(57)【要約】【課題】消費電力を考慮しながら伝播路の状況に応じた選択ダイバーシティ受信を行なう。【解決手段】ＯＦＤＭ受信装置は、サブキャリア毎に選択合成を行なうサブキャリア選択合成モードと、受信アンテナを選択するアンテナ選択モードを備え、通信環境に応じて適当な動作モードで動作することにより、劣悪な通信環境下で良好な受信性能を得るためにサブキャリア選択合成を行なうが、比較的良好な通信環境で各アンテナ素子に接続されるＲＦ及びＩＦ回路、Ａ／Ｄ変換器、ＤＤＴを不要に動作させずに済む。【選択図】  図１
2004274603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＯＦＤＭ（直交周波数多重分割）受信信号を選択的に使用するＯＦＤＭ受信装置であって、
１以上の受信アンテナと、
各受信アンテナ毎に設けられた、受信信号をＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートするＲＦ及びＩＦ部と、アナログのベースバンド信号をＡ／Ｄ変換してディジタル信号に変換するディジタル変換部と、前記ディジタル変換部により変換されたディジタル信号をフーリエ変換して周波数軸上のキャリア信号を取り出すフーリエ変換部とを含んだキャリア復元部と、
前記の各キャリア復元部からの出力信号の電力をサブキャリア毎に比較し、サブキャリア単位で選択合成を行なうサブキャリア選択部と、
前記サブキャリア選択部によるサブキャリア選択情報に基づいて、各アンテナに接続されたキャリア復元部へ電力供給を制御する電力制御部と、
を具備することを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
【請求項２】
前記ディジタル変換部が出力するディジタル信号をデインターリーブ処理するデインタリーバ並びに復号処理する復号器をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項３】
前記電力制御部は、前記サブキャリア選択情報に基づいて、良好な受信信号を得られるアンテナを選択し、それ以外に接続されているキャリア復元部の少なくとも一部の回路への給電を停止する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項４】
前記電力制御部は、選択された以外のアンテナに接続されているキャリア復元部のうち、フーリエ変換部を含む一部の回路への給電を停止する、
ことを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項５】
前記電力制御部は、受信されたパケットのヘッダ部における各アンテナの受信電力の平均パワーを比較することにより、良好な受信信号を得られるアンテナを選択する、
ことを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項６】
前記電力制御部は、シンボル毎に挿入されているパイロット信号における各アンテナの受信電力の平均パワーを比較することにより、良好な受信信号を得られるアンテナを選択する、
ことを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項７】
各受信アンテナとキャリア復元部に開閉スイッチが挿設されており、
前記電力制御部におけるアンテナの選択結果に基づいて、選択されたアンテナのスイッチをオンするとともに、それ以外のアンテナのスイッチをオフするスイッチ制御部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項８】
前記電力制御部が各受信アンテナに接続されるすべてのキャリア復元部に駆動電力を供給しすべての受信信号からキャリアを取り出しサブキャリア選択部においてサブキャリア毎に選択合成を行なうサブキャリア選択合成モードと、前記サブキャリア選択情報に基づいて良好な受信信号を得られるアンテナを選択し、前記電力制御部は該選択されたアンテナに接続されているキャリア復元部にのみ電力を供給するアンテナ選択モードを備える、
ことを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項９】
複数のＯＦＤＭ（直交周波数多重分割）受信信号を選択的に使用するＯＦＤＭ受信装置であって、
受信アンテナと、受信信号をＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートするＲＦ及びＩＦ部と、アナログのベースバンド信号をＡ／Ｄ変換してディジタル信号に変換するディジタル変換部と、前記ディジタル変換部により変換されたディジタル信号をフーリエ変換して周波数軸上のキャリア信号を取り出すフーリエ変換部をそれぞれ含む複数の受信系統と、
前記の各受信系統からの出力信号の電力をサブキャリア毎に比較し、サブキャリア単位で選択合成を行なうサブキャリア選択部と、
前記の各受信系統に設けられた、ＲＦ及びＩＦ部における出力の平均パワーを検出する電力検出部と、
前記の各受信系統のＲＦ及びＩＦ部における出力の平均パワーを比較する電力比較部と、
前記電力比較部における比較結果に基づいて、各受信系統のＡ／Ｄ変換部及びフーリエ変換部への供給電力を制御する電力制御部と、
を具備することを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
【請求項１０】
前記電力制御部は、平均パワーが最大となるアンテナに接続されているＡ／Ｄ変換部及びフーリエ変換部にのみ駆動電力を供給し、それ以外のアンテナに接続されているＡ／Ｄ変換部及びフーリエ変換部への電力供給を遮断する、
ことを特徴とする請求項９に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【請求項１１】
複数のＯＦＤＭ（直交周波数多重分割）受信信号を選択的に使用するＯＦＤＭ受信装置であって、
