JP5225812B2 - OFDM demodulation apparatus, OFDM demodulation method, program, and computer-readable recording medium - Google Patents

OFDM demodulation apparatus, OFDM demodulation method, program, and computer-readable recording medium Download PDF

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Description

本発明は、デジタル伝送方式により伝送される信号の受信装置および受信方法に関し、特に、映像信号や音声信号を効率よく伝送できる直交周波数分割多重方式(Orthogonal Frequency Division Multiplex、以下、略してOFDM)の復調装置、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。   The present invention relates to a receiving apparatus and a receiving method for a signal transmitted by a digital transmission method, and more particularly, an orthogonal frequency division multiplexing (hereinafter, abbreviated as OFDM) that can efficiently transmit a video signal and an audio signal. The present invention relates to a demodulation device, a program, and a computer-readable recording medium.

地上デジタル放送では、建物によるゴースト妨害(フェージング、マルチパス)の克服に好適な変調方式として、マルチキャリアのOFDM変復調方式が知られている。OFDM変復調方式は、1チャンネル帯域内に多数(256〜1024程度)のサブ・キャリアを設けて、映像信号や音声信号を効率よく伝送することが可能なデジタル変調・復調方式である。全キャリアを高速フーリエ逆変換(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)によってOFDM変調されたベースバンド(BB:BaseBand)信号を生成する。   In terrestrial digital broadcasting, a multicarrier OFDM modulation / demodulation method is known as a modulation method suitable for overcoming ghost interference (fading, multipath) by buildings. The OFDM modulation / demodulation method is a digital modulation / demodulation method in which a large number (about 256 to 1024) of sub-carriers are provided in one channel band and video signals and audio signals can be efficiently transmitted. A baseband (BB) signal in which all the carriers are OFDM-modulated by an inverse fast Fourier transform (IFFT) is generated.

非特許文献1によると、サブ・キャリアの中にキャリア方向に12キャリアに1回、時間軸単位であるシンボル方向に4シンボルに1回と周期的にSP(Scattered Pilot)と呼ばれるパイロット信号が挿入されている。このパイロット信号は、予め位相と振幅が定められたもので、同期や伝送路伝達測定の推定等に用いられる。   According to Non-Patent Document 1, a pilot signal called SP (Scattered Pilot) is periodically inserted into sub-carriers once every 12 carriers in the carrier direction and once every 4 symbols in the symbol direction as a time axis unit. Has been. The pilot signal has a predetermined phase and amplitude, and is used for estimation of synchronization and transmission path transmission measurement.

そして、良好な受信を保つためには基準となる放送局の動作クロック周波数と受信機の動作クロック周波数との誤差を正確に計測し受信システムにフィードバックする必要がある。例えば、従来技術として、特許文献1には、OFDM信号受信機における周波数誤差を検出し、補正するための1つの構成例が開示されている。   In order to maintain good reception, it is necessary to accurately measure an error between the operation clock frequency of the reference broadcasting station and the operation clock frequency of the receiver and feed it back to the reception system. For example, as a conventional technique, Patent Document 1 discloses one configuration example for detecting and correcting a frequency error in an OFDM signal receiver.

特許文献1に記載のOFDM信号受信機は、送信機からのOFDM信号を受信するアンテナと、アンテナで受信したRF信号をベースバンド信号に周波数変換する周波数変換器と、周波数変換器に正弦波の局部発振信号を供給する局部発振器と、受信したベースバンド信号を標本化する標本化器と、標本化器の出力信号を用いて周波数オフセットおよびタイミングオフセットを検出する周波数誤差&タイミング誤差推定器と、標本化器が出力する時間領域信号を周波数領域信号に変換する高速フーリエ変換器とを備えており、周波数誤差&タイミング誤差推定器は、標本化器が出力する信号を用いて、パイロットシンボルにおいて伝送される信号と受信信号とのスライディング相関演算で得られる信号によって周波数誤差とタイミング誤差を検出する。   An OFDM signal receiver described in Patent Document 1 includes an antenna that receives an OFDM signal from a transmitter, a frequency converter that converts a frequency of an RF signal received by the antenna into a baseband signal, and a sine wave in the frequency converter. A local oscillator for supplying a local oscillation signal, a sampler for sampling a received baseband signal, a frequency error & timing error estimator for detecting a frequency offset and a timing offset using an output signal of the sampler, And a fast Fourier transformer that converts the time-domain signal output from the sampler into a frequency-domain signal. The frequency error & timing error estimator transmits the pilot symbol using the signal output from the sampler. The frequency error and timing error are determined by the signal obtained by the sliding correlation operation between the received signal and the received signal. Out to.

