JP3584794B2

JP3584794B2 - Phase tracking circuit for multicarrier modulation signal

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Publication number: JP3584794B2
Application number: JP22237399A
Authority: JP
Inventors: 武鬼沢; 匡人溝口; 智明熊谷; 正博守倉
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2019-08-05
Also published as: JP2001053712A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタル無線通信システムに用いるマルチキャリア用復調器に関し、特に該復調器において自動周波数制御（ＡＦＣ）部にて生じた残留キャリア周波数誤差による位相回転、及び送受信器間の周波数変換の際に加わる位相雑音による位相回転を補正する位相トラッキング回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチキャリア変復調方式は複数のサブキャリアを用いて情報伝送する方式である。サブキャリアごとに入力データ信号は１６ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅａｍｐｌｉｔｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）等に変調される。このマルチキャリア変調方式の中で各サブキャリアの周波数が直交関係にある直交マルチキャリア変調方式は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：０ｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式とも呼ばれ逆高速フーリエ変換（ＩｎｖｅｒｓｅｆａｓｔＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍ）回路を用いて一括生成される。この信号は搬送波帯に周波数変換され送信アンテナより送信される。受信器では受信した搬送波信号をべースバンド信号に周波数変換する。その後、ＡＤコンバータ（Ａｎａｌｏｇｔｏｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）に入力され、ディジタルベースバンド信号として出力されＯＦＤＭ復調等の処理が行われる。
【０００３】
このような送受信器での周波数変換操作の際に位相雑音が受信信号に加わる。キャリア周波数誤差については自動周波数制御（ＡＦＣ）を用いて抑えることが可能であるが、ＡＦＣによって残留キャリア周波数誤差が生じる。伝送速度の高速化に適している１６ＱＡＭ等のＭ値ＱＡＭをサブキャリア変調に用いる方式では、復調の際に絶対位相を基準に受信シンボルのデータ判定を行うため残留キャリア周波数誤差や位相雑音による位相回転が誤り率の増加につながる。これらの位相回転に対する補正回路としては、既知であるパイロットサブキャリア信号を送信して、受信器でパイロットサブキャリアの位相回転量を検出し補正を行う位相トラッキング回路が一般的である。図８に従来の位相トラッキング回路のブロック図を示す。従来の位相トラッキング回路では、チャネル等化後のサブキャリア信号に対してパイロットサブキャリアを利用して位相トラッキングを行う。図８に示される位相トラッキング回路の動作を以下に示す。ＡＦＣ回路１において受信ＯＦＤＭ信号のキャリア周波数誤差の補正が行われる。その後、時間領域ＯＦＤＭ受信信号ｓ１はＦＦＴ回路２に入力されＯＦＤＭ一括復調が行われる。ＯＦＤＭ復調された各サブキャリア信号ｓ２はチャネル等化回路３に入力され、マルチパス伝送路で生じた各チャネルの伝達関数を推定しサブキャリアごとにチャネル等化を行う。また、チャネル等化回路で検出されたサブキャリアごとのチャネル伝達関数は、位相回転量検出の際に各パイロットサブキャリア信号の重み付け操作に用いることも可能である。チャネル等化信号ｓ３に対してパイロットサブキャリア抽出回路４でパイロットサブキャリア信号ｓ４とパイロットサブキャリア信号以外のサブキャリア信号ｓ９とに分けられる。位相回転量検出回路６ではパイロットサブキャリア信号ｓ４に対してパイロットデータ信号記憶回路５に記憶されたパイロットデー夕信号ｓ５を用いてパイロットサブキャリアごとの位相回転量ｓ６を検出する。位相回転量平均回路７では、パイロットサブキャリアごとに検出された位相回転量を平均した１ＯＦＤＭシンボル当たりの位相回転量ｓ７が検出される。フィルタ８においては複数のＯＦＤＭシンボルに渡り時間方向の平均化操作を行うことで熱雑音の影響を押さえ、残留キャリア周波数誤差および位相雑音による位相回転量ｓ８を抽出する。その後、位相補正回路９において、抽出された位相回転量ｓ８を用いてサブキャリア信号ｓ９に対して位相回転量の補正を行い位相補正信号ｓ１０を出力する。判定回路１０においてはデータの判定が行われデータＳ１１を出力する。
【０００４】
以上説明したように、図８に示される位相トラッキング回路では残留キャリア周波数と位相雑音による位相回転の検出、及び位相補正を行っている。このような位相トラッキング回路を用いることで、サブキャリアの変調方式に同期検波が必須であるＭ値ＱＡＭのような高速化に適した変調方式を用いることが可能になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高速な伝送速度を実現するＭ値ＱＡＭ−ＯＦＤＭ方式では残留キャリア周波数誤差、および位相雑音が存在するため位相トラッキング回路が必須である。従来の位相トラッキング回路では残留キャリア周波数誤差の位相回転検出を行う際に熱雑音及び位相雑音の影響を抑えるために平均処理をしていたが、正確に残留キャリア周波数誤差を検出することができない問題がある。残留キャリア周波数誤差に起因する位相回転は定常位相回転になるので、１シンボル当たりの定常位相回転をΔθ、推定される位相回転をθ_ｅｃとすると、残留キャリア周波数誤差のみに着目した場合には推定される位相回転は（１）の様に示される。ここでは簡単化のため２シンボル平均の場合について示している。
【０００６】
【数１】

【０００７】
この様に平均操作により推定された位相回転にも誤差が残ることになる。しかし、熱雑音や位相雑音の影響を抑えるために平均処理は必須である。
【０００８】
従来の位相トラッキング回路では残留キャリア周波数誤差に起因する位相回転と位相雑音に起因する位相回転の異なる特徴を区別することなく位相検出をしていたため、残留キャリア周波数誤差による位相回転の検出を精度良く行うことができずパケット誤り率が劣化する問題があった。また、特性の優れる位相トラッキング回路を適用することで位相雑音が大きな周波数発振器を使用しても誤り率の劣化を抑えることが可能となる。
【０００９】
本発明では、この問題を解決し、定常位相回転量である残留キャリア周波数誤差と、位相の揺らぎである位相雑音の位相回転検出補正を別々に行うことで劣化を抑えた位相トラッキング回路を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した様に従来の位相トラッキング回路の構成では、残留キャリア周波数誤差と位相雑音の特徴を区別することなく位相検出補正していたため位相トラッキング回路を用いた場合に劣化が大きいことが問題であった。
【００１１】
本発明では、まず、各パイロットサブキャリアを用いてＯＦＤＭシンボル毎の残留キャリア周波数誤差による定常位相回転を検出し補正を行う。その後、位相雑音による位相回転について検出及び補正を行う。このように残留キャリア周波数誤差および位相雑音に起因する位相回転を個別に検出補正することで上述した問題を解決している。
【００１２】
本発明のマルチキャリア用位相トラッキング回路の具体的な動作は以下の通りである。本発明の位相トラッキング回路では、定常位相回転による補正を最初に行うため、その定常値の検出には式（２）に示すような累積位相回転量を用いる。
【００１３】
【数２】

【００１４】
但し、ｎは位相補正を行う受信ＯＦＤＭのシンボル数を示し、θ_ｉは１ＯＦＤＭシンボル当たりの位相回転を、θ_{ａｃｃｕｍ}は累積位相回転量を示す。
【００１５】
その後、式（３）に示すような除算演算を行い各シンボル当たりの定常位相回転θ_ｅを検出する。
【００１６】
【数３】

