JP4846618B2 - 受信装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えばOFDM信号などの偶関数と奇関数で表される信号を受信する受信装置に関する。

周知のように、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)変調を用いた通信方式により通信するシステムでは、送信側において、周波数領域の信号処理で、サブキャリア単位で情報をのせた後、これを逆フーリエ変換して時間領域の信号に変換し、これを送信する。またマルチパスのある環境でも受信時の周期性を保つため、送信側では、送信シンボルにサイクリックプレフィックスを付加する。

一方、受信側では、サイクリックプレフィックスを含むシンボルから、最適なシンボルをデータ窓により切り出し、これをフーリエ変換により周波数領域に変換して情報を取り出す。データ窓幅により切り出されたシンボルのうち、周期性のある情報信号の成分は、フーリエ級数で表されることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
しかしながら、熱雑音や干渉等の雑音は周期性がないので、受信側でフーリエ変換を行う際に、伝送品質が劣化するという問題があった。
小林英雄著「OFDM通信方式の基礎と応用技術」トリケップス、２００４年５月７日、ｐ．１９−２０。

OFDM変調を用いた従来の通信システムでは、信号対雑音比の低い環境においては、雑音成分が多いため、受信側のフーリエ変換前の信号の周期性が低く、フーリエ変換後に信号品質が劣化するという問題があった。

この発明は上記の問題を解決すべくなされたもので、雑音成分が多い信号対雑音比の低い環境においても、雑音成分を抑圧し、受信品質が向上する受信装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、この発明は、偶関数成分と奇関数成分を有する信号を受信する受信装置において、信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換されたディジタル信号から奇関数成分を除去する第１除去手段と、該第１除去手段により奇関数成分が除去されたディジタル信号をフーリエ変換する第１フーリエ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換されたディジタル信号から偶関数成分を除去する第２除去手段と、該第２除去手段により偶関数成分が除去されたディジタル信号をフーリエ変換する第２フーリエ変換手段と、第１フーリエ変換手段の出力と第２フーリエ変換手段の出力を合成する合成手段と、該合成手段の出力を復調する復調手段とを具備して構成するようにした。

以上述べたように、この発明では、偶関数成分と奇関数成分を有する信号から、それぞれ奇関数成分を除去した信号と、偶関数成分を除去した信号を生成し、これらを合成して復調するようにしている。

したがって、この発明によれば、奇関数成分の除去と、偶感数成分の除去により、それぞれ対称性がない雑音成分を除去できるので、雑音成分が多い信号対雑音比の低い環境においても、雑音成分を抑圧し、受信品質が向上することが可能な受信装置および受信方法を提供できる。

以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係わる受信装置の構成を示すものである。この受信装置は、アンテナ１００と、受信ＲＦ部１０１と、Ａ／Ｄ変換部１０２と、データ窓切出部１０３と、奇関数成分除去部１０４と、離散フーリエ変換部１０５と、偶関数成分除去部１０６と、離散フーリエ変換部１０７と、加算部１０８と、検波部１０９と、チャネルデコーディング部１１０とを備える。

図示しない送信装置にてOFDM変調されて送信された無線信号は、アンテナ１００を通じて受信され、受信ＲＦ部１０１に入力される。受信ＲＦ部１０１は、上記無線信号を増幅し、これをベースバンド信号に周波数変換する。ベースバンド信号は、下式（１）に示すように、フーリエ級数で表すことができる。

このように示されるベースバンド信号ｘ（ｔ）から、それぞれ以下に示すような演算を実施することで、奇関数成分と偶関数成分を除去することができる。

このため、まず、Ａ／Ｄ変換部１０２により、上記ベースバンド信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する。すなわち、時間的に連続する信号ｘ（ｔ）をサンプリングして、離散した情報ａ［ｎ］を得る。

データ窓切出部１０３は、先行して受信した信号に含まれていたサイクリックプレフィックスに基づいて設定したデータ窓で、図２に示すように、受信信号を切り出す。ここでは、既にＡ／Ｄ変換部１０２により離散した情報ａ［ｎ］に変換されているため、図３に示すような情報ａ［０］〜ａ［Ｎ−１］が切り出される。これらの情報は、データ窓の中心を中心として、奇対称性（奇関数）成分と偶対称性（偶関数）成分からなる。

奇関数成分除去部１０４は、データ窓切出部１０３で切り出した情報から奇関数成分を除去する。すなわち、下式に示す処理を実行し、奇関数成分を除去する。また、この処理により、情報ａ［０］〜ａ［Ｎ−１］に含まれていた熱雑音や干渉等の雑音が抑制される。なぜなら、信号成分には、対称性による相関があるが、雑音には相関がないので、下式の演算により、雑音成分が抑圧される。