受信アンテナと、受信信号をＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートするＲＦ及びＩＦ部と、アナログのベースバンド信号をＡ／Ｄ変換してディジタル信号に変換するディジタル変換部と、前記ディジタル変換部により変換されたディジタル信号をフーリエ変換して周波数軸上のキャリア信号を取り出すフーリエ変換部をそれぞれ含む複数の受信系統と、
前記の各受信系統からの出力信号の電力をサブキャリア毎に比較し、サブキャリア単位で選択合成を行なうサブキャリア選択部と、
前記の各受信系統に設けられた、Ａ／Ｄ変換部における出力の平均パワーを検出する電力検出部と、
前記の各受信系統のＡ／Ｄ変換部における出力の平均パワーを比較する電力比較部と、
前記電力比較部における比較結果に基づいて、各受信系統のフーリエ変換部への供給電力を制御する電力制御部と、
を具備することを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
【請求項１２】
前記電力制御部は、平均パワーが最大となるアンテナに接続されているフーリエ変換部にのみ駆動電力を供給し、それ以外のアンテナに接続されているフーリエ変換部への電力供給を遮断する、
ことを特徴とする請求項９に記載のＯＦＤＭ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数が設定されたＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式の受信装置に係り、特に、ダイバーシティ受信を行なうことによりにより２波目以降の遅延波を打ち消す又は弱めるようなチャネル特性を得るＯＦＤＭ受信装置に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、本発明は、複数のアンテナ素子で受信した信号をサブキャリア毎に選択ダイバーシティ受信して周波数特性を改善するＯＦＤＭ受信装置に係り、特に、消費電力を考慮しながら伝播路の状況に応じた選択ダイバーシティ受信を行なうＯＦＤＭ受信装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
近年、携帯電話や車載電話など移動通信の普及と需要が目覚しく進展している。今や誰もが移動通信機器を使用し、社会生活上の必需品として認知されつつある。ところが、移動伝搬環境で無線伝送を行なう場合、フェージングによる伝送品質の劣化が特に問題となる。
【０００４】
無線伝送の高速化・高品質化を実現する技術として「ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式」が期待されている。ＯＦＤＭ方式とは、マルチキャリア（多重搬送波）伝送方式の一種で、各キャリアがシンボル区間内で相互に直交するように各キャリアの周波数が設定されている。
【０００５】
ＯＦＤＭ方式における情報伝送の一例は、シリアルで送られてきた情報を情報伝送レートより遅いシンボル周期毎にシリアル／パラレル変換して出力される複数のデータを各キャリアに割り当ててキャリア毎に変調を行ない、その複数キャリアについて逆ＦＦＴを行なうことで周波数軸での各キャリアの直交性を保持したまま時間軸の信号に変換して送信する。
【０００６】
例えば、各キャリアはＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）変調を行なうとして情報伝送速度の２５６分の１のシンボル周期でシリアル／パラレル変換するとキャリア総数は２５６となり、逆ＦＦＴは２５６キャリアについて行なうことになる。復調はこの逆の操作、すなわちＦＦＴを行なって時間軸の信号を周波数軸の信号に変換して各キャリアについてそれぞれの変調方式に対応した復調を行ない、パラレル／シリアル変換して元のシリアル信号で送られた情報を再生するといったことで行なわれる。
【０００７】
ＯＦＤＭ伝送方式は、遅延波があっても良好な伝送特性を有することが実験で確かめられている。例えば、無線ＬＡＮの規格として当業界において広く知られているＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格では、５ＧＨｚ帯でＯＦＤＭ方式を用い、伝送速度最大５４Ｍｂｐｓを可能にしている。
【０００８】
ＯＦＤＭ方式による伝送は、同じ伝送容量のシングル・キャリア伝送方式に比べ、１シンボル周期が長くなるので、到来波の遅延時間差が大きなマルチパス・フェージングや選択性フェージングに対する耐フェージング特性が強いという特徴がある。しかしながら、各到来波の遅延時間差が比較的小さなフラット・フェージングに対する耐フェージング特性は強いとは言い難い。
【０００９】
図４には、マルチパス路におけるＯＦＤＭ信号の周波数特性を示している。第１到来波（例えば直接波などの所望波）に対して振幅ρ、遅延τの第２遅延波（反射波などの干渉波）が受信される通信路においては、ＯＦＤＭ信号の周波数特性は、周波数差１／τ毎に１−ρの信号振幅となる。特に、インターリーバのサイズＭ×Ｎ、キャリア間隔Δｆｃのとき、Ｍ／τ＝Δｆｃ若しくはＮ／τ＝Δｆｃが成り立つ場合には、受信側においてデインターリーブ後の符号シンボルの振幅が連続して落ち込み、バースト的な誤りを起こす。
【００１０】
このような受信信号振幅が落ち込むキャリアにおいては、信号間の相関が小さくなるように配置された複数のアンテナで受信した信号を用いる「ダイバーシティ（ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ）受信」が有効であることが知られている。ダイバーシティ受信には、複数の受信信号のうち最も信号電力が強い受信信号を選択的に使用する「選択的ダイバーシティ」と、複数の受信信号をそれぞれ復調してその最大比合成をとる「最大比合成ダイバーシティ」が挙げられる。装置規模から比較すると、選択的ダイバーシティは受信信号選択後の受信系統を１つにまとめることができるが、最大比合成ダイバーシティは復調に至るまでの受信系統が受信信号毎に必要となるため大規模となる。
