JPH09284251A - 受信装置 - Google Patents

受信装置

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JPH09284251A
JPH09284251A JP8088275A JP8827596A JPH09284251A JP H09284251 A JPH09284251 A JP H09284251A JP 8088275 A JP8088275 A JP 8088275A JP 8827596 A JP8827596 A JP 8827596A JP H09284251 A JPH09284251 A JP H09284251A
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JP
Japan
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frequency
signal
ofdm
moving speed
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JP8088275A
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English (en)
Inventor
Tomohiro Kimura
知弘 木村
Yasuo Harada
泰男 原田
Teiji Kageyama
定司 影山
Akira Kisoda
晃 木曽田
Kenichiro Hayashi
健一郎 林
Hitoshi Mori
仁 森
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JISEDAI DIGITAL TELEVISION HOSO SYST KENKYUSHO KK
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
JISEDAI DIGITAL TELEVISION HOSO SYST KENKYUSHO KK
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 OFDM信号を移動中に受信する場合に、ド
ップラ効果によるサブキャリア間での変調波の干渉を生
じることなく、安定にOFDM信号を受信復調できるよ
うにする。 【解決手段】 移動体の移動方向に対して各々指向特性
の異なる複数の空中線11,21で受信した電波から、
チューナ12,22で所望の周波数チャネルの信号を各
々受信し、受信された複数の信号の周波数誤差をAFC
回路13,23で各々独立に除去したのち、合成回路1
4で合成し、得られた信号をOFDM復調回路15でO
FDM復調する。各系統で独立に周波数誤差を除去して
いるので、合成時にドップラ効果によるサブキャリア間
での変調波の干渉が生じることはなく、これによって安
定にOFDM信号を受信復調することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、OFDM信号を移
動体で受信復調する受信装置に関し、特に移動中のドッ
プラ効果による干渉を除去する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、移動体向けディジタル音声放送や
地上系ディジタルテレビ放送において、OFDM(Orth
ogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数
分割多重)技術を用いた伝送方式が着目されている。
【0003】このOFDM伝送方式は、伝送するディジ
タルデータで互いに直交する多数の副搬送波(以下、サ
ブキャリアという)を変調し、それらの変調波を多重し
て伝送する方式である。ディジタルデータを各サブキャ
リアに分割して伝送するため、使用するサブキャリアの
数を多くすることにより、各々の変調波のシンボル期間
を長くすることができる。
【0004】このように、OFDM伝送方式は、シンボ
ル期間を長くすることで、マルチパスなどの遅延波の影
響を受けにくい特質を有している。また、変調波のシン
ボル期間が長くすれば、各々の占有する周波数帯域を狭
くすることができ、しかもサブキャリアが配置される周
波数間隔を狭くすることができる。
【0005】以下、図面を参照しながら従来のOFDM
受信装置を説明する。図4は、OFDM信号を受信復調
