ＯＦＤＭ送受信装置
【課題】ＯＦＤＭ方式により送信側装置１から受信側装置２へ信号を通信するＯＦＤＭ送受信装置で、送信側の直交変調器１２や受信側の直交復調器２３で発生する振幅や位相に関する誤差を効果的に補正する。
【解決手段】送信側装置では、切り替え手段１４〜１６が、通常の通信信号（変調信号）を送信する状態と、テスト信号を送信する状態を切り替える。受信側装置では、補正手段３３が補正係数を用いて直交復調結果の信号に対してＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正を行い、補正係数演算手段３６、３７がテスト信号の直交復調結果の信号に基づいて補正係数をＯＦＤＭの各サブキャリア毎に演算する。
【解決手段】送信側装置では、切り替え手段１４〜１６が、通常の通信信号（変調信号）を送信する状態と、テスト信号を送信する状態を切り替える。受信側装置では、補正手段３３が補正係数を用いて直交復調結果の信号に対してＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正を行い、補正係数演算手段３６、３７がテスト信号の直交復調結果の信号に基づいて補正係数をＯＦＤＭの各サブキャリア毎に演算する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式において、送信側の直交変調器や受信側の直交復調器で発生する振幅や位相に関する誤差を効果的に補正するＯＦＤＭ送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、直交変復調はそれぞれアナログで行う場合とディジタルで行う場合があるが、フィルタが簡易で済み、集積化で小型化に適している等の理由から、前者のアナログ方式が広く用いられている。しかしながら、アナログの直交変調器、直交復調器には誤差が含まれる。
【０００３】
図４には、アナログ直交変調器１０２の構成例と局部発振器１０１を示してある。
本例のアナログ直交変調器１０２は、増幅器１１１、乗算器１１２、９０度位相器１１３、増幅器１１４、乗算器１１５、加算器１１６を備えている。
【０００４】
本例のアナログ直交変調器１０２では、局部発振器１０１からの信号（搬送波）が２つに分配されて、一方の分配信号が増幅器１１１により増幅されて乗算器１１２に入力され、他方の分配信号が９０度位相器１１３により９０度位相がずらされた後に増幅器１１４により増幅されて乗算器１１５に入力される。また、本例のアナログ直交変調器１０２では、変調信号を同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）に分けた信号を入力する。そして、Ｉ変調信号は搬送波と乗算器１１２において乗算され、Ｑ変調信号は９０度位相のずれた搬送波と乗算器１１５において乗算され、加算器１１６においてこれらの乗算結果の信号が加算されて、当該加算結果がアナログ直交変調器１０２の出力（被変調信号）となる。
【０００５】
ここで、本例のアナログ直交変調器１０２では、Ｉ、Ｑの変調信号のそれぞれが通過する乗算器１１２、１１５から加算器１１６までの利得差、乗算器１１２、１１５におけるそれぞれの搬送波の振幅差等の原因により、ＩとＱの振幅誤差が生じる。また、９０度位相器１１３の誤差、９０度位相器１１３から加算器１１６までの経路差、搬送波の漏洩等の原因により、直交度の誤差が生じる。
【０００６】
図５には、アナログ直交復調器１２２の構成例と局部発振器１２１を示してある。
本例のアナログ直交復調器１２２は、増幅器１３１、乗算器１３２、９０度位相器１３３、増幅器１３４、乗算器１３５を備えている。
【０００７】
本例のアナログ直交復調器１２２では、本例のアナログ直交変調器１０２とおおよそ反対の動作を行う。具体的には、局部発振器１２１からの信号（搬送波）が２つに分配されて、一方の分配信号が増幅器１３１により増幅されて乗算器１３２に入力され、他方の分配信号が９０度位相器１３３により９０度位相がずらされた後に増幅器１３４により増幅されて乗算器１３５に入力される。また、被変調信号（被変調波）が２つに分配されて各乗算器１３２、１３５に入力され、被変調信号と搬送波が乗算器１３２において乗算されることでＩ復調信号が生成され、被変調信号と９０度位相のずれた搬送波が乗算器１３５において乗算されることでＱ復調信号が生成される。
【０００８】
ここで、本例のアナログ直交復調器１２２においても、本例のアナログ直交変調器１０２について述べたのと同様な理由により、ＩとＱの振幅誤差、直交度の誤差が生じる。
これらの誤差は、例えば、アナログ直交変調器１０２では、変調信号の信号処理をすることで補正することが可能である。
【０００９】
図６には、直交変調器の誤差を補正する構成例を示してある。
本例の誤差補正構成では、局部発振器及び直交変調器（例えば、局部発振器１０１及びアナログ直交変調器１０２）に対して、乗算器１４１、加算器１４２、乗算器１４３を備えている。
本例では、直交変調器のＩ側利得がＧｉであり、Ｑ側利得がＧｑであり、Ｇｉ≠Ｇｑであるとし、また、直交誤差がθｅであるとし、また、Ｉ変調信号をｉ（ｔ）と表し、Ｑ変調信号をｑ（ｔ）と表し、搬送波の各周波数をωｃと表す。なお、ｔは時刻を表す。
【００１０】
この場合、誤差補正を考慮しないと、直交変調器からの出力は（式１）のように表される。
これは、変調信号だけに注目すれば、（式２）の変換が行われた信号を入力とした、誤差を持たない直交変調器の出力信号とみなすことができる。
このため、誤差を補正するためには、逆変換である（式３）の処理を直交変調器の入力前で施せばよい。
【００１１】
【数１】
【数２】
【数３】
【００１２】
具体的には、図６に示される誤差補正構成において、乗算器１４１でＱ変調信号ｑ（ｔ）と設定された係数ｔａｎθｅとを乗算し、その乗算結果とＩ変調信号ｉ（ｔ）とを加算器１４２で加算して、その加算結果を直交変調器へＩ側の信号として入力し、また、乗算器１４３でＱ変調信号ｑ（ｔ）と設定された係数Ｇｉ／（Ｇｑｃｏｓθｅ）とを乗算して、その乗算結果を直交変調器へＱ側の信号として入力することで、直交変調器からの出力が誤差を含まない理想的な出力となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−３６３７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述した誤差は、変調信号の周波数に対して必ずしも一定ではない。近年のディジタル変調信号では、通信速度の高速化のために、広帯域のＯＦＤＭ方式で各サブキャリアも多値変調されることが多くなっているが、こういった場合に周波数特性を有する誤差を含んだ変調器或いは復調器を使用すると、サブキャリア間で変調精度或いは復調精度の差異を生じ、その程度によっては、あるサブキャリアでは問題なく通信できる多値変調が、異なるサブキャリアで使用すると通信困難となり、それ故にレートの低い変調方式にせざるを得ない、という状況が予想され、その結果として全体のスループットの低下を引き起こすことが考えられる。
【００１５】
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、例えば、ＯＦＤＭ方式において、送信側の直交変調器や受信側の直交復調器で発生する振幅や位相に関する誤差を効果的に補正することができるＯＦＤＭ送受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明では、ＯＦＤＭ方式により送信側装置から受信側装置へ信号を通信するＯＦＤＭ送受信装置において、次のような構成とした。
