(57)【要約】【課題】従来は、周波数選択性フェージングを除去するために、ノッチが発生する周波数領域における解析を要するため、計算量の大幅な増加を伴うという問題点があった。また、送信機側にも工夫を要する改善策では容易にシステムを代替できないという問題点があった。【解決手段】直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）伝送方式における受信装置において、ベースバンド信号に変換する同期処理部の前に時間領域において適応等化処理を行う時間領域適応等化部を持つことを特徴とするＯＦＤＭ伝送方式における受信装置とし、また、前記時間領域適応等化部は、Ｇｏｄａｒｄアルゴリズムにより重み係数が計算されるＦＩＲフィルタを持つことを特徴とする、ＯＦＤＭ伝送方式における受信装置とする。【選択図】図３
2012023670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）伝送方式における受信装置において、
ベースバンド信号に変換する同期処理部の前に時間領域において適応等化処理を行う時間領域適応等化部を持つことを特徴とする、ＯＦＤＭ伝送方式における受信装置。
【請求項２】
前記時間領域適応等化部は、Ｇｏｄａｒｄアルゴリズムにより重み係数が計算されるＦＩＲフィルタを持つことを特徴とする、ＯＦＤＭ伝送方式における受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に関わり、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信における受信装置に適用可能な技術である。
【背景技術】
【０００２】
無線通信では、アンテナから送信された信号に対して、例えば建造物や自然物の反射などによって、複数の伝搬路が存在するマルチパス環境となることが多い。この場合、伝搬路によって環境が異なるため、受信機に到達する信号の強度や位相や伝達時間が伝搬路に応じて変化し、その結果、信号ひずみが発生する。
【０００３】
広帯域無線通信においては、前記マルチパスに起因して周波数選択性フェージングが発生し、該フェージングが発生している周波数やその周辺の周波数では受信レベルが下がるため、受信レベルが低下している周波数領域を使用した通信の品質が劣化してしまう。
【０００４】
一般的なシングルキャリアの広帯域無線通信においては、周波数選択性フェージングが発生すると、帯域内の全データが影響を受け通信品質の劣化が生じる。最悪の場合、すべてのデータを失う可能性がある。
【０００５】
一方、マルチキャリア広帯域無線通信では、前記周波数選択性フェージングが発生すると、該フェージングによって受信レベルが局所的に低下する周波数領域（ノッチ領域）に含まれるサブキャリアを用いて送信されたデータ部分に、通信品質の劣化が主に発生する。
【０００６】
このような、ＯＦＤＭ通信における周波数選択性フェージングによる通信特性の劣化を回避する最も一般的な手段として等化処理が挙げられる。つまり、１つのＯＦＤＭシンボル中の複数のサブキャリアの中で、特定の間隔でパイロットサブキャリアを埋め込んでおき、周波数領域でこのパイロットサブキャリアの伝搬路推定を行い、パイロットサブキャリア間のデータサブキャリアについては求めたパイロットサブキャリアの伝搬路推定結果を内挿することにより、時間方向および周波数方向の等化処理を行うのである。
【０００７】
しかしこの方法では、ノッチ領域にパイロットサブキャリアが来てしまうと等化処理に誤差が発生することとなる(非特許文献１参照)。
【０００８】
さらに、例えば特許文献１では、ＯＦＤＭ信号を２種発生させ、位相を制御しつつこれを合成することによって、周波数選択性フェージングによる通信特性の劣化を回避している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−７４４１７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】三木信之著、地上デジタルテレビジョン放送、トリケップス社)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前記の従来技術によれば、送信側と受信側のそれぞれに発明を適用しなければならず、装置の置き換えは容易ではない。また、周波数選択性フェージングを除去するための指針として、ノッチが発生する周波数領域における解析を要するため、計算量の大幅な増加を伴うという問題点があった。
【００１２】
