JP5473546B2 - Ofdm復調装置 - Google Patents
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Description
OFDM信号を周波数スペクトル信号に変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部から出力されたサブキャリア成分からパイロット信号を抽出するパイロット抽出部と、
前記パイロット信号に対応する既知信号を発生する送信パイロット発生部と、
前記パイロット抽出部により抽出された前記パイロット信号を前記送信パイロット信号で除算することにより、前記パイロット信号の伝送に用いたサブキャリアに対する伝送路特性を算出する除算部と、
前記除算部により算出された前記パイロット信号の前記伝送路特性に対して、時間方向に内挿を行なって伝送路特性を生成する時間内挿フィルタ部と、
前記時間内挿フィルタ部から出力される伝送路特性に対して周波数方向に内挿を行なう周波数内挿フィルタ部と、
前記除算部により算出された前記パイロット信号の前記伝送路特性に基づいて遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定部と、
前記遅延プロファイル推定部で推定された前記遅延プロファイルに基づいて前記周波数内挿フィルタ部の通過帯域を設定する通過帯域設定部とを備え、
前記通過帯域設定部は、
遅延到来波が現れる得る遅延時間範囲を、複数の区間に分け、該複数の区間の各々について到来波の電力積分値を求め、前記複数の区間のうちの前記電力積分値が比較的大きい区間の集合に対応する帯域を前記周波数内挿フィルタ部の通過帯域と決定するものであり、
該複数の区間を第1の組と第2の組に分割し、該分割を、前記第1の組に属する区間の前記積分値の最大のものが、前記第2の組に属する区間の前記積分値の最小のものよりも小さくなるように、かつ、前記第1の組に属するすべての区間の前記電力積分値の総和の、前記第2の組に属するすべての区間の前記電力積分値の総和に対する比が、所定値以下の範囲内であって、かつ可能な限り大きいという条件が満たされるように行い、
このようにして分割された第2の組に属する区間の集合に対応する帯域を通過帯域として決定し、
前記通過帯域設定部は、
前記複数の区間のうちで前記電力積分値の最も小さいものを仮に前記第1の組に属するものとし、それ以外の区間を仮に前記第2の組に属するものとし、
前記比が前記所定値以下であるとの判断される度に、前記第2の組の前記区間のうちの電力積分値が最小のものを前記第1の組に移す処理を、前記比が前記所定値よりも大きいという判断がされるまで繰り返し、
前記比が前記所定値よりも大きいという判断がされたときに、直前に前記第2の組から前記第1の組に移した区間を前記第2の組に戻し、
戻した状態において前記第2の組に属する区間の集合に対応する帯域を通過帯域として決定する
ことを特徴とする。
図1は、この発明の実施の形態1のOFDM復調装置の構成を示す図である。図1において、100は放送電波を受信する受信アンテナ、101はチューナ、102はアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換回路、103は直交復調部であり、その出力側にI軸信号とQ軸信号の複素ベースバンド信号が得られる。104は時間信号を周波数信号に変換するためのフーリエ変換部であり、例えばFFT(高速フーリエ変換回路で構成されている)。106は伝送路の周波数特性を推定する伝送路推定部であり、105は伝送路推定部106の推定結果をもとに等化を行う等化部である。
積分値算出部10は遅延プロファイルを受け、後述のようにして定められ、変更される積分範囲についての電力の積分値を求める。
遅延波検出部11は、所定の閾値THp以上の遅延波を検出する。
積分値比較部12は積分値算出部10で求められた2つの積分値同士を比較する。
帯域判定部13は積分値比較部12の比較結果をもとに周波数内挿フィルタ部7の通過帯域を指定する信号CPBを生成する。
係数テーブル21に記憶された複数のタップ係数のうち、通過帯域設定部6から供給された通過帯域指定信号CPBで指定された通過帯域を実現するためのタップ係数が選択されてLPF20に供給される。
OFDM変調された無線信号(OFDM変調信号)を受信アンテナ100で受信し、チューナ101によってRF周波数の信号を中間周波数帯の信号に変換する。中間周波数信号(IF)をA/D変換回路102によってデジタル信号に変換し、デジタル信号となったIF信号は、直交復調部103によってベースバンド信号であるI軸信号とQ軸信号に分離される。さらに、フーリエ変換部104により、時間信号であるI軸信号とQ軸信号とを周波数成分に変換し、この結果1シンボル内における全サブキャリアの複素データを得ることができる。
