(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも送信データを各周波数成分が一部重複しつつ直交する複数の搬送波に分散して所定の被変調信号を生成するシンボルマッパと、前記被変調信号を時間領域において多重化しＯＦＤＭ信号を出力する逆フーリエ変換手段とを備えると共に、シンボル間の不連続によるスプリアス抑圧のための窓関数処理手段とを具備するＯＦＤＭ信号の送信装置において、
前記窓関数処理手段は、窓関数処理を施すべき入力信号に対し所定の加算量の加算演算を行なう加算器と、窓関数処理を施すべき入力信号をシフト可能に保持するシフトレジスタと、前記シフトレジスタからの出力を符号反転し前記加算器に所定の加算量として供給する符号反転器と、前記加算器またはシフトレジスタの出力を選択切替するスイッチ手段と、窓関数処理を施すべき入力信号中のサンプルに応じた窓関数値を予め近似演算式に置換してシフト量とスイッチ選択先で表わした窓関数制御テーブルとを備えたことを特徴とするＯＦＤＭ信号の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ信号の送信装置に関し、特に、シンボル間の不連続によるスプリアス抑圧のための窓関数処理に係る演算量を低減する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電力線通信は屋外配電線や屋内電灯線などの電力を供給するため配設している電力線を利用して情報を伝送するものであり、通信線路を新たに敷設する必要がなく通信料金の低コスト化が可能であるため、これまで種々の方式が検討されてきた。電力線通信では、上記のような利点がある一方で、雑音などによる伝送特性劣悪な電力線を使用するため、雑音に強い通信方式を用いる必要がある。
【０００３】
直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplexing、以下ＯＦＤＭと記す）通信方式は、１チャネルのデータを複数の搬送波に分散させて伝送するマルチキャリア変調方式の一種であり、データが複数の搬送波に分散されるため雑音による全データ欠落の確率が低くなり、従って上述の電力線通信に適した通信方式として知られている。なお、ＯＦＤＭ通信は、無線ＬＡＮやディジタルテレビ放送などにも用いられるが、ここでは電力線通信を例にして以下説明する。
【０００４】
図３は、電力線通信装置における従来のＯＦＤＭ信号の送信装置の構成例を示す機能ブロック図である。この図に示すＯＦＤＭ信号の送信装置は、送信データを各周波数成分が一部重複しつつ直交する複数の搬送波に分散して所定の被変調信号を生成するシンボルマッパ１０と、シリアルデータをパラレルデータに変換するＳ／Ｐ変換回路２０と、逆フーリエ変換手段としての逆高速フーリエ変換器（Inverse Fast Fourier Transform、以下ＩＦＦＴと記す）３０と、パラレルデータをシリアルデータに変換するＰ／Ｓ変換回路４０と、伝送路（電力線）分岐からの反射波によるマルチパスの影響を軽減するガードインターバル（guard interval、以下ＧＩと記す）付加回路５０とを順次接続し、更に、切替器６０ａと６０ｂ間にてＧＩ付加回路５０からの出力をルート切り分けし、その一方のルートに設けた窓関数処理部１００と、当該送信装置の統括的な制御を司る制御部７０とを備えて構成される。
【０００５】
また、前記窓関数処理部１００は、乗算器１０１と窓関数Ｗ（ｎ）係数テーブル１０２とを備える。乗算器１０１は二つの入力と一つの出力を有し、一方の入力には切替器６０ａを介して到来するＧＩ付加回路５０の出力を接続し、他方の入力には窓関数Ｗ（ｎ）係数テーブル１０２の出力を接続する。そして乗算器１０１０の出力は切替器６０ｂに接続する。
