JP5120809B2

JP5120809B2 - Ｏｆｄｍ受信装置

Info

Publication number: JP5120809B2
Application number: JP2008045323A
Authority: JP
Inventors: 晴輝西村; 幸俊眞田
Original assignee: Keio University
Current assignee: Keio University
Priority date: 2008-02-26
Filing date: 2008-02-26
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2028-02-26
Also published as: JP2009206668A

Description

本発明は、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）受信装置に関し、特に分数間隔サンプリングを用いたときに適する同期法を用いたＯＦＤＭ受信装置に関する。

ＯＦＤＭ変調信号の受信方式として分数間隔サンプリング方式が知られている（非特許文献１参照）。この方式はナイキスト間隔Ｔs（シンボル周期）よりもＧ（Ｇ：分数間隔サンプリングの次数）倍速い速度でサンプリングし、Ｇ個の位相の信号を並列に受信処理を行い合成することによりダイバーシチ利得を得るものである。

また、一般のＯＦＤＭ変調信号の同期法としてはガードインターバルによる自己相関を用いた同期法が知られている（非特許文献２参照）。図２にＯＦＤＭ変調信号の時間波形を示す。ガードインターバルＧＩはデータフィールドの信号をコピーしたものである。したがって、受信機はＮ（Ｎ：データシンボル長のシンボル数）シンボル離れた自己相関値を最大化する点を同期点とする。
C. Tepedelenlioglu外,"Low-Complexity Multipath Diversity ThroughFractional Sampling in OFDM", IEEE Transactions onSignal Processing, vol. 52, No. 11, pp. 3104-3116, Nov. 2004. Xiaojin Li外,"A Low Complexity Sign ML Detector forSymbol and Frequency Synchronization of OFDM Systems", IEEETransactions On Consumer Electronics, Vol. 52, No. 2, pp. 317-320, MAY 2006.

以上からすると、分数間隔サンプリングを用いたＯＦＤＭ受信装置の同期法としては、自己相関値が最大となる点を同期点とし、Ｇ＝２やＧ＝４の場合にはその同期点を含むように他の分数間隔サンプリングのサンプリング点を決めることが考えられる。しかし、本発明者らは、誤りがより少ない同期法を発明した。

本発明は、分数間隔サンプリングを用いたＯＦＤＭ受信装置において、より誤りの少ない同期法を用いたＯＦＤＭ受信装置を提供することを目的とする。

本発明のＯＦＤＭ受信装置は、シンボル周期の１／ｎ（ｎはｎ≧２の整数）の各位相において、シンボル周期の１／Ｇ（Ｇは１≦Ｇ＜ｎの整数）のサンプル周期で受信した既知信号をサンプルホールドした信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、該フーリエ変換手段からの各位相の信号をチャネルとして、各チャネルのサブキャリア毎の周波数応答を比較評価するチャネル評価手段と、該チャネル評価手段による評価の結果、最小の周波数応答となるサブキャリアの応答が最大であるチャネルをサンプル点として選択するサンプル点選択手段と、該サンプル点選択手段によって選択された位相のサンプル点のデータ信号を復調する復調手段とを備えることを特徴とする。

また、前記フーリエ変換手段の出力の有色雑音を白色化する雑音白色化手段を更に備えることで、雑音を白色化して受信信号を最大比合成することができる。

本発明によれば、最小の周波数応答となるサブキャリアにおける応答が最大になるように初期位相を選択することによって、ＯＦＤＭ受信装置の誤りを少なくすることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例によるＯＦＤＭ受信装置の構成を示す図である。ＯＦＤＭ受信装置は、フィルタ１２、ＤＦＴ１３、雑音白色化手段１４、チャネル評価手段１５、サンプル点選択手段１６、及び復調手段１７から成る。なお、アンテナ１１は本発明の対象ではないが、参考のために示した。フィルタ１２は、すべてのサブキャリアをカバーする帯域の帯域フィルタである。ＤＦＴ１３は、各サブキャリアの信号をフーリエ変換する高速フーリエ変換器である。雑音白色化手段１４は、サンプリングレートがナイキスト周波数の倍数であるとき、雑音のサンプルが有色化するので、有色雑音を白色化する。チャネル評価手段１５は、既知の信号であるトレーニングシンボルについて各初期位相における周波数応答を調べる。サンプル点選択手段１６は、最小の周波数応答となるサブキャリアにおける応答が最大になるように初期位相を選択する。復調手段１７は、サンプル点選択手段１６により選択された初期位相でオーバーサンプリングされたデータシンボルを復調する。これらの動作を以下説明する。