また、前記のように、ノッチ領域にパイロットサブキャリアが来てしまうと等化処理に誤差が発生するこという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために本発明は、次のような手段をとり、ノッチの平滑化を図った。つまり、
直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）伝送方式における受信装置において、
ベースバンド信号に変換する同期処理部の前に時間領域において適応等化処理を行う時間領域適応等化部を持つことを特徴とする、ＯＦＤＭ伝送方式における受信装置である。
【００１４】
つまり第１に、受信機において、時間領域で適応等化器によりマルチパス成分を除去あるいは軽減した後にＯＦＤＭ復調を計ることである。
【００１５】
また本発明は、
前記時間領域適応等化部は、Ｇｏｄａｒｄアルゴリズムにより重み係数が計算されるＦＩＲフィルタを持つことを特徴とする、ＯＦＤＭ伝送方式における受信装置である。
【００１６】
つまり第２に、前記適応等化器におけるＦＩＲフィルタの更新手段として、ＯＦＤＭ信号定方絡線信号ではないが、計算量を大幅に削減できるＧｏｄａｒｄアルゴリズムを適用することである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、マルチパスによるノッチを平坦化した信号を元にタイミング同期を計るため、相関ピークの検出を高精度にでき、また、ＣＮ比を改善できる。
【００１８】
また、本発明によれば、高精度に且つ、低演算量で適応処理を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のＯＦＤＭ受信機のブロック図である。
【図２】ＯＦＤＭ受信機の同期部のブロック図である。
【図３】本発明を含んだブロック図である。
【図４】本発明で使用するＦＩＲフィルタの図である。
【図５】本発明による実験結果である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２０】
本発明の好適な実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２１】
本発明を適用する従来のＯＦＤＭ受信機を図１に示す。アンテナ１０１で受信したＯＦＤＭ受信信号は、同期部１０３でベースバンド信号に変換する。なお、同期部１０３の詳細なブロック図を図２に示す。
【００２２】
図２は、ＯＦＤＭ受信信号を搬送波周波数の余弦波と正弦波を用いて直交変調（ダウンコンバージョン）しベースバンド信号にする構成である。つまり、中心周波数ｆｃの発振器２０３に関して正弦波と受信信号を２０１ａで、余弦波と受信信号を２０１ｂでミキシングし、この時中心周波数２ｆｃの信号が生成されるので、ローパスフィルタ２０７ａ、２０７ｂを用いて該信号を除去するのである。このベースバンド信号をアナログ・デジタル変換回路２０９ａ、２０９ｂを用いてサンプリング・デジタル信号化し、それぞれを次段に伝送する。
【００２３】
次にフーリエ変換部１０５で周波数領域のデータに変換し、１次復調部１０７でシンボル検出を行い、２進数のデータに変換する。さらに、周波数領域等化部１０９でチャネル推定を行う。一般に、ガード・インターバル（冗長信号：ＣＰ）はＯＦＤＭシンボルの終わりの部分のコピーから成り、該ＣＰの後にＯＦＤＭシンボルが送られることと、サブキャリア単位でみればチャネル特性は平坦であると見なせるため、前記周波数領域等化部１０９は簡易なものでよく、該周波数領域等化部が状況に応じた複雑な等化処理を行うわけではない。
【００２４】
本発明の主旨は前記のような従来のＯＦＤＭ受信機に対し、図３に示すように、時間領域等化部３０１を挿入することである。
【００２５】
つまり、ＯＦＤＭ受信機において、時間領域ＯＦＤＭ信号を時間領域適応等化部３０１に入力し、これにより、後に周波数変換する際に現出するマルチパスによるノッチを予め平坦化し、同期部１０３でベースバンド信号に変換し、該ベースバンド信号を１０５でフーリエ変換し、周波数領域におけるＯＦＤＭ信号を得た後、１０７で１次復調を行い、周波数領域等化部１０９に入力し、最終的にサブキャリア毎の信号を得るのである。このように、時間領域適応等化部を用いることにより、平坦化された信号を復調することが出来、ＣＮ比（Ｃａｒｒｉｅｒ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）の改善を期待できる。
【００２６】
次に前記時間領域適応等化部の構成と動作に関して図４を用いて説明する。４１１から４１Ｎは遅延器、４２１から４２Ｎは重み付け係数、４３は加算器、４４は適応処理部であり、ＦＩＲフィルタで構成されるフィルタ部と、このＦＩＲフィルタの係数を更新する適応処理部によって構成されている。