また、前記制御部７０は、後述するサンプル数（ｓ）をカウントするサンプル計数部７１と、後述するシンボル時間領域の先頭部及び後尾部に窓関数をかけるべき時間窓を生成する窓生成部７２と、前記サンプル計数部７１がカウントしたサンプル数（ｓ）を予め対応付けて定めたサンプル番号（ｎ）に置換するｓ／ｎ変換部７３とを備える。
【０００６】
この図に示すＯＦＤＭ信号の送信装置は以下のように機能する。なお、OFDM方式の概要については、例えば「伊丹誠、ＯＦＤＭ変調技術、トリケップス、2000年3月」等に詳細に記載されているので、ここでは要点のみ説明する。
図６は、シンボルマッパ１０が出力する信号のスペクトルを示す図である。この例では、ｎ個の搬送波を用いるＯＦＤＭ信号を生成する場合のスペクトルを示しており、周波数利用効率を上げるために各スペクトルは隣接するスペクトルの一部と重複するように配置される。即ち、シンボルマッパ１０が送信データを図６に示すような周波数成分を有し互いに直交する複数の搬送波に分散して所定の被変調信号（例えば、直交振幅変調（ＱＡＭ）、或いは、位相変調（ＰＳＫ））を生成し出力すると、これをＳ／Ｐ変換回路２０がパラレル信号に変換する。
【０００７】
この被変調信号は、各搬送波の発生タイミングのずれ（位相のずれ）に起因して正確な直交性が保証されないが、この各搬送波をＩＦＦＴ変換器３０により時間領域の信号に変換することにより、上記発生タイミングのずれが補正されることが知られており、理想的なＯＦＤＭ信号が多重化波形として出力される。そしてＯＦＤＭ信号は、次のＰ／Ｓ変換回路４０によりシリアル信号に戻され、ＧＩ付加回路５０によりマルチパスの影響を受けにくい信号に加工される。
【０００８】
ここで、ＧＩ付加回路５０からの出力信号と、窓関数処理部１００からの出力信号について説明する。
図４（ａ）は、ＧＩ付加回路５０からの出力信号の例を示し、（ｂ）は窓関数処理部１００からの出力信号の例を示すイメージ図である。つまり、ＧＩ付加回路５０ではこの図（ａ）に示す如く、各シンボルにガードインターバルと呼ばれる期間を設けシンボル間干渉による劣化を防いでいる。この期間の信号は、シンボル後尾の所定部分をコピーして先頭に付加したもので、このためガードインターバルと有効シンボルとは連続した信号となる。これにより、反射による遅延時間がガードインターバルの時間内であれば、前シンボルからの干渉は無く、同一シンボル内での干渉だけになる。この場合、各複数の搬送波はフラットフェージングを受けた場合に相当するが、前シンボルとのシンボル間干渉を受けた場合と比較して、劣化が少なくなる。
【０００９】
このＧＩ付加回路５０からの出力信号は、切替器６０ａ及び６０ｂにより、スルー出力する場合と窓関数処理部１００を介する場合とに切り分けられる。この切替器６０ａ及び６０ｂへの切替信号は制御部７０から供給する。
ここで、前記図４（ａ）には、１シンボル当たり１００サンプルの例を示したが、この例を用いて制御部７０の動作を説明する。即ち、制御部７０では、サンプル計数部７１にて、シンボルのサンプル数をカウントしており、このカウント値が窓生成部７２に供給される。窓生成部７２は、サンプル数のカウント値（Ｓ）が１〜８と９３〜１００のときに、前記切替器６０ａ及び６０ｂに接点２側を選択し、９〜９２の間は接点１側を選択するよう切替信号を出力する。つまり、シンボルの先頭部及び後尾部について窓関数処理部１００を介するルートを経て、ＯＦＤＭ変調信号出力がなされる。
【００１０】
また、ｓ／ｎ変換部７３は、前記窓生成部７２による窓期間のサンプル数（Ｓ）を、予め対応付けて定めたサンプル番号（ｎ）に置換し、これをｎ情報として窓関数処理部１００の窓関数Ｗ（ｎ）係数テーブル１０２に与える。例えば、先頭部にあっては（Ｓ）が“１”のときは（ｎ）を“８”に、（Ｓ）が“２”のときは（ｎ）を“７”にというように置換し、中央部となる（Ｓ）が“９”〜“９２”のときは（ｎ）を“０”に置換する。また、後尾部にあっては先頭部とは逆に（Ｓ）が“９９”のときは（ｎ）を“７”に、（Ｓ）が“１００”のときは（ｎ）を“８”にというように置換する。
【００１１】