【００１１】
図５には、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ用のアレーアンテナを用いて選択合成を行なうＯＦＤＭ受信機の構成例（従来例）を示している（例えば、非特許文献１を参照のこと）。
【００１２】
各アンテナ１−１〜１−Ｌで受信された各受信信号は、それぞれ対応するＲＦ及びＩＦ回路２−１〜２−ＬによってＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートされる。次いで、ダウンコンバートされた各ベースバンド信号は、それぞれ対応するＡ／Ｄ変換器３−１〜３−Ｌによってディジタル信号に変換される。さらに、時間軸の各ディジタル信号をＤＦＴ（ディジタル・フーリエ変換部）４−１〜４〜Ｌによってフーリエ変換して周波数軸上の各キャリア信号として取り出す。
【００１３】
選択合成部５は、アンテナ１、ＲＦ及びＩＦ回路２、Ａ／Ｄ変換器３、及びＤＦＴ４からなる各受信系統で受信された信号の電力をサブキャリア毎に比較し、例えばその最大のものを選択して取り出す。その後、選択されたキャリアは、デインタリーバ６においてデインタリーブされ、復号器７において復号され、元の送信情報に復元される。
【００１４】
図６には、図５に示したＯＦＤＭ受信装置においてサブキャリア単位で選択合成を行なう原理について図解している。但し、説明の簡素化のため、アレーアンテナのアンテナ本数（すなわち受信系統の個数）は２とする。
【００１５】
同図には、アンテナ１−１及びアンテナ１−２で受信された信号の各キャリアの電力が示されている。周波数ｆ１、ｆ４、ｆ５で伝送された各サブキャリアに関しては、アンテナ１−１で受信された方の受信電力が大きく、また、周波数ｆ２、ｆ４で伝送された各サブキャリアに関しては他方のアンテナ１−２で受信された方の受信電力が大きい。
【００１６】
このような場合、選択合成部５では、周波数ｆ１、ｆ４、ｆ５のではアンテナ１−１で受信されたサブキャリアを選択するが、周波数ｆ２、ｆ４ではアンテナ１−２で受信されたサブキャリアを選択する。
【００１７】
このようにサブキャリア単位で各アンテナの受信電力を比較して選択合成を行なう操作によれば、キャリア毎のＳＮ比を改善することができるので、極めて良好な受信性能を得ることができる。
【００１８】
しかしながら、図５に示すようなサブキャリア選択を行なうダイバーシティＯＦＤＭ受信機の構成の場合、各アンテナ素子毎にサブキャリアを取り出す必要があることから、図示の通りすべての受信系統にＡ／Ｄ変換器及びＤＦＴを装備し、これを駆動する必要があるため、回路規模が増大する。また、すべての受信系統において復調並びにＤＦＴを動作させた場合、受信装置全体の消費電力は相当大きな値を示す。
【００１９】
また、伝播特性が劣悪なマルチパス環境ならともかく、誤り率が悪くない比較的良好な通信環境においては、サブキャリア単位での選択合成は必要でなく、すべての受信系統を動作させることは冗長であると思料される。
【００２０】
【非特許文献１】
松本洋一、望月伸晃、梅比良正弘共著「ＴＤＭＡ−ＴＤＤ広帯域移動無線通信システム用ＯＦＤＭサブチャネル空間合成送信ダバーシチ」（電気情報通信学会技術報告，Ｒｃｓ９７−２０９）
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ダイバーシティ受信を行なうことによりにより２波目以降の遅延波を打ち消す又は弱めるようなチャネル特性を得る、優れたＯＦＤＭ受信装置を提供することにある。
【００２２】
本発明のさらなる目的は、複数のアンテナ素子で受信した信号をサブキャリア毎に選択ダイバーシティ受信して周波数特性を改善することができる、優れたＯＦＤＭ受信装置を提供することにある。
【００２３】
本発明のさらなる目的は、消費電力を考慮しながら伝播路の状況に応じた選択ダイバーシティ受信を行なうことができる、優れたＯＦＤＭ受信装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明は、上記課題を参酌してなされたものであり、その第１の側面は、複数のＯＦＤＭ（直交周波数多重分割）受信信号を選択的に使用するＯＦＤＭ受信装置であって、
１以上の受信アンテナと、
各受信アンテナ毎に設けられた、受信信号をＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートするＲＦ及びＩＦ部と、アナログのベースバンド信号をＡ／Ｄ変換してディジタル信号に変換するディジタル変換部と、前記ディジタル変換部により変換されたディジタル信号をフーリエ変換して周波数軸上のキャリア信号を取り出すフーリエ変換部とを含んだキャリア復元部と、
前記の各キャリア復元部からの出力信号の電力をサブキャリア毎に比較し、サブキャリア単位で選択合成を行なうサブキャリア選択部と、
前記サブキャリア選択部によるサブキャリア選択情報に基づいて、各アンテナに接続されたキャリア復元部へ電力供給を制御する電力制御部と、
を具備することを特徴とするＯＦＤＭ受信装置である。ここで、選択合成されたディジタル信号をデインターリーブ処理するデインタリーバ並びに復号処理する復号器をさらに備えていてもよい。
【００２５】
ＯＦＤＭ方式による伝送は、同じ伝送容量のシングル・キャリア伝送方式に比べ、１シンボル周期が長くなるので、到来波の遅延時間差が大きなマルチパス・フェージングや選択性フェージングに対する耐フェージング特性が強いが、各到来波の遅延時間差が比較的小さなフラット・フェージングに対する耐フェージング特性は強い。また、フラット・フェージングに対しては、信号間の相関が小さくなるように配置された複数のアンテナで受信した信号を用いるダイバーシティ受信が有効であることが知られている。
【００２６】
