JPH1168630A - 伝搬路ひずみ補償法 - Google Patents

伝搬路ひずみ補償法

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JPH1168630A
JPH1168630A JP9237777A JP23777797A JPH1168630A JP H1168630 A JPH1168630 A JP H1168630A JP 9237777 A JP9237777 A JP 9237777A JP 23777797 A JP23777797 A JP 23777797A JP H1168630 A JPH1168630 A JP H1168630A
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JP
Japan
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propagation path
distortion
frequency
path distortion
compensating
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JP9237777A
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Koki Ota
弘毅 太田
Makoto Itami
誠 伊丹
Michihide Kamio
亨秀 神尾
Aiichiro Tsujiku
愛一郎 都竹
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Communications Research Laboratory
Original Assignee
Communications Research Laboratory
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Publication date
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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ディジタル通信システムなどに利用できる伝搬
路ひずみ補償方法を提供する。 【解決手段】受信信号から多重伝搬路における各到来波
の振幅、位相、周波数、遅延時間を推定して伝搬路ひず
みを補償する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はディジタル通信シス
テム、特にマルチキャリア方式の放送、通信システムの
移動受信における伝搬路ひずみ補償方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】一般に移動受信の伝搬路において発生す
る伝搬路ひずみは、複数の伝搬経路(多重伝搬路)から
の到来波が振幅、位相、周波数、遅延時間の異なる信号
として受信点で合成されることによって生じていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これに
対して従来の放送、通信システムの移動受信における伝
搬路ひずみの補償は各到来波の合成された信号に対する
振幅と位相の補償のみをおこない、遅延波の多重によっ
て発生するシンボル間干渉や移動受信によって発生する
ドップラーシフトに起因する劣化も、伝搬路ひずみをう
けた受信波の振幅と位相の瞬時変動の要因の一部として
扱っていた。このため、時間と周波数の二次元に拡散し
合成された信号の伝搬特性は複雑であり、振幅と位相の
瞬時変動だけでは完全に補償できないため、伝搬路特性
が悪化して正常に受信できないという問題を有してい
た。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
に鑑み提案されたもので、受信信号から多重伝搬路にお
ける各到来波ごとに振幅、位相、周波数、遅延時間を推
定して伝搬路ひずみを補償する伝搬路ひずみ補償方法を
提供するものである。
【0005】本発明は、受信信号に含まれる基本シンボ
ルの複素遅延プロファイルから一般調和解析によって多
重伝搬路を推定する伝搬路ひずみ補償方法を提供するも
のである。
【0006】本発明は、上記多重伝搬路の推定値を使用
して伝搬路ひずみを補償する伝搬路ひずみ補償方法を提
供するものである。
【0007】本発明は、上記多重伝搬路の推定値を使用
して伝搬路ひずみの一部を補償し、残る伝搬路ひずみを
波形等化器で補償する伝搬路ひずみ補償方法を提供する
ものである。
【0008】本発明は、OFDMおよびCOFDMの復
調において、上記多重伝搬路の推定値を使用して伝搬路
ひずみを補償する伝搬路ひずみ補償方法を提供するもの
である。
【0009】本発明は、FFTによるOFDMおよびC
