JP6586057B2 - Ｏｆｄｍ信号受信方法及びｏｆｄｍ信号受信機 - Google Patents

Description

本発明は、ＯＦＤＭ通信技術に関する。

無線通信システムの普及により、マイクロ波帯を中心として周波数資源の不足が顕在化しており、高い周波数利用効率を達成するための伝送技術が求められている。周波数利用効率向上のアプローチの１つとしては、アダプティブアレーアンテナを用いた空間フィルタリングにより、複数の無線信号を同一時間、同一周波数、同一地点において重畳する手法が有力である。

アダプティブアレーにおける合成アルゴリズムは多種多様なものが存在する。これらの中で、アレー処理のためのオーバーヘッド削減の観点、並びに異なる無線通信システム間の空間フィルタリングを行う観点から、ブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムを使用することが望ましい。ブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムは、空間フィルタリング対象となる干渉波の信号型式を不問とする。すなわち、ブラインド型アダプティブアレーアルゴリズムは、アダプティブアレーにおける重み係数を算出するために、既知信号を必要としないアルゴリズムである。このようなアルゴリズムとしては、ＰＩ（Power Inversion）やＭＲＣ（Maximum Ratio Combining）などが広く知られている。

上記のような周波数帯域分割伝送手法としては、周波数利用効率の高さからＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Domain Multiplexing）によるマルチキャリア伝送が近年盛んに利用されている（例えば非特許文献１、非特許文献２）。ＯＦＤＭはＦＦＴ（Fast Fourier Transform）／ＩＦＦＴ（Inverse FFT）を使用した伝送方式であり、送信側でＣＰ（Cyclic Prefix）をシンボル先頭に付与し、受信側でＣＰを除去することで、反射に起因する遅延波によるシンボル間干渉を防ぐことが可能であるため、遅延波対応という観点でも無線伝送に適する伝送方式とされている。

ただし、ＯＦＤＭ復調をして各サブキャリア成分を抽出するには、シンボル伝送における時間的なシンボル先頭位置を検出し、ＣＰを除去し、ＦＦＴ区間を設定する、いわゆる時間同期処理が必須である。ＣＰはデータ部分との連続性が保たれるように設置されるため、ＦＦＴ区間はＣＰの範囲内であれば多少前方にオフセットされてもＯＦＤＭ復調は可能ではあるが、シンボル間干渉耐力とのトレードオフとなる。またＣＰの範囲を越えてＦＦＴ区間の先頭位置を誤設定した場合はＯＦＤＭ復調ができなくなる。

丸田、増野、杉山、"サブキャリア送信電力制御を用いたブラインド型アダプティブアレー"信学技報ＲＣＳ、ｐｐ．１２９−１３４，２０１３年１１月 藤元、"ＯＦＤＭ受信用アダプティブアレー"信学論（Ｂ）、Ｖｏｌ．Ｊ９５−Ｂ、Ｎｏ．９、ｐｐ．１０１５−１０２４、２０１２年９月１日

非特許文献１に記載されているように、ＯＦＤＭの時間同期を確立するために、トレーニング信号やプリアンブル信号と呼ばれる既知信号をパケット先頭に付与し、データ区間よりも低いＳＩＲ（信号対干渉電力比）でも同期できるようにすることは一般的である。しかしながら、この場合、ＳＩＲ＜＜０ｄＢあるいはＳＩＲ≒０ｄＢ環境において、時間同期を確立することは難しい。そのような環境下でＯＦＤＭ伝送上で実施する場合、まず特定周波数帯域毎にブラインド型アダプティブアレー処理を行い空間フィルタリングを実施し、十分なＳＩＲを確保してから、ＯＦＤＭ復調のための時間同期を取り、ＯＦＤＭ復調を行う流れが必要となる。