すなわち、前記送信側装置では、信号に対して直交変調を行う直交変調器を備え、そして、切り替え手段が、通常の通信信号に対して前記直交変調器により直交変調を行った結果の信号を前記受信側装置へ送信する状態と、前記通常の通信信号とは別の所定のテスト信号に対して前記直交変調器により直交変調を行った結果の信号を前記受信側装置へ送信する状態と、を切り替える。
また、前記受信側装置では、直交復調器が、前記送信側装置からの信号に対して直交復調を行う。補正手段が、前記送信側装置から前記受信側装置への信号伝送において発生する振幅及び位相に関する誤差をＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正するための補正係数を用いて、前記直交復調器により直交復調を行った結果の信号に対してＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正を行う。補正係数演算手段が、前記送信側装置から前記テスト信号の直交変調結果の信号が送信される状態における前記直交復調器による直交復調結果の信号に基づいて、前記補正手段で用いられる補正係数をＯＦＤＭの各サブキャリア毎に演算する。
【００１７】
従って、例えば、ＯＦＤＭ方式において、送信側の直交変調器や受信側の直交復調器（例えば、更に、伝搬路（伝送路））で発生する振幅や位相に関する誤差を効果的に補正することができる。具体的には、このような誤差をＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正することができ、また、送信側から受信側への信号伝送における全体的な誤差をまとめて受信側（のみ）で補正することができる。
また、テスト信号を用いて補正係数を求め、その補正係数を用いて通常の通信信号に対する補正を行うことができる。
【００１８】
ここで、送信側装置や受信側装置としては、それぞれ、種々なものが用いられてもよく、例えば、送信機能と受信機能の両方を有する通信装置が用いられてもよい。
また、送信側装置と受信側装置との間の通信としては、例えば、無線通信が用いられてもよく、或いは、有線通信が用いられてもよい。
また、直交変調器や直交復調器としては、例えば、アナログ直交変調器やアナログ直交復調器が用いられる。
【００１９】
また、テスト信号としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、ＯＦＤＭの各サブキャリア毎（各周波数毎）に異なるテスト信号が用いられ、具体例として、ＯＦＤＭの各サブキャリア毎に、対応する周波数を有するテスト信号を用いることができる。
【００２０】
また、送信側装置から通常の通信信号が送信される状態と、送信側装置からテスト信号が送信される状態とは、例えば、受信側装置においても把握され、具体例として、受信側装置が受信される信号を解析することにより状態を検出する態様や、或いは、送信側装置から受信側装置へ状態を示す情報を通知することで受信側装置がそれを検出する態様や、或いは、予め、各状態とする時刻等を定めて送信側装置のメモリと受信側装置のメモリに記憶しておく態様、などを用いることができる。
【００２１】
また、送信側装置から受信側装置へ複数種類の異なるテスト信号を送信する場合には、例えば、送信側装置から受信側装置へ送信されるテスト信号の種類が受信側装置においても把握され、具体例として、受信側装置が受信されるテスト信号を解析（例えば、周波数を検出）することによりテスト信号の種類を検出する態様や、或いは、送信側装置から受信側装置へテスト信号の種類を示す情報を通知することで受信側装置がそれを検出する態様や、或いは、予め、各種類のテスト信号を用いる時刻又は順序等を定めて送信側装置のメモリと受信側装置のメモリに記憶しておく態様、などを用いることができる。
【００２２】
また、受信側において、直交復調器により直交復調を行った結果の信号に対してＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正を行う態様としては、例えば、直交復調器により直交復調を行った結果の信号に対してフーリエ変換を行い、その結果に対してＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正を行う態様を用いることができる。
また、受信側において、テスト信号の受信結果に基づいて補正係数を演算する方法としては、種々な方法が用いられてもよく、例えば、予め、補正係数を演算するための数式等を受信側装置のメモリに記憶しておいて、その数式等に従って補正係数を演算する方法を用いることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明に係るＯＦＤＭ送受信装置によると、例えば、ＯＦＤＭ方式において、送信側の直交変調器や受信側の直交復調器で発生する振幅や位相に関する誤差を効果的に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例に係るＯＦＤＭ送受信装置の構成例を示す図である。
【図２】送信側から受信側までの信号の流れの様子を簡略化して示す図である。
【図３】補正部の構成例を示す図である。
【図４】アナログ直交変調器の構成例と局部発振器を示す図である。
【図５】アナログ直交復調器の構成例と局部発振器を示す図である。
【図６】直交変調器の誤差を補正する構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施例に係るＯＦＤＭ送受信装置の構成例を示してある。
本例のＯＦＤＭ送受信装置は、送信側の装置１と、受信側の装置２と、これらの装置１、２を接続する伝搬路等（本例では、伝搬路とする）３から構成されている。
本例では、送信側装置１から無線の伝搬路３を介して受信側装置２へ信号を通信する。
【００２６】
送信側装置１は、局部発振器１１、直交変調器１２、増幅器等（本例では、増幅器とする）１３、スイッチ１４、スイッチ１５、制御部１６、テスト信号発生部１７ａ、１７ｂ、変調信号出力部１８ａ、１８ｂを備えている。
受信側装置２は、増幅器等（本例では、増幅器とする）２１、局部発振器２２、直交復調器２３、増幅器等（本例では、増幅器とする）２４、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器２５、増幅器等（本例では、増幅器とする）２６、Ａ／Ｄ変換器２７、直／並列変換部３１、離散フーリエ変換部３２、補正部３３、並／直列変換部３４、ＯＦＤＭ復号部３５、演算部３６、補正係数決定部３７を備えている。
【００２７】
送信側装置１では、直交変調器１２が、局部発振器１１により発振される信号を用いて、直交変調対象となる同相成分（Ｉ）及び直交成分（Ｑ）に対して直交変調処理を行い、そして、その結果の信号を、増幅器１３を通過させて、伝搬路３を介して受信側装置２へ送信する。
また、送信側装置１では、制御部１６が各スイッチ１４、１５の切り替え状態を制御することにより、直交変調器１２に入力させる同相成分及び直交成分の信号として、テスト信号発生部１７ａ、１７ｂにより発生させられるテスト信号を入力させる状態と、変調信号出力部１８ａ、１８ｂにより出力されるＯＦＤＭ方式の変調信号（実際に通信される信号）を入力させる状態とを切り替える。