【００１７】
ここで、式（３）に示す様に位相補正が行われる受信ｎＯＦＤＭシンボル時点での位相回転を用いて定常位相回転検出を行っているためＯＦＤＭシンボル単位の処理遅延が無く位相検出補正が可能である。一方、熱雑音のレベルが大きい場合には検出した定常位相回転が安定するまでに数ＯＦＤＭシンボル程度の時間を要する。この場合には、出力が安定するまでのパケットの先頭部のデータ部とパケットの先頭部以外のデータ部では位相補正方式を切り替える。この動作の説明を図１に示す。パケット先頭部では、従来技術と同じ方式を用いて残留キャリア周波数誤差と位相雑音を区別せずに検出し位相回転の補正を行う。検出した定常位相回転が安定した数ＯＦＤＭシンボル時間後に、位相補正に用いる検出位相回転量を本発明から得られた位相回転量に切替える。位相雑音ついては、残留キャリア周波数誤差に起因する位相回転の補正後にフィルタを用いて位相雑音による位相の揺らぎを抽出し位相回転の補正を行う。
【００１８】
以上のように、本発明では残留キャリア周波数誤差による位相回転を補正した後に、位相雑音による位相回転を補正することで、従来技術で問題であった残留キャリア周波数誤差による位相回転検出が精度良く実現でき補正がきちんと行える。また、熱雑音のレベルが大きく累積位相回転量が安定するまでに時間を要する場合には、パケットの先頭部のデータ部のみ従来技術による位相回転補正を行うため検出した定常位相回転の初期値が不安定なことに起因する劣化は生じない。本方式は残留キャリア周波数誤差の補正に累積位相回転量を用いるのでデータ長が長いパケット信号に適した特性を備える。また、残留キャリア周波数誤差による定常位相回転の検出には、現時点までの位相回転量を用いるのでＯＦＤＭシンボル単位の処理遅延は生じない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
請求項１によるマルチキャリア用位相トラッキング回路の実施の形態を図３に示す。本実施の形態では図２に示す送信スペクトルのモデル図の様にＯＦＤＭシンボルごとに挿入されるパイロットサブキャリアを用いて位相回転量を検出する方式に適用した場合について示す。
【００２０】
実施の形態の動作は以下のとおりである。受信ＯＦＤＭ信号はＡＦＣ回路２０１において受信信号のキャリア周波数誤差の補正が行われる。その後、時間領域ＯＦＤＭ受信信号ｓ２０１はＦＦＴ回路２０２に入力されＯＦＤＭ復調が行われる。ＯＦＤＭ復調された各サブキャリア信号ｓ２０２は、チャネル等化回路２０３に入力され、推定したサブキャリアごとのチャネル伝達関数を用いてチャネル等化が行われる。ここで、チャネル等化回路で検出された各サブキャリアごとのチャネル伝達関数は、位相回転量検出の際に各パイロットサブキャリア信号の重み付け操作に用いることも可能である。チャネル等化信号ｓ２０３に対してパイロットサブキャリア選択出力回路２０４でパイロットサブキャリア信号ｓ２０４の抜き出しが行われる。定常位相回転検出回路２０５ではパイロットサブキャリア信号ｓ２０４から位相回転信号ｓ２０５を検出する。その際に、チャネル等化回路で推定されたサブキャリアごとのチャネル伝達関数を利用して重み付けを行うことも可能である。この検出された位相回転信号ｓ２０５を用いて位相補正回路２０６において定常位相回転量の補正を行い位相補正信号ｓ２０６を出力する。
【００２１】
以上、パイロットサブキャリア選択出力回路２０４、定常位相回転検出回路２０５、位相補正回路２０６が本発明のマルチキャリア用位相トラッキング回路の特徴とするところであり、それぞれ請求項１の第１の抽出手段、定常位相回転検出手段、第１の位相補正手段とに対応している。
【００２２】
次に位相雑音による位相回転の補正を引き続き行う。まず、パイロットサブキャリア抽出回路２０７においてパイロットサブキャリア信号ｓ２０８が抽出される。一方、パイロットサブキャリア以外のサブキャリア信号ｓ２０７も合わせて出力する。位相回転検出回路２０８では位相雑音による位相回転信号ｓ２０９を検出する。その際に、チャネル等化回路で推定されたサブキャリアごとのチャネル伝達関数を利用して重み付けを行うことも可能である。位相補正回路２０９においてサブキャリア信号ｓ２０７に対してｓ２０９を用いて位相雑音による位相回転量を補正し、位相補正信号ｓ２０１０を出力する。
【００２３】
最後に、判定回路２０１０においてしきい値からの信号点に応じてデータの判定が行われデータｓ２０１１を出力する。
【００２４】
請求項２によるマルチキャリア用位相トラッキング回路の実施の形態を図４に示す。なお、図４で、３０６，３０７，３０８，３０９及び３０１０により構成される回路は図３の定常位相回転検出回路２０５に対応し、図４の３０１２，３０１３及び３０１４により構成される回路は図３の位相回転検出回路２０８に対応する。本実施の形態では図２に示す送信スペクトルのモデル図の様にＯＦＤＭシンボルごとに挿入されるパイロットサブキャリアを用いて位相回転量を検出する方式に適用した場合について示す。
【００２５】
実施の形態の動作は以下のとおりである。受信ＯＦＤＭ信号はＡＦＣ回路３０１において受信信号のキャリア周波数誤差の補正が行われる。その後、時間領域ＯＦＤＭ受信信号ｓ３０１はＦＦＴ回路３０２に入力されＯＦＤＭ復調が行われる。ＯＦＤＭ復調された各サブキャリア信号ｓ３０２は、チャネル等化回路３０３に入力され、推定したサブキャリアごとのチャネル伝達関数を用いてチャネル等化が行われる。ここで、チャネル等化回路で検出された各サブキャリアごとのチャネル伝達関数は、位相回転量検出の際に各パイロットサブキャリア信号の重み付け操作に用いることも可能である。チャネル等化信号ｓ３０３に対してパイロットサブキャリア選択出力回路３０４でパイロットサブキャリア信号ｓ３０４の抜き出しが行われる。位相回転量検出回路３０７ではパイロットサブキャリア信号ｓ３０４に対してパイロットデータ信号記憶回路３０６に記憶されたパイロットデータ信号ｓ３０５を用いて各サブキャリアごとの位相回転量ｓ３０６を検出する。位相回転量平均回路３０８では１ＯＦＤＭシンボル内のパイロット符号の位相を平均した平均位相回転量ｓ３０７が検出される。その際に、チャネル等化回路で推定されたサブキャリアごとのチャネル伝達関数を利用して重み付けを行うことも可能である。その後、累積位相回転量検出回路３０９において平均位相回転量信号ｓ３０７を入力として位相回転量の積分を行い累積位相回転信号ｓ３０８を出力する。除算回路３０１０では除算演算により累積位相回転信号ｓ３０８に基づいたシンボルごとの位相回転量ｓ３０９を検出する。位相補正回路３０５ではチャネル等化信号ｓ３０３に対して位相回転量信号ｓ３０９を用いて位相回転補正を行う。
【００２６】
以上、パイロットサブキャリア選択出力回路３０４、位相回転量検出回路３０７、位相回転量平均回路３０８、累積位相回転量検出回路３０９、除算回路３０１０、位相補正回路３０５が本発明のマルチキャリア用位相トラッキング回路の特徴とするところである。
【００２７】
次に、位相雑音による位相回転の補正を引き続き行う。まず、パイロットサブキャリア抽出回路３０１１においてパイロットサブキャリア信号ｓ３０１２が抽出される。一方、パイロットサブキャリア以外のサブキャリア信号ｓ３０１１も合わせて出力する。位相回転量検出回路３０１２ではパイロットデータ信号ｓ３０５を用いて位相雑音による位相回転量ｓ３０１３を検出する。その後位相回転量平均回路３０１３において１ＯＦＤＭシンボル内での平均位相回転量ｓ３０１４を検出する。その際に、チャネル等化回路で推定されたサブキャリアごとのチャネル伝達関数を利用して重み付けを行うことも可能である。フィルタ３０１４では、数ＯＦＤＭシンボルにわたる時間方向の平均化処理を行い位相雑音による位相回転信号ｓ３０１５を抽出する。位相補正回路３０１５ではサブキャリア信号ｓ３０１１に対してｓ３０１５を用いて位相雑音による位相回転量を補正し、位相補正信号ｓ３０１６を出力する。
【００２８】
最後に、判定回路３０１６においてしきい値からの信号点に応じてデータの判定が行われデータｓ３０１７を出力する。
【００２９】
請求項３によるマルチキャリア用位相トラッキング回路の実施の形態を図５に示す。本実施の形態では図２に示す送信スペクトルのモデル図の様にＯＦＤＭシンボルごとに挿入されるパイロットサブキャリアを用いて位相回転量を検出する方式に適用した場合について示す。また、本実施の形態ではパケットの先頭のデータ部とそれ以降の先頭部以外のデータ部分とで位相補正方式を切替える場合について示している。
【００３０】