複素除算部3において、パイロット抽出部1で抽出されたSP信号を送信パイロット発生部2で生成されたSP信号で除算し、SP信号の伝送に用いたサブキャリアの伝送路特性を算出する。ここで、受信されるSP信号をY、送信パイロット発生部2で生成された既知信号であるSP信号をR、伝送路特性をH、雑音をNとすると受信信号Yは式(1)で表される。
Y = H・R+N (1)
H = Y/R−N/R (2)
H=Y/R
として推定することができる。このとき算出される伝送路特性HはSP信号の伝送で用いられたサブキャリアについてのものであり、データ信号のサブキャリアは伝送路特性が未知であるため、時間内挿フィルタと周波数内挿フィルタによる内挿処理によって補間して伝送路特性を求めることになる。このようにして補間して求められた伝送路特性の推定結果をもとにデータ信号を等化する。
周波数内挿フィルタ部7の帯域幅は予め、到来波の遅延時間範囲に対応して複数の段階的乃至離散的な値のいずれかを取るように決めてある。
図5(a)に示す例では、遅延時間0〜τ0の範囲DR0に対応する帯域を通過帯域とするフィルタ、遅延時間0〜τ1の範囲DR1に対応する帯域を通過帯域とするフィルタ、遅延時間0〜τ2の範囲DR2に対応する帯域を通過帯域とするフィルタ、遅延時間0〜τ3の範囲DR3に対応する帯域を通過帯域とするフィルタ、遅延時間0〜τ4の範囲DR4に対応する帯域を通過帯域とするフィルタと全部で5つの互いに異なる(通過帯域)をもつフィルタとして作用することができるように構成されたものであり、検出された遅延時間範囲に応じて、5つのフィルタのいずれかとして作用すべきかが選択される。どのフィルタとして作用すべきはフィルタ係数の選択により行われる。
ところがこのような方法では、図5(c)に斜線で示すように、電力が閾値THp以下の、多数の遅延波が存在する場合には、これらの成分も除去されてしまい、結果的に誤った伝送路推定を行ってしまう。
仮に、閾値THpを下げることによって斜線部分の遅延波成分を拾い上げることとすると、不必要なまでに広い帯域のフィルタを選択してしまい、雑音成分も誤って遅延波として検出して可能性が生じる。
RTba=B/A (3)
を求め、該積分比RTbaが所定値THbaよりも大きいかどうかの判定を行う。
RTba=B/A>THba
である場合には、上記の積分値の算出に用いた境界候補時間(τx=τ1)より長い遅延時間の区間(S2、S3、S4)に多数の遅延波が存在することを意味する。
なお、「総和」といっても複数の積分値の和とは限らず、積分範囲に含まれる区間が1個であり、従って単一の積分値自体が「総和」となることもある。
これと並行して、遅延波検出部11で閾値THp以上の遅延波を検出し、そのピークの遅延時間τaが属する区間を示す情報(区間の番号)を帯域判定部13に知らせる。
帯域判定部13では、遅延波検出部11で閾値THp以上の遅延波が検出され、その遅延時間τaが属する区間を示す情報(区間の番号)が伝えられたときは(ST12)、区間の番号をパラメータpの値とし(ST13)、層でなければ0をパラメータpの値とし(ST14)、積分値算出部10に知らせる。
Bp/Ap>THba
が満たされるかどうか判定し(ST16)、判定結果を帯域判定部13に知らせる。
該境界時間を、遅延プロファイル推定部5で求められた遅延プロファイルのうちの、
境界時間(τc)以下の範囲にわたる到来波の電力積分値Aに対する、
境界時間(τc)を超える範囲にわたる到来波の電力積分値Bの比が所定値THba以下の範囲内であって、かつ可能な限り大きくなるように定める。
ここで「可能な限り」とは、境界候補時間が取り得る値が離散的であるための制約によるものであり、境界候補時間をそのとり得る値の範囲内で変化させた場合に最大となる値であることを意味する。
以上の処理によって本来必要な遅延波成分を残し、なおかつ不要な雑音成分を除去できる適正なフィルタリングが実現される。
実施の形態1は、LPFを備えた周波数内挿フィルタ部7を用いているが、実施の形態1の構成に代えて、本実施の形態2では、周波数内挿フィルタ部7として、LPFとBPF(バンドパスフィルタ)を組み合わせたものを用いる。以下、本実施の形態を、図8〜図12を用いて説明する。
図10で、区間S0〜S4は、実施の形態1について述べたのと同様に、到来波が現われ得る範囲(解析対象範囲)を分割することにより形成されたものであり、互いに連続している。
