JP4784917B2

JP4784917B2 - 無線端末装置

Info

Publication number: JP4784917B2
Application number: JP2007020690A
Authority: JP
Inventors: 泰松本; 隆秀村上
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2027-01-31
Also published as: JP2008187589A

Description

本発明は、ＯＦＤＭ方式を用いた無線通信システムでの無線端末装置に関するものである。

近年、通信容量の増大に伴い、データ伝送の高速化・大容量化が可能な通信方式の１つとしてＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式が注目されている。このＯＦＤＭ方式は、高速なデータを分割した複数の低速データを、シンボル周期の逆数の間隔で配された複数のサブキャリアにより並列に伝送することによりマルチパス干渉に関する耐性を向上させた無線通信方式である。

このＯＦＤＭ方式を用いた無線通信システムでの無線端末装置には、例えば無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａおよびＩＥＥＥ８０２．１１ｇ）端末や、ＵＷＢ（ＭＢ−ＯＦＤＭＵＷＢ）端末、カーナビのような自動車搭載電子機器に実装される無線ＬＡＮ端末などがある（例えば、下記の非特許文献１参照）。
Y. Wang, J. Ge, B. Ai, P. Liu, and S. Yang, "A Soft Decision Decoding Scheme for Wireless COFDM with Application to DVB-T," IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. CE-50, pp. 84-88, Feb. 2004.

そして、これらのＯＦＤＭ方式を用いた無線端末装置は、干渉波による影響を低減するために、インタリーブと畳み込み符号化がしばしば用いられている。

一方、これらの無線端末装置は、パソコンや周辺機器、ＯＡ機器などの高速動作するプロセッサを持つ電子機器に内蔵されて使用される場合が多く、その場合、電子機器自体からの電磁雑音、例えばＣＰＵや周辺回路の動作クロック信号およびその高調波による干渉を受けやすい。

しかし、無線端末装置が電子機器に内蔵された場合に、上記のインタリーブと畳み込み符号化を用いても十分に低減することができず、現状では、電子機器からの電磁雑音の影響による受信性能劣化を低減するのが困難であるという問題点を有している。

この発明は上記に鑑み提案されたもので、電子機器に内蔵された場合でも、その電子機器からの電磁雑音の影響を大幅に低減することができるＯＦＤＭ方式を用いた無線端末装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ＯＦＤＭ方式を用いた無線通信システムでの無線端末装置において、通信相手の送信装置から送出されたＯＦＤＭ無線信号を受信し、その周波数を無線周波数から中間周波数もしくはベースバンド周波数に変換する周波数変換手段と、上記周波数変換手段からのＯＦＤＭ無線信号をサブチャネル毎の変調信号に分解し、サブキャリア変調方式に準拠して復調ビット列を生成するサブチャネル復調手段と、上記復調ビット列の各ビットの持つ尤度を考慮してそのビットの誤り訂正処理を行い、復調ビット列を元の信号に復号し出力する復号手段と、当該無線端末装置が搭載されている電子機器の内部で使われるクロック信号を周波数解析することによってクロック高調波を求め、そのクロック高調波と干渉するサブチャネルを特定する被干渉サブチャネル特定手段と、上記復号手段に設けられ、上記被干渉サブチャネル特定手段によって特定されたサブチャネルから復調されている復調ビット列の各ビットの尤度を低減する尤度低減手段と、を備えることを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明において、上記尤度低減手段は、特定されたサブチャネルから復調されている復調ビット列の各ビットの尤度を「０」とするものである。

また、請求項３に記載の発明は、上記した請求項１または２に記載の発明において、上記復号手段での復号をビタビ復号とするものである。

この発明では、当該無線端末装置が搭載されている電子機器の内部で使われるクロック信号を周波数解析することによってクロック高調波を求め、そのクロック高調波と干渉するサブチャネルを特定し、その特定されたサブチャネルから復調されている復調ビット列の各ビットは高い確率で誤ると判断してその尤度を低減し、例えば「０」とするので、復号過程において、誤りの可能性の少ない復調ビットのみを用いて誤り訂正処理を行うことができ、最終的な復号ビット列の誤り率を改善することができ、クロック高調波による無線端末装置に対する干渉を大幅に低減することができる。