実施の形態の動作は以下のとおりである。受信ＯＦＤＭ信号はＡＦＣ回路４０１において受信信号のキャリア周波数誤差の補正が行われる。その後、時間領域ＯＦＤＭ受信信号ｓ４０１はＦＦＴ回路４０２に入力されＯＦＤＭ復調が行われる。ＯＦＤＭ復調された各サブキャリア信号ｓ４０２は、チャネル等化回路４０３に入力され、推定したサブキャリアごとのチャネル伝達関数を用いてチャネル等化が行われる。ここで、チャネル等化回路で検出された各サブキャリアごとのチャネル伝達関数は、位相回転量検出の際に各パイロットサブキャリア信号の重み付け操作に用いることも可能である。出力切替回路４０４では、パケットの先頭部とパケット先頭部以外の部分とで異なる位相回転補正の処理が行なわれるためチャネル等化信号を切り替えて、パケット先頭部信号ｓ４０６及びパケット先頭部以外の信号ｓ４０９を出力する。一方、チャネル等化信号ｓ４０３に対してパイロットサブキャリア選択出力回路４０５ではパイロットサブキャリア信号ｓ４０４の抜き出しが行われる。位相回転検出回路４０６ではパイロットサブキャリア信号ｓ４０４を用いて位相回転量ｓ４０５を検出する。その際に、チャネル等化回路で推定されたサブキャリアごとのチャネル伝達関数を利用して重み付けを行うことも可能である。
【００３１】
パケット先頭部の位相補正に対してはｓ４０５を用いて位相補正回路４０７においてパケット先頭部信号ｓ４０６に対しての位相回転量の補正を行い位相補正信号ｓ４０７を出力する。
【００３２】
他方、パケット先頭部以降の信号の補正に対する補正に対しては、定常位相回転検出回路４０８においてパイロットサブキャリア信号ｓ４０４から位相回転信号ｓ４０８を検出する。その際に、チャネル等化回路で推定されたサブキャリアごとのチャネル伝達関数を利用して重み付けを行うことも可能である。位相補正回路４０９では、パケット先頭部以降のパケット信号ｓ４０９に対して位相回転信号ｓ４０８を用いて定常位相回転の補正を行う。
【００３３】
以上、出力切替回路４０４、パイロットサブキャリア選択出力回路４０５、位相回転検出回路４０６、位相補正回路４０７、定常位相回転検出回路４０８、位相補正回路４０９が本発明のマルチキャリア用位相トラッキング回路の特徴とするところであり、それぞれ請求項３の切替手段、第１の抽出手段、第１の位相回転検出手段、第１の位相補正手段、定常位相回転検出手段、第２の位相補正手段とに対応している。
【００３４】
先頭部以外のパケット信号では位相雑音による位相回転の補正を引き続き行う。まず、パイロットサブキャリア抽出回路４０１０においてパイロットサブキャリア信号ｓ４０１１が抽出される。一方、パイロットサブキャリア以外のサブキャリア信号ｓ４０１２も合わせて出力する。位相回転検出回路４０１１では位相雑音による位相回転量ｓ４０１３を検出する。その際に、チャネル等化回路で推定されたサブキャリアごとのチャネル伝達関数を利用して重み付けを行うことも可能である。位相補正回路４０１２ではサブキャリア信号ｓ４０１２に対してｓ４０１３を用いて位相雑音による位相回転量を補正する。
【００３５】
最後に、入力切替回路では位相補正された、パケット先頭部の信号ｓ４０７、及びパケット先頭部以降の信号ｓ４０１４を切り替えて出力しこれを選択位相補正信号ｓ４０１５とする。判定回路４０１４においてしきい値からの信号点に応じてデータの判定が行われデータｓ４０１６を出力する。
【００３６】
請求項４によるマルチキャリア用位相トラッキング回路の実施の形態を図６に示す。なお、図６において、１０６，１０７，１０８，１０９により構成される回路は図５の位相回転検出回路４０６に対応し、図６の１０６，１０７，１０８，１０１１及び１０１２により構成される回路は図５の定常位相回転検出回路４０８に対応し、図６の１０１５，１０１６，１０１７により構成される回路は図５の位相回転検出回路４０１１に対応する。本実施の形態では図２に示す送信スペクトルのモデル図の様にＯＦＤＭシンボルごとに挿入されるパイロットサブキャリアを用いて位相回転量を検出する方式に適用した場合について示す。また、本実施の形態では請求項３に示されるような、パケットの先頭のデータ部とそれ以降の先頭部以外のデータ部分とで位相補正方式を切替える場合について示している。
【００３７】
実施の形態の動作は以下の通りである。受信ＯＦＤＭ信号はＡＦＣ回路１０１において受信信号のキャリア周波数誤差の補正が行われる。その後、時間領域ＯＦＤＭ受信信号ｓ１０１はＦＦＴ回路１０２に入力されＯＦＤＭ復調が行われる。ＯＦＤＭ復調された各サブキャリア信号ｓ１０２は、チャネル等化回路１０３に入力され、推定したサブキャリアごとのチャネル伝達関数を用いチャネル等化が行われる。ここで、チャネル等化回路で検出された各サブキャリアごとのチャネル伝達関数は、位相回転量検出の際に各パイロットサブキャリア信号の重み付け操作に用いることも可能である。チャネル等化信号ｓｌ０３に対してパイロットサブキャリア選択出力回路１０４でパイロットサブキャリア信号ｓｌ０４の抜き出しが行われる。出力切替回路１０５では、パケットの先頭部とパケット先頭部以外の部分とで異なる位相回転補正の処理が行われるためチャネル等化信号を切り替えて、パケット先頭部信号ｓ１０９及びパケット先頭部以外の信号ｓ１０１０を出力する。一方、位相回転量検出回路１０７ではパイロットサブキャリア信号ｓｌ０４に対してパイロットデータ信号記憶回路１０６に記憶されたパイロットデータ信号ｓ１０５を用いて各サブキャリアごとの位相回転量ｓｌ０６を検出する。位相回転量平均回路１０８では１ＯＦＤＭシンボル内のパイロット符号の位相を平均した平均位相回転量ｓ１０７が検出される。その際に、チャネル等化回路で推定されたサブキャリアごとのチャネル伝達関数を利用して重み付けを行うことも可能である。
【００３８】
パケット先頭部の位相補正に用いるため、フィルタ１０９を用いて複数のＯＦＤＭシンボルに渡り時間方向の平均化操作を行うことで熱雑音の影響を押さえ、残留キャリア周波数誤差、及び位相雑音によるフィルタ出力信号ｓｌ０８を抽出する。この抽出されたフィルタ出力信号ｓ１０８を用いて位相補正回路１０１０においてパケット先頭部信号ｓ１０９に対しての位相回転量の補正を行い位相補正信号ｓｌ０１１を出力する。
【００３９】
他方、パケット先頭部以降の信号の補正に対する補正に対しては、累積位相回転量検出回路１０１１において平均位相回転量信号ｓ１０７を入力として位相回転量の積分を行い累積位相回転信号ｓｌ０１２を出力する。除算回路１０１２では除算演算により累積位相回転信号ｓ１０１２に基づいたシンボルごとの位相回転量ｓ１０１３を検出する。位相補正回路１０１３では、パケット先頭部以降のパケット信号ｓ１Ｏ１０に対して位相回転量信号ｓ１０１３を用いて位相回転補正を行う。
【００４０】
以上、出力切替回路１０５、パイロットサブキャリア選択出力回路１０４、位相回転量検出回路１０７、位相回転量平均回路１０８、フイルタ１０９、位相補正回路１０１０、累積位相回転量検出回路１０１１、除算回路１０１２、位相補正回路１０１３が本発明のマルチキャリア用位相トラッキング回路の特徴とするところである。
【００４１】
先頭部以外のパケット信号では位相雑音による位相回転の補正を引き続き行う。まず、パイロットサブキャリア抽出回路１０１４においてパイロットサブキャリア信号ｓ１０１５が抽出される。一方、パイロットサブキャリア以外のサブキャリア信号ｓｌ０１６も合わせて出力する。位相回転量検出回路１０１５ではパイロットデータ信号ｓ１０６を用いて位相雑音による位相回転量ｓ１Ｏ１７を検出する。その後位相回転量平均回路１０１６において１ＯＦＤＭシンボル内での平均位相回転量ｓ１０１８を検出する。その際に、チャネル等化回路で推定されたサブキャリアごとのチャネル伝達関数を利用して重み付けを行うことも可能である。フィルタ１０１７では、数ＯＦＤＭシンボルにわたる時間方向の平均化処理を行い位相雑音による位相回転信号ｓ１０１９を抽出する。位相補正回路で１０１８はサブキャリア信号ｓ１０１６に対してｓ１Ｏ１９を用いて位相雑音による位相回転量を補正する。
【００４２】
最後に、入力切替回路では位相補正された、パケット先頭部の信号ｓ１０１１、及びパケット先頭部以降の信号ｓ１０２０を切り替えて出力しこれを選択位相補正信号ｓ１０２１とする。判定回路１０２０においてしきい値からの信号点に応じてデータの判定が行われデータｓ１０２２を出力する。
【００４３】
本発明の位相トラッキング回路の計算機シミュレーションによる実施形態の効果を図７に示す。図には残留キャリア周波数誤差と位相雑音が存在する場合のパケット誤り率（ＰＥＲ）特性が示されている。シミュレーションの条件を表１に示す。位相雑音の条件としてｆ_ＢＷはＰＬＬ帯域幅であり、φ^２ _{ｒ．ｍ．ｓ．}は位相雑音の信号電力比を示す。比較のため従来方式である、残留キャリア周波数誤差補正を行わずに移動平均フィルタのみで位相トラッキングを行う方式の結果も示した。３シンボル移動平均フィルタを用いた場合には残留キャリア周波数誤差の存在により位相回転量が正確に検出できなくなるため特性が劣化する。提案方式は残留キャリア周波数誤差による位相回転をあらかじめ補正している。従って、残留周波数誤差による劣化を抑えることができ、従来方式の２シンボル移動平均フィルタを用いる場合と残留キャリア周波数誤差補正を行う場合と比較してＰＥＲ＝０．０１において所要Ｅｂ／ＮＯが約０．３ｄＢ改善している。
【００４４】
以上より、本発明を用いることで高精度な残留キャリア周波数誤差検出、位相雑音の抽出が可能になりＰＥＲの劣化を抑え特性が改善することがわかる。
【００４５】
【表１】