【００２８】
受信側装置２では、送信側装置１から伝搬路３を介して伝送されてきた信号（被変調信号）を受信して、増幅器２１を通過させて、直交復調器２３に入力する。直交復調器２３は、局部発振器２２により発振される信号を用いて、入力信号（受信信号）に対して直交復調処理を行い、そして、その結果の同相成分の信号を、増幅器２４を通過させて、Ａ／Ｄ変換器２５に入力するとともに、その結果の直交成分の信号を、増幅器２６を通過させて、Ａ／Ｄ変換器２７に入力する。各Ａ／Ｄ変換器２５、２７は、入力信号をアナログ信号からディジタル信号へ変換して、直／並列変換部３１及び演算部３６へ出力する。
【００２９】
データ通信用の経路では、直／並列変換部３１が入力信号を直列から並列に変換し、その結果に対して離散フーリエ変換部３２が離散フーリエ変換処理を行い、その結果に対して補正部３３が補正処理を行い、その結果に対して並／直列変換部３４が並列から直列に変換し、その結果に対してＯＦＤＭ復号部３５がＯＦＤＭ復号処理を行う。
また、補正係数算出用の経路では、演算部３６が入力信号に基づいて振幅等に関する演算を行い、その結果に基づいて補正係数決定部３７が補正係数を決定して補正部３３へ出力する。
【００３０】
このように、本例では、送信側装置１は、直交変調器１２への変調信号の入力として、データ通信用の通常の変調信号出力部１８ａ、１８ｂと補正係数算出用のテスト信号発生部１７ａ、１７ｂとを切り替えることが可能であり、これらを切り替えるための制御部１６を有している。
また、受信側装置２は、直交復調器２３から出力される復調信号をＡ／Ｄ変換した後のディジタルデータが、データ通信用の処理部へ行く経路と、補正係数算出のための演算部３６へ行く経路を持っている。
【００３１】
送受信部（送信側装置１及び受信側装置２）では、それぞれ、通常のデータ通信を行う動作モードと、テスト信号の送受信を行う動作モードを有している。
テスト信号の送受信を行う動作モードである場合には、送信側装置１では、直交変調器１２への入力としてテスト信号発生部１７ａ、１７ｂからの出力を選択し、また、受信側装置２では、Ａ／Ｄ変換器２５、２７からの出力により演算部３６にて振幅等の算出が行われた後に、補正係数決定部３７にて補正部３３におけるデータ補正に使用する補正係数の算出が行われる。
【００３２】
また、データ通信を行う動作モードである場合には、送信側装置１では、直交変調器１２への入力として変調信号出力部１８ａ、１８ｂからの変調信号を選択し、また、受信側装置２では、直／並列変換部３１から例えばＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算を用いる離散フーリエ変換部３２を経た信号に対して、テスト信号の送受信を行う動作モードで作成された補正係数を使用して補正部３３にて補正を行い、並／直列変換部３４を経てＯＦＤＭ復号部３５にてＯＦＤＭ復号することで、ＯＦＤＭ受信処理する経路により、データの受信動作を行う。
【００３３】
次に、図２を参照して、テスト信号の送受信を行う動作モードにおいて補正係数を作成（算出）する過程を説明する。
図２には、送信側から受信側までの信号の流れの様子を簡略化して示してある。
本例では、送信側装置１において変調信号により直交変調された搬送波が、伝搬路３を経て、受信側装置２において直交復調器２３により復調される場合を考える。
【００３４】
ここで、直交変調器１２に入力される変調信号の同相成分をｉｉｎ（ｔ）と表し、その直交成分をｑｉｎ（ｔ）と表し、また、直交変調器１２におけるＩ側利得をＧｉｍと表し、それにおけるＱ側利得をＧｑｍと表し、それにおける直交誤差をθｅｍと表す。
また、直交変調器１２から直交復調器２３までの伝搬路３における利得をρと表し、それにおける位相回転をφと表す。
また、直交復調器２３におけるＩ側利得をＧｉｄと表し、それにおけるＱ側利得をＧｑｄと表し、それにおける直交誤差をθｅｄと表し、また、直交復調器２３からの出力信号について、同相成分の復調信号をｉｏｕｔ（ｔ）と表し、直交成分の復調信号をｑｏｕｔ（ｔ）と表す。
この場合、（式４）が成り立つ。
【００３５】
【数４】
【００３６】
（ｉｉｎ（ｔ），ｑｉｎ（ｔ））を（ｉｏｕｔ（ｔ），ｑｏｕｔ（ｔ））へ変換する行列をＥとおくと、（式５）のように表される。
受信側装置２では、送信側装置１の変調信号を誤差なく受信することが理想であり、本例では、受信側装置２において出力されるｉｏｕｔ（ｔ）、ｑｏｕｔ（ｔ）に対してＥの逆変換処理を行うことにより、送信側装置１の変調信号をそのまま得ることができる。このことが（式６）に示されている。
【００３７】
【数５】
【数６】
【００３８】
すると、Ｅの４要素Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２を知ることができれば良いことになる。
例えば、送信側装置１からのテスト信号として（式７）に示される信号を用いた場合には、（式８）が成り立つ。
また、送信側装置１からのテスト信号として（式９）に示される信号を用いた場合には、（式１０）が成り立つ。
【００３９】
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【００４０】
これらにより、受信側装置２で受信されたｉｏｕｔ（ｔ）、ｑｏｕｔ（ｔ）のそれぞれの振幅或いは実効値を測定することで、Ｅの各要素の値Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２を決定することができる。
そして、（式１１）によりＥの逆行列Ｃ＝Ｅ−１を求め、（式１２）に示されるようにｉｏｕｔ（ｔ）、ｑｏｕｔ（ｔ）に対してＥの逆変換処理を計算することで、直交変調器１２の誤差、直交変調器１２から直交復調器２３までの位相回転、直交復調器２３の誤差を補正することができ、（式１３）に示されるように受信側装置２で送信側装置１の変調信号を誤差なく受信することができる。
【００４１】
【数１１】
【数１２】
【数１３】
【００４２】
上記と同様に、ｎ（ｎ＝０、１、２、・・・）を種々な値に変えて、複数の異なる周波数ωｎについて、（式１４）に示されるようなテスト信号を用いて、それぞれのωｎ、θｎについて送受信を行うことで、各ωｎに対する補正行列Ｃ（ωｎ）＝Ｅ−１（ωｎ）を求めることができる。
【００４３】
【数１４】
【００４４】
本例では、補正行列Ｃ（ωｎ）は、ＯＦＤＭに使用するサブキャリア間隔でサブキャリア数分だけ必要であり、テスト信号の送受信も同間隔で同数行って必要な補正行列を全て算出することが望ましいが、例えば、周波数特性が緩やかな変動である等のように全部の補正行列を取得せずともある程度取得すれば前後の数値から未取得周波数での値も推測することが可能である場合には、全部の数量を取得せずに、必要な数よりも少ない量を適切に選択して取得し、適切な補間方法を用いて本来必要な数量の補正行列を作成する構成としてもよい。なお、この選択の仕方や補間方法としては、それぞれ、種々なものが用いられてもよい。
また、本例では、テスト信号として、Ａｓｉｎ（ωｎｔ＋θｎ）を使用したが、他の様々なものが使用されてもよい。
【００４５】
上記のようにして、直接的に或いは補間により、ＯＦＤＭサブキャリア間隔のサブキャリア数（本例では、Ｎ個とする）分だけ、補正行列Ｃ（ωｎ）を演算して、これらから構成される補正行列群Ｃ（ｋ）（ｋ＝０、１、２、・・・、Ｎ−１）を取得する。