非特許文献２に記載されているように、アダプティブアレー処理には復調のＦＦＴの前段で行うｐｒｅ−ＦＦＴ方式とＦＦＴの後段で行うｐｏｓｔ−ＦＦＴ方式がある。この中で、ｐｏｓｔ−ＦＦＴ方式の方が、通信品質の改善効果が大きいことが報告されており主流となっている。しかしながら、上記の時間同期は空間フィルタリングの前段で確立できていることが前提となっている。ブラインド型アダプティブアレー処理による空間フィルタリングの事後にＯＦＤＭ復調を実施するための具体的手段については明らかにされていない。ＯＦＤＭ伝送をベースする場合は受信側ではＯＦＤＭ復調のための時間同期を確立する前段で、サブキャリア単位に信号の受信帯域を分割し、各々に適切なアダプティブアレーアルゴリズムを適用する必要があり、アダプティブアレー処理を周波数領域で実施することが望ましい。しかしながら、ＯＦＤＭ復調のための時間同期が確立する前段ではシンボル先頭位置が不明である。このため、ＦＦＴを使用した周波数変換処理を行った場合にシンボルを跨ぐようにＦＦＴ区間を設定される場合もある。シンボルを跨ぐようにＦＦＴ区間を設定されてしまうと、そのシンボル境界における信号の連続性は失われ、フーリエ変換の必要条件である信号の周期性の担保ができなくなる。

上記事情に鑑み、本発明は、ＳＩＲが低い場合であっても受信されたＯＦＤＭシンボルの先頭位置とＦＦＴ区間の先頭位置との同期タイミングを検出できる技術の提供を目的としている。

本発明の一態様は、ＯＦＤＭ信号を受信する第１ステップと、受信されたＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除去してＦＦＴ区間の信号を抽出する第２ステップと、抽出されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を周波数領域で抽出する第３ステップと、周波数領域で抽出されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を時間領域の信号に変換する第４ステップと、時間領域に変換されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分に基づいて、ＯＦＤＭシンボルのスタート位置とＦＦＴ区間の位置とのタイミングを検出する第５ステップと、ＯＦＤＭシンボルのスタート位置とＦＦＴ区間の位置とのタイミングに基いて、前記ガードインターバルの除去タイミングをシフトする第６ステップとを有するＯＦＤＭ信号受信方法である。

本発明の一態様は、上記のＯＦＤＭ受信方法であって、前記第３ステップにおいて、前記ＦＦＴ区間の周波数領域の信号から自装置宛の所望波の帯域内の成分を除去する。

本発明の一態様は、複数のアンテナからＯＦＤＭ信号を受信するステップと、受信された前記ＯＦＤＭ信号に対して重み付けを行うステップと、重み付けされた複数の前記ＯＦＤＭ信号を合成するステップと、を有するＯＦＤＭ信号受信方法である。

本発明の一態様は、上記のＯＦＤＭ受信方法であって、復調信号のエラー検出を行うことにより、受信されたＯＦＤＭ信号のシンボルと抽出されたＦＦＴ区間との同期が取れているか否かを判定するステップをさらに有する。

本発明の一態様は、上記のＯＦＤＭ受信方法であって、復調信号に含まれるユーザ信号を用いて、受信されたＯＦＤＭ信号が自局宛であるか否かを判定するステップをさらに有する。

本発明の一態様は、ＯＦＤＭ信号を受信するアンテナと、受信されたＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除去してＦＦＴ区間の信号を抽出する除去部と、抽出されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を周波数領域で抽出する抽出部と、周波数領域で抽出されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を時間領域の信号に変換する変換部と、時間領域に変換されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分に基づいて、ＯＦＤＭシンボルのスタート位置とＦＦＴ区間の位置とのタイミングを検出するタイミング検出部と、ＯＦＤＭシンボルのスタート位置とＦＦＴ区間の位置とのタイミングに基いて、前記ガードインターバルの除去タイミングをシフトするタイミングシフト部とを備えるＯＦＤＭ信号受信機である。

本発明により、ＳＩＲが低い場合であっても受信されたＯＦＤＭシンボルの先頭位置とＦＦＴ区間の先頭位置との同期タイミングを検出することが可能となる。

本発明の第１の実施形態の受信機１の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の受信機１で受信するＯＦＤＭ信号を示している。 ＯＦＤＭ信号のシンボル同期の説明図である。 ＯＦＤＭ信号のシンボル同期の説明図である。 本発明の第１の実施形態の受信機における不連続成分の抽出の説明図である。 本発明の第２の実施形態の受信機１０１の構成を示すブロック図である。 ＯＦＤＭ信号の干渉波の説明図である。 本発明の第２の実施形態の受信機１０１の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態のシミュレーション結果を示している。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態の受信機１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態の受信機１は、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換部１１、ＣＰ（Cyclic Prefix）除去部１２、Ｓ／Ｐ（Serial to Parallel）変換部１３、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１４、復調部１５、復調正誤判定部１６、所望サブキャリアヌル処理部１７、ＩＦＦＴ（Inverse FFT）部１８、Ｐ／Ｓ（Parallel to Serial）変換部１９、タイミング検出部２０及びＣＰタイミングシフト部２１を備える。