【００４６】
【発明の効果】
以上述べた通り、本発明のマルチキャリア用位相トラッキング回路では、残留キャリア周波数誤差と位相雑音による位相回転の特徴を利用した、残留キャリア周波数誤差補正回路を付加することで位相回転の検出精度を高めることが可能となり、高性能な位相トラッキング回路を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動作説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いる送信スペクトルモデル説明図である。
【図３】本発明の実施例のブロック図である。
【図４】本発明の別の実施例のブロック図である。
【図５】本発明の更に別の実施例のブロック図である。
【図６】本発明の更に別の実施例のブロック図である。
【図７】シミュレーションの結果を示す図である。
【図８】従来の構成を示したブロック図である。
【符号の説明】
１ＡＦＣ回路
２ＦＦＴ回路
３チャネル等化回路
４パイロットサブキャリア抽出回路
５パイロットデータ信号記憶回路
６位相回転量検出回路
７位相回転量平均回路
８フィルタ
９位相補正回路
１０判定回路
１０１ＡＦＣ回路
１０２ＦＦＴ回路
１０３チャネル等化回路
１０４パイロットサブキャリア選択出力回路
１０５出力切替回路
１０６パイロットデータ信号記憶回路
１０７位相回転量検出回路
１０８位相回転量平均回路
１０９フィルタ
１０１０位相補正回路
１０１１累積位相回転量検出回路
１０１２除算回路
１０１３位相補正回路
１０１４パイロットサブキャリア抽出回路
１０１５位相回転量検出回路
１０１６位相回転量平均回路
１０１７フィルタ
１０１８位相補正回路
１０１９入力切替回路
１０２０判定回路
ｓ１時間領域ＯＦＤＭ受信信号
ｓ２各サブキャリア信号
ｓ３チャネル等化信号
ｓ４パイロットサブキャリア信号
ｓ５パイロットデータ信号
ｓ６位相回転量
ｓ７１ＯＦＤＭシンボル当たりの位相回転量
ｓ８位相回転量
ｓ９サブキャリア信号
ｓ１０位相補正信号
ｓ１１データ
ｓ１０１時間領域ＯＦＤＭ受信信号
ｓ１０２各サブキャリア信号
ｓ１０３チャネル等化信号
ｓ１０４パイロットサブキャリア信号
ｓ１０５パイロットデータ信号
ｓ１０６位相回転量
ｓ１０７平均位相回転量信号
ｓ１０８フィルタ出力信号
ｓ１０９パケット先頭部信号
ｓ１０１０パケット先頭部以外の信号
ｓ１０１１位相補正信号
ｓ１０１２累積位相回転信号
ｓ１０１３平均位相回転量
ｓ１０１４位相補正信号
ｓ１０１５パイロットサブキャリア信号
ｓ１０１６サブキャリア信号
ｓ１０１７位相回転信号
ｓ１０１８平均位相補正信号
ｓ１０１９位相回転信号
ｓ１０２０位相補正信号
ｓ１０２１選択位相補正信号
ｓ１０２２データ信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-carrier demodulator used in a digital wireless communication system, and more particularly to phase rotation due to a residual carrier frequency error generated in an automatic frequency control (AFC) unit in the demodulator and frequency conversion between transmitter and receiver. The present invention relates to a phase tracking circuit that corrects phase rotation due to applied phase noise.
[0002]
[Prior art]
The multicarrier modulation / demodulation method is a method of transmitting information using a plurality of subcarriers. For each subcarrier, the input data signal is modulated to 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation) or the like. Among the multicarrier modulation schemes, the orthogonal multicarrier modulation scheme in which the frequencies of the subcarriers are orthogonal is also called an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation scheme, and is an inverse fast Fourier transform (Inverse Fast Fourier Transform). generated in a batch using a (transform) circuit. This signal is frequency-converted to a carrier band and transmitted from a transmitting antenna. The receiver converts the frequency of the received carrier signal into a baseband signal. Thereafter, the signal is input to an AD converter (Analog to Digital Converter), output as a digital baseband signal, and subjected to processing such as OFDM demodulation.
[0003]
Phase noise is added to the received signal during the frequency conversion operation in such a transceiver. The carrier frequency error can be suppressed by using automatic frequency control (AFC), but the AFC causes a residual carrier frequency error. In a method using M-value QAM such as 16QAM suitable for increasing the transmission rate for subcarrier modulation, data determination of a received symbol is performed based on an absolute phase at the time of demodulation, and therefore a phase due to residual carrier frequency error or phase noise. Rotation leads to an increase in error rate. As a correction circuit for these phase rotations, a phase tracking circuit that transmits a known pilot subcarrier signal and detects and corrects the phase rotation amount of the pilot subcarrier by a receiver is generally used. FIG. 8 shows a block diagram of a conventional phase tracking circuit. In a conventional phase tracking circuit, phase tracking is performed on a subcarrier signal after channel equalization using a pilot subcarrier. The operation of the phase tracking circuit shown in FIG. The AFC circuit 1 corrects the carrier frequency error of the received OFDM signal. Thereafter, the time domain OFDM reception signal s1 is input to the FFT circuit 2 and OFDM batch demodulation is performed. Each OFDM-demodulated subcarrier signal s2 is input to the channel equalization circuit 3, where the transfer function of each channel generated in the multipath transmission path is estimated and channel equalization is performed for each subcarrier. The channel transfer function for each subcarrier detected by the channel equalization circuit can also be used for the weighting operation of each pilot subcarrier signal when detecting the amount of phase rotation. The channel equalization signal s3 is divided into a pilot subcarrier signal s4 and a subcarrier signal s9 other than the pilot subcarrier signal by the pilot subcarrier extraction circuit 4. The phase rotation amount detection circuit 6 detects the phase rotation amount s6 for each pilot subcarrier using the pilot data signal s5 stored in the pilot data signal storage circuit 5 for the pilot subcarrier signal s4. The phase rotation amount averaging circuit 7 detects a phase rotation amount s7 per OFDM symbol obtained by averaging the phase rotation amounts detected for each pilot subcarrier. The filter 8 performs averaging in the time direction over a plurality of OFDM symbols to suppress the influence of thermal noise, and extracts the phase rotation amount s8 due to residual carrier frequency error and phase noise. Thereafter, the phase correction circuit 9 corrects the phase rotation amount for the subcarrier signal s9 using the extracted phase rotation amount s8, and outputs a phase correction signal s10. The determination circuit 10 determines data and outputs data S11.
[0004]
As described above, the phase tracking circuit shown in FIG. 8 performs phase rotation detection and phase correction based on the residual carrier frequency and phase noise. By using such a phase tracking circuit, it is possible to use a modulation scheme suitable for speeding up such as M-value QAM, which requires synchronous detection as a subcarrier modulation scheme.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the M-value QAM-OFDM system that realizes a high transmission rate, a phase tracking circuit is essential because of residual carrier frequency error and phase noise. In the conventional phase tracking circuit, averaging processing was performed to suppress the influence of thermal noise and phase noise when detecting the phase rotation of the residual carrier frequency error, but the residual carrier frequency error could not be detected accurately. There is. Since the phase rotation caused by the residual carrier frequency error is a steady phase rotation, the steady phase rotation per symbol is Δθ, and the estimated phase rotation is θ_ecThen, if attention is paid only to the residual carrier frequency error, the estimated phase rotation is shown as (1). Here, for simplification, the case of averaging two symbols is shown.
[0006]
[Expression 1]