図３は、本実施例におけるサンプルの例を示す図である。仮に同期用シンボルを８倍でオーバーサンプリングすると、例えばＧ＝２の場合にはサンプリング間隔はＴs／２となるためサンプリングの初期位相はγ＝０〜３の４通りとりうる。この４通りの初期位相に対応した周波数応答のうち、最小の応答となるサブキャリアにおける応答が最大になるように初期位相を選択する。

また、Ｇ＝４の場合にはサンプリング間隔はＴs／４となるためサンプリングの初期位相は２通りとりうることになる。

図４は、本実施例における周波数応答の例を示す図である。図は、前述の４通り（γ＝０〜３）のサンプリングの初期位相について、横軸をサブキャリア番号として縦軸は正規化周波数応答を示す。この場合には、最小の応答となるサブキャリア番号１９において周波数応答が最大となるγ＝２を初期位相として選択する。

図５は、ＯＦＤＭパケットの構成を示す図である。本実施例では、プリアンブルのトレーニングシンボルＴ1、Ｔ2を既知信号として使って、パケット毎に位相を選択する。プリアンブルは８倍のオーバーサンプリングを行い、データシンボルはＧ＝１、２、４としてシミュレーションした。

図６は、ＢＥＲ特性をシミュレーションした結果を示す図である。モデルは、等利得３２パスRayleighフェージングモデルである。シミュレーション条件を表１に示す。

「固定」はサンプリング開始点を（γ＝０）と固定した際のＢＥＲカーブを示す。「従来」は従来技術として説明した自己相関値が最大となる点を同期点とする方式によるＢＥＲカーブを示す。「発明」は本実施例の方式によるＢＥＲカーブを示す。

オーバーサンプリング比率Ｇ＝１のとき、ＢＥＲが１０^-3において本発明は「固定」と「従来」よりも３ｄＢ特性が向上している。Ｇ＝２のときは２ｄＢだけ特性が向上している。Ｇ＝４のときは、改善度は小さくなっているが本発明が最もよい特性を示している。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。

データシンボルはオーバーサンプリングしなくとも本発明の効果を奏する。すなわち、Ｇ＝１であっても良い。

環境の変化が少ない場合には、複数パケット毎に位相を選択しても良い。

本発明の一実施例によるＯＦＤＭ受信装置の構成を示す図である。ＯＦＤＭ変調信号の時間波形を示す図である。本実施例におけるサンプルの例を示す図である。本実施例における周波数応答の例を示す図である。ＯＦＤＭパケットの構成を示す図である。ＢＥＲ特性をシミュレーションした結果を示す図である。

符号の説明

１１アンテナ
１２フィルタ
１３ＤＦＴ
１４雑音白色化手段
１５チャネル評価手段
１６サンプル点選択手段
１７復調手段

Claims

シンボル周期の１／ｎ（ｎはｎ≧２の整数）の各位相において、シンボル周期の１／Ｇ（Ｇは１≦Ｇ＜ｎの整数）のサンプル周期で受信した既知信号をサンプルホールドした信号をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、
該フーリエ変換手段からの各位相の信号をチャネルとして、各チャネルのサブキャリア毎の周波数応答を比較評価するチャネル評価手段と、
該チャネル評価手段による評価の結果、最小の周波数応答となるサブキャリアの応答が最大であるチャネルをサンプル点として選択するサンプル点選択手段と、
該サンプル点選択手段によって選択された位相のサンプル点のデータ信号を復調する復調手段と
を備えることを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
前記フーリエ変換手段の出力の有色雑音を白色化する雑音白色化手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載のＯＦＤＭ受信装置。