Ａ／Ｄ変換部１１は、アンテナ１０からの受信信号をＡ／Ｄ変換し、アナログ信号からディジタル信号に変換する。なお、ここでは説明を省略するが、通常、ＯＦＤＭ信号はマイクロ波帯のような高周波信号を用いており、Ａ／Ｄ変換の前段に、高周波増幅回路や周波数変換回路を設けても良い。

ＣＰ除去部１２は、受信信号中のガードインターバルのＣＰ（Cyclic Prefix）を取り除き、ＦＦＴ区間の信号を抽出する。

Ｓ／Ｐ変換部１３は、ＦＦＴ区間のデータを、シリアルデータからパラレルデータに変換する。ＦＦＴ部１４は、ＦＦＴ区間のデータのフーリエ変換を行ない、時間領域のデータから周波数領域のデータに変換して、ＯＦＤＭによる二次変調の復調を行う。

復調部１５は、ＦＦＴ部１４の出力信号から、一次変調のデータ復調を行う。一次変調方式としては、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation ）等が用いられる。復調部１５からは、復調信号が出力される。

復調正誤判定部１６は、復調信号のエラー検出を行い、エラー検出結果に応じて、受信したＯＦＤＭ信号のシンボルと抽出したＦＦＴ区間との同期が取れているか否かを判定する。そして、復調正誤判定部１６は、エラー検出結果に基いて、タイミング検出部２０の動作を設定する。エラー検出は、例えば、ＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）コードにより判定される。

所望サブキャリアヌル処理部１７は、ＦＦＴ部１４の出力信号から、自装置宛の受信信号の帯域外の成分を取得することで、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を周波数領域で抽出する。より詳細には、所望サブキャリアヌル処理部１７は、ＦＦＴ部１４の出力に対して、信号が割り当てられているサブキャリア（ＦＦＴポイント）にヌルを生成することで、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を周波数領域で抽出する。ＩＦＦＴ部１８は、所望サブキャリアヌル処理部１７で抽出された不連続成分を周波数領域から時間領域に変換する。Ｐ／Ｓ変換部１９は、ＩＦＦＴ１８からの時間領域のデータを、パラレルデータからシリアルデータに変換する。

タイミング検出部２０は、所望サブキャリアヌル処理部１７で抽出され、ＩＦＦＴ部１８で時間領域に変換されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を基に、ＦＦＴ区間の先頭位置とＯＦＤＭシンボルの先頭位置とのタイミングを検出する。ＣＰタイミングシフト部２１は、タイミング検出部２０の検出出力に応じて、ＣＰ除去タイミングを設定する。

図２は、本発明の第１の実施形態の受信機１で受信するＯＦＤＭ信号を示している。図２（Ａ）に示すように、ＯＦＤＭ信号の先頭には、ＣＰ（Cyclic Prefix）がガードインターバルとして付加され、これに続いて、ＯＦＤＭシンボルからなるデータ区間が設けられる。

ＯＦＤＭ信号の受信時には、ＣＰ除去部１２により、図２（Ｂ）に示すように、ガードインターバルのＣＰ部分が除去され、データ部分だけが抽出される。抽出されたデータ部分がＦＦＴ区間となり、ＦＦＴ部１４でＯＦＤＭ復調が行われる。ＣＰ部分はデータ部分との連続性が保たれるように設置されるため、ＦＦＴ区間はＣＰの範囲内であれば多少前方にオフセットされても、ＯＦＤＭ復調は可能である。しかし、ＣＰの範囲を越えてＦＦＴ区間の先頭位置を誤設定した場合には、ＦＦＴ区間のＯＦＤＭシンボルが変わる不連続部分を含むため非周期性の信号となり、ＯＦＤＭ復調ができなくなる。