そして、特許文献1に記載のOFDM信号受信機は、周波数誤差&タイミング誤差推定器から出力されたキャリア周波数誤差情報を局部発振器に供給し、局部発振器を制御する(すなわち、再生キャリア信号の発振周波数を変更する)ことによって、キャリア周波数の同期捕捉とサンプリングタイミングの同期捕捉とを行う。
特開2000−341236号公報(2000年12月8日公開) 「地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式ARIB STDB31 1.5版」、社団法人電波産業界、2001年5月31日初版策定、2003年7月29日1.5版改定
The OFDM signal receiver described in Patent Document 1 supplies the carrier frequency error information output from the frequency error & timing error estimator to the local oscillator, and controls the local oscillator (that is, the oscillation frequency of the reproduced carrier signal). The carrier frequency is synchronized and the sampling timing is synchronized.
JP 2000-341236 A (released on December 8, 2000) "Transmission method for digital terrestrial television broadcasting ARIB STDB31 version 1.5", the radio industry, the first edition on May 31, 2001, revised version 1.5 on July 29, 2003

ところで、上述した局部発振器は、一般的に、PLL回路によって構成される。PLL回路としては、アナログ回路のみにより構成されるもの、デジタル回路のみにより構成されるもの、および、アナログ回路とデジタル回路とにより構成されるものがあり、LSI化には、通常、アナログ回路のみ、あるいは、アナログ回路とデジタル回路とにより構成されたPLL回路であって、製造プロセス毎に調整を行いハードマクロ化されたPLL回路が利用される。   Incidentally, the above-described local oscillator is generally constituted by a PLL circuit. As PLL circuits, there are those constituted only by analog circuits, those constituted only by digital circuits, and those constituted by analog circuits and digital circuits. Alternatively, a PLL circuit composed of an analog circuit and a digital circuit, which is adjusted for each manufacturing process and made into a hard macro, is used.

しかしながら、上記従来の構成では、周波数誤差を補正する場合、PLL回路自体(局部発振器)の周波数(すなわち、再生キャリア信号の発振周波数)を動作中に微調整するため、それに対応したPLLのハードマクロを用意する必要がある。このため、製造プロセスの変更毎に対応のPLL回路を探し、無い場合には新規に作成しなければならないという問題が生じる。また、デジタル回路のみにより構成されたPLL回路のうち、特に高分解能のものは、周波数誤差の補正にも利用可能であるが、回路規模が大きくなり、消費電力が増大するなどの問題を生じる可能性がある。   However, in the above conventional configuration, when correcting the frequency error, the frequency of the PLL circuit itself (local oscillator) (that is, the oscillation frequency of the reproduced carrier signal) is finely adjusted during operation. It is necessary to prepare. For this reason, a problem arises in that a corresponding PLL circuit is searched for every change in the manufacturing process, and if there is no PLL circuit, it must be newly created. In addition, among the PLL circuits composed only of digital circuits, those with particularly high resolution can be used for correcting the frequency error, but problems such as an increase in circuit scale and power consumption may occur. There is sex.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造プロセス毎に調整する必要のあるアナログハードマクロによらず、ロジック部のみで周波数誤差を補正できることが可能な受信装置、受信方法、OFDM復調装置、制御プログラム、および、コンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and its object is to receive a frequency error that can be corrected only by a logic unit regardless of an analog hard macro that needs to be adjusted for each manufacturing process. An apparatus, a receiving method, an OFDM demodulator, a control program, and a computer-readable recording medium are provided.

本発明に係る受信装置は、第1の周波数発振器の基準信号に基づいて第1のサンプリングタイミングでサンプリングされた第1のサンプル系列信号をアナログ化したアナログ信号を受信する受信手段と、受信したアナログ信号を上記第1の周波数発振器とは異なる第2の周波数発振器の基準信号に基づいて第2のサンプリングタイミングでサンプリングして第2のサンプル系列信号を生成するサンプリング手段と、上記第1の周波数発振器の基準信号と上記第2の周波数発振器の基準信号との周波数誤差を検出する周波数誤差検出手段と、上記周波数誤差から、上記第1のサンプリングタイミングを特定するためのサンプリングタイミング誤差情報を生成するサンプリングタイミング誤差情報生成手段と、上記第2のサンプル系列信号から、上記サンプリングタイミング誤差情報によって特定される上記第1のサンプリングタイミングにおけるサンプリング値を予測するサンプリング値予測手段とを備えていることを特徴としている。   A receiving apparatus according to the present invention includes a receiving unit that receives an analog signal obtained by analogizing a first sample series signal sampled at a first sampling timing based on a reference signal of a first frequency oscillator; Sampling means for sampling a signal at a second sampling timing based on a reference signal of a second frequency oscillator different from the first frequency oscillator to generate a second sample series signal, and the first frequency oscillator A frequency error detecting means for detecting a frequency error between the reference signal of the second frequency oscillator and the reference signal of the second frequency oscillator, and sampling for generating sampling timing error information for specifying the first sampling timing from the frequency error From the timing error information generating means and the second sample series signal, Serial is characterized in that it comprises a sampling value predicting means for predicting a sampling value in the first sampling timing specified by the sampling timing error information.