[0007]
Thus, an error also remains in the phase rotation estimated by the average operation. However, averaging processing is essential to suppress the effects of thermal noise and phase noise.
[0008]
In the conventional phase tracking circuit, phase detection was performed without distinguishing between different characteristics of phase rotation caused by residual carrier frequency error and phase rotation caused by phase noise, so phase rotation detection due to residual carrier frequency error was accurately detected. There is a problem that the packet error rate deteriorates because it cannot be performed. In addition, by applying a phase tracking circuit having excellent characteristics, it is possible to suppress the deterioration of the error rate even when a frequency oscillator having a large phase noise is used.
[0009]
The present invention solves this problem and provides a phase tracking circuit that suppresses deterioration by separately performing residual carrier frequency error, which is a steady phase rotation amount, and phase rotation detection correction of phase noise, which is phase fluctuation. For the purpose.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As described above, in the configuration of the conventional phase tracking circuit, since the phase detection and correction is performed without distinguishing the characteristics of the residual carrier frequency error and the phase noise, there is a problem that the deterioration is large when the phase tracking circuit is used. .
[0011]
In the present invention, first, stationary phase rotation due to residual carrier frequency error for each OFDM symbol is detected and corrected using each pilot subcarrier. Thereafter, phase rotation due to phase noise is detected and corrected. In this way, the above-described problem is solved by individually detecting and correcting the phase rotation caused by the residual carrier frequency error and the phase noise.
[0012]
The specific operation of the multi-carrier phase tracking circuit of the present invention is as follows. In the phase tracking circuit of the present invention, since correction by steady phase rotation is performed first, the steady phase value is detected by using a cumulative phase rotation amount as shown in equation (2).
[0013]
[Expression 2]