本発明の第１の実施形態では、復調正誤判定部１６の出力から、ＯＦＤＭの復調が正しく行えているか否かが判定される。そして、ＯＦＤＭの復調が正しく行えない場合には、タイミング検出部２０を動作させ、ＦＦＴ区間の先頭位置とＯＦＤＭシンボルの先頭位置とのタイミングを検出して、時間同期を取るようにしている。このとき、本実施形態では、信号が割り当てられているサブキャリアにヌルを生成することでＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を抽出する。そして、抽出された不連続成分を周波数領域から時間領域に変換し、これをＣＰ除去のタイミングにフィードバックすることによって、時間同期を取るようにしている。このことについて、以下に説明する。

図３及び図４は、ＯＦＤＭ信号のシンボル同期の説明図である。図３は、ＦＦＴ区間の先頭位置とＯＦＤＭシンボルの先頭位置との時間同期が取れており、ＯＦＤＭの復調出力が得られる場合を示している。

すなわち、図３（Ａ）において、時刻ｔａ〜ｔｂがガードインターバル（ＧＩ）区間であり、時刻ｔｂ〜ｔｃがデータ区間である。ガードインターバル（ＧＩ）区間には、ＣＰが挿入される。データ区間には、ＯＦＤＭシンボルが設けられる。ＣＰとしては、ＯＦＤＭシンボルの周期性を保つためのデータとして、例えばＯＦＤＭシンボルの後半部分のコピーが挿入される。

この例では、時刻ｔ１〜ｔ２がＦＦＴ区間として抽出される。図３（Ａ）に示すように、ＦＦＴ区間の先頭位置の時刻ｔ１とＯＦＤＭシンボルの先頭位置の時刻ｔｂとのオフセットは、受信したＯＦＤＭ信号のガードインターバル（ＧＩ）の範囲内にある。ガードインターバル（ＧＩ）のＣＰには、ＯＦＤＭシンボルの周期性を保つためのデータが挿入されている。したがって、ＦＦＴ区間の先頭位置の時刻ｔ１とＯＦＤＭシンボルの先頭位置の時刻ｔｂとのオフセットがガードインターバル（ＧＩ）の範囲内であれば、ＦＦＴ区間内で周期性を持つため、ＯＦＤＭ信号の復調は可能である。

また、ＦＦＴ区間の先頭位置とＯＦＤＭシンボルの先頭位置とが同期している場合、受信したＯＦＤＭ信号のスペクトラムは、図３（Ｂ）に示すようになる。すなわち、図３（Ｂ）に示すように、受信したＯＦＤＭ信号の各サブキャリアが周波数軸で直交となり所定のＦＦＴポイントの部分にスペクトラムが現れる。各サブキャリアは他のサブキャリアが存在するＦＦＴポイントに対してはヌルが生じる。また、スペクトラムの帯域は、信号が割り当てられているサブキャリアの帯域内に収まる。

図４は、ＦＦＴ区間の先頭位置とＯＦＤＭシンボルの先頭位置との時間同期が取られておらず、ＯＦＤＭの復調出力が得られない場合を示している。すなわち、図４（Ａ）において、時刻ｔａ〜ｔｂがガードインターバル（ＧＩ）区間であり、時刻ｔｂ〜ｔｃがデータ区間である。この例では、時刻ｔ１１〜ｔ１２がＦＦＴ区間として抽出される。図４（Ａ）に示すように、ＦＦＴ区間の先頭位置の時刻ｔ１１とＯＦＤＭシンボルの先頭位置の時刻ｔｂとのオフセットは、ガードインターバル（ＧＩ）の範囲を越えている。この場合、ＯＦＤＭシンボルの周期性が保てなくなり、ＯＦＤＭ信号を復調できなくなる。

また、ＦＦＴ区間の先頭位置とＯＦＤＭシンボルの先頭位置との同期が外れている場合、受信したＯＦＤＭ信号のスペクトラムは、図４（Ｂ）に示すようになる。すなわち、図４（Ｂ）に示すように、受信したＯＦＤＭ信号の各サブキャリアが他のサブキャリアが存在するＦＦＴポイントにおいても、余分な周波数成分が存在する。また、信号が割り当てられているサブキャリアの帯域外に、余分な周波数成分が存在する。