上記の構成によれば、本発明に係る受信装置は、第1の周波数発振器の基準信号に基づいて第1のサンプリングタイミングでサンプリングされた第1のサンプル系列信号をアナログ化したアナログ信号を受信し、第1の周波数発振器とは異なる第2の周波数発振器の基準信号に基づいて第2のサンプリングタイミングでサンプリングして第2のサンプル系列信号を生成する。   According to the above configuration, the receiving apparatus according to the present invention receives an analog signal obtained by analogizing the first sample series signal sampled at the first sampling timing based on the reference signal of the first frequency oscillator. The second sample series signal is generated by sampling at the second sampling timing based on the reference signal of the second frequency oscillator different from the first frequency oscillator.

つまり、受信装置は例えば放送波などに重畳されたアナログ信号を受信してサンプリングする。なお、受信するアナログ信号としては、放送波に重畳されたものに限定されず、無線、有線の通信網を通じて伝送されるアナログ信号であってもよいし、一体的に備えられた他の装置から読み出したアナログ信号であってもよく、特に限定はされない。そして、このアナログ信号は、第1の周波数発振器の基準信号に基づいて第1のサンプリングタイミングでサンプリングされた第1のサンプル系列信号をアナログ化することにより得られたものである。一方、上記受信装置は、このアナログ信号を受信し、第2の周波数発振器の基準信号に基づいて第2のサンプリングタイミングでサンプリングを行い、第2のサンプル系列信号を生成する。ここで、第2の周波数発振器の基準信号に基づく第2のサンプリングタイミングとしては、第2の周波数発振器の基準信号の1周期ごとに、1つのデータをサンプリングする構成でもよいし、複数のデータをサンプリングする構成(すなわち、オーバーサンプリングする構成)でもよい。あるいは、基準信号の複数周期ごとに1つのデータをサンプリングする構成であってもよい。   That is, the receiving device receives and samples an analog signal superimposed on, for example, a broadcast wave. The analog signal to be received is not limited to the one superimposed on the broadcast wave, and may be an analog signal transmitted through a wireless or wired communication network, or from another device provided integrally. The read analog signal may be used and is not particularly limited. The analog signal is obtained by analogizing the first sample series signal sampled at the first sampling timing based on the reference signal of the first frequency oscillator. On the other hand, the receiving apparatus receives the analog signal, performs sampling at the second sampling timing based on the reference signal of the second frequency oscillator, and generates a second sample series signal. Here, the second sampling timing based on the reference signal of the second frequency oscillator may be configured to sample one data for each period of the reference signal of the second frequency oscillator, A configuration for sampling (that is, a configuration for oversampling) may be used. Or the structure which samples 1 data for every several periods of a reference signal may be sufficient.

また、上記の構成によれば、周波数誤差検出手段は、上記第1の周波数発振器の基準信号と上記第2の周波数発振器の基準信号との周波数誤差を検出する。第1の周波数発振器と第2の周波数発振器とは、互いに独立した異なる周波数発振器であり、第2のサンプル系列信号には、上記第1の周波数発信器の基準信号に基づくクロック(例えば、ベースバンド信号を生成する送信装置のクロック)と、上記第2の周波数発信器の基準信号に基づくクロックとの誤差である周波数誤差が含まれており、周波数誤差検出手段は、これを検出可能な構成であればよく、特に限定はされない。なお、これは、アナログ信号をデジタル信号に変換するADCに含まれていてもよい。   Further, according to the above configuration, the frequency error detecting means detects a frequency error between the reference signal of the first frequency oscillator and the reference signal of the second frequency oscillator. The first frequency oscillator and the second frequency oscillator are different frequency oscillators independent from each other, and the second sample series signal includes a clock (for example, baseband) based on the reference signal of the first frequency oscillator. A frequency error that is an error between the clock of the transmission device that generates the signal) and a clock based on the reference signal of the second frequency oscillator is included, and the frequency error detecting means is configured to detect this. There is no particular limitation as long as it is present. Note that this may be included in an ADC that converts an analog signal into a digital signal.