[0014]
Here, n indicates the number of received OFDM symbols for phase correction, and θ_iIs the phase rotation per OFDM symbol, θ_accumIndicates the accumulated phase rotation amount.
[0015]
Thereafter, a division operation as shown in Equation (3) is performed to perform a steady phase rotation θ per symbol._eIs detected.
[0016]
[Equation 3]

[0017]
Here, as shown in Equation (3), steady phase rotation detection is performed using phase rotation at the time of the received nOFDM symbol at which phase correction is performed, so that phase detection correction is possible without processing delay in OFDM symbol units. is there. On the other hand, when the thermal noise level is high, it takes a time of several OFDM symbols until the detected steady phase rotation is stabilized. In this case, the phase correction method is switched between the data part at the head of the packet and the data part other than the head of the packet until the output is stabilized. A description of this operation is shown in FIG. At the beginning of the packet, the same method as in the prior art is used to detect the residual carrier frequency error and the phase noise without distinction, and correct the phase rotation. The detected phase rotation amount used for phase correction is switched to the phase rotation amount obtained from the present invention after several OFDM symbol times when the detected steady phase rotation is stable. Regarding phase noise, after phase rotation correction due to residual carrier frequency error is corrected, phase fluctuation due to phase noise is extracted using a filter and phase rotation correction is performed.
[0018]
As described above, in the present invention, after correcting the phase rotation due to the residual carrier frequency error, the phase rotation due to the residual carrier frequency error, which has been a problem in the prior art, can be accurately realized by correcting the phase rotation due to the phase noise. Can be corrected properly. In addition, when the level of thermal noise is large and it takes time to stabilize the accumulated phase rotation amount, only the data portion at the head of the packet is subjected to phase rotation correction according to the prior art, so the detected initial value of steady phase rotation is Degradation due to instability does not occur. Since this method uses the accumulated phase rotation amount to correct the residual carrier frequency error, it has characteristics suitable for a packet signal having a long data length. In addition, since the phase rotation amount up to the present time is used for detecting the stationary phase rotation due to the residual carrier frequency error, there is no processing delay in OFDM symbol units.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a phase tracking circuit for multicarrier according to claim 1 is shown in FIG. In the present embodiment, as shown in the transmission spectrum model diagram shown in FIG. 2, a case where the present invention is applied to a method of detecting a phase rotation amount using pilot subcarriers inserted for each OFDM symbol is shown.
[0020]
The operation of the embodiment is as follows. The received OFDM signal is corrected in the AFC circuit 201 for the carrier frequency error of the received signal. Thereafter, the time-domain OFDM received signal s201 is input to the FFT circuit 202 and subjected to OFDM demodulation. Each OFDM-demodulated subcarrier signal s202 is input to the channel equalization circuit 203, and channel equalization is performed using the estimated channel transfer function for each subcarrier. Here, the channel transfer function for each subcarrier detected by the channel equalization circuit can also be used for the weighting operation of each pilot subcarrier signal when detecting the amount of phase rotation. Pilot subcarrier signal s204 is extracted from pilot subcarrier selection output circuit 204 with respect to channel equalization signal s203. The steady phase rotation detection circuit 205 detects the phase rotation signal s205 from the pilot subcarrier signal s204. At that time, it is also possible to perform weighting using the channel transfer function for each subcarrier estimated by the channel equalization circuit. Using the detected phase rotation signal s205, the phase correction circuit 206 corrects the steady phase rotation amount and outputs a phase correction signal s206.
[0021]
As described above, the pilot subcarrier selection output circuit 204, the steady phase rotation detection circuit 205, and the phase correction circuit 206 are features of the multicarrier phase tracking circuit of the present invention. This corresponds to the phase rotation detection means and the first phase correction means.
[0022]
Next, correction of phase rotation due to phase noise is continued. First, pilot subcarrier extraction circuit 207 extracts pilot subcarrier signal s208. On the other hand, a subcarrier signal s207 other than the pilot subcarrier is also output. The phase rotation detection circuit 208 detects a phase rotation signal s209 due to phase noise. At that time, it is also possible to perform weighting using the channel transfer function for each subcarrier estimated by the channel equalization circuit. The phase correction circuit 209 corrects the amount of phase rotation due to phase noise using s209 with respect to the subcarrier signal s207, and outputs a phase correction signal s2010.
[0023]
Finally, the determination circuit 2010 determines data according to the signal point from the threshold value and outputs data s2011.
[0024]
An embodiment of a phase tracking circuit for multicarrier according to claim 2 is shown in FIG. In FIG. 4, the circuit constituted by 306, 307, 308, 309 and 3010 corresponds to the steady phase rotation detection circuit 205 in FIG. 3, and the circuit constituted by 3012, 3013 and 3014 in FIG. This corresponds to the phase rotation detection circuit 208. In the present embodiment, as shown in the transmission spectrum model diagram shown in FIG. 2, a case where the present invention is applied to a method of detecting a phase rotation amount using pilot subcarriers inserted for each OFDM symbol is shown.
[0025]
The operation of the embodiment is as follows. The received OFDM signal is corrected in the AFC circuit 301 for the carrier frequency error of the received signal. Thereafter, the time-domain OFDM received signal s301 is input to the FFT circuit 302 and subjected to OFDM demodulation. Each OFDM-demodulated subcarrier signal s302 is input to the channel equalization circuit 303, and channel equalization is performed using the estimated channel transfer function for each subcarrier. Here, the channel transfer function for each subcarrier detected by the channel equalization circuit can also be used for the weighting operation of each pilot subcarrier signal when detecting the amount of phase rotation. The pilot subcarrier signal s304 is extracted from the channel equalization signal s303 by the pilot subcarrier selection output circuit 304. The phase rotation amount detection circuit 307 detects the phase rotation amount s306 for each subcarrier using the pilot data signal s305 stored in the pilot data signal storage circuit 306 with respect to the pilot subcarrier signal s304. The phase rotation amount averaging circuit 308 detects an average phase rotation amount s307 obtained by averaging the phases of pilot codes within one OFDM symbol. At that time, it is also possible to perform weighting using the channel transfer function for each subcarrier estimated by the channel equalization circuit. Thereafter, the accumulated phase rotation amount detection circuit 309 inputs the average phase rotation amount signal s307, integrates the phase rotation amount, and outputs the accumulated phase rotation signal s308. The division circuit 3010 detects a phase rotation amount s309 for each symbol based on the accumulated phase rotation signal s308 by division. The phase correction circuit 305 performs phase rotation correction on the channel equalization signal s303 using the phase rotation amount signal s309.
[0026]
As described above, the pilot subcarrier selection output circuit 304, the phase rotation amount detection circuit 307, the phase rotation amount averaging circuit 308, the accumulated phase rotation amount detection circuit 309, the division circuit 3010, and the phase correction circuit 305 are the multicarrier phase tracking circuit of the present invention. It is a feature of
[0027]
Next, correction of phase rotation due to phase noise is continued. First, pilot subcarrier extraction circuit 3011 extracts pilot subcarrier signal s3012. On the other hand, a subcarrier signal s3011 other than the pilot subcarrier is also output. The phase rotation amount detection circuit 3012 detects the phase rotation amount s3013 due to phase noise using the pilot data signal s305. Thereafter, the phase rotation amount averaging circuit 3013 detects an average phase rotation amount s3014 within one OFDM symbol. At that time, it is also possible to perform weighting using the channel transfer function for each subcarrier estimated by the channel equalization circuit. The filter 3014 performs an averaging process in the time direction over several OFDM symbols, and extracts a phase rotation signal s3015 due to phase noise. The phase correction circuit 3015 corrects the amount of phase rotation due to phase noise using s3015 with respect to the subcarrier signal s3011 and outputs a phase correction signal s3016.
[0028]
Finally, the determination circuit 3016 determines data according to the signal point from the threshold value and outputs data s3017.
[0029]
An embodiment of a phase tracking circuit for multicarrier according to claim 3 is shown in FIG. In the present embodiment, as shown in the transmission spectrum model diagram shown in FIG. 2, a case where the present invention is applied to a method of detecting a phase rotation amount using pilot subcarriers inserted for each OFDM symbol is shown. Further, in the present embodiment, the case where the phase correction method is switched between the data portion at the head of the packet and the data portion other than the head portion after that is shown.
[0030]
The operation of the embodiment is as follows. The received OFDM signal is corrected by the AFC circuit 401 for the carrier frequency error of the received signal. Thereafter, the time-domain OFDM received signal s401 is input to the FFT circuit 402 and subjected to OFDM demodulation. Each OFDM-demodulated subcarrier signal s402 is input to a channel equalization circuit 403, where channel equalization is performed using the estimated channel transfer function for each subcarrier. Here, the channel transfer function for each subcarrier detected by the channel equalization circuit can also be used for the weighting operation of each pilot subcarrier signal when detecting the amount of phase rotation. In the output switching circuit 404, different phase rotation correction processing is performed in the head portion of the packet and the portion other than the packet head portion. Therefore, the channel equalization signal is switched, and the packet head portion signal s406 and the signal s409 other than the packet head portion are switched. Is output. On the other hand, pilot subcarrier signal s404 is extracted from pilot equalization signal s403 by pilot subcarrier selection output circuit 405. The phase rotation detection circuit 406 detects the phase rotation amount s405 using the pilot subcarrier signal s404. At that time, it is also possible to perform weighting using the channel transfer function for each subcarrier estimated by the channel equalization circuit.
[0031]
For phase correction of the packet head part, the phase correction circuit 407 corrects the phase rotation amount for the packet head part signal s406 using s405, and outputs a phase correction signal s407.
[0032]
On the other hand, for the correction of the signal after the packet head, the stationary phase rotation detection circuit 408 detects the phase rotation signal s408 from the pilot subcarrier signal s404. At that time, it is also possible to perform weighting using the channel transfer function for each subcarrier estimated by the channel equalization circuit. The phase correction circuit 409 corrects steady phase rotation using the phase rotation signal s408 for the packet signal s409 after the packet head.
[0033]
As described above, the output switching circuit 404, the pilot subcarrier selection output circuit 405, the phase rotation detection circuit 406, the phase correction circuit 407, the steady phase rotation detection circuit 408, and the phase correction circuit 409 are the features of the multicarrier phase tracking circuit of the present invention. And corresponding to the switching means, the first extracting means, the first phase rotation detecting means, the first phase correcting means, the steady phase rotation detecting means, and the second phase correcting means, respectively. Yes.
[0034]
For the packet signals other than the head part, the phase rotation correction due to the phase noise is continued. First, pilot subcarrier signal s4011 is extracted by pilot subcarrier extraction circuit 4010. On the other hand, a subcarrier signal s4012 other than the pilot subcarrier is also output. The phase rotation detection circuit 4011 detects a phase rotation amount s4013 due to phase noise. At that time, it is also possible to perform weighting using the channel transfer function for each subcarrier estimated by the channel equalization circuit. The phase correction circuit 4012 corrects the amount of phase rotation due to phase noise using s4013 for the subcarrier signal s4012.
[0035]
Finally, in the input switching circuit, the phase-corrected signal s407 at the beginning of the packet and the signal s4014 after the beginning of the packet are switched and output to be a selected phase correction signal s4015. The determination circuit 4014 determines data according to the signal point from the threshold value and outputs data s4016.
[0036]
An embodiment of a phase tracking circuit for multicarrier according to claim 4 is shown in FIG. In FIG. 6, the circuit constituted by 106, 107, 108, 109 corresponds to the phase rotation detection circuit 406 in FIG. 5, and the circuit constituted by 106, 107, 108, 1011 and 1012 in FIG. 5 corresponds to the phase rotation detection circuit 4011 of FIG. 5, and the circuit constituted by 1015, 1016, 1017 of FIG. 6 corresponds to the phase rotation detection circuit 4011 of FIG. In the present embodiment, as shown in the transmission spectrum model diagram shown in FIG. 2, a case where the present invention is applied to a method of detecting a phase rotation amount using pilot subcarriers inserted for each OFDM symbol is shown. Further, in the present embodiment, as shown in claim 3, the case where the phase correction method is switched between the data portion at the head of the packet and the data portion other than the head portion thereafter is shown.
[0037]
The operation of the embodiment is as follows. The received OFDM signal is corrected in the AFC circuit 101 for the carrier frequency error of the received signal. Thereafter, the time-domain OFDM received signal s101 is input to the FFT circuit 102 and subjected to OFDM demodulation. Each OFDM-demodulated subcarrier signal s102 is input to the channel equalization circuit 103, and channel equalization is performed using the estimated channel transfer function for each subcarrier. Here, the channel transfer function for each subcarrier detected by the channel equalization circuit can also be used for the weighting operation of each pilot subcarrier signal when detecting the amount of phase rotation. Pilot subcarrier signal sl04 is extracted from pilot subcarrier selection output circuit 104 for channel equalization signal sl03. In the output switching circuit 105, different phase rotation correction processing is performed in the head portion of the packet and the portion other than the packet head portion, so that the channel equalization signal is switched, and the packet head portion signal s109 and the signal s1010 other than the packet head portion are switched. Is output. On the other hand, phase rotation amount detection circuit 107 detects phase rotation amount sl06 for each subcarrier using pilot data signal s105 stored in pilot data signal storage circuit 106 for pilot subcarrier signal sl04. The phase rotation amount averaging circuit 108 detects an average phase rotation amount s107 obtained by averaging the phases of pilot codes in one OFDM symbol. At that time, it is also possible to perform weighting using the channel transfer function for each subcarrier estimated by the channel equalization circuit.
[0038]
Because it is used for phase correction at the beginning of a packet, the filter 109 outputs a filter output signal due to residual carrier frequency error and phase noise by suppressing the influence of thermal noise by performing averaging in the time direction over a plurality of OFDM symbols using the filter 109 Extract sl08. Using the extracted filter output signal s108, the phase correction circuit 1010 corrects the phase rotation amount for the packet head signal s109 and outputs a phase correction signal sl101.
[0039]
On the other hand, for correction of the signal after the head of the packet, the cumulative phase rotation amount detection circuit 1011 receives the average phase rotation amount signal s107, integrates the phase rotation amount, and outputs a cumulative phase rotation signal sl101. The division circuit 1012 detects a phase rotation amount s1013 for each symbol based on the accumulated phase rotation signal s1012 by a division operation. The phase correction circuit 1013 performs phase rotation correction using the phase rotation amount signal s1013 on the packet signal s1O10 after the packet head.
[0040]
The output switching circuit 105, pilot subcarrier selection output circuit 104, phase rotation amount detection circuit 107, phase rotation amount averaging circuit 108, filter 109, phase correction circuit 1010, cumulative phase rotation amount detection circuit 1011, division circuit 1012, phase The correction circuit 1013 is a feature of the multi-carrier phase tracking circuit of the present invention.
[0041]
For the packet signals other than the head part, the phase rotation correction due to the phase noise is continued. First, pilot subcarrier extraction circuit 1014 extracts pilot subcarrier signal s1015. On the other hand, a subcarrier signal sl016 other than the pilot subcarrier is also output. The phase rotation amount detection circuit 1015 detects the phase rotation amount s1O17 due to phase noise using the pilot data signal s106. Thereafter, the phase rotation amount averaging circuit 1016 detects an average phase rotation amount s1018 within one OFDM symbol. At that time, it is also possible to perform weighting using the channel transfer function for each subcarrier estimated by the channel equalization circuit. The filter 1017 performs an averaging process in the time direction over several OFDM symbols, and extracts a phase rotation signal s1019 due to phase noise. A phase correction circuit 1018 corrects the amount of phase rotation due to phase noise using s1O19 for the subcarrier signal s1016.
[0042]
Finally, in the input switching circuit, the phase-corrected signal s1011 at the head of the packet and the signal s1020 after the head of the packet are switched and output to be a selected phase correction signal s1021. The determination circuit 1020 determines data according to the signal point from the threshold value and outputs data s1022.
[0043]
The effect of the embodiment by the computer simulation of the phase tracking circuit of the present invention is shown in FIG. The figure shows the packet error rate (PER) characteristics in the presence of residual carrier frequency error and phase noise. Table 1 shows the simulation conditions. F as phase noise condition_BWIs the PLL bandwidth and φ² _{r. m. s.}Indicates the signal power ratio of the phase noise. For comparison, the results of the conventional method of performing phase tracking using only the moving average filter without correcting the residual carrier frequency error are also shown. When the three-symbol moving average filter is used, the phase rotation amount cannot be accurately detected due to the presence of the residual carrier frequency error, so that the characteristics deteriorate. In the proposed method, the phase rotation due to the residual carrier frequency error is corrected in advance. Therefore, the deterioration due to the residual frequency error can be suppressed, and the required Eb / NO is about 0 at PER = 0.01 compared to the case where the conventional two-symbol moving average filter is used and the case where the residual carrier frequency error correction is performed. .3 dB improvement.
[0044]
From the above, it can be seen that by using the present invention, it is possible to detect the residual carrier frequency error with high accuracy and extract the phase noise, thereby suppressing the deterioration of PER and improving the characteristics.
[0045]
[Table 1]