また、干渉の大幅低減によりビット誤り率やパケット誤り率，スループット、最低受信信号レベルなどの通信性能を改善することができる。

以下にこの発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の無線端末装置の構成を示すブロック図である。図１において、本発明の無線端末装置１は、ＯＦＤＭ方式を用いた無線通信システムでの無線端末装置、例えば無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａおよびＩＥＥＥ８０２．１１ｇ）端末や、ＵＷＢ（ＭＢ−ＯＦＤＭＵＷＢ）端末、カーナビのような自動車搭載電子機器に実装される無線ＬＡＮ端末であり、周波数変換手段１１と、サブチャネル復調手段１２と、復号手段１３と、被干渉サブチャネル特定手段１４とを備えている。

上記の周波数変換手段１１は、通信相手の送信装置２から送出されたＯＦＤＭ無線信号を受信し、その周波数を無線周波数から中間周波数もしくはベースバンド周波数に変換する。

サブチャネル復調手段１２は、周波数変換手段１１からのＯＦＤＭ無線信号をサブチャネル毎の変調信号に分解し、サブキャリア変調方式に準拠して復調ビット列を生成する。サブキャリア変調方式はＯＦＤＭ通信方式の仕様によりあらかじめ定められており、例えばＰＳＫ（位相シフトキーイング）、ＱＡＭ（直交振幅変調）などが用いられる。

復号手段１３は、サブチャネル復調手段１２において生成された復調ビット列のデインタリーブを行った後、各ビットの持つ尤度を考慮してそのビットの誤り訂正処理を行い、復調ビット列を元の信号に復号し出力する。

被干渉サブチャネル特定手段１４は、当該無線端末装置１が搭載されている電子機器３の内部で使われるクロック信号を周波数解析することによってクロック高調波を求め、そのクロック高調波と干渉するサブチャネルを特定する。

そして、尤度低減手段１５は、復号手段１３に設けられ、被干渉サブチャネル特定手段１４によって特定されたサブチャネルから復調されている復調ビット列の各ビットの尤度を低減する。

このように、本発明の実施形態では、当該無線端末装置１が搭載されている電子機器３の内部で使われるクロック信号を周波数解析することによってクロック高調波を求め、そのクロック高調波と干渉するサブチャネルを特定し、その特定されたサブチャネルから復調されている復調ビット列の各ビットは高い確率で誤ると判断してその尤度ｐを低減し、例えば「０」とする（すなわち誤りの可能性の高いビットは無視する）ので、復号過程において、誤りの可能性の少ない復調ビットのみを用いて誤り訂正処理を行うことができ、最終的な復号ビット列の誤り率を改善することができ、クロック高調波による無線端末装置１に対する干渉を大幅に低減することができる。

図２は本発明の無線端末装置のより具体的な構成例を示す図である。図２において、送信機（図示省略）から送出されたＯＦＤＭ無線信号は、無線端末装置（受信機）１０のアンテナにより受信され、周波数変換器１１ａで無線周波数から中間周波数もしくはベースバンド周波数に変換される。

続いてパイロット信号とガードインターバルの削除の後、ＦＦＴ（高速フーリエ変換部)１２ａによってＯＦＤＭ無線信号がサブチャネル毎の変調信号に分解される。サブチャネル復調部１２ｂではサブキャリア変調方式に準拠して復調ビットを得る。デインタリーバ１３ａでは復調時に発生する誤りビットの位置を分散させるために、送信機側で行ったインタリーブ（ビット列の送信順序の並び替え)の逆の操作を行ってビット列を元の順序に戻す。デインタリーブされた復調ビット列は復号器１３ｂに入力され、ビタビアルゴリズムを用いて誤りビットの訂正が行われて最終的な情報ビット列が得られ、出力される。

