の搬送波を使用して直交周波数分割多重無線通信方式によりチャンネル分割して変調して無線伝送された変調信号を受信して復調する受信方法において、
上記受信された上記チャンネル分割された変調信号に対する所定時間当たりのサンプル数を異なるようにするサンプリングステップと、
上記サンプリングステップによりサンプリングされた第1のサンプル数の上記チャンネル分割された上記有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルに対する高速フーリエ変換による復調演算のタイミング信号を生成すると共に、搬送波の周波数誤差量を検出して上記周波数誤差量を修正するための搬送波誤差修正信号を出力するタイミング信号生成ステップと、
上記タイミング信号生成ステップで生成されたタイミング信号により、上記複数の搬送波を復調するための高速演算が可能な高速フーリエ変換により上記サンプリングステップでサンプリングされた第2のサンプル数の上記チャンネル分割された上記有効データシンボル挿入領域の有効データシンボルを復調する復調ステップとを備え、
上記サンプリングステップでは、上記第1のサンプル数を、上記復調ステップで用いるサンプリングレートをオーバーサンプリングしたサンプリングレートによるサンプル数とし、上記第2のサンプル数を、上記復調ステップで用いるサンプリングレートよりも高いサンプリングレートによるサンプル数とする
受信方法。 - 請求項4記載の受信方法において、
上記サンプリングステップは、異なる2つのサンプリング周波数により上記受信された上記チャンネル分割された変調信号に対するサンプリングを行う2つのアナログ/ディジタル変換器を有する
受信方法。 - 請求項4記載の受信方法において、
上記サンプリングステップは、サンプリング周波数により上記受信された上記チャンネル分割された変調信号に対するサンプリングを行うアナログ/ディジタル変換器と、上記サンプリング周波数より低いサンプリング周波数にダウンサンプリングを行うダウンサンプリング器とを有する
受信方法。
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