このように、抽出したＦＦＴ区間の先頭位置と受信したＯＦＤＭシンボルの先頭位置との時間同期が取れている場合には、信号が割り当てられているサブキャリア（ＦＦＴポイント）の成分だけがＦＦＴから出力される。このため、信号が割り当てられているサブキャリアの成分に強い信号成分が有り、隣接するサブキャリアに対してヌルが形成される。これに対して、抽出したＦＦＴ区間の先頭位置と受信したＯＦＤＭシンボルの先頭位置との時間同期が取れていない場合には、帯域の広がりにより周波数直交性がくずれ、隣接サブキャリア間に干渉が生じる。このため、隣接サブキャリア間や自信号の帯域外に対しても成分が現れてしまう。隣接サブキャリア間や自信号の帯域外に現れる成分は、ＦＦＴ区間の信号の不連続性に起因するデータである。

そこで、本実施形態では、受信信号をＦＦＴ変換処理した後に信号が割り当てられているサブキャリアに対して意図的にヌルを生成するようにフィルタリングすることで、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分のみを周波数領域で抽出している。この周波数領域で抽出した信号をＩＦＦＴすることで、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分だけが時間領域の信号で残留することとなる。残留成分が一番強く残っているサンプリングタイミングを選択することでＣＰ区間からのずれを検出することが可能となる。これをＣＰ除去のタイミングにフィードバックすることによって、ＯＦＤＭ信号のシンボル間タイミングを合わせることが可能となる。

つまり、図５は、本発明の第１の実施形態の受信機における不連続成分の抽出の説明図である。ＯＦＤＭの受信信号をＦＦＴ変換処理したときに、図５（Ａ）に示すような出力が得られたとする。図５（Ａ）に示す信号中で、サブキャリア（ＦＦＴポイント）の成分が本来の信号成分であり、それ以外は、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続による非周期性に起因する不要成分である。そこで、図５（Ｂ）に示すように、サブキャリアの部分に意図的にヌルを挿入する。これにより残った成分は、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分である。このようにして、周波数領域で抽出されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を、ＩＦＦＴにより時間領域に変換すると、図５（Ｃ）に示すように、時間領域でＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を抽出することができる。これをＣＰ除去のタイミングにフィードバックすることによって、ＯＦＤＭ信号のシンボル間タイミングを合わせることが可能となる。

本実施形態では、所望サブキャリアヌル処理部１７は、ＦＦＴ部１４の出力に対して、信号が割り当てられているサブキャリアにヌルを生成することで、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を周波数領域で抽出する。そして、ＩＦＦＴ部１８は、所望サブキャリアヌル処理部１７で抽出されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を、周波数領域から時間領域に変換する。復調正誤判定部１６の判定結果から、ＯＦＤＭシンボルの時間同期が確立していないと判定されると、タイミング検出部２０が動作状態に設定される。そして、タイミング検出部２０は、ＩＦＦＴ部１８で求められた時間領域でのＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を基に、ＦＦＴ区間の先頭位置とＯＦＤＭシンボルの先頭位置との間のオフセットを検出する。ＣＰタイミングシフト部２１は、タイミング検出部２０の検出出力に応じて、ＣＰ除去タイミングを設定する。これにより、ＯＦＤＭシンボルの時間同期を確立することが可能となる。

なお、本実施形態では、ＦＦＴポイントの最初と最後の部分で違うＯＦＤＭシンボルとなるため、不連続な成分を含む非周期性信号となり、ＦＦＴポイントの最初及び最後のポイントとその前後数ポイントで誤検出される可能性もある。そこで、最初と最後のポイントを除外するような処理を加えてもよい。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態の受信機１０１の構成を示すブロック図である。本実施形態は、アダプティブアレーアンテナを用いた空間フィルタリングを行う。この例では、アダプティブアンテナアレー１１０の２つのアンテナ素子１１０ａ及び１１０ｂの受信信号を、２系統の受信部１０２ａ及び１０２ｂで受信し、アダプティブアレー処理部１３０で合成している。

受信部１０２ａは、Ａ／Ｄ変換部１１１ａ、ＣＰ除去部１１２ａ、Ｓ／Ｐ変換部１１３ａ及びＦＦＴ部１１４ａを備える。Ａ／Ｄ変換部１１１ａ、ＣＰ除去部１１２ａ、Ｓ／Ｐ変換部１１３ａ及びＦＦＴ部１１４ａは、それぞれ第１の実施形態におけるＡ／Ｄ変換部１１、ＣＰ除去部１２、Ｓ／Ｐ変換部１３及びＦＦＴ部１４と同様の構成である。