例えば、サブキャリア単位で各アンテナの受信電力を比較して選択合成を行なう操作によれば、キャリア毎のＳＮ比を改善することができるので、極めて良好な受信性能を得ることができる。しかしながら、サブキャリア選択を行なうダイバーシティＯＦＤＭ受信機の構成の場合、各アンテナ素子毎にサブキャリアを取り出す必要があることから、すべての受信系統にＡ／Ｄ変換器及びＤＦＴを装備し、これを駆動する必要があるため、回路規模が増大するという問題、さらにはすべての受信系統において復調並びにＤＦＴを動作させた場合、受信装置全体の消費電力が増大するという問題がある。
【００２７】
これに対し、本発明の第１の側面に係るＯＦＤＭ受信装置は、サブキャリア選択により良好な受信性能を得ることができるとともに、サブキャリア選択情報に基づいて、良好な受信信号を得られるアンテナを選択し、それ以外に接続されているキャリア復元部の少なくとも一部の回路への給電を停止することによって、冗長な回路動作を停止して、低消費電力化を実現することができる。
【００２８】
ここで、前記電力制御部は、選択された以外のアンテナに接続されているキャリア復元部のうち、ＲＦ及びＩＦ部、Ａ／Ｄ変換部、及びフーリエ変換部すべての電力供給を遮断することによって消費電力を大幅に節約することができる。また、少なくともフーリエ変換部への給電を停止することによって、相当の低消費電力効果を得ることができる。
【００２９】
前記電力制御部は、例えば受信パケット毎にアンテナの選択を行なうようにしてもよい。そして、良好な受信信号を得られるアンテナを選択するために、例えば、受信されたパケットのヘッダ部における各アンテナの受信電力の平均パワーを比較するようにすればよい。あるいは、前記電力制御部は、シンボル毎に挿入されているパイロット信号における各アンテナの受信電力の平均パワーを比較するようにしてもよい。
【００３０】
また、各受信アンテナとキャリア復元部に開閉スイッチを挿設してもよい。そして、スイッチ制御部が、前記電力制御部におけるアンテナの選択結果に基づいて、選択されたアンテナのスイッチをオンするとともに、それ以外のアンテナのスイッチをオフするようにして、使用しない受信系統において無駄な受信処理を行なわないようにしてもよい。
【００３１】
また、本発明の第１の側面に係るＯＦＤＭ受信装置は、受信信号の平均電力強度やサブキャリア選択情報などに基づいて通信環境を推定し、この通信環境に応じて、サブキャリア毎に選択合成を行なうサブキャリア合成モードと、受信アンテナを選択するアンテナ選択モードを切り替えて動作するようにしてもよい。
【００３２】
サブキャリア選択合成モードにおいては、前記電力制御部が各受信アンテナに接続されるすべてのキャリア復元部に駆動電力を供給し、すべての受信信号からキャリアを取り出しサブキャリア選択部においてサブキャリア毎に選択合成を行なうようにする。
【００３３】
また、アンテナ選択モードにおいては、前記サブキャリア選択情報に基づいて良好な受信信号を得ることができるアンテナを選択し、前記電力制御部は良好な受信信号を得られるアンテナに接続されているキャリア復元部にのみ電力を供給する。この場合、駆動電力が与えられているキャリア復元部においてのみアンテナの受信信号からサブキャリアが取り出され、データの復号処理が行なわれる。言い換えれば、すべての受信信号からサブキャリアを取り出すことは行なわない。復調処理しないアンテナにおけるキャリア復元部の消費電力が節約される。
【００３４】
したがって、伝播特性が劣悪なマルチパス環境においてはサブキャリア選択合成モードで受信動作を行なうことにより、誤り率を一定以下に保った良好な受信性能を確保することができる。また、誤り率が悪くない比較的良好な通信環境においては、アンテナ選択モードで受信動作を行なうことにより、すべての受信系統を動作させサブキャリア単位での選択合成を行なうという冗長性を排除し、低消費電力化を図ることができる。
【００３５】
また、本発明の第２の側面は、複数のＯＦＤＭ（直交周波数多重分割）受信信号を選択的に使用するＯＦＤＭ受信装置であって、
受信アンテナと、受信信号をＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートするＲＦ及びＩＦ部と、アナログのベースバンド信号をＡ／Ｄ変換してディジタル信号に変換するディジタル変換部と、前記ディジタル変換部により変換されたディジタル信号をフーリエ変換して周波数軸上のキャリア信号を取り出すフーリエ変換部をそれぞれ含む複数の受信系統と、
前記の各受信系統からの出力信号の電力をサブキャリア毎に比較し、サブキャリア単位で選択合成を行なうサブキャリア選択部と、
前記の各受信系統に設けられた、ＲＦ及びＩＦ部における出力の平均パワーを検出する電力検出部と、
前記の各受信系統のＲＦ及びＩＦ部における出力の平均パワーを比較する電力比較部と、
前記電力比較部における比較結果に基づいて、各受信系統のＡ／Ｄ変換部及びフーリエ変換部への供給電力を制御する電力制御部と、
を具備することを特徴とするＯＦＤＭ受信装置である。
【００３６】
本発明の第２の側面に係るＯＦＤＭ受信装置は、上述した本発明の第１の側面に係るＯＦＤＭ受信装置の変形例である。この場合、各ＲＦ及びＩＦ部の出力を用いて検出された受信電力が最大となるアンテナに接続されているＡ／Ｄ変換部及びフーリエ変換部にのみ駆動電力を供給し、それ以外のアンテナに接続されているＡ／Ｄ変換部及びフーリエ変換部への電力供給を遮断する。これによって、すべての受信系統を動作させサブキャリア単位での選択合成を行なうという冗長性を排除し、低消費電力化を図ることができる。
【００３７】
本発明の第２の側面に係るＯＦＤＭ受信装置の場合、すべての受信系統においてＲＦ部を常に動作させる必要があるため、本発明の第１の側面に係るＯＦＤＭ受信装置におけるアンテナ選択モードよりも消費電力は高くなる。但し、サブキャリアを取り出さずにアナログ受信信号の段階でアンテナ選択を行なうので、実時間で選択ダイバーシティ受信を実現することができる。
【００３８】
また、本発明の第３の側面は、複数のＯＦＤＭ（直交周波数多重分割）受信信号を選択的に使用するＯＦＤＭ受信装置であって、