OFDMの復調処理において、上記多重伝搬路の推定値
を使用して上記FFT処理前で伝搬路ひずみの一部を補
償し、上記FFT処理後に残る伝搬路ひずみを補償する
伝搬路ひずみ補償方法を提供するものである。
【0010】すなわち、本発明の伝搬ひずみ補償方法
は、ディジタル通信における多重伝搬によって生じた受
信信号の劣化に対して、受信信号から多重伝搬路を推定
して、多重伝搬の各到来波の振幅、位相、周波数、遅延
時間の補正を行うことにより伝搬路ひずみを補償するも
のである。
【0011】多重伝搬路の推定においては、伝搬路ひず
みの補償に必要な多重伝搬路特性を表す振幅、位相、周
波数、遅延時間のすべての要素を求める。特に、複素遅
延プロファイルからドップラー周波数を求める方法とし
て一般調和解析の手法を導入し、従来のFFT(DF
T)では不十分であったドップラー周波数の推定精度を
向上させたことにより、伝搬路ひずみの補償性能も向上
させた。
【0012】なお、伝搬路ひずみの補償法は、受信信号
に対して多重伝搬路の推定情報(振幅、位相、周波数、
遅延時間)を基に、時間領域と周波数領域に拡散した伝
搬路ひずみを一括して補償するものである。
【0013】
【発明の実施の形態】まず、本発明の概念について説明
する。本発明はディジタル通信システム、特にマルチキ
ャリア方式の放送、通信システムの移動受信、例えば、
OFDMを使用する変調方式による地上ディジタル放送
の移動受信、OFDMを用いた移動通信に利用可能な技
術であり、無線回線を伝送媒体として用いたシステムに
おいて効果がある。
【0014】一般に移動受信の伝搬路において発生する
伝搬路ひずみは、複数の伝搬経路(多重伝搬路)からの
到来波が振幅、位相、周波数、遅延時間の異なる信号と
して受信点で合成されることによって生じる。
【0015】従って、有線及び無線の伝送方式において
多重伝搬によって伝搬路特性が劣化した場合、受信信号
を利用して多重伝搬路を推定し、受信波に対して各伝搬
経路からの到来波の振幅、位相、周波数、遅延時間の逆
特性を与えて信号品質を改善する。
【0016】(1)伝搬路ひずみの補償法:従来の補償
法では、移動受信によって発生するドップラーシフトの
影響も、伝搬路ひずみを受けた受信波の振幅と位相の瞬
時変動の要因の一部として扱われる。そして、ドップラ
ーシフトは振幅、位相の補償範囲内の変動の要因として
補償回路で処理されている。従って、ドップラーシフト
の影響が振幅、位相の補償範囲を越えないようシステム
パラメータが設定されている。しかし、受信点において
複数の伝搬経路が個々に推定できれば、複数の到来波が
合成された受信波に対しても各到来波の振幅、位相、周
波数、遅延時間に対する補正をおこなうことが可能とな
りドップラーシフトに対する最適な補償が実現できる。
この点に着目し、送信信号に既知の情報シンボルを含む
信号を設定し、この信号を受信側で分離して多重伝搬路
を推定する。この情報から、受信信号に対して振幅、位
相、周波数(ドップラーシフト)、遅延時間に対する伝
搬路ひずみの補償を行う。これにより信号品質が改善さ
れる。
【0017】(2)多重伝搬路の推定精度の改善方法:
多重伝搬路の推定には、複素遅延プロファイルからドッ
プラー周波数を求める演算において十分な解析精度か要
求されるが、DFT(FFT)では、位相、振幅、周波
数のそれぞれについて十分な精度が得られない場合があ
る。そのため、DFT(FFT)に代えて一般調和解析
の原理を応用して複素遅延プロファイルからドップラー
周波数を求める。これにより位相、振幅、周波数のそれ
ぞれについて十分な精度が得られる。
【0018】(3)本発明による改善点:上記(1)
(2)を組み合わせた場合、複素遅延プロファイルから
ドップラー周波数を求める方法として一般調和解析の手
法を導入し、従来のFFT(DFT)では不十分であっ
た多重伝搬路の推定精度を向上させたことにより、伝搬
路ひずみの補償性能も向上した。
【0019】なお、本発明に関連する手法は、以下にあ
げるものがある。 遅延プロファイルの測定:これは、PN符号やチャー
プ信号を送信し、受信側でも同じ信号を持ち、受信信号
と畳込み演算を行い時間に対する波形相関値を得る。複
素相関により求めたものが複素遅延プロファイルであ
る。
【0020】遅延時間対ドップラー周波数の解析:複
素遅延プロファイルをある一定期間測定し、蓄積された
複素遅延プロファイルの時系列のうち、同一の遅延時間
のデータを配列に取りFFT(DFT)を行うことでド
ップラー周波数が求まる。以上の結果、多重伝搬路の特
性として、振幅、位相、遅延時間、ドップラー周波数が
求まる。しかし、従来方式は、複素遅延プロファイルか
らドップラー周波数を求める方法としてFFTを使用し
ている。FFTは解析の演算の効率が高いことから広く
用いられているが、解析精度は標本化周波数とFFTの