受信部１０２ｂは、Ａ／Ｄ変換部１１１ｂ、ＣＰ除去部１１２ｂ、Ｓ／Ｐ変換部１１３ｂ及びＦＦＴ部１１４ｂを備える。Ａ／Ｄ変換部１１１ｂ、ＣＰ除去部１１２ｂ、Ｓ／Ｐ変換部１１３ｂ及びＦＦＴ部１１４ｂは、それぞれ第１の実施形態におけるＡ／Ｄ変換部１１、ＣＰ除去部１２、Ｓ／Ｐ変換部１３及びＦＦＴ部１４と同様の構成である。

復調部１１５、復調正誤判定部１１６、所望サブキャリアヌル処理部１１７、ＩＦＦＴ部１１８、Ｐ／Ｓ変換部１１９、タイミング検出部１２０及びＣＰタイミングシフト部１２１は、それぞれ第１の実施形態における復調部１５、復調正誤判定部１６、所望サブキャリアヌル処理部１７、ＩＦＦＴ部１８、Ｐ／Ｓ変換部１９、タイミング検出部２０及びＣＰタイミングシフト部２１と同様の構成である。本実施形態では、更に、ユーザディテクション部１３１が設けられている。

本発明の第２の実施形態では、アダプティブアンテナアレー１１０の２つのアンテナ素子１１０ａ及び１１０ｂの受信信号を、２系統の受信部１０２ａ及び１０２ｂで受信し、アダプティブアレー処理部１３０で合成している。ここで、アダプティブアレー処理部１３０により、各到来波に対して重み付け加算することで、不要な干渉波を除去し、ＳＩＲの特性の改善を図ることができる。このため、本発明の第２の実施形態は、干渉波が存在する環境においても有効である。

前述の第１の実施形態と同様に、所望サブキャリアヌル処理部１１７は、アダプティブアレー処理部１３０で合成されたＦＦＴ部１１４ａ及び１１４ｂの出力に対して、信号が割り当てられているサブキャリアにヌルを生成する（フィルタリングする）。これにより、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分が周波数領域で抽出される。そして、ＩＦＦＴ部１１８は、所望サブキャリアヌル処理部１１７で抽出されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を周波数領域から時間領域に変換する。タイミング検出部１２０は、抽出された不要成分のレベルを基に、ＣＰを除去するのにの最適なタイミングを検出し、ＣＰタイミングシフト部１２１は、タイミング検出部２０の検出出力に応じて、ＣＰ除去タイミングを設定する。

前述の第１の実施形態は、干渉波が存在しない環境での使用を想定していたが、本実施形態では、干渉波の存在する環境下で使用されることが想定される。干渉波が非同期かつ同一の信号形式の場合は、図７に示すように、干渉波成分のタイミングが検出されてしまうことが想定される。

図７は、ＯＦＤＭ信号の干渉波の説明図である。図７において、時刻ｔａ１〜ｔｂ１が所望波のガードインターバル（ＧＩ）区間であり、時刻ｔｂ１〜ｔｃ１が所望波のデータ区間である。時刻ｔｂ２〜ｔｂ２が干渉波のガードインターバル（ＧＩ）区間であり、時刻ｔｂ２〜ｔｃ２が干渉波のデータ区間である。時刻ｔ２１〜ｔ２２がＦＦＴ区間として抽出されたとする。この場合、所望波のＯＦＤＭシンボルの先頭位置の時刻ｔｂ１とＦＦＴ区間の先頭位置の時刻ｔ２１とのオフセットは、ガードインターバル（ＧＩ）の範囲を越えているため、所望波のＯＦＤＭ信号は復調できない。ところが、干渉波のＯＦＤＭシンボルの先頭位置の時刻ｔｂ２とＦＦＴ区間の先頭位置の時刻ｔ２１とのオフセットは、ガードインターバル（ＧＩ）の範囲であるため、干渉波の復調はできてしまう。このため、所望波ではＯＦＤＭシンボルとＦＦＴ区間との同期は取れていないのに、干渉波ではＯＦＤＭシンボルとＦＦＴ区間との同期が取れてしまうことになってしまい、復調正誤判定部１１６ではエラーが検出できないことが想定される。