また、上記の構成によれば、サンプリングタイミング誤差情報生成手段は、上記周波数誤差から、上記第1のサンプリングタイミングを特定するサンプリングタイミング誤差情報を生成する。上述したとおり受信装置において生成した第2のサンプル系列信号には、周波数誤差が含まれているため、第1のサンプリングタイミングと第2のサンプリングタイミングとは一致しないが、受信したアナログ信号に基づいて第1のサンプリング系列信号を受信装置において正確に再現するためには、真のサンプリングタイミング、すなわち、第1のサンプリングタイミングにおけるサンプリングデータが必要となる。そこで、サンプリングタイミング誤差情報生成手段は、第1のサンプリングタイミングを特定するためのサンプリングタイミング誤差情報を生成する。サンプリングタイミング誤差情報としては、例えば、第2のサンプリングタイミングにおいて基準となるサンプリングタイミングからの真のサンプリングタイミングのずれを表す分数遅延量や整数遅延量などがある。   Further, according to the above configuration, the sampling timing error information generating means generates sampling timing error information for specifying the first sampling timing from the frequency error. As described above, since the second sample series signal generated in the receiving apparatus includes a frequency error, the first sampling timing does not match the second sampling timing, but based on the received analog signal. In order to accurately reproduce the first sampling series signal in the receiving apparatus, the sampling data at the true sampling timing, that is, the first sampling timing is necessary. Therefore, the sampling timing error information generating means generates sampling timing error information for specifying the first sampling timing. As the sampling timing error information, for example, there are a fractional delay amount and an integer delay amount representing a deviation of the true sampling timing from the reference sampling timing in the second sampling timing.

また、上記の構成によれば、サンプリング値予測手段は、上記第2のサンプル系列信号から、上記サンプリングタイミング誤差情報によって特定される上記第1のサンプリングタイミングにおけるサンプリング値を予測する。サンプリング値予測手段は、例えば、LagrangeフィルタやFarrow型フィルタなど、各種のデジタルフィルタによって、第2のサンプル系列信号を用いて、真のサンプリングタイミングにおけるデータを補間する。   According to the above configuration, the sampling value prediction means predicts the sampling value at the first sampling timing specified by the sampling timing error information from the second sample series signal. The sampling value prediction means interpolates the data at the true sampling timing using the second sample series signal by various digital filters such as a Lagrange filter and a Farrow filter.

これにより、受信装置では、真のサンプリングタイミング、すなわち、当該信号が送信される場合にサンプリングされたタイミングにおけるサンプリングデータを得ることができる。したがって、上述した処理を繰り返すことによって、周波数誤差を0もしくは0近傍に収束させて、周波数誤差を補正することが可能となる。しかも、受信装置において、例えばPLL回路などを制御して動作クロック周波数を制御することなく、ロジック部のみで周波数誤差を補正することができる。したがって、動作クロック周波数を制御する構成において必要となるハードマクロ化されたアナログのPLL回路を用いる必要がないため、製造プロセスごとの調整が発生せず、プロセス依存性を解消することができ、受信装置の生産性を向上させることが可能となる。   As a result, the receiving device can obtain sampling data at the true sampling timing, that is, the timing sampled when the signal is transmitted. Therefore, by repeating the above-described processing, the frequency error can be converged to 0 or near 0, and the frequency error can be corrected. In addition, in the receiving apparatus, for example, the frequency error can be corrected only by the logic unit without controlling the operation clock frequency by controlling the PLL circuit or the like. Therefore, it is not necessary to use a hard macro analog PLL circuit that is required in the configuration for controlling the operation clock frequency, so that adjustment for each manufacturing process does not occur, process dependency can be eliminated, and reception It becomes possible to improve the productivity of the apparatus.