[0046]
【The invention's effect】
As described above, in the multi-carrier phase tracking circuit of the present invention, the detection accuracy of phase rotation is improved by adding the residual carrier frequency error correction circuit using the characteristic of phase rotation due to residual carrier frequency error and phase noise. Therefore, it is possible to provide a high-performance phase tracking circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an operation explanatory diagram of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a transmission spectrum model used in the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram of yet another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram of still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a result of simulation.
FIG. 8 is a block diagram showing a conventional configuration.
[Explanation of symbols]
1 AFC circuit
2 FFT circuit
3 channel equalization circuit
4 Pilot subcarrier extraction circuit
5 Pilot data signal storage circuit
6 Phase rotation amount detection circuit
7 Phase rotation amount averaging circuit
8 Filter
9 Phase correction circuit
10 Judgment circuit
101 AFC circuit
102 FFT circuit
103 channel equalization circuit
104 Pilot subcarrier selection output circuit
105 Output switching circuit
106 Pilot data signal storage circuit
107 Phase rotation amount detection circuit
108 Phase rotation amount averaging circuit
109 Filter
1010 Phase correction circuit
1011 Cumulative phase rotation amount detection circuit
1012 Division circuit
1013 Phase correction circuit
1014 Pilot subcarrier extraction circuit
1015 Phase rotation amount detection circuit
1016 Phase rotation amount averaging circuit
1017 Filter
1018 Phase correction circuit
1019 Input switching circuit
1020 judgment circuit
s1 Time domain OFDM received signal
s2 Each subcarrier signal
s3 channel equalization signal
s4 Pilot subcarrier signal
s5 Pilot data signal
s6 Phase rotation amount
s7 Phase rotation amount per OFDM symbol
s8 Phase rotation amount
s9 Subcarrier signal
s10 Phase correction signal
s11 data
s101 Time domain OFDM received signal
s102 Each subcarrier signal
s103 Channel equalization signal
s104 Pilot subcarrier signal
s105 Pilot data signal
s106 Phase rotation amount
s107 Average phase rotation amount signal
s108 Filter output signal
s109 packet head signal
s1010 Signal other than the packet head
s1011 Phase correction signal
s1012 Cumulative phase rotation signal
s1013 Average phase rotation amount
s1014 Phase correction signal
s1015 Pilot subcarrier signal
s1016 Subcarrier signal
s1017 Phase rotation signal
s1018 Average phase correction signal
s1019 Phase rotation signal
s1020 Phase correction signal
s1021 Selection phase correction signal
s1022 Data signal