そして、このような補正行列群Ｃ（ｋ）（ｋ＝０、１、２、・・・、Ｎ−１）を用いて、補正部３３により、離散フーリエ変換部３２（例えば、ＦＦＴ処理）からの出力の実数部Ｆｒｅ（ｋ）及び虚数部Ｆｉｍ（ｋ）に対して、全てのｋについて（式１５）の演算を行うことで、送受信の過程で含まれる誤差を、変調信号の周波数特性も含めて、補正することができる。
【００４６】
【数１５】
【００４７】
ここで、演算部３６及び補正係数決定部３７では、補正部３３に設定するための補正係数を決定することができれば、それぞれ種々な演算が行われてもよく、本例では、一例として、演算部３６がＥの各要素の値Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２を演算し、その結果に基づいて補正係数決定部３７が補正係数Ｃ１１（ｋ）、Ｃ１２（ｋ）、Ｃ２１（ｋ）、Ｃ２２（ｋ）を演算して決定するような構成を用いることができる。
【００４８】
図３には、離散フーリエ変換部３２と並／直列変換部３４との間に設けられた、補正部３３の構成例を示してある。
本例の補正部３３は、４個の乗算器４１〜４４と２個の加算器４５、４６を用いて構成されている。そして、補正係数決定部３７から入力される補正係数Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２を用いて、上記した誤差補正を行うための演算を実行する。
【００４９】
ここで、本例では、誤差を受信側でまとめて補正する構成及び方法を示したが、他の例として、送信側に補正する機能を備えておいて、受信側から送信側へテスト信号の受信結果を報告して、送信側が補正機能を用いて予め送受で生じる誤差分を補正した信号を送出するような構成としてもよく、本例と同様な効果が期待できる。
【００５０】
以上のように、本例では、ＯＦＤＭ方式の変復調を行う送受信装置において、直交変調器１２の変調信号として通常の変調信号とは別にテスト信号を発生する発生器１７ａ、１７ｂを持ちこれらの入力を切り替える制御部１６を持つ送信部（送信側装置１）と、直交復調器２３からＡ／Ｄ変換器２５、２７を経た出力をＯＦＤＭ復調するための離散フーリエ変換部３２と並／直列変換部３４との間に変復調誤差の補正部３３を持つとともにＡ／Ｄ変換器２５、２７の出力から信号振幅を算出する演算部３６とその結果から補正部３３の補正係数を算出する補正係数決定部３７を持つ受信部（受信側装置２）を有する。そして、送受信装置全体として送信機からのテスト信号を受け、受信部において変復調誤差を補正するための係数を算出する機能を持ち、送受信装置全体の変復調誤差を補正することで、サブキャリア毎に高精度な変復調を実現することができる。
【００５１】
このように、本例では、ＯＦＤＭ変調を使用した通信において、送受信部のそれぞれに含まれる直交変調器１２、直交復調器２３の誤差補正を送受信部全体で実施することができ、例えば、送信側と受信側のそれぞれの誤差（及び伝送上での誤差）を合わせて受信側で補正することができる。
また、本例では、誤差補正を変調周波数にも対応させて、ＯＦＤＭ通信におけるサブキャリア間の位相、振幅の誤差についても補正することができるため、ＯＦＤＭ方式において変調精度或いは復調精度についてサブキャリア間で生じることもある差を軽減し、高速データ通信を実現することができる。
【００５２】
従って、本例では、変調信号の周波数によって直交変調器１２或いは直交復調器２３に含まれる誤差が変化する場合に、変調信号の周波数に応じた補正値を作成して、作成された補正値を用いて直交変調器１２、直交復調器２３に含まれる誤差を補正することで、ＯＦＤＭ方式の広帯域変調信号において全てのサブキャリアで等しく変調精度、復調精度を向上させることができ、結果として高速データ通信を実現することができる。
【００５３】
また、本来、これらの補正は変調器側、復調器側でそれぞれ行うことで実現可能であるが、本例では、これらの補正を変調器を含む送信部と復調器を含む受信部とで合わせてまとめて補正することで、より精度の高い補正が可能となり、また、一方にのみ補正の仕組みを組み込めばよく、送受信部全体として簡易な構成を実現することができる。
【００５４】
なお、本例のＯＦＤＭ送受信装置では、送信側装置１において、制御部１６やスイッチ１４、１５が通常の通信信号（変調信号）を送信する状態とテスト信号を送信する状態とを切り替える機能により切り替え手段が構成されており、また、受信側装置２において、補正部３３の機能により補正手段が構成されており、演算部３６や補正係数決定部３７の機能により補正係数演算手段が構成されている。
【００５５】
ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１・・送信側装置、 ２・・受信側装置、 ３・・伝搬路等、 １１、２２、１０１、１２１・・局部発振器、 １２・・直交変調器、 １３、２１、２４、２６・・増幅器等、 １４、１５・・スイッチ、 １６・・制御部、 １７ａ、１７ｂ・・テスト信号発生部、 １８ａ、１８ｂ・・変調信号出力部、 ２３・・直交復調器、 ２５、２７・・Ａ／Ｄ変換器、 ３１・・直／並列変換部、 ３２・・離散フーリエ変換部、 ３３・・補正部、 ３４・・並／直列変換部、 ３５・・ＯＦＤＭ復号部、 ３６・・演算部、 ３７・・補正係数決定部、 ４１〜４４、１１２、１１５、１３２、１３５、１４１、１４３・・乗算器、 ４５、４６、１１６、１４２・・加算器、 １０２・・アナログ直交変調器、 １１１、１１４、１３１、１３４・・増幅器、 １１３、１３３・・９０度位相器、 １２２・・アナログ直交復調器、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式において、送信側の直交変調器や受信側の直交復調器で発生する振幅や位相に関する誤差を効果的に補正するＯＦＤＭ送受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、直交変復調はそれぞれアナログで行う場合とディジタルで行う場合があるが、フィルタが簡易で済み、集積化で小型化に適している等の理由から、前者のアナログ方式が広く用いられている。しかしながら、アナログの直交変調器、直交復調器には誤差が含まれる。
【０００３】
図４には、アナログ直交変調器１０２の構成例と局部発振器１０１を示してある。
本例のアナログ直交変調器１０２は、増幅器１１１、乗算器１１２、９０度位相器１１３、増幅器１１４、乗算器１１５、加算器１１６を備えている。
【０００４】
本例のアナログ直交変調器１０２では、局部発振器１０１からの信号（搬送波）が２つに分配されて、一方の分配信号が増幅器１１１により増幅されて乗算器１１２に入力され、他方の分配信号が９０度位相器１１３により９０度位相がずらされた後に増幅器１１４により増幅されて乗算器１１５に入力される。また、本例のアナログ直交変調器１０２では、変調信号を同相成分（Ｉ）と直交成分（Ｑ）に分けた信号を入力する。そして、Ｉ変調信号は搬送波と乗算器１１２において乗算され、Ｑ変調信号は９０度位相のずれた搬送波と乗算器１１５において乗算され、加算器１１６においてこれらの乗算結果の信号が加算されて、当該加算結果がアナログ直交変調器１０２の出力（被変調信号）となる。
【０００５】