する従来のOFDM受信装置の基本的なブロック構成を
示すものである。
【0006】図4において、101は空中線、102は
チューナ、103はOFDM復調回路である。チューナ
102は、空中線101で捕捉された電波から所望の周
波数チャネルのOFDM信号を選択受信する。OFDM
復調回路103は、チューナ102で選択受信された信
号をOFDM復調し、ディジタル復調信号を得る。
【0007】ところで、最近では自動車等の移動体にも
テレビジョン放送等の通信サービスをOFDM伝送方式
で提供することが考えられている。図5に図4のOFD
M受信装置を自動車に搭載した場合の一例を示す。尚、
図5(a)は平面図、図5(b)は側面図である。
【0008】図5において、202は自動車であり、移
動体の一例である。空中線101は例えば自動車202
の屋根上部に設置され、チューナ102及びOFDM復
調回路103は自動車202の車内に設置される。20
1は空中線101の指向特性を表すものである。このよ
うに、空中線101は無指向性であり、水平方向の全方
向からの電波を均一に受信する。203は自動車202
の移動方向を表す。204は前方から到来する電波、2
05は後方から到来する電波を表す。
【0009】ここで、移動中に到来電波を受信する場合
には、フェージングの問題が生じる。このフェージング
を解消する技術として、ダイバーシチ技術が広く利用さ
れている。図6にダイバーシチ技術を用いてOFDM信
号を受信復調するOFDM受信装置のブロック構成を示
し、図7に図6のOFDM受信装置を図5に示した自動
車202に搭載した場合の一例を示す。尚、図7(a)
は平面図、図7(b)は側面図である。
【0010】図6において、111及び121は空中
線、112及び122はチューナ、113はOFDM復
調回路、114は合成回路である。チューナ112,1
22は、それぞれ空中線111,121で捕捉された電
波から各々所望の同一の周波数チャネルのOFDM信号
を選択受信する。チューナ112,122で選択受信さ
れたOFDM信号は、合成回路114で合成され、OF
DM復調回路113でOFDM復調され、これによって
ディジタル復調信号が得られる。
【0011】空中線111,121は、図7に示すよう
に、それぞれ自動車202の屋根上部とトランク上部に
各々設置され、チューナ112,122、合成回路11
4及びOFDM復調回路113は自動車202の車内に
設置される。
【0012】ここで、空中線111と121とは空間的
な距離を設けて設置される。211,221は各々空中
線111,121の指向特性を表すもので、空中線11
1,121はいずれも水平方向の全方向からの電波を均
一に受信する。203は自動車202の移動方向を表
す。204は前方から到来する電波、205は後方から
到来する電波を表す。
【0013】すなわち、上記構成によるOFDM受信装
置では、ダイバーシチ技術を用いて、チューナ112,
122で選択受信されたOFDM信号を合成回路114
で合成するようにしている。ダイバーシチ方式における
合成回路114としては、各々のチューナ112,12
2で受信されたOFDM信号の受信電力を検出し、受信
電力の大きい方のOFDM信号を選択して出力する選択
合成方式、各OFDM信号を等しい利得で加算したもの
を出力する等利得合成方式、各OFDM信号を受信電力
に応じた利得で加算したものを出力する最大比合成方式
などがある。
【0014】特に、自動車に搭載する場合には、図7に
示すように空中線111と121とを空間的な距離を持
って設置するようにしているため、マルチパスなどの影
響によってフェージングが生じた場合でも、いずれかの
空中線111または121で受信されるOFDM信号の
電力が強ければ安定に受信復調できる。
【0015】しかしながら、上記のような従来の移動体
搭載用OFDM受信装置では、被搭載移動体の移動に伴
って発生するドップラ効果が考慮されておらず、一つの
OFDM信号内におけるサブキャリア間で変調波に干渉
を生じてしまう。なぜなら、OFDM伝送方式は、前述
のように、サブキャリアの配置される周波数間隔を狭く
することでシンボル期間を長くしているためである。
【0016】サブキャリア間で変調波に干渉が発生する
様子を図8に示し、ここでは前述の自動車202に搭載
した場合を例にとって説明する。図8は多数のサブキャ
リアを含むOFDM信号の周波数スペクトルの一部(図
では7サブキャリア分)を拡大して表示したものであ