そこで、本実施形態では、ＣＲＣ検出を行う復調正誤判定部１１６の他に、ユーザディテクション部１３１を設けるようにしている。ユーザディテクション部１３１は、各ユーザの信号に対して固有のプリアンブルパターンを埋め込んだり、復調したパケットに固有の自装置宛のアドレス情報を埋め込むなどされた信号を検出する等、ユーザ信号を検出して自装置宛の所望の信号が受信できたかどうかを検出する。ユーザディテクション部１３１を追加することによって、非同期かつ同一システム間の干渉波が存在する環境下においても、所望の信号の不連続成分の抽出を行うことが可能となる。

また、本実施形態では、アダプティブアレー処理部１３０で、２系統の受信部１０２ａ及び１０２ｂから取得されたＦＦＴ出力を合成する。そして、合成されたＦＦＴ出力に対して、信号が割り当てられているサブキャリアにヌルを生成することで、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を抽出している。本実施形態におけるＰｏｓｔ−ＦＦＴ型のアダプティブアレーは不連続位置の検出のみを目的としているため、干渉波成分を除去し自信号帯域外の周波数成分に漏出した不連続成分を強調する動作を行えばよい。そのため、受信信号のＦＦＴタイミングが不明の状態で直交性がくずれて厳密に動作しない場合でも構わない。このときのアダプティブアレーアルゴリズムは、干渉波の影響を考慮して、ＯＦＤＭ信号の復調状態に応じて適応的に変更される。

つまり、干渉波の存在する環境下で、タイミング検出部１２０でＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を検出できず、且つ、復調正誤判定部１１６でのＣＲＣ判定及びユーザディテクション部１３１で所望信号が検出できいない場合には、ヌルが挿入されるサブキャリアにおけるアダプティブアレー信号処理のウェイト算出アルゴリズムが間違っていると判定し、別のアダプティブアレーアルゴリズムを適用する。例えば、ＰＩ（Power Inversion）からＣＭＡ（Constant Modulus Algorithm）へ、又は、ＣＭＡからＰＩへアルゴリズムを変更する。これによって所望信号のＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分の抽出を行うことができる。

なお、本技術を基地局などの複数ユーザを同時に使うシステムに導入する際には検出された各ユーザの信号のタイミングの違いを送信局側にフィードバックを行い、各ユーザの信号が同期するようにタイミング調整を行ってもよい。

図８は、本発明の第２の実施形態の受信機１０１の動作を示すフローチャートである。図８において、２系統の受信部１０２ａ及び１０２ｂは、アダプティブアンテナアレー１１０の２つのアンテナ素子１１０ａ及び１１０ｂの受信信号を入力する（ステップＳ１０１）。ＣＰ除去部１１２ａ及び１１２ｂは、受信信号中のガードインターバルのＣＰを取り除き、ＦＦＴ区間の信号を抽出する（ステップＳ１０２）。ＦＦＴ部１１４ａ及び１１４ｂは、ＦＦＴ区間のデータのフーリエ変換を行ない、時間領域のデータから周波数領域のデータに変換する（ステップＳ１０３）。アダプティブアレー処理部１３０は、ＦＦＴ部１１４ａ及び１１４ｂの出力に対し重み付けを行う。この処理では、干渉となるような信号がヌルとなるように重み付けを行うなどして、所望信号の自帯域外へ漏れ出す不要な周波数成分を強調する動作を行う。重み付けは、例えば上述したＰＩやＣＭＡを用いて実行されてもよい。その後、アダプティブアレー処理部１３０は、重み付けされた複数の信号を加算して合成する（ステップＳ１０４）。

復調正誤判定部１１６によるエラー検出及びユーザディテクション部１３１により、自装置宛の所望波でＯＦＤＭシンボルとＦＦＴ区間とが同期が取れているか否かを判定する（ステップＳ１０５）。自装置宛の所望波でＯＦＤＭシンボルとＦＦＴ区間との同期が取れていれば、処理を終了する（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）。

自装置宛の所望波でＯＦＤＭシンボルとＦＦＴ区間との同期が取れていなければ（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、所望サブキャリアヌル処理部１１７は、アダプティブアレー処理部１３０の出力に対して、信号が割り当てられているサブキャリアにヌルを生成することで、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を周波数領域で抽出する（ステップＳ１０６）。ＩＦＦＴ部１１８は、抽出された不連続成分を周波数領域から時間領域に変換する（ステップＳ１０７）。タイミング検出部１２０は、抽出された不要成分のレベルを基に、ＣＰを除去するのにの最適なタイミングを検出し、ＣＰタイミングシフト部１２１はこれに応じてＣＰ除去タイミングをシフトし（ステップＳ１０８）、処理をステップＳ１０２にリターンする。