次に、窓関数処理部１００について説明する。ＯＦＤＭ変調信号はシンボル間が不連続であるためにスプリアス成分が出現してしまう。そこで、時間的に切り出したデータ区間の前後で不連続を防ぐために窓関数がかけられる。つまり、シンボルの先頭部と後尾部のサンプルに対し、所定の重み付け係数をかけてシンボルの両側が滑らかに“０”に近付くようにしてシンボル間の不連続を抑え、スプリアスを抑圧している。窓関数には様々なものが考えられており、例えば、Hanning窓、Hamming窓、Blackman-harris窓などがある。ここで、良く使われる窓関数としてHanning窓を例にすると、以下のような式で表わされる。
【数１】
0003973488.tif 000002
【００１２】
次に、図５は、窓関数Ｗ（ｎ）係数テーブル１０２に記憶した窓関数の例を示す表である。このHanning窓を用いてＧＩ付加回路５０からの出力信号の先頭部と後尾部の予め対応付けられたサンプル毎に、上述の数式１で求めた係数Ｗ（ｎ）を乗算器１０１にて乗算することでシンボル間の不連続を抑えるのである。
これにより、切替器６０からのＯＦＤＭ変調信号出力は、図４（ｂ）に示すイメージの如く、両側が滑らかに“０”に近付いたものになる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のＯＦＤＭ信号の送信装置においては、以下に示すような問題点があった。つまり、窓関数の係数Ｗ（ｎ）を乗算するための乗算器が必要となる。乗算器は乗算のための演算量が多く、ＯＦＤＭ信号によるデータ伝送速度などが乗算器の演算処理速度により制限されてしまうことになり、高速な演算処理速度の演算器が用いられることになるが、これにより送信装置の高コスト化や高消費電力化を招いていた。
【００１４】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものであり、乗算器を用いることなくＯＦＤＭ変調信号のシンボル間の不連続性を抑えたＯＦＤＭ信号の送信装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係わるＯＦＤＭ信号の送信装置の請求項１の発明は、少なくとも送信データを各周波数成分が一部重複しつつ直交する複数の搬送波に分散して所定の被変調信号を生成するシンボルマッパと、前記被変調信号を時間領域において多重化しＯＦＤＭ信号を出力する逆フーリエ変換手段とを備えると共に、シンボル間の不連続によるスプリアス抑圧のための窓関数処理手段とを具備するＯＦＤＭ信号の送信装置において、前記窓関数処理手段は、窓関数処理を施すべき入力信号に対し所定の加算量の加算演算を行なう加算器と、窓関数処理を施すべき入力信号をシフト可能に保持するシフトレジスタと、前記シフトレジスタからの出力を符号反転し前記加算器に所定の加算量として供給する符号反転器と、前記加算器またはシフトレジスタの出力を選択切替するスイッチ手段と、窓関数処理を施すべき入力信号中のサンプルに応じた窓関数値を予め近似演算式に置換してシフト量とスイッチ選択先で表わした窓関数制御テーブルとを備えたことを特徴とするＯＦＤＭ信号の送信装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施の形態例に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明に係わるＯＦＤＭ信号の送信装置の実施の形態例を示す機能ブロック図である。なお、上述の図３に示したものと同様の機能ブロックについては同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１７】