ただし実際には、受信機１０には受信機雑音および受信機が搭載されている電子機器（ＰＣなど)からの雑音が入力される。マイクロ波帯における電子機器の雑音の多くは、その電子機器を動作させるために機器内部で使われるクロック信号の高調波の漏洩によるものである。このためクロック信号高調波（クロック高調波）の周波数と一致するサブチャネルでは非常に誤りが発生しやすくなる。復調ビット列に含まれる誤りビットの割合が多いと、復号器では誤り訂正ができなくなり、結果的に誤りを含んだビット列が出力されてしまう。

これを防ぐために、図２に示すように、当該受信機１０が搭載される電子機器のクロック発生回路から直接（有線で)クロック信号を供給させ、ＦＦＴ１４ａによって高調波の周波数を特定する。この結果を用いて、受信しているＯＦＤＭ無線信号のうちクロック高調波による干渉を受けるサブチャネルを正確に特定する。さらにクロック高調波による干渉を受けるサブチャネルが特定できると、復号器１３ｂに入力される復調ビット列のうち、干渉によって誤りが発生している可能性の高いビットを特定することができる。

そして、誤り可能性の高いビットに対してビタビ復号器１３ｂに入力されるビット列の尤度（誤り訂正処理に入力されるビットの信頼度に相当する)を減らす（例えば０にする、すなわち誤りの可能性の高いビットは無視する)ことによって、ビタビ復号器１３ｂでは、誤りの可能性の少ない復調ビットのみを用いて誤り訂正処理を行うことができるため、最終的な復号ビット列の誤り率を改善することができる。

図３は尤度低減を説明するための図である。この図３において、上段に示す復調ビット列は、デインタリーバ１３ａにおいてデインタリーブされた後の、ａ、ｂ、ｃ、…、ｎ−１、ｎ、ｎ＋１、…の各ビット（復調ビット）からなり、各ビットには、尤度ｐが付与されている。この尤度ｐは、ここでは何れも値「１」が与えられている。

ここで、クロック高調波と干渉するサブチャネルから復調された復調ビットが「ｎ」であると特定された場合、この発明では、下段の復調ビット列に示すように、復調ビットｎの尤度ｐを「１」からより小さな値、例えば「０」に低減する。

本発明は、近年多くの電子機器に用いられている周波数拡散クロック（クロック信号を周波数変調する方式)の高調波に対しても、高精度で高調波周波数を決定することができるので有効性が高い。

本発明の無線端末装置の構成を示すブロック図である。本発明の無線端末装置のより具体的な構成例を示す図である。尤度低減を説明するための図である。

符号の説明

１無線端末装置
１１周波数変換手段
１２サブチャネル復調手段
１３復号手段
１４被干渉サブチャネル特定手段
１５尤度低減手段
２送信装置
３電子機器
１０受信機
１１ａ周波数変換器
１２ａＦＦＴ
１２ｂサブチャネル復調部
１３ａデインタリーバ
１３ｂ復号器

Claims

ＯＦＤＭ方式を用いた無線通信システムでの無線端末装置において、
通信相手の送信装置から送出されたＯＦＤＭ無線信号を受信し、その周波数を無線周波数から中間周波数もしくはベースバンド周波数に変換する周波数変換手段と、
上記周波数変換手段からのＯＦＤＭ無線信号をサブチャネル毎の変調信号に分解し、サブキャリア変調方式に準拠して復調ビット列を生成するサブチャネル復調手段と、
上記復調ビット列の各ビットの持つ尤度を考慮してそのビットの誤り訂正処理を行い、復調ビット列を元の信号に復号し出力する復号手段と、
当該無線端末装置が搭載されている電子機器の内部で使われるクロック信号を周波数解析することによってクロック高調波を求め、そのクロック高調波と干渉するサブチャネルを特定する被干渉サブチャネル特定手段と、
上記復号手段に設けられ、上記被干渉サブチャネル特定手段によって特定されたサブチャネルから復調されている復調ビット列の各ビットの尤度を低減する尤度低減手段と、
を備えることを特徴とする無線端末装置。
上記尤度低減手段は、特定されたサブチャネルから復調されている復調ビット列の各ビットの尤度を「０」とする、請求項１に記載の無線端末装置。
上記復号手段での復号はビタビ復号である、請求項１または２に記載の無線端末装置。