ここで、本例のアナログ直交変調器１０２では、Ｉ、Ｑの変調信号のそれぞれが通過する乗算器１１２、１１５から加算器１１６までの利得差、乗算器１１２、１１５におけるそれぞれの搬送波の振幅差等の原因により、ＩとＱの振幅誤差が生じる。また、９０度位相器１１３の誤差、９０度位相器１１３から加算器１１６までの経路差、搬送波の漏洩等の原因により、直交度の誤差が生じる。
【０００６】
図５には、アナログ直交復調器１２２の構成例と局部発振器１２１を示してある。
本例のアナログ直交復調器１２２は、増幅器１３１、乗算器１３２、９０度位相器１３３、増幅器１３４、乗算器１３５を備えている。
【０００７】
本例のアナログ直交復調器１２２では、本例のアナログ直交変調器１０２とおおよそ反対の動作を行う。具体的には、局部発振器１２１からの信号（搬送波）が２つに分配されて、一方の分配信号が増幅器１３１により増幅されて乗算器１３２に入力され、他方の分配信号が９０度位相器１３３により９０度位相がずらされた後に増幅器１３４により増幅されて乗算器１３５に入力される。また、被変調信号（被変調波）が２つに分配されて各乗算器１３２、１３５に入力され、被変調信号と搬送波が乗算器１３２において乗算されることでＩ復調信号が生成され、被変調信号と９０度位相のずれた搬送波が乗算器１３５において乗算されることでＱ復調信号が生成される。
【０００８】
ここで、本例のアナログ直交復調器１２２においても、本例のアナログ直交変調器１０２について述べたのと同様な理由により、ＩとＱの振幅誤差、直交度の誤差が生じる。
これらの誤差は、例えば、アナログ直交変調器１０２では、変調信号の信号処理をすることで補正することが可能である。
【０００９】
図６には、直交変調器の誤差を補正する構成例を示してある。
本例の誤差補正構成では、局部発振器及び直交変調器（例えば、局部発振器１０１及びアナログ直交変調器１０２）に対して、乗算器１４１、加算器１４２、乗算器１４３を備えている。
本例では、直交変調器のＩ側利得がＧｉであり、Ｑ側利得がＧｑであり、Ｇｉ≠Ｇｑであるとし、また、直交誤差がθｅであるとし、また、Ｉ変調信号をｉ（ｔ）と表し、Ｑ変調信号をｑ（ｔ）と表し、搬送波の各周波数をωｃと表す。なお、ｔは時刻を表す。
【００１０】
この場合、誤差補正を考慮しないと、直交変調器からの出力は（式１）のように表される。
これは、変調信号だけに注目すれば、（式２）の変換が行われた信号を入力とした、誤差を持たない直交変調器の出力信号とみなすことができる。
このため、誤差を補正するためには、逆変換である（式３）の処理を直交変調器の入力前で施せばよい。
【００１１】
【数１】
【数２】
【数３】
【００１２】
具体的には、図６に示される誤差補正構成において、乗算器１４１でＱ変調信号ｑ（ｔ）と設定された係数ｔａｎθｅとを乗算し、その乗算結果とＩ変調信号ｉ（ｔ）とを加算器１４２で加算して、その加算結果を直交変調器へＩ側の信号として入力し、また、乗算器１４３でＱ変調信号ｑ（ｔ）と設定された係数Ｇｉ／（Ｇｑｃｏｓθｅ）とを乗算して、その乗算結果を直交変調器へＱ側の信号として入力することで、直交変調器からの出力が誤差を含まない理想的な出力となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−３６３７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述した誤差は、変調信号の周波数に対して必ずしも一定ではない。近年のディジタル変調信号では、通信速度の高速化のために、広帯域のＯＦＤＭ方式で各サブキャリアも多値変調されることが多くなっているが、こういった場合に周波数特性を有する誤差を含んだ変調器或いは復調器を使用すると、サブキャリア間で変調精度或いは復調精度の差異を生じ、その程度によっては、あるサブキャリアでは問題なく通信できる多値変調が、異なるサブキャリアで使用すると通信困難となり、それ故にレートの低い変調方式にせざるを得ない、という状況が予想され、その結果として全体のスループットの低下を引き起こすことが考えられる。
【００１５】
本発明は、このような従来の事情に鑑み為されたもので、例えば、ＯＦＤＭ方式において、送信側の直交変調器や受信側の直交復調器で発生する振幅や位相に関する誤差を効果的に補正することができるＯＦＤＭ送受信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明では、ＯＦＤＭ方式により送信側装置から受信側装置へ信号を通信するＯＦＤＭ送受信装置において、次のような構成とした。
すなわち、前記送信側装置では、信号に対して直交変調を行う直交変調器を備え、そして、切り替え手段が、通常の通信信号に対して前記直交変調器により直交変調を行った結果の信号を前記受信側装置へ送信する状態と、前記通常の通信信号とは別の所定のテスト信号に対して前記直交変調器により直交変調を行った結果の信号を前記受信側装置へ送信する状態と、を切り替える。
また、前記受信側装置では、直交復調器が、前記送信側装置からの信号に対して直交復調を行う。補正手段が、前記送信側装置から前記受信側装置への信号伝送において発生する振幅及び位相に関する誤差をＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正するための補正係数を用いて、前記直交復調器により直交復調を行った結果の信号に対してＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正を行う。補正係数演算手段が、前記送信側装置から前記テスト信号の直交変調結果の信号が送信される状態における前記直交復調器による直交復調結果の信号に基づいて、前記補正手段で用いられる補正係数をＯＦＤＭの各サブキャリア毎に演算する。
【００１７】
従って、例えば、ＯＦＤＭ方式において、送信側の直交変調器や受信側の直交復調器（例えば、更に、伝搬路（伝送路））で発生する振幅や位相に関する誤差を効果的に補正することができる。具体的には、このような誤差をＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正することができ、また、送信側から受信側への信号伝送における全体的な誤差をまとめて受信側（のみ）で補正することができる。
また、テスト信号を用いて補正係数を求め、その補正係数を用いて通常の通信信号に対する補正を行うことができる。
【００１８】
ここで、送信側装置や受信側装置としては、それぞれ、種々なものが用いられてもよく、例えば、送信機能と受信機能の両方を有する通信装置が用いられてもよい。
また、送信側装置と受信側装置との間の通信としては、例えば、無線通信が用いられてもよく、或いは、有線通信が用いられてもよい。
また、直交変調器や直交復調器としては、例えば、アナログ直交変調器やアナログ直交復調器が用いられる。
【００１９】
また、テスト信号としては、種々なものが用いられてもよく、例えば、ＯＦＤＭの各サブキャリア毎（各周波数毎）に異なるテスト信号が用いられ、具体例として、ＯＦＤＭの各サブキャリア毎に、対応する周波数を有するテスト信号を用いることができる。
【００２０】
また、送信側装置から通常の通信信号が送信される状態と、送信側装置からテスト信号が送信される状態とは、例えば、受信側装置においても把握され、具体例として、受信側装置が受信される信号を解析することにより状態を検出する態様や、或いは、送信側装置から受信側装置へ状態を示す情報を通知することで受信側装置がそれを検出する態様や、或いは、予め、各状態とする時刻等を定めて送信側装置のメモリと受信側装置のメモリに記憶しておく態様、などを用いることができる。