受信アンテナと、受信信号をＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートするＲＦ及びＩＦ部と、アナログのベースバンド信号をＡ／Ｄ変換してディジタル信号に変換するディジタル変換部と、前記ディジタル変換部により変換されたディジタル信号をフーリエ変換して周波数軸上のキャリア信号を取り出すフーリエ変換部をそれぞれ含む複数の受信系統と、
前記の各受信系統からの出力信号の電力をサブキャリア毎に比較し、サブキャリア単位で選択合成を行なうサブキャリア選択部と、
前記の各受信系統に設けられた、Ａ／Ｄ変換部における出力の平均パワーを検出する電力検出部と、
前記の各受信系統のＡ／Ｄ変換部における出力の平均パワーを比較する電力比較部と、
前記電力比較部における比較結果に基づいて、各受信系統のフーリエ変換部への供給電力を制御する電力制御部と、
を具備することを特徴とするＯＦＤＭ受信装置である。
【００３９】
本発明の第３の側面に係るＯＦＤＭ受信装置は、上述した本発明の第１の側面に係るＯＦＤＭ受信装置のさらに他の変形例である。この場合、各Ａ／Ｄ変換部の出力を用いて検出された受信電力が最大となるアンテナに接続されているフーリエ変換部にのみ駆動電力を供給し、それ以外のアンテナに接続されているフーリエ変換部への電力供給を遮断する。これによって、すべての受信系統を動作させサブキャリア単位での選択合成を行なうという冗長性を排除し、低消費電力化を図ることができる。
【００４０】
本発明の第３の側面に係るＯＦＤＭ受信装置の場合、すべての受信系統においてＲＦ及びＩＦ部並びにＡ／Ｄ変換部を常に動作させる必要があるため、本発明の第１の側面に係るＯＦＤＭ受信装置におけるアンテナ選択モードよりも消費電力は高くなる。但し、サブキャリアを取り出す前の段階でアンテナ選択を行なうので、実時間で選択ダイバーシティ受信を実現することができる。
【００４１】
本発明のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本発明の実施形態や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。
【００４３】
図１には、本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を模式的に示している。後述するように、このＯＦＤＭ受信装置は、サブキャリア毎に選択合成を行なうサブキャリア選択合成モードと、受信アンテナを選択するアンテナ選択モードを備えている。
【００４４】
各アンテナ１１−１〜１１−Ｌでは、それぞれ異なる指向性を以ってＯＦＤＭ伝送信号が受信される。そして、各受信信号は、それぞれ開閉スイッチ１２−１〜１２−Ｌを介して、対応するＲＦ及びＩＦ回路１３−１〜１３−Ｌに接続されている。サブキャリア選択合成モードの期間では、各アンテナ１１−１〜１１−Ｌの受信信号から取り出されたサブキャリアを選択合成する必要から、すべてのスイッチ１２−１〜１２−Ｌがオンされる。他方、アンテナ選択モードの期間においては、選択されたアンテナのスイッチのみがオンされる。
【００４５】
まず、サブキャリア選択合成モードでの動作について説明する。ＲＦ及びＩＦ回路１３−１〜１３−Ｌによって、各アンテナ１１−１〜１１−Ｌの受信信号はＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートされる。次いで、ダウンコンバートされた各ベースバンド信号は、それぞれ対応するＡ／Ｄ変換器１４−１〜１４−Ｌによってディジタル信号に変換される。さらに、時間軸の各ディジタル信号をＤＦＴ（ディジタル・フーリエ変換部）１５−１〜１５〜Ｌによってフーリエ変換して周波数軸上の各キャリア信号として取り出す。
【００４６】
サブキャリア選択部１６は、アンテナ１１、ＲＦ及びＩＦ回路１３、Ａ／Ｄ変換器１４、及びＤＦＴ１５からなる各受信系統で受信された信号の電力をサブキャリア毎に比較し、例えばその最大のものを選択して取り出す。
【００４７】
サブキャリア選択部１６では、サブキャリア単位で各アンテナの受信電力を比較して選択合成を行なうことができる。サブキャリアキャリア毎のＳＮ比を改善することができるので、極めて良好な受信性能を得ることができる。サブキャリア選択合成の原理は、図６を参照しながら説明した通りである。
【００４８】
その後、選択されたキャリアは、デインタリーバ１７においてデインターリーブされ、復号器１８において復号され、元の送信情報に復元される。
【００４９】
次いで、アンテナ選択モードでの装置動作について説明する。本実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置では、各受信系統毎に、受信信号からキャリアを取り出すための各回路モジュール、すなわちＲＦ及びＩＦ回路１３と、Ａ／Ｄ変換部１４と、ＤＦＴ１５への駆動電力の供給を制御するイネーブル制御回路２１が配設されている。
【００５０】
そして、各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌの給電動作は、電力制御部２２によって統括的にコントロールされる。電力制御部２２は、サブキャリア選択部１６からのサブキャリア選択情報に基づいて、各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌの給電動作を決定する。すなわち、サブキャリア選択情報に基づいて、良好な受信信号を得られるアンテナを１つ選択し、このアンテナに接続されている各回路モジュールへ駆動電力を供給するとともに、それ以外のアンテナに接続されている各回路モジュールへの電力供給を停止するよう、各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌへ指示信号を出力する。この場合、選択された唯一つのアンテナからの受信信号に基づいて、データ復調並びに復号処理が行なわれる。
【００５１】