また、本発明に係る受信方法は、第1の周波数発振器の基準信号に基づいて第1のサンプリングタイミングでサンプリングされた第1のサンプル系列信号をアナログ化して得られたアナログ化信号を受信する受信ステップと、受信したアナログ化信号を第1の周波数発振器とは異なる第2の周波数発振器の基準信号に基づいて第2のサンプリングタイミングでサンプリングして第2のサンプル系列信号を生成するサンプリングステップと、上記第1の周波数発振器の基準信号と上記第2の周波数発振器の基準信号との周波数誤差を検出する周波数誤差検出ステップと、上記周波数誤差から、上記第1のサンプリングタイミングを特定するためのサンプリングタイミング誤差情報を生成するサンプリングタイミング誤差情報生成ステップと、上記第2のサンプル系列信号から、上記サンプリングタイミング誤差情報によって特定される上記第1のサンプリングタイミングにおけるサンプリング値を予測するサンプリング値予測ステップとを含んでいることを特徴としている。   In addition, the reception method according to the present invention receives an analog signal obtained by analogizing the first sample series signal sampled at the first sampling timing based on the reference signal of the first frequency oscillator. A sampling step of sampling the received analog signal at a second sampling timing based on a reference signal of a second frequency oscillator different from the first frequency oscillator to generate a second sample series signal; A frequency error detecting step for detecting a frequency error between the reference signal of the first frequency oscillator and the reference signal of the second frequency oscillator; and a sampling timing for specifying the first sampling timing from the frequency error A sampling timing error information generation step for generating error information; From the second sample sequence signal, it is characterized in that it contains a sampling value prediction step of predicting a sampling value in the first sampling timing specified by the sampling timing error information.

上記の構成によれば、本発明に係る受信装置と同様の作用効果を奏する。   According to said structure, there exists an effect similar to the receiver which concerns on this invention.

本発明に係る受信装置では、上記サンプリング値予測手段に入力される上記第2のサンプル系列信号は、上記第2の周波数発振器の基準信号に対して、オーバーサンプリング状態にある、ことが好ましい。   In the receiving apparatus according to the present invention, it is preferable that the second sample series signal input to the sampling value prediction means is in an oversampling state with respect to a reference signal of the second frequency oscillator.

これにより、ナイキスト領域全体が分数遅延周波数領域とならないような場合であっても、所望の周波数領域全域にわたって、第1のサンプリングタイミングにおけるサンプリングデータを精度よく補間することができる。   As a result, even when the entire Nyquist region is not the fractional delay frequency region, the sampling data at the first sampling timing can be accurately interpolated over the entire desired frequency region.

なお、本発明に係る受信装置は、上記サンプリング手段により得られた上記第2のサンプル系列信号を、上記第2の周波数発振器の基準信号に対して、オーバーサンプリング状態に変換するとともに、オーバーサンプリング状態に変換された上記第2のサンプル系列信号を上記サンプリング予測手段に入力するオーバーサンプリング手段を更に備えている構成であってもよい。   The receiving apparatus according to the present invention converts the second sample series signal obtained by the sampling means into an oversampling state with respect to a reference signal of the second frequency oscillator, and also converts an oversampling state. The second sampling sequence signal converted into the second sampling sequence signal may further include an oversampling unit that inputs the sampling prediction unit.

また、上記サンプリング手段が、上記第2のサンプル系列信号を、上記第2の周波数発振器の基準信号に対して、オーバーサンプリング状態に変換するとともに、オーバーサンプリング状態に変換された上記第2のサンプル系列信号を上記サンプリング予測手段に入力する、ように構成されていてもよい。   The sampling means converts the second sample series signal into an oversampling state with respect to the reference signal of the second frequency oscillator, and converts the second sample series into the oversampling state. The signal may be input to the sampling prediction unit.

また、本発明に係るOFDM復調装置は、上記受信装置を備えたOFDM復調装置であって、上記サンプリング値予測手段により得られた予測値からなるサンプル系列信号を直交復調する直交復調手段と、上記直交復調手段により得られた復調信号を、FFT演算によって、データ信号とパイロット信号とを含む周波数領域の信号に変換するFFT演算手段とをさらに備え、上記サンプリングタイミング誤差情報生成手段は、上記サンプリングタイミング誤差情報により特定された上記第1のサンプリングタイミングが、上記サンプリング値予測手段の予測可能範囲を超える場合には、上記第2のサンプリングタイミングにおいて上記サンプリングタイミング誤差情報を生成するときに基準とする基準サンプリングタイミングを、上記サンプリングタイミング誤差情報によって特定される上記第1のサンプリングタイミングが該予測可能範囲を超えないようにシフトさせると共に、当該シフトを相殺するようにFFT演算の開始位置をシフトさせることを特徴としている。   Further, an OFDM demodulator according to the present invention is an OFDM demodulator comprising the above receiver, and an orthogonal demodulator that orthogonally demodulates a sample sequence signal composed of a prediction value obtained by the sampling value predictor; FFT calculation means for converting the demodulated signal obtained by the orthogonal demodulation means into a frequency domain signal including a data signal and a pilot signal by FFT calculation, and the sampling timing error information generating means includes the sampling timing If the first sampling timing specified by the error information exceeds the predictable range of the sampling value prediction means, a reference used as a reference when generating the sampling timing error information at the second sampling timing Sampling timing is The first sampling timing specified with shifting so as not to exceed the predicted range by ring timing error information, is characterized by shifting the start position of the FFT calculation to offset the shift.