【００２１】
また、送信側装置から受信側装置へ複数種類の異なるテスト信号を送信する場合には、例えば、送信側装置から受信側装置へ送信されるテスト信号の種類が受信側装置においても把握され、具体例として、受信側装置が受信されるテスト信号を解析（例えば、周波数を検出）することによりテスト信号の種類を検出する態様や、或いは、送信側装置から受信側装置へテスト信号の種類を示す情報を通知することで受信側装置がそれを検出する態様や、或いは、予め、各種類のテスト信号を用いる時刻又は順序等を定めて送信側装置のメモリと受信側装置のメモリに記憶しておく態様、などを用いることができる。
【００２２】
また、受信側において、直交復調器により直交復調を行った結果の信号に対してＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正を行う態様としては、例えば、直交復調器により直交復調を行った結果の信号に対してフーリエ変換を行い、その結果に対してＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正を行う態様を用いることができる。
また、受信側において、テスト信号の受信結果に基づいて補正係数を演算する方法としては、種々な方法が用いられてもよく、例えば、予め、補正係数を演算するための数式等を受信側装置のメモリに記憶しておいて、その数式等に従って補正係数を演算する方法を用いることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明に係るＯＦＤＭ送受信装置によると、例えば、ＯＦＤＭ方式において、送信側の直交変調器や受信側の直交復調器で発生する振幅や位相に関する誤差を効果的に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例に係るＯＦＤＭ送受信装置の構成例を示す図である。
【図２】送信側から受信側までの信号の流れの様子を簡略化して示す図である。
【図３】補正部の構成例を示す図である。
【図４】アナログ直交変調器の構成例と局部発振器を示す図である。
【図５】アナログ直交復調器の構成例と局部発振器を示す図である。
【図６】直交変調器の誤差を補正する構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。
図１には、本発明の一実施例に係るＯＦＤＭ送受信装置の構成例を示してある。
本例のＯＦＤＭ送受信装置は、送信側の装置１と、受信側の装置２と、これらの装置１、２を接続する伝搬路等（本例では、伝搬路とする）３から構成されている。
本例では、送信側装置１から無線の伝搬路３を介して受信側装置２へ信号を通信する。
【００２６】
送信側装置１は、局部発振器１１、直交変調器１２、増幅器等（本例では、増幅器とする）１３、スイッチ１４、スイッチ１５、制御部１６、テスト信号発生部１７ａ、１７ｂ、変調信号出力部１８ａ、１８ｂを備えている。
受信側装置２は、増幅器等（本例では、増幅器とする）２１、局部発振器２２、直交復調器２３、増幅器等（本例では、増幅器とする）２４、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器２５、増幅器等（本例では、増幅器とする）２６、Ａ／Ｄ変換器２７、直／並列変換部３１、離散フーリエ変換部３２、補正部３３、並／直列変換部３４、ＯＦＤＭ復号部３５、演算部３６、補正係数決定部３７を備えている。
【００２７】
送信側装置１では、直交変調器１２が、局部発振器１１により発振される信号を用いて、直交変調対象となる同相成分（Ｉ）及び直交成分（Ｑ）に対して直交変調処理を行い、そして、その結果の信号を、増幅器１３を通過させて、伝搬路３を介して受信側装置２へ送信する。
また、送信側装置１では、制御部１６が各スイッチ１４、１５の切り替え状態を制御することにより、直交変調器１２に入力させる同相成分及び直交成分の信号として、テスト信号発生部１７ａ、１７ｂにより発生させられるテスト信号を入力させる状態と、変調信号出力部１８ａ、１８ｂにより出力されるＯＦＤＭ方式の変調信号（実際に通信される信号）を入力させる状態とを切り替える。
【００２８】
受信側装置２では、送信側装置１から伝搬路３を介して伝送されてきた信号（被変調信号）を受信して、増幅器２１を通過させて、直交復調器２３に入力する。直交復調器２３は、局部発振器２２により発振される信号を用いて、入力信号（受信信号）に対して直交復調処理を行い、そして、その結果の同相成分の信号を、増幅器２４を通過させて、Ａ／Ｄ変換器２５に入力するとともに、その結果の直交成分の信号を、増幅器２６を通過させて、Ａ／Ｄ変換器２７に入力する。各Ａ／Ｄ変換器２５、２７は、入力信号をアナログ信号からディジタル信号へ変換して、直／並列変換部３１及び演算部３６へ出力する。
【００２９】
データ通信用の経路では、直／並列変換部３１が入力信号を直列から並列に変換し、その結果に対して離散フーリエ変換部３２が離散フーリエ変換処理を行い、その結果に対して補正部３３が補正処理を行い、その結果に対して並／直列変換部３４が並列から直列に変換し、その結果に対してＯＦＤＭ復号部３５がＯＦＤＭ復号処理を行う。
また、補正係数算出用の経路では、演算部３６が入力信号に基づいて振幅等に関する演算を行い、その結果に基づいて補正係数決定部３７が補正係数を決定して補正部３３へ出力する。
【００３０】
このように、本例では、送信側装置１は、直交変調器１２への変調信号の入力として、データ通信用の通常の変調信号出力部１８ａ、１８ｂと補正係数算出用のテスト信号発生部１７ａ、１７ｂとを切り替えることが可能であり、これらを切り替えるための制御部１６を有している。
また、受信側装置２は、直交復調器２３から出力される復調信号をＡ／Ｄ変換した後のディジタルデータが、データ通信用の処理部へ行く経路と、補正係数算出のための演算部３６へ行く経路を持っている。
【００３１】
送受信部（送信側装置１及び受信側装置２）では、それぞれ、通常のデータ通信を行う動作モードと、テスト信号の送受信を行う動作モードを有している。
テスト信号の送受信を行う動作モードである場合には、送信側装置１では、直交変調器１２への入力としてテスト信号発生部１７ａ、１７ｂからの出力を選択し、また、受信側装置２では、Ａ／Ｄ変換器２５、２７からの出力により演算部３６にて振幅等の算出が行われた後に、補正係数決定部３７にて補正部３３におけるデータ補正に使用する補正係数の算出が行われる。
【００３２】
また、データ通信を行う動作モードである場合には、送信側装置１では、直交変調器１２への入力として変調信号出力部１８ａ、１８ｂからの変調信号を選択し、また、受信側装置２では、直／並列変換部３１から例えばＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）演算を用いる離散フーリエ変換部３２を経た信号に対して、テスト信号の送受信を行う動作モードで作成された補正係数を使用して補正部３３にて補正を行い、並／直列変換部３４を経てＯＦＤＭ復号部３５にてＯＦＤＭ復号することで、ＯＦＤＭ受信処理する経路により、データの受信動作を行う。
【００３３】