電力制御部２２及び各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌを用いてこのようなアンテナ選択を行なうことにより、すべてのアンテナ１１−１〜１１−Ｌの受信信号からキャリアを取り出しサブキャリア選択合成を行なう場合に比し、装置の消費電力を大幅に低減することができる。
【００５２】
電力制御部２２は、例えばパケット毎にアンテナの選択を繰り返し行なう。そして、良好な受信信号を得られるアンテナを選択するために、例えば、受信されたパケットのヘッダ部における各アンテナの受信電力の平均パワーを比較するようにすればよい。あるいは、シンボル毎に挿入されているパイロット信号における各アンテナの受信電力の平均パワーを比較するようにしてもよい。
【００５３】
また、スイッチ制御部２３は、アンテナ選択モード下では、各受信系統においてアンテナ１１−１〜１１〜ＬとＲＦ及びＩＦ部１３−１〜１３−Ｌの間に挿設されている開閉スイッチ１２−１〜１２−Ｌのオン・オフ動作を制御する。本実施形態では、スイッチ制御部２３は、電力制御部２２におけるアンテナの選択結果に基づいて、選択されたアンテナのスイッチをオンするとともに、それ以外のアンテナのスイッチをオフするようにして、無駄な受信処理を行なわないようにしている。
【００５４】
図１に示したＯＦＤＭ受信装置では、すべてのアンテナの受信信号からキャリアを取り出してサブキャリア毎に選択合成を行なうサブキャリア合成モードと、受信信号の処理を行なうアンテナを選択するアンテナ選択モードを切り替えて動作することができる。
【００５５】
このような動作モードの切り替えは、通信環境に応じて行なわれる。すなわち、電力制御部２２は、受信信号の平均電力強度やサブキャリア選択情報などに基づいて通信環境を推定する。そして、伝播特性が劣悪なマルチパス環境においてはサブキャリア選択合成モードで受信動作を行なう一方、誤り率が悪くない比較的良好な通信環境においては、アンテナ選択モードで受信動作を行なう。
【００５６】
サブキャリア選択合成モードにおいては、電力制御部２２は、すべての受信系統の回路モジュールに駆動電力を供給し、すべての受信アンテナ１１−１〜１１−Ｌからの受信信号からキャリアを取り出しサブキャリア選択部１６においてサブキャリア毎に選択合成を行なうようにする。
【００５７】
これによって、伝播特性が劣悪なマルチパス環境においても、誤り率を一定以下に保った良好な受信性能を確保することができる。
【００５８】
また、アンテナ選択モードにおいては、サブキャリア選択部１６におけるサブキャリア選択情報に基づいて良好な受信信号を得られるアンテナを選択する。そして、電力制御部２２は、良好な受信信号を得られるアンテナの受信系統に対してのみ電力を供給するよう、各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌへ指示信号を出力する。この場合、駆動電力が与えられている受信系統においてのみアンテナの受信信号からサブキャリアが取り出され、データの復号処理が行なわれる。
【００５９】
これによって、誤り率が悪くない比較的良好な通信環境においては、すべての受信系統を動作させサブキャリア単位での選択合成を行なうという冗長性を排除し、低消費電力化を図ることができる。
【００６０】
図２には、本発明の第２の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を模式的に示している。後述するように、このＯＦＤＭ受信装置は、サブキャリア毎に選択合成を行なうサブキャリア選択合成モードと、受信アンテナを選択するアンテナ選択モードを備えている。
【００６１】
各アンテナ１１−１〜１１−Ｌでは、それぞれ異なる指向性を以ってＯＦＤＭ伝送信号が受信される。そして、各受信信号は、それぞれ開閉スイッチ１２−１〜１２−Ｌを介して、対応するＲＦ及びＩＦ回路１３−１〜１３−Ｌに接続されている。サブキャリア選択合成モードの期間では、各アンテナ１１−１〜１１−Ｌの受信信号から取り出されたサブキャリアを選択合成する必要から、すべてのスイッチ１２−１〜１２−Ｌがオンされる。他方、アンテナ選択モードの期間においては、選択されたアンテナのスイッチのみがオンされる。
【００６２】
まず、サブキャリア選択合成モードでの動作について説明する。ＲＦ及びＩＦ回路１３−１〜１３−Ｌによって、各アンテナ１１−１〜１１−Ｌの受信信号はＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートされる。次いで、ダウンコンバートされた各ベースバンド信号は、それぞれ対応するＡ／Ｄ変換器１４−１〜１４−Ｌによってディジタル信号に変換される。さらに、時間軸の各ディジタル信号をＤＦＴ（ディジタル・フーリエ変換部）１５−１〜１５〜Ｌによってフーリエ変換して周波数軸上の各キャリア信号として取り出す。
【００６３】
サブキャリア選択部１６は、アンテナ１１、ＲＦ及びＩＦ回路１３、Ａ／Ｄ変換器１４、及びＤＦＴ１５からなる各受信系統で受信された信号の電力をサブキャリア毎に比較し、例えばその最大のものを選択して取り出す。
【００６４】
サブキャリア選択部１６では、サブキャリア単位で各アンテナの受信電力を比較して選択合成を行なうことができる。サブキャリアキャリア毎のＳＮ比を改善することができるので、極めて良好な受信性能を得ることができる。サブキャリア選択合成の原理は、図６を参照しながら説明した通りである。
【００６５】
その後、選択されたキャリアは、デインタリーバ１７においてデインターリーブされ、復号器１８において復号され、元の送信情報に復元される。
【００６６】
次いで、アンテナ選択モードでの装置動作について説明する。本実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置では、各受信系統毎に、ＲＦ及びＩＦ回路１３から出力されるアナログ受信信号の電力を検出する電力検出部３１−１〜３１−Ｌが配設されている。また、Ａ／Ｄ変換部１４並びにＤＦＴ１５への駆動電力の供給を制御するイネーブル制御回路２１が配設されている。