第1の組Gdに属する区間を次第に増加させ(これに伴い第2の組Geに属する区間を次第に減少させ)、或いは第2の組Geに属する区間を次第に増加させ(これに伴い第1の組Gdに属する区間を次第に減少させ)、第1の総和D及び第2の総和Eの算出並びに上記の所定値THdeとの比較が繰り返される。
RTde=D/E (4)
を算出する。
最初に、積分値算出部40において、区間S0〜S4の各々について電力の積分値T0〜T4を求め、積分値算出部40内のメモリ40mに蓄える(ST21)。
次に積分値算出部40において、区間S0〜S4の積分値T0〜T4を値の小さい順に並べ、小さい順にUq(q=0〜4)の符号を付ける(ST22)。
Dr/Er≦THde (5)
が満たされるかどうか判定し(ST25)、判定結果を帯域判定部43に知らせる。
所定値THde以下であるという判定結果であれば、帯域判定部43では、rを1だけ増加し(ST26)、増加後のrの値を抽出加算部41に知らせる。以下、ステップST24の処理が再び行われる。
LPF30に供給されるタップ係数は、LPF30を0〜τ0の区間(選択された区間)を通過帯域とするフィルタとして作用させるためのタップ係数であり、BPF32に供給されるタップ係数は、BPF32をτ1〜τ3の区間を通過帯域とするフィルタとして作用させるためのタップ係数である。
これによって本来必要な遅延波成分を残し、なおかつ不要な雑音成分を除去できる適正なフィルタリングが実現される。
RTde=D/E
を算出する。
最初に、図11について説明したのと同様に、積分値算出部40において、区間S0〜S4の各々について電力の積分値T0〜T4を求め、積分値算出部40内のメモリ40mに蓄える(ST21)。
次に積分値算出部40において、区間S0〜S4の積分値T0〜T4を値の大きい順に並べ、小さい順にVq(q=0〜4)の符号を付ける(ST32)。
Dr/Er>THde
が満たされるかどうか判定し(ST35)、判定結果を帯域判定部43に知らせる。
所定値THdeよりも大きいという判定結果であれば、帯域判定部43では、rを1だけ増加し(ST26)、増加後のrの値を抽出加算部41に知らせる。以下、ステップST34の処理が再び行われる。
Claims (6)
- OFDM信号を周波数スペクトル信号に変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部から出力されたサブキャリア成分からパイロット信号を抽出するパイロット抽出部と、
前記パイロット信号に対応する既知信号を発生する送信パイロット発生部と、
前記パイロット抽出部により抽出された前記パイロット信号を前記送信パイロット信号で除算することにより、前記パイロット信号の伝送に用いたサブキャリアに対する伝送路特性を算出する除算部と、
前記除算部により算出された前記パイロット信号の前記伝送路特性に対して、時間方向に内挿を行なって伝送路特性を生成する時間内挿フィルタ部と、
前記時間内挿フィルタ部から出力される伝送路特性に対して周波数方向に内挿を行なう周波数内挿フィルタ部と、
前記除算部により算出された前記パイロット信号の前記伝送路特性に基づいて遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定部と、
前記遅延プロファイル推定部で推定された前記遅延プロファイルに基づいて前記周波数内挿フィルタ部の通過帯域を設定する通過帯域設定部とを備え、
前記通過帯域設定部は、
遅延到来波が現れる得る遅延時間範囲を、複数の区間に分け、該複数の区間の各々について到来波の電力積分値を求め、前記複数の区間のうちの前記電力積分値が比較的大きい区間の集合に対応する帯域を前記周波数内挿フィルタ部の通過帯域と決定するものであり、
該複数の区間を第1の組と第2の組に分割し、該分割を、前記第1の組に属する区間の前記積分値の最大のものが、前記第2の組に属する区間の前記積分値の最小のものよりも小さくなるように、かつ、前記第1の組に属するすべての区間の前記電力積分値の総和の、前記第2の組に属するすべての区間の前記電力積分値の総和に対する比が、所定値以下の範囲内であって、かつ可能な限り大きいという条件が満たされるように行い、
このようにして分割された第2の組に属する区間の集合に対応する帯域を通過帯域として決定し、
前記通過帯域設定部は、
前記複数の区間のうちで前記電力積分値の最も小さいものを仮に前記第1の組に属するものとし、それ以外の区間を仮に前記第2の組に属するものとし、
前記比が前記所定値以下であるとの判断される度に、前記第2の組の前記区間のうちの電力積分値が最小のものを前記第1の組に移す処理を、前記比が前記所定値よりも大きいという判断がされるまで繰り返し、
前記比が前記所定値よりも大きいという判断がされたときに、直前に前記第2の組から前記第1の組に移した区間を前記第2の組に戻し、