窓幅で決まる。したがって、標本化周波数やデータ数に
制限がある場合、これによって決まる理論的な解析精度
以上の精度は得られない。
【0021】一般調和解析:一般調和解析は、DFT
の演算を応用したもので、任意の周波数の解析が可能
で、解析するデータ長も任意である。標本化周波数やデ
ータ長に制約がある場合、DFT(FFT)では、理論
的に解析精度に限度があるが、一般調和解析は、任意の
周波数分解能で解析が実行できるのでDFT(FFT)
に比べて高い解析精度が得られる。ただし、解析可能な
周波数は標本化定理を満たす周波数で、かつ標本化周波
数をデータ点数で割った数より高い周波数である。
【0022】ゴーストキャンセル技術:遅延プロファ
イルを求めて遅延時間の異なる多重伝搬を補償する方法
(現行地上波TV放送でゴーストキャンセル技術として
使用されている)。しかし、従来の地上波放送は、固定
受信をサービス対象としている。固定受信では、多重伝
搬は伝搬経路の変動が殆ど無いことから発生する伝搬路
ひずみはゴースト現象となる。ゴースト対策として信号
に多重したGCR信号から遅延プロファイルを求めて適
応等化処理を行うことにより信号品質を改善出来るが、
移動受信の高速な伝搬経路の変化に起因する伝搬路特性
の変動には対応できない。
【0023】波形等化技術:伝送された既知情報シン
ボルからひずみを解析してシンボル間干渉の補償を行う
方法。しかし、移動通信で特有の周波数選択性フェージ
ング環境下では、シンボル間干渉のため伝送特性が劣化
する。そして、移動に伴うドップラーシフトの影響を受
けるとチャネル間干渉が発生して伝送特性が劣化する。
そのため、シンボル間干渉については波形等化(振幅、
位相の補正)で補償し、チャネル間干渉に対しては隣接
するチャンネルの帯域が干渉するほど接近しないように
チャネル間隔を広く設定する方法が取られている。
【0024】OFDMによる地上ディジタル放送:O
FDM方式の地上ディジタルTV放送において、搬送波
周波数、キャリア間隔、キャリア変調方式から求まる最
大ドップラー周波数の許容範囲内において移動受信の回
線設計を行う方法(地上波ディジタルTV方式として検
討されている)。しかし、OFDM方式では、直交する
キャリアを使用することから、移動受信に伴うドップラ
ーシフトの影響でキャリア間干渉が発生して伝送特性が
劣化する。そのため、最大ドップラー周波数に対して搬
送波周波数、キャリア間隔、キャリア変調方式から導か
れる信号の許容劣化範囲で回線設計を行っており、使用
可能な搬送波周波数や許容できる最大移動速度等が制限
されている。
【0025】本発明の伝搬ひずみ補償方法は、ディジタ
ル通信における多重伝搬によって生じた受信信号の劣化
に対して、受信信号から多重伝搬路を推定して、多重伝
搬の各到来波の振幅、位相、周波数、遅延時間の補正を
行うことにより伝搬路ひずみを補償するものである。多
重伝搬路の推定においては、伝搬路ひずみの補償に必要
な多重伝搬路特性を表す振幅、位相、周波数、遅延時間
のすべての要素を求める。特に、複素遅延プロファイル
からドップラー周波数を求める方法として一般調和解析
の手法を導入し、従来のFFT(DFT)では不十分で
あったドップラー周波数の推定精度を向上させたことに
より、伝搬路ひずみの補償性能も向上させた。なお、伝
搬路ひずみの補償法は、受信信号に対して多重伝搬路の
推定情報(振幅、位相、周波数、遅延時間)を基に、時
間領域と周波数領域に拡散した伝搬路ひずみを一括して
補償するものである。
【0026】以下に本発明の実施形態を図面に基づいて
説明する。図1乃至図6は本発明に係る図面であり、ま
ず、図1に示す本発明の第1の実施形態では、RF入力
をバンドパスフィルタ(BPF)および周波数変換器を
介して得た信号から伝搬路特性を推定して伝搬路ひずみ
補償をおこないシンボル復号をおこなってデータ出力を
得る。
【0027】図2に示す本発明の第2の実施形態では、
第1の実施形態における伝搬路ひずみ補償の後段に波形
等化器を加えた構成であり、マルチパスやドップラーシ
フトの影響を軽減している。
【0028】図3に示す本発明の第3の実施形態では、
第1の実施形態における伝搬路ひずみ補償の後段にOF
DMかあるいはCOFDMの復調のためのFFTを加え
たものである。
【0029】図4に示す本発明の第4の実施形態では、
第1の実施形態における伝搬路ひずみ補償の後段にOF
DMかあるいはCOFDMの復調のためのFFTを加
え、更にその後段に波形等化器を配設して、マルチパス
やドップラーシフトの影響を軽減している。
【0030】図5に示す本発明の第5の実施形態では、
受信信号の基本シンボルとの相関から得られた複素遅延
プロファイルを用いて、一般調和解析を施すことにより
遅延時間に対するドップラー周波数を求めている。
【0031】図6は第3の実施形態の構成を基した計算
機シミュレーションの結果であり、前提条件として、1