上記の構成によれば、上記サンプリングタイミング誤差情報によって特定される上記第1のサンプリングタイミングが所定のサンプリングタイミングの範囲(サンプリング値予測手段の予測可能範囲)を超える場合、すなわち、例えば分数遅延量によって特定される補間ポイントが、フィルタ特性に依存する精度よく補間できる領域を超えた場合、当該分数遅延量を算出する場合に基準とした基準サンプリングタイミングを例えばサンプリングクロックの1周期だけシフトさせて、シフト後の基準サンプリングタイミングを基準として算出した分数遅延量によって特定される補間ポイントが、フィルタ特性に依存する精度よく補間できる領域の範囲内に収まるようにすると共に、シフト後の基準サンプリングタイミングに応じて、FFT演算の開始位置を例えばサンプリングクロックの1周期だけシフトさせる。   According to the above configuration, when the first sampling timing specified by the sampling timing error information exceeds a predetermined sampling timing range (predictable range of the sampling value prediction means), that is, for example, by a fractional delay amount When the specified interpolation point exceeds the area that can be accurately interpolated depending on the filter characteristics, the reference sampling timing that is used as a reference when calculating the fractional delay amount is shifted by, for example, one period of the sampling clock. The interpolation point specified by the fractional delay amount calculated based on the later reference sampling timing is within the range of the area that can be accurately interpolated depending on the filter characteristics, and according to the shifted reference sampling timing. , FFT operation Only one period of the start position, for example the sampling clock shifts.

これにより、常に最適なサンプリングタイミングでの補間処理が可能になると同時に、フィルタ特性に依存して精度よく補間できる領域が制限される構成、すなわち、分数遅延量を有限値とする構成のまま、回路規模を削減しつつ周波数誤差を補正することができる 。しかも、これにより、補間ポイントに対応する真のサンプリングタイミングに対して、常に同じタイミングでFFT窓が開始することになるため、サンプリングタイミングの補正を齟齬なく行うことができる。   As a result, the interpolation process can always be performed at the optimum sampling timing, and at the same time, the circuit in which the region that can be accurately interpolated is limited depending on the filter characteristics, that is, the fractional delay amount is set to a finite value can be used. The frequency error can be corrected while reducing the scale. In addition, the FFT window always starts at the same timing with respect to the true sampling timing corresponding to the interpolation point, so that the sampling timing can be corrected without much.

また、本発明に係るOFDM復調装置では、上記周波数誤差検出手段は、上記FFT演算手段により得られた周波数領域の信号に含まれるパイロット信号の位相の時間軸方向における位相回転量から、上記周波数誤差を検出することが好ましい。   Further, in the OFDM demodulator according to the present invention, the frequency error detecting means is configured to calculate the frequency error from the phase rotation amount in the time axis direction of the phase of the pilot signal included in the frequency domain signal obtained by the FFT calculating means. Is preferably detected.

上記の構成によれば、上記周波数誤差検出手段は、例えば、周波数誤差が含まれた時間軸上のデジタル放送波の信号をFFTにかけて周波数軸上の信号に変換し、周波数軸上に変換されたOFDM復調過程の信号からSP信号を取り出す。そして、それをシンボル方向に観測して、シンボル単位での位相回転量を求め、シンボル単位の位相回転量から1シンボルでのFFT窓シフト量を算出し、算出した1シンボルでのFFT窓シフト量から周波数誤差を算出する。   According to the above configuration, the frequency error detection means converts, for example, a digital broadcast wave signal on the time axis including the frequency error into a signal on the frequency axis by applying FFT to the frequency axis, and is converted onto the frequency axis. The SP signal is extracted from the signal in the OFDM demodulation process. Then, it is observed in the symbol direction, the phase rotation amount in symbol units is obtained, the FFT window shift amount in one symbol is calculated from the phase rotation amount in symbol units, and the calculated FFT window shift amount in one symbol The frequency error is calculated from

これにより、パイロット信号から周波数誤差を検出できるため、OFDM変調波の周波数誤差を容易に算出することが可能となる。   Thereby, since the frequency error can be detected from the pilot signal, the frequency error of the OFDM modulated wave can be easily calculated.