る。
【0017】図8(a)は送信されたOFDM信号の周
波数スペクトルである。図8(a)において、301a
〜301gは各サブキャリアの変調波のスペクトルであ
る。各サブキャリア周波数(変調波のスペクトルが最大
となる周波数)でその他のサブキャリアの変調波のスペ
クトルが0であることから、送信されたOFDM信号に
はサブキャリア間の干渉はないことがわかる。尚、30
0は周波数の基準を示す。
【0018】図8(b)は自動車202の移動方向前方
から到来する電波204のOFDM信号の周波数スペク
トルである。図8(b)において、302a〜302g
は各サブキャリアの変調波のスペクトルで、それぞれ図
8(a)における変調波のスペクトル301a〜301
gに対応する。自動車202の移動方向前方から到来す
る電波204のOFDM信号は、ドップラ効果により、
送信されたOFDM信号に比べて周波数がドップラ周波
数fD だけ高くなる。
【0019】図8(c)は自動車の移動方向後方から到
来する電波205のOFDM信号の周波数スペクトルで
ある。図8(c)において、303a〜303gは各サ
ブキャリアの変調波のスペクトルで、それぞれ図8
(a)における変調波のスペクトル301a〜301g
に対応する。自動車202の移動方向後方から到来する
電波205のOFDM信号は、ドップラ効果により、送
信されたOFDM信号に比べて周波数がドップラ周波数
D だけ低くなる。
【0020】図8(d)は空中線101,111及び1
21で受信されたOFDM信号の周波数スペクトルであ
る。これらの空中線101,111及び121は水平方
向の全方向からの電波を均一に受信する。このため、自
動車202の前方から到来した電波204と後方から到
来した電波205は空中線101,111及び121で
重畳されて図8(d)に示すスペクトルになる。図8
(d)からサブキャリア間で変調波に干渉が生じている
ことがわかる。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の移
動体搭載用OFDM受信装置では、複数の空中線で受信
した時点でサブキャリア間で変調波に干渉が生じ、後置
される回路でその干渉を除去することは極めて困難であ
る。
【0022】本発明の課題は上記の問題を解決し、OF
DM信号を移動中に受信する場含においても、ドップラ
効果によるサブキャリア間での変調波の干渉を生じるこ
となく、安定にOFDM信号を受信復調できるOFDM
受信装置を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、移動体の移動方向に対して各々指向特性の
異なる複数の空中線で受信した電波から所望の周波数チ
ャネルの信号を各々受信し、受信された複数の信号の周
波数誤差を各々独立に除去したのち合成し、得られた信
号をOFDM復調するようにした。
【0024】すなわち、移動体に搭載され、OFDM
(直交周波数分割多重)信号を受信復調する受信装置に
おいて、前記移動体の移動方向に対して各々指向特性の
異なる複数の空中線と、前記複数の空中線で受信した電
波から各々独立して同一の周波数チャネルの信号を受信
する複数の受信手段と、前記複数の受信手段で受信され
た複数の信号の周波数誤差を各々独立に除去する複数の
周波数制御手段と、前記複数の周波数制御手段で周波数
誤差を除去された信号を合成する合成手段と、この合成
手段で得られた信号をOFDM復調するOFDM復調手
段とを具備するようにした。
【0025】特に、前記移動体の移動方向に対して、前
記複数の空中線のうち少なくとも一つの指向特性を前方
に向け、少なくとも一つの指向特性を後方に向けるよう
にした。
【0026】また、前記複数の受信手段は、それぞれ前
記複数の空中線のうちの対応する空中線で受信された電
波から任意の周波数チャネルを受信し周波数変換して出
力するチューナを用い、各受信手段のチューナ間で互い
に同一周波数チャネルを選択するようにした。
【0027】さらに、前記移動体の移動速度を検出する
移動速度検出手段を備え、前記複数の周波数制御手段
は、それぞれ前記移動速度検出手段で得られた移動速度
信号に基づいて対応する受信手段からの受信信号の周波
数を制御することで、その受信信号の周波数誤差を除去
するようにした。
【0028】特に、前記複数の周波数制御手段は、それ
ぞれ、前記移動速度検出手段で得られた移動速度検出信
号を対応する空中線の指向特性に応じた係数で重み付け