戻した状態において前記第2の組に属する区間の集合に対応する帯域を通過帯域として決定する
ことを特徴とするOFDM復調装置。 - OFDM信号を周波数スペクトル信号に変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部から出力されたサブキャリア成分からパイロット信号を抽出するパイロット抽出部と、
前記パイロット信号に対応する既知信号を発生する送信パイロット発生部と、
前記パイロット抽出部により抽出された前記パイロット信号を前記送信パイロット信号で除算することにより、前記パイロット信号の伝送に用いたサブキャリアに対する伝送路特性を算出する除算部と、
前記除算部により算出された前記パイロット信号の前記伝送路特性に対して、時間方向に内挿を行なって伝送路特性を生成する時間内挿フィルタ部と、
前記時間内挿フィルタ部から出力される伝送路特性に対して周波数方向に内挿を行なう周波数内挿フィルタ部と、
前記除算部により算出された前記パイロット信号の前記伝送路特性に基づいて遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定部と、
前記遅延プロファイル推定部で推定された前記遅延プロファイルに基づいて前記周波数内挿フィルタ部の通過帯域を設定する通過帯域設定部とを備え、
前記通過帯域設定部は、
遅延到来波が現れる得る遅延時間範囲を、複数の区間に分け、該複数の区間の各々について到来波の電力積分値を求め、前記複数の区間のうちの前記電力積分値が比較的大きい区間の集合に対応する帯域を前記周波数内挿フィルタ部の通過帯域と決定するものであり、
該複数の区間を第1の組と第2の組に分割し、該分割を、前記第1の組に属する区間の前記積分値の最大のものが、前記第2の組に属する区間の前記積分値の最小のものよりも小さくなるように、かつ、前記第1の組に属するすべての区間の前記電力積分値の総和の、前記遅延到来波が現れる得る遅延時間範囲内のすべての区間の前記電力積分値の総和に対する比が、所定値以下の範囲内であって、かつ可能な限り大きいという条件が満たされるように行い、
このようにして分割された第2の組に属する区間の集合に対応する帯域を通過帯域として決定し、
前記通過帯域設定部は、
前記複数の区間のうちで前記電力積分値の最も小さいものを仮に前記第1の組に属するものとし、それ以外の区間を仮に前記第2の組に属するものとし、
前記比が前記所定値以下であるとの判断される度に、前記第2の組の前記区間のうちの電力積分値が最小のものを前記第1の組に移す処理を、前記比が前記所定値よりも大きいという判断がされるまで繰り返し、
前記比が前記所定値よりも大きいという判断がされたときに、直前に前記第2の組から前記第1の組に移した区間を前記第2の組に戻し、
戻した状態において前記第2の組に属する区間の集合に対応する帯域を通過帯域として決定する
ことを特徴とするOFDM復調装置。 - OFDM信号を周波数スペクトル信号に変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部から出力されたサブキャリア成分からパイロット信号を抽出するパイロット抽出部と、
前記パイロット信号に対応する既知信号を発生する送信パイロット発生部と、
前記パイロット抽出部により抽出された前記パイロット信号を前記送信パイロット信号で除算することにより、前記パイロット信号の伝送に用いたサブキャリアに対する伝送路特性を算出する除算部と、
前記除算部により算出された前記パイロット信号の前記伝送路特性に対して、時間方向に内挿を行なって伝送路特性を生成する時間内挿フィルタ部と、
前記時間内挿フィルタ部から出力される伝送路特性に対して周波数方向に内挿を行なう周波数内挿フィルタ部と、
前記除算部により算出された前記パイロット信号の前記伝送路特性に基づいて遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定部と、
前記遅延プロファイル推定部で推定された前記遅延プロファイルに基づいて前記周波数内挿フィルタ部の通過帯域を設定する通過帯域設定部とを備え、
前記通過帯域設定部は、
遅延到来波が現れる得る遅延時間範囲を、複数の区間に分け、該複数の区間の各々について到来波の電力積分値を求め、前記複数の区間のうちの前記電力積分値が比較的大きい区間の集合に対応する帯域を前記周波数内挿フィルタ部の通過帯域と決定するものであり、