次に、図２を参照して、テスト信号の送受信を行う動作モードにおいて補正係数を作成（算出）する過程を説明する。
図２には、送信側から受信側までの信号の流れの様子を簡略化して示してある。
本例では、送信側装置１において変調信号により直交変調された搬送波が、伝搬路３を経て、受信側装置２において直交復調器２３により復調される場合を考える。
【００３４】
ここで、直交変調器１２に入力される変調信号の同相成分をｉｉｎ（ｔ）と表し、その直交成分をｑｉｎ（ｔ）と表し、また、直交変調器１２におけるＩ側利得をＧｉｍと表し、それにおけるＱ側利得をＧｑｍと表し、それにおける直交誤差をθｅｍと表す。
また、直交変調器１２から直交復調器２３までの伝搬路３における利得をρと表し、それにおける位相回転をφと表す。
また、直交復調器２３におけるＩ側利得をＧｉｄと表し、それにおけるＱ側利得をＧｑｄと表し、それにおける直交誤差をθｅｄと表し、また、直交復調器２３からの出力信号について、同相成分の復調信号をｉｏｕｔ（ｔ）と表し、直交成分の復調信号をｑｏｕｔ（ｔ）と表す。
この場合、（式４）が成り立つ。
【００３５】
【数４】
【００３６】
（ｉｉｎ（ｔ），ｑｉｎ（ｔ））を（ｉｏｕｔ（ｔ），ｑｏｕｔ（ｔ））へ変換する行列をＥとおくと、（式５）のように表される。
受信側装置２では、送信側装置１の変調信号を誤差なく受信することが理想であり、本例では、受信側装置２において出力されるｉｏｕｔ（ｔ）、ｑｏｕｔ（ｔ）に対してＥの逆変換処理を行うことにより、送信側装置１の変調信号をそのまま得ることができる。このことが（式６）に示されている。
【００３７】
【数５】
【数６】
【００３８】
すると、Ｅの４要素Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２を知ることができれば良いことになる。
例えば、送信側装置１からのテスト信号として（式７）に示される信号を用いた場合には、（式８）が成り立つ。
また、送信側装置１からのテスト信号として（式９）に示される信号を用いた場合には、（式１０）が成り立つ。
【００３９】
【数７】
【数８】
【数９】
【数１０】
【００４０】
これらにより、受信側装置２で受信されたｉｏｕｔ（ｔ）、ｑｏｕｔ（ｔ）のそれぞれの振幅或いは実効値を測定することで、Ｅの各要素の値Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２を決定することができる。
そして、（式１１）によりＥの逆行列Ｃ＝Ｅ−１を求め、（式１２）に示されるようにｉｏｕｔ（ｔ）、ｑｏｕｔ（ｔ）に対してＥの逆変換処理を計算することで、直交変調器１２の誤差、直交変調器１２から直交復調器２３までの位相回転、直交復調器２３の誤差を補正することができ、（式１３）に示されるように受信側装置２で送信側装置１の変調信号を誤差なく受信することができる。
【００４１】
【数１１】
【数１２】
【数１３】
【００４２】
上記と同様に、ｎ（ｎ＝０、１、２、・・・）を種々な値に変えて、複数の異なる周波数ωｎについて、（式１４）に示されるようなテスト信号を用いて、それぞれのωｎ、θｎについて送受信を行うことで、各ωｎに対する補正行列Ｃ（ωｎ）＝Ｅ−１（ωｎ）を求めることができる。
【００４３】
【数１４】
【００４４】
本例では、補正行列Ｃ（ωｎ）は、ＯＦＤＭに使用するサブキャリア間隔でサブキャリア数分だけ必要であり、テスト信号の送受信も同間隔で同数行って必要な補正行列を全て算出することが望ましいが、例えば、周波数特性が緩やかな変動である等のように全部の補正行列を取得せずともある程度取得すれば前後の数値から未取得周波数での値も推測することが可能である場合には、全部の数量を取得せずに、必要な数よりも少ない量を適切に選択して取得し、適切な補間方法を用いて本来必要な数量の補正行列を作成する構成としてもよい。なお、この選択の仕方や補間方法としては、それぞれ、種々なものが用いられてもよい。
また、本例では、テスト信号として、Ａｓｉｎ（ωｎｔ＋θｎ）を使用したが、他の様々なものが使用されてもよい。
【００４５】
上記のようにして、直接的に或いは補間により、ＯＦＤＭサブキャリア間隔のサブキャリア数（本例では、Ｎ個とする）分だけ、補正行列Ｃ（ωｎ）を演算して、これらから構成される補正行列群Ｃ（ｋ）（ｋ＝０、１、２、・・・、Ｎ−１）を取得する。
そして、このような補正行列群Ｃ（ｋ）（ｋ＝０、１、２、・・・、Ｎ−１）を用いて、補正部３３により、離散フーリエ変換部３２（例えば、ＦＦＴ処理）からの出力の実数部Ｆｒｅ（ｋ）及び虚数部Ｆｉｍ（ｋ）に対して、全てのｋについて（式１５）の演算を行うことで、送受信の過程で含まれる誤差を、変調信号の周波数特性も含めて、補正することができる。
【００４６】
【数１５】
【００４７】
ここで、演算部３６及び補正係数決定部３７では、補正部３３に設定するための補正係数を決定することができれば、それぞれ種々な演算が行われてもよく、本例では、一例として、演算部３６がＥの各要素の値Ｅ１１、Ｅ１２、Ｅ２１、Ｅ２２を演算し、その結果に基づいて補正係数決定部３７が補正係数Ｃ１１（ｋ）、Ｃ１２（ｋ）、Ｃ２１（ｋ）、Ｃ２２（ｋ）を演算して決定するような構成を用いることができる。
【００４８】
図３には、離散フーリエ変換部３２と並／直列変換部３４との間に設けられた、補正部３３の構成例を示してある。
本例の補正部３３は、４個の乗算器４１〜４４と２個の加算器４５、４６を用いて構成されている。そして、補正係数決定部３７から入力される補正係数Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ２１、Ｃ２２を用いて、上記した誤差補正を行うための演算を実行する。
【００４９】
ここで、本例では、誤差を受信側でまとめて補正する構成及び方法を示したが、他の例として、送信側に補正する機能を備えておいて、受信側から送信側へテスト信号の受信結果を報告して、送信側が補正機能を用いて予め送受で生じる誤差分を補正した信号を送出するような構成としてもよく、本例と同様な効果が期待できる。
【００５０】
以上のように、本例では、ＯＦＤＭ方式の変復調を行う送受信装置において、直交変調器１２の変調信号として通常の変調信号とは別にテスト信号を発生する発生器１７ａ、１７ｂを持ちこれらの入力を切り替える制御部１６を持つ送信部（送信側装置１）と、直交復調器２３からＡ／Ｄ変換器２５、２７を経た出力をＯＦＤＭ復調するための離散フーリエ変換部３２と並／直列変換部３４との間に変復調誤差の補正部３３を持つとともにＡ／Ｄ変換器２５、２７の出力から信号振幅を算出する演算部３６とその結果から補正部３３の補正係数を算出する補正係数決定部３７を持つ受信部（受信側装置２）を有する。そして、送受信装置全体として送信機からのテスト信号を受け、受信部において変復調誤差を補正するための係数を算出する機能を持ち、送受信装置全体の変復調誤差を補正することで、サブキャリア毎に高精度な変復調を実現することができる。
【００５１】
このように、本例では、ＯＦＤＭ変調を使用した通信において、送受信部のそれぞれに含まれる直交変調器１２、直交復調器２３の誤差補正を送受信部全体で実施することができ、例えば、送信側と受信側のそれぞれの誤差（及び伝送上での誤差）を合わせて受信側で補正することができる。
また、本例では、誤差補正を変調周波数にも対応させて、ＯＦＤＭ通信におけるサブキャリア間の位相、振幅の誤差についても補正することができるため、ＯＦＤＭ方式において変調精度或いは復調精度についてサブキャリア間で生じることもある差を軽減し、高速データ通信を実現することができる。