を行う係数手段と、この係数手段で重み付けされた移動
速度検出信号に応じた周波数の周期信号を発生する発振
手段と、この発振手段で発生される周期信号と対応する
受信手段からの受信信号とを乗じてその受信信号の周波
数誤差を除去する乗算手段とを備えるようにした。
【0029】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図3及び図8を参
照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本
発明に係る第1の実施形態における受信装置のブロック
構成を示すものである。図1において、チューナ12,
22は、それぞれ空中線11,21で受信された電波か
ら所望の同一周波数チャネルのOFDM信号を選択受信
する。AFC回路13,23は自動周波数制御回路で、
チューナ12,22で選択受信されたOFDM信号を各
々独立に周波数誤差を除去する。合成回路14はAFC
回路13,23で周波数誤差が除去されたOFDM信号
を合成する。OFDM復調回路15は合成回路14の合
成出力をOFDM復調することでディジタル復調信号を
得る。
【0030】図3は本実施形態の受信装置を移動体に搭
載した場合の一例を示す。尚、図3(a)は平面図、図
3(b)は側面図を示す。図3において、52は移動体
の一例とする自動車である。この自動車52に対し、空
中線11は屋根上部に、空中線21はトランク上部に各
々設置する。53は自動車52の移動方向を表す。54
は前方から到来する電波、55は後方から到来する電波
を表す。311,321は各々空中線11,21の指向
特性を表す。
【0031】ここで、空中線11は主に移動方向53に
対して前方からの電波54を受信し、空中線21は主に
移動方向53に対して後方からの電波55を受信する。
また、詳細は図示しないが、図1におけるチューナ1
2,22、AFC回路13,23、合成回路14及びO
FDM復調回路15は自動車52の車内に設置する。
【0032】以下に、サブキャリア間で変調波に干渉が
発生する様子を示した図8を参照して本実施形態の受信
装置の動作を説明する。まず、前方から到来する電波5
4のOFDM信号は、ドップラ効果により、送信された
OFDM信号に比べて周波数がドップラ周波数成分fD
だけ高くなっている。このとき、空中線11では主に自
動車52の前方から到来する電波54を受信するため、
チューナ12で選択受信されたOFDM信号は図8
(b)のように送信されたOFDM信号に比べて周波数
がドップラ周波数fD だけ高くなっている。
【0033】AFC回路13は、チューナ12で選択受
信されたOFDM信号にドップラ効果により生じた周波
数誤差fD を検出し、その周波数誤差fD を除去する。
よって、このAFC回路13によって周波数誤差が除去
されたOFDM信号は図8(a)に示す送信されたOF
DM信号と同じ周波数スペクトルとなる。
【0034】次に、後方から到来する電波55のOFD
M信号は、ドップラ効果により、送信されたOFDM信
号に比べて周波数がドップラ周波数成分fD だけ低くな
っている。このとき、空中線21では主に自動車52の
後方から到来する電波55を受信するため、チューナ2
2で選択受信されたOFDM信号は図8(c)のように
送信されたOFDM信号に比べて周波数がドップラ周波
数fD だけ低くなっている。
【0035】AFC回路23は、チューナ22で選択受
信されたOFDM信号にドップラ効果により生じた周波
数誤差fD を検出し、その周波数誤差fD を除去する。
よって、このAFC回路23によって周波数誤差が除去
されたOFDM信号は、図8(a)に示す送信されたO
FDM信号と同じ周波数スペクトルとなる。
【0036】以上のように、AFC回路13及び23の
出力するOFDM信号はドップラ効果による周波数誤差
が除去されているので、合成回路14で両者を合成して
もサブキャリア間での変調波の干渉を生じない。これに
よってOFDM復調回路15で復調した結果に正しくデ
ィジタル復調信号を得ることができる。
【0037】図2は本発明に係る第2の実施の形態にお
ける受信装置のブロック構成を示すものである。尚、図
2において、図1と同一部分には同一符号を付して示
し、ここでは重複する説明を省略する。
【0038】本実施形態の受信装置は、第1の実施形態
におけるAFC回路13,23に代わって、乗算回路1
6,26、発振回路17,27、係数回路18,28及