この例に示すＯＦＤＭ信号の送信装置は、上述の図３に示したものと窓関数処理部の構成が異なる。即ち、窓関数処理部１は、切替器６０ａの接点２を介してＧＩ付加回路５０の出力信号が入力される加算器２及びシフトレジスタ３と、前記シフトレジスタ３の出力を符号反転して前記加算器のもう一方の入力に供給する符号反転器４と、前記加算器２の出力を接点１に接続し、前記シフトレジスタ３の出力を接点２に接続した切替器５（スイッチ手段）と、制御部７０からのｎ情報に基づき前記加算器２、シフトレジスタ３及び切替器５を制御する窓関数Ｗ（ｎ）制御テーブル６とを備えて構成する。
【００１８】
また、前記窓関数Ｗ（ｎ）制御テーブル６には予め次のような情報を記憶しておく。
図２は、前記窓関数Ｗ（ｎ）制御テーブルに記憶しておく情報を説明するための図であり、（ａ）は本発明に係る場合の窓関数の数値例を示し、（ｂ）は（ａ）の数値に対応した記憶情報（制御テーブル）である。
ここで、図５に示したHanning窓の例を用いて、本発明に係るＯＦＤＭ信号の送信装置の窓関数Ｗ（ｎ）制御テーブルに記憶すべき情報の求め方を説明する。まず、Hanning窓の例に示した窓関数の係数値を２−ｋと、１又は０との加算にて表わした値に近似する。例えば、Hanning窓の例においてｎ＝１の時の係数値Ｗ（ｎ）は“０．９５６７７２７２９”であるが、これを１＋（−２−５）で表わせる値“０．９６８７５”に近似して定め、制御テーブル６にはシフトレジスタ３へのシフト量と切替器５のスイッチ選択先を記憶しておくのである。このようにして、ｋの値からシフトレジスタ３のシフト量を定め、これと加算する値が１のときは切替器５の選択先を加算器２とし、０のときは選択先をシフトレジスタ３とするよう定めるのである。
【００１９】
この図に示すＯＦＤＭ信号の送信装置は、以下のように機能する。即ち、送信データを、シンボルマッパ１０、Ｓ／Ｐ変換回路２０、ＩＦＦＴ３０、Ｐ／Ｓ変換回路４０、及びＧＩ付加回路５０を経て、ＯＦＤＭ変調信号（シンボル）にする。次に、制御部７０は、サンプル係数部７１がカウントする値に基づき窓生成部７２が切替器６０ａ及び６０ｂに切替信号を出力する。図４（ａ）に示したものを例にすれば、切替器６０ａ及び６０ｂは、前記シンボルの先頭部（ｓが１〜８）と後尾部（ｓが９３〜１００）は窓係数処理部１を介するよう接点２側を選択し、シンボルの中央部（ｓが９〜９２）は接点１側を選択する。
【００２０】
更に、制御部７０は、ｓ／ｎ変換部７３により、カウントしたサンプル数（ｓ）に対して予め対応付けられたサンプル番号（ｎ）に変換し、窓関数処理部１に供給する。具体的には、ｓ／ｎ変換部７３は、シンボル先頭部において（ｓ１／ｎ８）、（ｓ２／ｎ７）、（ｓ３／ｎ６）、（ｓ４／ｎ５）、（ｓ５／ｎ４）、（ｓ６／ｎ３）、（ｓ７／ｎ２）、（ｓ８／ｎ１）を対応付けている。また、シンボル後尾部においては（ｓ９３／ｎ１）、（ｓ９４／ｎ２）、（ｓ９５／ｎ３）、（ｓ９６／ｎ４）、（ｓ９７／ｎ５）、（ｓ９８／ｎ６）、（ｓ９９／ｎ７）、（ｓ１００／ｎ８）を対応付けている。なお、ｓが９から９２までに対しては、ｎを０に対応付けておけば良い。
【００２１】
つまり、窓関数処理部１では、制御部７０からのｎ情報に基づき窓関数Ｗ（ｎ）制御テーブル６が前記加算器２、シフトレジスタ３及び切替器５を制御することで、シンボルの先頭部と後尾部に対し窓関数をかけた場合と同様の処理を施す。
例えばｎ＝１の時は、シフトレジスタ３がＧＩ付加回路５０からの出力信号を５回（５ビット分）右シフトし、シフトされたその値は符号反転器４にて符号反転された後、加算器２の一方の入力に供給される。そして、加算器２はＧＩ付加回路５０からの出力信号と符号反転器４からの出力信号とを加算する。また、切替器５は接点１側を選択して加算器２の出力を切替器６０ｂの接点２に供給するよう動作する。
また、ｎ＝７の時は、シフトレジスタ３がＧＩ付加回路５０からの出力信号を５回（５ビット分）右シフトし、切替器５は接点２側を選択してシフトレジスタ３の出力を切替器６０ｂの接点２に供給するよう動作する。
そして、ｎ＝８の時は、シフトレジスタ３は値を“０”にリセットし、切替器５は接点２側を選択してシフトレジスタ３の出力を切替器６０ｂの接点２に供給するよう動作する。