【００５２】
従って、本例では、変調信号の周波数によって直交変調器１２或いは直交復調器２３に含まれる誤差が変化する場合に、変調信号の周波数に応じた補正値を作成して、作成された補正値を用いて直交変調器１２、直交復調器２３に含まれる誤差を補正することで、ＯＦＤＭ方式の広帯域変調信号において全てのサブキャリアで等しく変調精度、復調精度を向上させることができ、結果として高速データ通信を実現することができる。
【００５３】
また、本来、これらの補正は変調器側、復調器側でそれぞれ行うことで実現可能であるが、本例では、これらの補正を変調器を含む送信部と復調器を含む受信部とで合わせてまとめて補正することで、より精度の高い補正が可能となり、また、一方にのみ補正の仕組みを組み込めばよく、送受信部全体として簡易な構成を実現することができる。
【００５４】
なお、本例のＯＦＤＭ送受信装置では、送信側装置１において、制御部１６やスイッチ１４、１５が通常の通信信号（変調信号）を送信する状態とテスト信号を送信する状態とを切り替える機能により切り替え手段が構成されており、また、受信側装置２において、補正部３３の機能により補正手段が構成されており、演算部３６や補正係数決定部３７の機能により補正係数演算手段が構成されている。
【００５５】
ここで、本発明に係るシステムや装置などの構成としては、必ずしも以上に示したものに限られず、種々な構成が用いられてもよい。また、本発明は、例えば、本発明に係る処理を実行する方法或いは方式や、このような方法や方式を実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして提供することも可能であり、また、種々なシステムや装置として提供することも可能である。
また、本発明の適用分野としては、必ずしも以上に示したものに限られず、本発明は、種々な分野に適用することが可能なものである。
また、本発明に係るシステムや装置などにおいて行われる各種の処理としては、例えばプロセッサやメモリ等を備えたハードウエア資源においてプロセッサがＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に格納された制御プログラムを実行することにより制御される構成が用いられてもよく、また、例えば当該処理を実行するための各機能手段が独立したハードウエア回路として構成されてもよい。
また、本発明は上記の制御プログラムを格納したフロッピー（登録商標）ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）−ＲＯＭ等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体や当該プログラム（自体）として把握することもでき、当該制御プログラムを当該記録媒体からコンピュータに入力してプロセッサに実行させることにより、本発明に係る処理を遂行させることができる。
【符号の説明】
【００５６】
１・・送信側装置、 ２・・受信側装置、 ３・・伝搬路等、 １１、２２、１０１、１２１・・局部発振器、 １２・・直交変調器、 １３、２１、２４、２６・・増幅器等、 １４、１５・・スイッチ、 １６・・制御部、 １７ａ、１７ｂ・・テスト信号発生部、 １８ａ、１８ｂ・・変調信号出力部、 ２３・・直交復調器、 ２５、２７・・Ａ／Ｄ変換器、 ３１・・直／並列変換部、 ３２・・離散フーリエ変換部、 ３３・・補正部、 ３４・・並／直列変換部、 ３５・・ＯＦＤＭ復号部、 ３６・・演算部、 ３７・・補正係数決定部、 ４１〜４４、１１２、１１５、１３２、１３５、１４１、１４３・・乗算器、 ４５、４６、１１６、１４２・・加算器、 １０２・・アナログ直交変調器、 １１１、１１４、１３１、１３４・・増幅器、 １１３、１３３・・９０度位相器、 １２２・・アナログ直交復調器、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ方式により送信側装置から受信側装置へ信号を通信するＯＦＤＭ送受信装置において、
前記送信側装置は、信号に対して直交変調を行う直交変調器と、
通常の通信信号に対して前記直交変調器により直交変調を行った結果の信号を前記受信側装置へ送信する状態と、前記通常の通信信号とは別の所定のテスト信号に対して前記直交変調器により直交変調を行った結果の信号を前記受信側装置へ送信する状態とを切り替える切り替え手段と、を備え、
前記受信側装置は、前記送信側装置からの信号に対して直交復調を行う直交復調器と、
前記送信側装置から前記受信側装置への信号伝送において発生する振幅及び位相に関する誤差をＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正するための補正係数を用いて、前記直交復調器により直交復調を行った結果の信号に対してＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正を行う補正手段と、
前記送信側装置から前記テスト信号の直交変調結果の信号が送信される状態における前記直交復調器による直交復調結果の信号に基づいて、前記補正手段で用いられる補正係数をＯＦＤＭの各サブキャリア毎に演算する補正係数演算手段と、を備えた、
ことを特徴とするＯＦＤＭ送受信装置。
【請求項１】
ＯＦＤＭ方式により送信側装置から受信側装置へ信号を通信するＯＦＤＭ送受信装置において、
前記送信側装置は、信号に対して直交変調を行う直交変調器と、
通常の通信信号に対して前記直交変調器により直交変調を行った結果の信号を前記受信側装置へ送信する状態と、前記通常の通信信号とは別の所定のテスト信号に対して前記直交変調器により直交変調を行った結果の信号を前記受信側装置へ送信する状態とを切り替える切り替え手段と、を備え、
前記受信側装置は、前記送信側装置からの信号に対して直交復調を行う直交復調器と、
前記送信側装置から前記受信側装置への信号伝送において発生する振幅及び位相に関する誤差をＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正するための補正係数を用いて、前記直交復調器により直交復調を行った結果の信号に対してＯＦＤＭの各サブキャリア毎に補正を行う補正手段と、
前記送信側装置から前記テスト信号の直交変調結果の信号が送信される状態における前記直交復調器による直交復調結果の信号に基づいて、前記補正手段で用いられる補正係数をＯＦＤＭの各サブキャリア毎に演算する補正係数演算手段と、を備えた、
ことを特徴とするＯＦＤＭ送受信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１６０３３２（Ｐ２０１１−１６０３３２Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２１５９（Ｐ２０１０−２２１５９）
【出願日】平成２２年２月３日（２０１０．２．３）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月３日（２０１０．２．３）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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