び移動速度検出回路19を備えるようにしたものであ
る。その他の構成は第1の実施の形態と同じである。
【0039】まず、移動速度検出回路19は、例えば速
度センサ等を用いて被搭載移動体(例えば自動車)の移
動速度を検出し、その検出速度に対応する信号を発生す
る。次に、係数回路18は、移動速度検出回路19から
出力される移動速度相当の信号に空中線11の指向特性
に応じた係数を乗じる。発振回路17は、係数回路18
で係数が乗ぜられた信号に従った周波数の複素正弦波信
号(周期信号)を発生する。乗算回路16は、チューナ
12で選択受信されたOFDM信号に発振回路17で発
生される複素正弦波信号を乗ずる。
【0040】一方、係数回路28は、移動速度検出回路
19から出力される移動速度相当の信号に空中線21の
指向特性に応じた係数を乗じる。発振回路27は、例え
ば電圧制御発振器で構成され、係数回路28で係数が乗
ぜられた信号に従った周波数の複素正弦波信号(同期信
号)を発生する。乗算回路26は、チューナ22で選択
受信されたOFDM信号に発振回路27で発生される複
素正弦波信号を乗ずる。
【0041】以下に、図3を参照して、上記構成による
受信装置の動作を、第1の実施形態と同様に自動車52
に搭載した場合について説明する。本実施形態の受信装
置では、ドップラ効果により発生する周波数のずれが移
動体の移動速度に比例して与えられるという原理に基づ
いて、乗算回路16,26において周波数誤差の除去を
行うようにしている。
【0042】具体的に説明すると、移動速度検出回路1
9により移動体(自動車52)の移動速度を検出してそ
の速度に相当する信号を発生し、係数回路18,28に
より空中線11,21の指向特性に応じた係数を乗じて
発振回路17,27に入力する。
【0043】このとき、発振回路17,27は、係数回
路18,28で係数が乗ぜられた移動速度相当の信号に
従って複素正弦波信号を発生する。この複素正弦波信号
を乗算回路16,26に入力し、チューナ12,22で
選択受信されたOFDM信号に乗ずる。
【0044】ここで、図3に示すように、空中線11の
指向特性311が主に移動方向53の前方から到来する
電波54を受信する場合は、係数回路18で乗算される
係数は負の値とする。このため、発振回路17では移動
速度に応じた負の周波数の複素正弦波信号が発生され
る。
【0045】したがって、乗算回路16においてチュー
ナ12で選択受信されたOFDM信号に負の周波数の複
素正弦波信号を乗じることで、OFDM信号からドップ
ラ効果によって生じた周波数誤差を除去することができ
る。
【0046】同様に、空中線21の指向特性321が主
に移動方向53の後方から到来する電波55を受信する
場合は、係数回路28で乗算される係数は正の値とす
る。このため、発振回路27では移動速度に応じた正の
周波数の複素正弦波信号が発生される。
【0047】したがって、乗算回路26においてチュー
ナ22で選択受信されたOFDM信号に正の周波数の複
素正弦波信号を乗じることで、OFDM信号からドップ
ラ効果によって生じた周波数誤差を除去することができ
る。
【0048】以上のことから明らかなように、本実施形
態の受信装置では、第1の実施形態と同様に、乗算回路
16,26においてドップラ効果による周波数誤差が除
去されているので、合成回路14で両者を合成してもサ
ブキャリア間での変調波の干渉を生じない。これによっ
て、OFDM復調回路15から復調結果として正しいデ
ィジタル復調信号を得ることができる。
【0049】尚、各実施形態における合成回路14はい
ずれもダイバーシチ方式によるフェージング除去のため
のものであり、前述の選択合成方式、等利得合成方式、
最大比合成方式のうちのいずれの方式を採用してもよい
ことは勿論である。
【0050】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、OFDM
信号を移動中に受信する場合においても、ドップラ効果
によるサブキャリア間での変調波の干渉を生じることな
く、安定にOFDM信号を受信復調できるOFDM受信
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態における受信装置
の構成を示すブロック回路図である。
【図2】 本発明の第2の実施の形態における受信装置
の構成を示すブロック回路図である。
【図3】 第1及び第2の実施の形態における受信装置