【００６７】
そして、各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌの給電動作は、電力制御部２２によって統括的にコントロールされる。電力制御部２２は、各電力検出部３１−１〜３１−Ｌから得られる受信系統毎の受信電力強度に基づいて、各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌの給電動作を決定する。すなわち、受信電力の比較結果に基づいて、良好な受信信号を得られるアンテナを１つ選択し、このアンテナに接続されている各回路モジュールへ駆動電力を供給するとともに、それ以外のアンテナに接続されている各回路モジュールへの電力供給を停止するよう、各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌへ指示信号を出力する。この場合、選択された唯一つのアンテナからの受信信号に基づいてデータ復調並びに復号処理が行なわれる。
【００６８】
また、スイッチ制御部２３は、アンテナ選択モード下において、各受信系統においてアンテナ１１−１〜１１〜ＬとＲＦ及びＩＦ部１３−１〜１３−Ｌの間に挿設されている開閉スイッチ１２−１〜１２−Ｌのオン・オフ動作を制御する。本実施形態では、スイッチ制御部２３は、電力制御部２２におけるアンテナの選択結果に基づいて、選択されたアンテナのスイッチをオンするとともに、それ以外のアンテナのスイッチをオフするようにして、無駄な受信処理を行なわないようにしている。
【００６９】
電力制御部２２及び各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌを用いてこのようなアンテナ選択を行なうことにより、すべてのアンテナ１１−１〜１１−Ｌの受信信号からキャリアを取り出しサブキャリア選択合成を行なう場合に比し、装置の消費電力を大幅に低減することができる。
【００７０】
本発明の第２の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置によれば、各ＲＦ及びＩＦ回路１３−１〜１３−Ｌの出力を用いて検出された受信電力が最大となるアンテナ１１に接続されているＡ／Ｄ変換部１４及びフーリエ変換部１５にのみ駆動電力を供給し、それ以外のアンテナに接続されているＡ／Ｄ変換部及びフーリエ変換部への電力供給を遮断する。これによって、すべての受信系統を動作させサブキャリア単位での選択合成を行なうという冗長性を排除し、低消費電力化を図ることができる。
【００７１】
本発明の第２の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置の場合、すべての受信系統においてＲＦ及びＩＦ回路１３を常に動作させる必要がある。このため、本発明の第１の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置におけるアンテナ選択モードよりも消費電力は高くなる。但し、サブキャリアを取り出さずにアナログ受信信号の段階でアンテナ選択を行なうので、実時間で選択ダイバーシティ受信を実現することができる。
【００７２】
図３には、本発明の第３の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を模式的に示している。後述するように、このＯＦＤＭ受信装置は、サブキャリア毎に選択合成を行なうサブキャリア選択合成モードと、受信アンテナを選択するアンテナ選択モードを備えている。
【００７３】
各アンテナ１１−１〜１１−Ｌでは、それぞれ異なる指向性を以ってＯＦＤＭ伝送信号が受信される。そして、各受信信号は、それぞれ開閉スイッチ１２−１〜１２−Ｌを介して、対応するＲＦ及びＩＦ回路１３−１〜１３−Ｌに接続されている。サブキャリア選択合成モードの期間では、各アンテナ１１−１〜１１−Ｌの受信信号から取り出されたサブキャリアを選択合成する必要から、すべてのスイッチ１２−１〜１２−Ｌがオンされる。他方、アンテナ選択モードの期間においては、選択されたアンテナのスイッチのみがオンされる。
【００７４】
まず、サブキャリア選択合成モードでの動作について説明する。ＲＦ及びＩＦ回路１３−１〜１３−Ｌによって、各アンテナ１１−１〜１１−Ｌの受信信号はＲＦ周波数帯からベースバンド信号にダウンコンバートされる。次いで、ダウンコンバートされた各ベースバンド信号は、それぞれ対応するＡ／Ｄ変換器１４−１〜１４−Ｌによってディジタル信号に変換される。さらに、時間軸の各ディジタル信号をＤＦＴ（ディジタル・フーリエ変換部）１５−１〜１５〜Ｌによってフーリエ変換して周波数軸上の各キャリア信号として取り出す。
【００７５】
サブキャリア選択部１６は、アンテナ１１、ＲＦ及びＩＦ回路１３、Ａ／Ｄ変換器１４、及びＤＦＴ１５からなる各受信系統で受信された信号の電力をサブキャリア毎に比較し、例えばその最大のものを選択して取り出す。
【００７６】
サブキャリア選択部１６では、サブキャリア単位で各アンテナの受信電力を比較して選択合成を行なうことができる。サブキャリアキャリア毎のＳＮ比を改善することができるので、極めて良好な受信性能を得ることができる。サブキャリア選択合成の原理は、図６を参照しながら説明した通りである。
【００７７】
その後、選択されたキャリアは、デインタリーバ１７においてデインターリーブされ、復号器１８において復号され、元の送信情報に復元される。
【００７８】
次いで、アンテナ選択モードでの装置動作について説明する。本実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置では、各受信系統毎に、Ａ／Ｄ変換部１４から出力されるディジタル受信信号の電力を検出する電力検出部３１−１〜３１−Ｌが配設されている。また、ＤＦＴ１５への駆動電力の供給を制御するイネーブル制御回路２１が配設されている。
【００７９】