【００２２】
このように窓関数処理部１が機能するので、切替器６０からのＯＦＤＭ変調信号出力は、図４（ｂ）に示すイメージの如く、両側が滑らかに“０”に近付いたものになる。こうして、乗算器を用いてHanning窓の係数をかけた従来のものとほぼ同等の窓関数処理効果を得られる。
【００２３】
以上のように、本発明に係わるＯＤＦＭ信号の送信装置は、窓関数処理部１に、加算器２とシフトレジスタ３と切替器５とを設け、これらをサンプル番号（ｎ）に対応させて制御すべく窓関数Ｗ（ｎ）制御テーブル６に制御情報を記憶して構成し窓関数処理を行なうようにしたので、乗算器を用いた場合に比べて演算量が大幅に少なくて済む。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明に係わるＯＤＦＭ信号の送信装置は、窓関数処理を施すべき入力信号（シンボル先頭部及び後尾部）に対し所定の加算量の加算演算を行なう加算器と、窓関数処理を施すべき入力信号をシフト可能に保持するシフトレジスタと、前記シフトレジスタからの出力を符号反転し前記加算器に所定の加算量として供給する符号反転器と、前記加算器またはシフトレジスタの出力を選択切替するスイッチ手段と、サンプルに対して窓関数処理を施すべき係数値Ｗ（ｎ）を２−ｋと、１又は０との加算で表わせる値に近似し、この近似値に応じたシフト量とスイッチ選択先を記憶した窓関数制御テーブルとを有する窓関数処理手段を用いて構成し、乗算器を用いることなく、窓関数をかけたのと同様のＯＦＤＭ変調信号出力を得られるよう動作するので、送信するデータの伝送速度が高速化しても送信装置の高コスト化や高消費電力化を招くことなく、ＯＦＤＭ変調信号のシンボル間の不連続性を抑えたＯＦＤＭ信号の送信装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＯＦＤＭ信号の送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る窓関数処理部における制御テーブルの例を示す図である。（ａ）は、シンボル番号ｎに対応する係数値Ｗ（ｎ）と、その係数値を近似演算式に表わした例を示し、（ｂ）は、（ａ）の係数値に相当する制御情報として実際にテーブルに記憶される内容を示す図である。
【図３】従来のＯＦＤＭ信号の送信装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】窓関数処理を説明するためのイメージ図である。（ａ）は、ＧＩ付加回路からの出力を示し、（ｂ）は窓関数処理部からの出力を示す。
【図５】ハニング窓の係数値の例を示す図である。
【図６】シンボルマッパの出力信号例を示す図である。
【符号の説明】
１・・・窓関数処理部
２・・・加算器
３・・・シフトレジスタ
４・・・符号反転器
５・・・切替器
６・・・窓関数Ｗ（ｎ）制御テーブル
１０・・・シンボルマッパ
２０・・・シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換回路
３０・・・逆高速フーリエ変換器（ＩＦＦＴ）
４０・・・パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換回路
５０・・・ガードインターバル（ＧＩ）付加回路
６０ａ、６０ｂ・・・切替器
７０・・・制御部
７１・・・サンプル数（ｓ）計数部
７２・・・窓生成部
７３・・・サンプル数／サンプル番号（ｓ／ｎ）変換部
１００・・・窓関数処理部
１０１・・・乗算器
１０２・・・窓関数Ｗ（ｎ）係数テーブル
【図１】
0003973488.tif 000003
【図２】
0003973488.tif 000004
【図３】
0003973488.tif 000005
【図４】
0003973488.tif 000006
【図５】
0003973488.tif 000007
【図６】
0003973488.tif 000008