を自動車に取り付けた例を示す平面図及び側面図であ
る。
【図4】 基本的な従来の受信装置の構成を示すブロッ
ク回路図である。
【図5】 基本的な従来の受信装置を自動車に取り付け
た例を示す平面図及び側面図である。
【図6】 ダイバーシチ技術を用いた従来の受信装置の
構成を示すブロック回路図である。
【図7】 ダイバーシチ技術を用いた従来の受信装置を
自動車に取り付けた例を示す平面図及び側面図である。
【図8】 OFDM信号の一部を拡大表示した周波数ス
ペクトルである。
【符号の説明】
11,21…空中線 12,22…チューナ 13,23…AFC回路 14…合成回路 15…OFDM復調回路 16,26…乗算回路 17,27…発振回路 18,28…係数回路 19…移動速度検出回路 52…自動車 53…移動方向 54…前方からの到来電波 55…後方からの到来電波 101,111,121…空中線 102,112,122…チューナ 103,113…OFDM復調回路 114…合成回路 201…指向特性 202…自動車 203…移動方向 204…前方からの到来電波 205…後方からの到来電波 300…基準周波数 301a〜301g,302a〜302g,303a〜
303g…サブキャリア変調波スペクトル 311,321…指向特性
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 泰男 東京都港区赤坂5丁目2番8号 株式会社 次世代デジタルテレビジョン放送システム 研究所内 (72)発明者 影山 定司 東京都港区赤坂5丁目2番8号 株式会社 次世代デジタルテレビジョン放送システム 研究所内 (72)発明者 木曽田 晃 東京都港区赤坂5丁目2番8号 株式会社 次世代デジタルテレビジョン放送システム 研究所内 (72)発明者 林 健一郎 東京都港区赤坂5丁目2番8号 株式会社 次世代デジタルテレビジョン放送システム 研究所内 (72)発明者 森 仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】移動体に搭載され、OFDM(直交周波数
    分割多重)信号を受信復調する受信装置において、 前記移動体の移動方向に対して各々指向特性の異なる複
    数の空中線と、 前記複数の空中線で受信した電波から各々独立して同一
    の周波数チャネルの信号を受信する複数の受信手段と、 前記複数の受信手段で受信された複数の信号の周波数誤
    差を各々独立に除去する複数の周波数制御手段と、 前記複数の周波数制御手段で周波数誤差を除去された信
    号を合成する合成手段と、 この合成手段で得られた信号をOFDM復調するOFD
    M復調手段とを具備することを特徴とする受信装置。
  2. 【請求項2】前記移動体の移動方向に対して、前記複数
    の空中線のうち少なくとも一つの指向特性を前方に向
    け、少なくとも一つの指向特性を後方に向けることを特
    徴とする請求項1記載の受信装置。
  3. 【請求項3】前記複数の受信手段は、それぞれ前記複数
    の空中線のうちの対応する空中線で受信された電波から
    任意の周波数チャネルを受信し周波数変換して出力する
    チューナを用い、各受信手段のチューナ間で互いに同一
    周波数チャネルを選択することを特徴とする請求項1記
    載の受信装置。
  4. 【請求項4】さらに、前記移動体の移動速度を検出する
    移動速度検出手段を備え、 前記複数の周波数制御手段は、それぞれ前記移動速度検
    出手段で得られた移動速度信号に基づいて対応する受信
    手段からの受信信号の周波数を制御することで、その受
    信信号の周波数誤差を除去するようにしたことを特徴と
    する請求項1記載の受信装置。
  5. 【請求項5】前記複数の周波数制御手段は、それぞれ、
    前記移動速度検出手段で得られた移動速度検出信号を対
    応する空中線の指向特性に応じた係数で重み付けを行う
    係数手段と、この係数手段で重み付けされた移動速度検
    出信号に応じた周波数の周期信号を発生する発振手段
    と、この発振手段で発生される周期信号と対応する受信
    手段からの受信信号とを乗じてその受信信号の周波数誤
    差を除去する乗算手段とを備えることを特徴とする請求
    項4記載の受信装置。
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