なお、この周波数誤差を求めるときに用いるパイロット信号は複数でもよく、それら複数のパイロット信号の各位相の積分を基にした値から周波数誤差を算出する構成であってもよい。あるいは、ある2つのパイロット信号の位相差を求め、それを複数のパイロット信号に対して行い、それらの積分を基にした値から周波数誤差を算出する構成であってもよい。   Note that a plurality of pilot signals may be used when obtaining the frequency error, and the frequency error may be calculated from a value based on the integration of each phase of the plurality of pilot signals. Or the structure which calculates | requires the phase difference of a certain two pilot signals, performs it with respect to several pilot signals, and calculates a frequency error from the value based on those integrals may be sufficient.

また、上記予め定められた範囲は、単一のバンドによって構成される周波数範囲であっても、複数のバンドによって構成される周波数範囲(群)であってもよい。   Further, the predetermined range may be a frequency range constituted by a single band or a frequency range (group) constituted by a plurality of bands.

また、本発明に係るOFDM装置では、上記周波数誤差検出手段は、上記FFT演算手段により得られた周波数領域の信号に含まれるパイロット信号のうち、振幅があらかじめ定められた閾値よりも大きいパイロット信号を用いて、上記周波数誤差を検出することが好ましい。   Further, in the OFDM device according to the present invention, the frequency error detection means is a pilot signal whose amplitude is larger than a predetermined threshold among pilot signals included in the frequency domain signal obtained by the FFT operation means. Preferably used to detect the frequency error.

上記の構成によれば、より正確に周波数誤差を検出することが可能となる。   According to said structure, it becomes possible to detect a frequency error more correctly.

また、本発明に係るOFDM装置では、上記周波数誤差検出手段は、上記FFT演算手段により得られた周波数領域の信号に含まれるパイロット信号のうち、上記FFT演算手段により得られた周波数領域の信号であって、あらかじめ定められた範囲内の周波数の信号から抽出されたパイロット信号を用いて、上記周波数誤差を検出することが好ましい。   In the OFDM apparatus according to the present invention, the frequency error detection means is a frequency domain signal obtained by the FFT computation means among pilot signals included in the frequency domain signal obtained by the FFT computation means. Therefore, it is preferable to detect the frequency error using a pilot signal extracted from a signal having a frequency within a predetermined range.

上記の構成によれば、より正確に周波数誤差を検出することが可能となる。   According to said structure, it becomes possible to detect a frequency error more correctly.

また、本発明に係るOFDM装置では、上記周波数誤差検出手段は、上記FFT演算手段により得られた周波数領域の信号に含まれるパイロット信号のうち、妨害波またはスプリアスノイズの影響を受けていないパイロット信号を用いて、上記周波数誤差を検出することが好ましい。   In the OFDM apparatus according to the present invention, the frequency error detection means includes a pilot signal that is not affected by an interference wave or spurious noise among pilot signals included in the frequency domain signal obtained by the FFT calculation means. It is preferable to detect the frequency error by using.

上記の構成によれば、より正確に周波数誤差を検出することが可能となる。   According to said structure, it becomes possible to detect a frequency error more correctly.

なお、上記受信装置は、コンピュータによって実現してもよい。この場合、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記受信装置をコンピュータにおいて実現する受信プログラム、および、その受信プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。   The receiving apparatus may be realized by a computer. In this case, a receiving program for realizing the receiving apparatus in the computer by operating the computer as each of the above means and a computer-readable recording medium on which the receiving program is recorded also fall within the scope of the present invention.

また、上記OFDM復調装置は、コンピュータによって実現してもよい。この場合、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記OFDM復調装置をコンピュータにおいて実現する復調プログラム、および、その復調プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。   The OFDM demodulator may be realized by a computer. In this case, a demodulation program for realizing the OFDM demodulator in the computer by operating the computer as each of the above means and a computer-readable recording medium recording the demodulation program are also included in the scope of the present invention.