離散フーリエ変換部１０５は、奇関数成分除去部１０４の出力に対して、離散フーリエ変換DFT(Discrete Fourier Transform)を行い、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される。ここで行う離散フーリエ変換の一例としては、高速フーリエ変換FFT(Fast Fourier Transform)が望ましい。

偶関数成分除去部１０６は、データ窓切出部１０３で切り出した情報から偶関数成分を除去する。すなわち、下式に示す処理を実行し、偶関数成分を除去する。また、この処理により、情報ａ［０］〜ａ［Ｎ−１］に含まれていた熱雑音や干渉等の雑音が抑制される。なぜなら、信号成分には、対称性による相関があるが、雑音には相関がないので、下式の演算により、雑音成分が抑圧される。

離散フーリエ変換部１０７は、偶関数成分除去部１０６の出力に対して、離散フーリエ変換DFT(Discrete Fourier Transform)を行い、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される。ここで行う離散フーリエ変換の一例としては、高速フーリエ変換FFT(Fast Fourier Transform)が望ましい。

加算部１０８は、離散フーリエ変換部１０５の出力と、離散フーリエ変換部１０７の出力を加算する。これにより、熱雑音や干渉等の雑音が抑制された情報ａ［０］〜ａ［Ｎ−１］のフーリエ変換の結果が得られる。

検波部１０９は、加算部１０８の出力を検波し、これにより送信側でチャネルコード化された情報が得られる。
チャネルデコーディング部１１０は、検波部１０９の出力をチャネルデコードし、データを得る。

以上のように、上記構成の受信装置では、ベースバンド信号をサンプリングして得た情報信号に対して、奇関数成分を除去してフーリエ変換する処理と、偶関数成分を除去してフーリエ変換する処理とをそれぞれ実施し、これらの処理結果を合成して検波するようにしている。

したがって、上記構成の受信装置によれば、奇関数成分の除去処理と、偶感数成分の除去処理において、それぞれ対称性がない雑音成分を除去できるので、雑音成分が多い信号対雑音比の低い環境においても、雑音成分を抑圧し、受信品質が向上することができる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

この発明に係わる受信装置の一実施形態の構成を示す回路ブロック図。 図１に示した受信装置のベースバンド信号の一例を示す図。 図１に示した受信装置のサンプリングおよびデータ窓による切り出しを説明するための図。

符号の説明

１００…アンテナ、１０１…受信ＲＦ部、１０２…Ａ／Ｄ変換部、１０３…データ窓切出部、１０４…奇関数成分除去部、１０５…離散フーリエ変換部、１０６…偶関数成分除去部、１０７…離散フーリエ変換部、１０８…加算部、１０９…検波部、１１０…チャネルデコーディング部。

Claims (3)

1. 偶関数成分と奇関数成分を有する信号を受信する受信装置において、
   前記信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   該Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換されたディジタル信号から奇関数成分を除去する第１除去手段と、
   該第１除去手段により奇関数成分が除去されたディジタル信号をフーリエ変換する第１フーリエ変換手段と、
   前記Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換されたディジタル信号から偶関数成分を除去する第２除去手段と、
   該第２除去手段により偶関数成分が除去されたディジタル信号をフーリエ変換する第２フーリエ変換手段と、
   前記第１フーリエ変換手段の出力と前記第２フーリエ変換手段の出力を合成する合成手段と、
   該合成手段の出力を復調する復調手段と
   を具備することを特徴とする受信装置。
2. 前記Ａ／Ｄ変換手段によりＡ／Ｄ変換された信号から、所定の範囲の信号を切り出す切出手段
   を備え、
   前記第１除去手段は、前記切出手段の出力から奇関数成分を除去し、
   前記第２除去手段は、前記切出手段の出力から偶関数成分を除去することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. 偶関数成分と奇関数成分を有する信号を受信する受信方法において、
   前記信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換工程と、
   該Ａ／Ｄ変換工程によりＡ／Ｄ変換されたディジタル信号から奇関数成分を除去する第１除去工程と、
   該第１除去工程により奇関数成分が除去されたディジタル信号をフーリエ変換する第１フーリエ変換工程と、
   前記Ａ／Ｄ変換工程によりＡ／Ｄ変換されたディジタル信号から偶関数成分を除去する第２除去工程と、
   該第２除去工程により偶関数成分が除去されたディジタル信号をフーリエ変換する第２フーリエ変換工程と、
   前記第１フーリエ変換工程の出力と前記第２フーリエ変換工程の出力を合成する合成工程と、
   該合成工程の出力を復調する復調工程と
   を具備することを特徴とする受信方法。

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