そして、各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌの給電動作は、電力制御部２２によって統括的にコントロールされる。電力制御部２２は、各電力検出部３１−１〜３１−Ｌから得られる受信系統毎の受信電力強度に基づいて、各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌの給電動作を決定する。すなわち、受信電力の比較結果に基づいて、良好な受信信号を得られるアンテナを１つ選択し、このアンテナに接続されている各回路モジュールへ駆動電力を供給するとともに、それ以外のアンテナに接続されている各回路モジュールへの電力供給を停止するよう、各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌへ指示信号を出力する。この場合、選択された唯一つのアンテナからの受信信号に基づいてデータ復調並びに復号処理が行なわれる。
【００８０】
また、スイッチ制御部２３は、各受信系統においてアンテナ１１−１〜１１〜ＬとＲＦ及びＩＦ部１３−１〜１３−Ｌの間に挿設されている開閉スイッチ１２−１〜１２−Ｌのオン・オフ動作を制御する。本実施形態では、スイッチ制御部２３は、電力制御部２２におけるアンテナの選択結果に基づいて、選択されたアンテナのスイッチをオンするとともに、それ以外のアンテナのスイッチをオフするようにして、無駄な受信処理を行なわないようにしている。
【００８１】
電力制御部２２及び各イネーブル制御回路２１−１〜２１−Ｌを用いてこのようなアンテナ選択を行なうことにより、すべてのアンテナ１１−１〜１１−Ｌの受信信号からキャリアを取り出しサブキャリア選択合成を行なう場合に比し、装置の消費電力を大幅に低減することができる。
【００８２】
本発明の第３の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置によれば、Ａ／Ｄ変換部１４の出力を用いて検出された受信電力が最大となるアンテナ１１に接続されているフーリエ変換部１５にのみ駆動電力を供給し、それ以外のアンテナに接続されているフーリエ変換部への電力供給を遮断する。これによって、すべての受信系統を動作させサブキャリア単位での選択合成を行なうという冗長性を排除し、低消費電力化を図ることができる。
【００８３】
本発明の第３の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置の場合、すべての受信系統においてＲＦ及びＩＦ回路１３並びにＡ／Ｄ変換部１４を常に動作させる必要があるため、本発明の第１の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置におけるアンテナ選択モードよりも消費電力は高くなる。但し、サブキャリアを取り出さずにアナログ受信信号の段階でアンテナ選択を行なうので、実時間で選択ダイバーシティ受信を実現することができる。
【００８４】
［追補］
以上、特定の実施形態を参照しながら、本発明について詳解してきた。しかしながら、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。本発明の要旨を判断するためには、冒頭に記載した特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明によれば、複数のアンテナ素子で受信した信号をサブキャリア毎に選択ダイバーシティ受信して周波数特性を改善することができる、優れたＯＦＤＭ受信装置を提供することができる。
【００８６】
また、本発明によれば、消費電力を考慮しながら伝播路の状況に応じた選択ダイバーシティ受信を行なうことができる、優れたＯＦＤＭ受信装置を提供することができる。
【００８７】
本発明に係るＯＦＤＭ受信装置は、サブキャリア毎に選択合成を行なうサブキャリア選択合成モードと、受信アンテナを選択するアンテナ選択モードを備えている。すなわち、通信環境に応じて適当な動作モードで動作することにより、劣悪な通信環境下で良好な受信性能を得るためにサブキャリア選択合成を行なうが、比較的良好な通信環境で各アンテナ素子に接続されるＲＦ及びＩＦ回路、Ａ／Ｄ変換器、ＤＤＴを不要に動作させずに済む。すなわち、消費電力を考慮しながら伝播路の状況に応じた選択ダイバーシティ受信を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を模式的に示した図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を模式的に示した図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を模式的に示した図である。
【図４】マルチパス路におけるＯＦＤＭ信号の周波数特性を示した図である。
【図５】ＩＥＥＥ８０２．１１ａ用のアレーアンテナを用いたＯＦＤＭ受信機の構成例（従来例）を示した図である。
【図６】図５に示したＯＦＤＭ受信装置においてサブキャリア単位で選択合成を行なう原理を説明するための図である。
【符号の説明】
１−１〜１−Ｌ…アンテナ
２−１〜２−Ｌ…ＲＦ及びＩＦ回路
３−１〜３−Ｌ…Ａ／Ｄ変換器
４−１〜４〜Ｌ…ＤＦＴ
５…選択合成部
６…デインタリーバ
７…復号器
１１−１〜１１−Ｌ…アンテナ
１２−１〜１２−Ｌ…開閉スイッチ
１３−１〜１３−Ｌ…ＲＦ及びＩＦ回路
１４−１〜１４−Ｌ…Ａ／Ｄ変換器
１５−１〜１５〜Ｌ…ＤＦＴ
１６…選択合成部
１７…デインタリーバ
１８…復号器
２１…イネーブル制御回路
２２…電力制御部
２３…スイッチ制御部
３１−１〜３１−Ｌ…電力検出部
【図１】
2004274603.tif 000003
【図２】
2004274603.tif 000004
【図３】
2004274603.tif 000005
【図４】
2004274603.tif 000006
【図５】
2004274603.tif 000007
【図６】
2004274603.tif 000008