図９は、本発明の第２の実施形態のシミュレーション結果を示している。図９（Ａ）は、ＯＦＤＭシンボルとＦＦＴ区間との同期が取れている場合の受信信号のＦＦＴ変換後の周波数波形を示している。なお、シミュレーション条件は、図９（Ｂ）に示す通りである。図９（Ａ）に示すように、ＯＦＤＭシンボルとＦＦＴ区間との同期が取れている場合には、スペクトラムの帯域がサブキャリアの帯域内に収まり、余分な周波数成分が存在しないことが分かる。

これに対して、図９（Ｃ）は、ＯＦＤＭシンボルとＦＦＴ区間とが非同期の場合の受信信号のＦＦＴ変換後の周波数波形を示している。図９（Ｃ）に示すように、ＯＦＤＭシンボルとＦＦＴ区間とが非同期の場合には、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分による余分な周波数帯域の成分が広がっていることが分かる。

図９（Ｄ）は、割り当てられているサブキャリアに対して意図的にヌルを生成することで、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を時間領域で抽出し、これをＩＦＦＴにより時間領域に変換したものである。図９（Ｄ）に示すように、割り当てられているサブキャリアに対して意図的にヌルを生成することで、ＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を抽出できることが分かる。

上述した実施形態における受信機の機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…受信機， １０…アンテナ， １１…変換部， １２…ＣＰ除去部， １３…Ａ／Ｄ変換部， １４…ＦＦＴ部， １５…復調部， １６…復調正誤判定部， １７…所望サブキャリアヌル処理部， １８…ＩＦＦＴ部， １９…Ｐ／Ｓ変換部， ２０…タイミング検出部， ２１…タイミングシフト部

Claims (5)

1. ＯＦＤＭ信号を受信する第１ステップと、
   受信されたＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除去してＦＦＴを実施する第２ステップと、
   ＦＦＴを実施したＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を周波数領域で抽出する第３ステップと、
   周波数領域で抽出されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を時間領域の信号に変換する第４ステップと、
   時間領域に変換されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分に基づいて、ＯＦＤＭシンボルのスタート位置とＦＦＴ区間の位置とのタイミングを検出する第５ステップと、
   ＯＦＤＭシンボルのスタート位置とＦＦＴ区間の位置とのタイミングに基づいて、前記ガードインターバルの除去タイミングをシフトする第６ステップと
   を有するＯＦＤＭ信号受信方法。
2. 前記第３ステップにおいて、前記ＦＦＴ区間の周波数領域の信号から自装置宛の所望波の帯域内の成分を除去する、請求項１に記載のＯＦＤＭ信号受信方法。
3. 復調信号のエラー検出を行うことにより、受信されたＯＦＤＭ信号のシンボルと抽出されたＦＦＴ区間との同期が取れているか否かを判定するステップをさらに有する、請求項１または２に記載のＯＦＤＭ信号受信方法。
4. 復調信号に含まれるユーザ信号を用いて、受信されたＯＦＤＭ信号が自局宛であるか否かを判定するステップをさらに有する、請求項１から３のいずれか一項に記載のＯＦＤＭ信号受信方法。
5. ＯＦＤＭ信号を受信するアンテナと、
   受信されたＯＦＤＭ信号からガードインターバルを除去してＦＦＴを実施する除去部と、
   ＦＦＴを実施したＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を周波数領域で抽出する抽出部と、
   周波数領域で抽出されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分を時間領域の信号に変換する変換部と、
   時間領域に変換されたＦＦＴ区間のシンボルの不連続成分に基づいて、ＯＦＤＭシンボルのスタート位置とＦＦＴ区間の位置とのタイミングを検出するタイミング検出部と、
   ＯＦＤＭシンボルのスタート位置とＦＦＴ区間の位置とのタイミングに基づいて、前記ガードインターバルの除去タイミングをシフトするタイミングシフト部と
   を備えるＯＦＤＭ信号受信機。

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