該複数の区間を第1の組と第2の組に分割し、該分割を、前記第1の組に属する区間の前記積分値の最大のものが、前記第2の組に属する区間の前記積分値の最小のものよりも小さくなるように、かつ、前記第1の組に属するすべての区間の前記電力積分値の総和の、前記第2の組に属するすべての区間の前記電力積分値の総和に対する比が、所定値以下の範囲内であって、かつ可能な限り大きいという条件が満たされるように行い、
このようにして分割された第2の組に属する区間の集合に対応する帯域を通過帯域として決定し、
前記通過帯域設定部は、
前記複数の区間のうちで前記電力積分値の最も大きいものを仮に前記第2の組に属するものとし、それ以外の区間を仮に前記第1の組に属するものとし、
前記比が前記所定値よりも大きいとの判断される度に、前記第1の組の前記区間のうちの電力積分値が最大のものを前記第2の組に移す処理を、前記比が前記所定値以下であるという判断がされるまで繰り返し、
前記比が前記所定値以下であるという判断がされたときに、前記第2の組に属する区間の集合に対応する帯域を通過帯域として決定する
ことを特徴とするOFDM復調装置。 - OFDM信号を周波数スペクトル信号に変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部から出力されたサブキャリア成分からパイロット信号を抽出するパイロット抽出部と、
前記パイロット信号に対応する既知信号を発生する送信パイロット発生部と、
前記パイロット抽出部により抽出された前記パイロット信号を前記送信パイロット信号で除算することにより、前記パイロット信号の伝送に用いたサブキャリアに対する伝送路特性を算出する除算部と、
前記除算部により算出された前記パイロット信号の前記伝送路特性に対して、時間方向に内挿を行なって伝送路特性を生成する時間内挿フィルタ部と、
前記時間内挿フィルタ部から出力される伝送路特性に対して周波数方向に内挿を行なう周波数内挿フィルタ部と、
前記除算部により算出された前記パイロット信号の前記伝送路特性に基づいて遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定部と、
前記遅延プロファイル推定部で推定された前記遅延プロファイルに基づいて前記周波数内挿フィルタ部の通過帯域を設定する通過帯域設定部とを備え、
前記通過帯域設定部は、
遅延到来波が現れる得る遅延時間範囲を、複数の区間に分け、該複数の区間の各々について到来波の電力積分値を求め、前記複数の区間のうちの前記電力積分値が比較的大きい区間の集合に対応する帯域を前記周波数内挿フィルタ部の通過帯域と決定するものであり、
該複数の区間を第1の組と第2の組に分割し、該分割を、前記第1の組に属する区間の前記積分値の最大のものが、前記第2の組に属する区間の前記積分値の最小のものよりも小さくなるように、かつ、前記第1の組に属するすべての区間の前記電力積分値の総和の、前記遅延到来波が現れる得る遅延時間範囲内のすべての区間の前記電力積分値の総和に対する比が、所定値以下の範囲内であって、かつ可能な限り大きいという条件が満たされるように行い、
このようにして分割された第2の組に属する区間の集合に対応する帯域を通過帯域として決定し、
前記通過帯域設定部は、
前記複数の区間のうちで前記電力積分値の最も大きいものを仮に前記第2の組に属するものとし、それ以外の区間を仮に前記第1の組に属するものとし、
前記比が前記所定値よりも大きいとの判断される度に、前記第1の組の前記区間のうちの電力積分値が最大のものを前記第2の組に移す処理を、前記比が前記所定値以下であるという判断がされるまで繰り返し、
前記比が前記所定値以下であるという判断がされたときに、前記第2の組に属する区間の集合に対応する帯域を通過帯域として決定する
ことを特徴とするOFDM復調装置。 - 前記周波数内挿フィルタ部が、
LPFと、BPFと、複数の係数を含むLPF用係数テーブルと、複数の係数を含むBPF用係数テーブルとを有し、
前記決定された通過帯域を表す信号に応じて、前記LPF用係数テーブルに含まれる複数の係数のうちの、前記通過帯域に対応するもの及び前記BPF用係数テーブルに含まれる複数の係数のうちの、前記通過帯域に対応するものを選択することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のOFDM復調装置。 - 前記遅延プロファイル推定部は、複数回の推定により得られた遅延プロファイルを平均し、該平均化された遅延プロファイルを出力し、前記積分値算出部が前記平均化された遅延プロファイルに基づいて前記電力積分値を求めることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のOFDM復調装置。
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