6QAM−OFDMを用いて、伝搬路は主波1波と等レ
ベルの妨害波が同時に受信した場合を想定している。な
お、図において、type−Aは補償なし、type−
Bは位相、周波数の補償のみ施し、type−Cは伝搬
路ひずみ補償がある場合(振幅、位相、周波数の補償)
をそれぞれ示す。この結果から判断して、伝搬路の劣化
に弱い16QAM−OFDMであっても搬路ひずみ補償
をおこなうと受信信号品質が改善することがわかる。
【0032】以上、本発明を図面に記載された実施形態
に基づいて説明したが、本発明は上記した実施形態だけ
ではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しない
限りどのようにでも実施することができる。
【0033】
【発明の効果】以上要するに、本発明によれば、移動受
信時の伝搬路ひずみの要因となりうるドップラーシフト
の影響を大幅に軽減させることから、次に示す効果が期
待出来る。 移動に伴い時々刻々変化する多重伝搬路を逐次推定
して伝搬路ひずみを補償する手法であり、移動受信環境
に利用できる。 ドップラーシフトの影響を補償できるため、キャリ
ア間隔が狭いマルチキャリア方式でも復調が可能とな
る。 複素遅延プロファイルを用いて伝搬路ひずみを推定
する方法であるため、データの変調方式に依存せずに補
償できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態における伝搬路ひずみ
補償を付加した受信復調部の構成を示すブロック図であ
る。
【図2】本発明の第2の実施形態であって、本発明の第
1の実施形態における伝搬路ひずみ補償の後段に波形等
化を加えた受信復調部の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の第3の実施形態であって、本発明の第
1の実施形態における伝搬路ひずみ補償の後段にCOF
DM、OFDMの復調用FFTを加えた受信復調部の構
成を示すブロック図である。
【図4】本発明の第4の実施形態であって、本発明の第
3の実施形態のCOFDM、OFDMの復調用FFTの
後段に波形等化を加えた受信復調部の構成を示すブロッ
ク図である。
【図5】本発明の第5の実施形態であって、多重伝搬路
の特性を求める手順を示す概念図である。
【図6】本発明の第3の実施形態のモデルを用いておこ
なった計算機シミュレーションの結果を示す特性図であ
り、type−Aは補償をおこなわない場合、type
−Bは位相及び周波数の補償をおこなった場合、typ
e−Cは伝搬路ひずみ補償をおこなった場合をそれぞれ
示している。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年11月10日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 伝搬路ひずみ補償法
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 都竹 愛一郎 東京都小金井市貫井北町4−2−1郵政省 通信総合研究所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受信信号から多重伝搬路における各到来
    波の振幅、位相、周波数、遅延時間を推定して伝搬路ひ
    ずみを補償することを特徴とする伝搬路ひずみ補償方
    法。
  2. 【請求項2】 受信信号に含まれる基本シンボルの複素
    遅延プロファイルから一般調和解析によって多重伝搬路
    を推定することを特徴とする伝搬路ひずみ補償方法。
  3. 【請求項3】 上記多重伝搬路の推定値を使用して伝搬
    路ひずみを補償することを特徴とする伝搬路ひずみ補償
    方法。
  4. 【請求項4】 上記多重伝搬路の推定値を使用して伝搬
    路ひずみの一部を補償し、残る伝搬路ひずみを波形等化
    器で補償することを特徴とする伝搬路ひずみ補償方法。
  5. 【請求項5】 直交周波数分割多重(以下、OFDMと
    記す)および符号化直交周波数分割多重(以下、COF
    DMと記す)の復調において、上記多重伝搬路の推定値
    を使用して伝搬路ひずみを補償することを特徴とする伝
    搬路ひずみ補償方法。
  6. 【請求項6】 FFT(高速フーリエ変換)によるOF
    DMおよびCOFDMの復調処理において、上記多重伝
    搬路の推定値を使用して上記FFT処理前で伝搬路ひず
    みの一部を補償し、上記FFT処理後に残る伝搬路ひず
    みを補償することを特徴とする伝搬路ひずみ補償方法。
JP9237777A 1997-08-19 1997-08-19 伝搬路ひずみ補償法 Pending JPH1168630A (ja)

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