Claims

First extraction means for extracting a pilot subcarrier signal from subcarrier signals demodulated by multicarrier after carrier frequency error correction is performed by automatic frequency control means;
Using the output signal of the first extraction means, steady phase rotation detection means for detecting steady phase rotation caused by residual carrier frequency error ;
First phase correction means for performing steady phase rotation correction on the subcarrier signal using the steady phase rotation detection value detected by the steady phase rotation detection means;
Second extraction means for extracting a pilot subcarrier signal from the output of the first phase correction means;
Phase rotation detection means for detecting phase rotation due to phase noise using the output signal of the second extraction means;
A second phase correction unit that performs phase rotation correction on the subcarrier signal extracted by the second extraction unit using the phase rotation detection value detected by the phase rotation detection unit;
A phase tracking circuit for a multicarrier modulation signal, wherein correction of stationary phase rotation caused by residual carrier frequency error caused by the automatic frequency control means and correction of phase rotation due to phase noise are performed by separate correction means.

The stationary phase rotation detection means stores storage means for storing pilot data, and a phase rotation amount detection means for detecting steady phase rotation caused by a residual carrier frequency error using a pilot data signal stored in the storage means. And cumulative phase rotation amount detection means for performing an integration operation of the output signal of the phase rotation amount detection means,
Division means for deriving the phase rotation amount for each multicarrier symbol from the output signal of the cumulative phase rotation amount detection means;
The phase rotation detection means detects the phase rotation amount from the pilot subcarrier signal that is the output of the second extraction means using the pilot data signal that is the output of the storage means, and the phase rotation The phase tracking circuit for a multicarrier modulation signal according to claim 1, further comprising an averaging means for averaging the output signals of the detection means.

After the carrier frequency error correction is performed by the automatic frequency control means, the switching means for outputting the multicarrier demodulated subcarrier signal separately to the signal at the packet head part and the signal other than the packet head part;
First extraction means for extracting a pilot subcarrier signal from the subcarrier signal;
First phase rotation detection means for detecting phase rotation using an output signal of the first extraction means;
First phase correction means for performing phase rotation correction on the data signal at the head of the packet output from the switching means, using the output signal of the first phase rotation detection means;
Using the output signal of the first extraction means, steady phase rotation detection means for detecting steady phase rotation caused by residual carrier frequency error ;
Second phase correction means for performing steady phase rotation correction on signals other than the packet head portion output from the switching means using the steady phase rotation detection value detected by the steady phase rotation detection means;
Second extraction means for extracting a pilot subcarrier signal from the output of the second phase correction means;
Second phase rotation detection means for detecting phase rotation due to phase noise using the output signal of the second extraction means;
Have a third phase correction means for performing a phase rotation correction on the sub-carrier signals of an output of said second extracting means with the phase rotation detection value detected Ri by the said second phase rotation detection means And
The correction of the steady phase rotation due to the residual carrier frequency error and the correction of the phase rotation due to the phase noise are performed by separate correction means, and the output signal of the first phase correction means is selected at the head of the packet, and the packet A phase tracking circuit for a multicarrier modulation signal, wherein the output signal of the third phase correction means is selected except for the head portion.

Storage means for storing pilot data, wherein the first phase rotation detection means ;
A phase rotation amount detection means for detecting a phase rotation amount using a pilot data signal stored in the storage means with respect to an output signal of the first extraction means; and an output signal of the phase rotation amount detection means An averaging means for performing an average operation,
The steady phase rotation detection means performs an integration operation on the output signal of the phase rotation amount detection means, and a phase for each multicarrier symbol from the output signal of the cumulative phase rotation amount detection means. Dividing means for deriving rotation,
The second phase rotation detection means detects a phase rotation amount from a pilot subcarrier signal that is the output of the second extraction means using a pilot data signal that is the output of the storage means ; and 4. The phase tracking circuit for a multicarrier modulation signal according to claim 3, further comprising: averaging means for performing an averaging operation on the output signal of the phase rotation amount detection means .