【００２７】
ＦＩＲフィルタは汎用的なものであり、遅延器４１１から４１Ｎによって、最新の信号及び１時刻前からＮ−１時刻前までの計Ｎ個の信号に対して、それぞれ重み付け係数４２１から４２Ｎを乗算し、加算器４３で総和を計算し、加算結果と次の時刻で入力される信号の誤差を最小にするよう、適応処理部４４によって重み付け係数が更新されていく。
【００２８】
ここで、適応処理部４４の適応手段としては、時間領域ＯＦＤＭ信号が定方絡線信号であることを利用し、Ｇｏｄａｒｄアルゴリズム（ＣＭＡ：Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｍｏｄｕｌｕｓ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を用いる。
【００２９】
Ｇｏｄａｒｄアルゴリズムは、送信信号が周波数変調（ＦＭ：Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波や位相変調（ＰＭ：Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）波などの定包絡線信号であるという前提に基づいてＤＵ比（Ｄｅｓｉｒｅｄ  ｔｏ  Ｕｎｄｅｓｉｒｅｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｒａｔｉｏ）の最大化を実現するアルゴリズムであり、最も大きな特長は、所望の信号のレプリカを必要としないブラインドアルゴリズムであるという点である。よって、このＧｏｄａｒｄアルゴリズムは、簡易な構成で無線信号復調装置に適用可能である。
【００３０】
Ｇｏｄａｒｄアルゴリズムによるタップ係数更新式は、公知のように、次の（数１）で与えられる。（数１）におけるｅ（ｎ）は（数２）で与えられる。
（数１）
ｗ（ｎ＋１）＝ｗ（ｎ）＋μｕ＊（ｎ）ｅ（ｎ）
（数２）
ｅ（ｎ）＝ｙ（ｎ）（Ｒ−｜ｙ（ｎ）｜＾２）
ｗ（ｎ＋１），ｗ（ｎ）：タップ係数（ベクトル）
ｕ（ｎ）：入力信号（ベクトル）
ｅ（ｎ）：誤差信号
ｙ（ｎ）：等化出力信号｛ｙ（ｎ）＝ｗ＊（ｎ）ｕ（ｎ）＝ｙｉ＋ｊｙｑ｝
Ｒ：定数
μ：ステップサイズ
「＊」は複素共役を表す。
【００３１】
ここでＲは定数であり、時間領域ＯＦＤＭ波の平均電力から該Ｒを得ることが可能になり、適応化処理が簡易な式で実現できるのである。
【００３２】
なお、ステップサイズμは、この値によって最適値に近づく速度や残留誤差量が変化するものであり、一般に、大きい値にすると収束が速くなるが残留誤差が大きくなり、小さい値にすると収束は遅くなるが残留誤差は小さくなる。
【００３３】
以上説明したように、ＯＦＤＭ波を定方絡線信号とみなして、ＦＩＲフィルタからなる時間領域適応等化部をＯＦＤＭ受信機に適用することによって、周波数選択性フェージングなどのマルチパスの影響を低演算量で実現できる。
【００３４】
本発明の時間領域適応等化部を用いた場合のコンピュータシミュレーションによる実験結果を図５に示す。（ａ）は時間領域適応等化部を挿入していない実験結果であり、（ｂ）は時間領域適応等化部を挿入した場合の実験結果である。
【００３５】
同図に示すように、ノッチの改善のみならず、（ａ）で電力値が１．Ｅ＋００を超えている箇所に関して、（ｂ）は電力値が１．Ｅ＋００に平坦化されていることがわかる。つまり受信電力のダイナミックレンジが小さくなるため、各種演算の精度を上げることが可能になるという利点がある。
【００３６】
なお、本発明はＯＦＤＭ受信機において時間領域適応等化部を挿入することであり、以降の演算であるところのフーリエ変換部や１次復調部の構成についてはこれをなんら限定するものではない。
【００３７】
また、本発明で用いるＦＩＲフィルタの次数は任意であり、これをなんら限定するものではない。
【符号の説明】
【００３８】
１０１…アンテナ、  １０３…同期部、
１０５…フーリエ変換部、  １０７…１次復調部、
１０９…周波数領域等化部、
２０１ａ，２０１ｂ…ミキサー、  ２０３…発振器、
２０５…位相シフト器、  ２０７ａ，２０７ｂ…ローパスフィルタ、
２０９ａ，２０９ｂ…ＡＤコンバータ、
３０１…時間領域適応等化部、
４１１〜４１Ｎ…遅延器、  ４２１〜４２Ｎ…重み付け係数、
４３…加算器、  ４４…適応処理部。
【図１】
2012023670.tif 000003
【図２】
2012023670.tif 000004
【図３】
2012023670.tif 000005
【図４】
2012023670.tif 000006
【図５】
2012023670.tif 000007