本発明に係る受信装置は、第1の周波数発振器の基準信号に基づいて第1のサンプリングタイミングでサンプリングされた第1のサンプル系列信号をアナログ化したアナログ信号を受信する受信手段と、受信したアナログ信号を上記第1の周波数発振器とは異なる第2の周波数発振器の基準信号に基づいて第2のサンプリングタイミングでサンプリングして第2のサンプル系列信号を生成するサンプリング手段と、上記第1の周波数発振器の基準信号と上記第2の周波数発振器の基準信号との周波数誤差を検出する周波数誤差検出手段と、上記周波数誤差から、上記第1のサンプリングタイミングを特定するためのサンプリングタイミング誤差情報を生成するサンプリングタイミング誤差情報生成手段と、上記第2のサンプル系列信号から、上記サンプリングタイミング誤差情報によって特定される上記第1のサンプリングタイミングにおけるサンプリング値を予測するサンプリング値予測手段とを備えているることを特徴としている。   A receiving apparatus according to the present invention includes a receiving unit that receives an analog signal obtained by analogizing a first sample series signal sampled at a first sampling timing based on a reference signal of a first frequency oscillator; Sampling means for sampling a signal at a second sampling timing based on a reference signal of a second frequency oscillator different from the first frequency oscillator to generate a second sample series signal, and the first frequency oscillator A frequency error detecting means for detecting a frequency error between the reference signal of the second frequency oscillator and the reference signal of the second frequency oscillator, and sampling for generating sampling timing error information for specifying the first sampling timing from the frequency error From the timing error information generating means and the second sample series signal, It is characterized containers that includes a sampling value predicting means for predicting a sampling value in the first sampling timing specified by serial sampling timing error information.

また、本発明に係る受信方法は、第1の周波数発振器の基準信号に基づいて第1のサンプリングタイミングでサンプリングされた第1のサンプル系列信号をアナログ化して得られたアナログ化信号を受信する受信ステップと、受信したアナログ化信号を第1の周波数発振器とは異なる第2の周波数発振器の基準信号に基づいて第2のサンプリングタイミングでサンプリングして第2のサンプル系列信号を生成するサンプリングステップと、上記第1の周波数発振器の基準信号と上記第2の周波数発振器の基準信号との周波数誤差を検出する周波数誤差検出ステップと、上記周波数誤差から、上記第1のサンプリングタイミングを特定するためのサンプリングタイミング誤差情報を生成するサンプリングタイミング誤差情報生成ステップと、上記第2のサンプル系列信号から、上記サンプリングタイミング誤差情報によって特定される上記第1のサンプリングタイミングにおけるサンプリング値を予測するサンプリング値予測ステップとを含んでいることを特徴としている。   In addition, the reception method according to the present invention receives an analog signal obtained by analogizing the first sample series signal sampled at the first sampling timing based on the reference signal of the first frequency oscillator. A sampling step of sampling the received analog signal at a second sampling timing based on a reference signal of a second frequency oscillator different from the first frequency oscillator to generate a second sample series signal; A frequency error detecting step for detecting a frequency error between the reference signal of the first frequency oscillator and the reference signal of the second frequency oscillator; and a sampling timing for specifying the first sampling timing from the frequency error A sampling timing error information generation step for generating error information; From the second sample sequence signal, it is characterized in that it contains a sampling value prediction step of predicting a sampling value in the first sampling timing specified by the sampling timing error information.

それゆえ、本発明に係る受信装置では、外部から受信したアナログ信号を真のサンプリングタイミング、すなわち、当該信号が送信される場合にサンプリングされたタイミングにおけるデータを補間することができるため、受信装置においてサンプリングされた信号に含まれる周波数誤差を補正することが可能となる。   Therefore, in the receiving apparatus according to the present invention, since the analog signal received from the outside can be interpolated with data at the true sampling timing, that is, when the signal is transmitted, in the receiving apparatus, It is possible to correct a frequency error included in the sampled signal.

しかも、ロジック部のみで周波数誤差を補正することができるため、製造プロセスの依存性を解消することができ、受信装置の生産性を向上させることが可能となる。   In addition, since the frequency error can be corrected only by the logic unit, the dependency of the manufacturing process can be eliminated, and the productivity of the receiving apparatus can be improved.

〔実施の形態1〕
(OFDM復調装置100の概要)
本発明の第1の実施形態に係るOFDM復調装置100について、図1に基づいて説明すれば以下のとおりである。図1は、本発明に係るOFDM復調装置100の構成を示すブロック図である。
[Embodiment 1]
(Outline of OFDM demodulator 100)
The OFDM demodulator 100 according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an OFDM demodulator 100 according to the present invention.

OFDM復調装置100は、アナログデジタル変換器(ADC、サンプリング手段、オーバーサンプリング手段)101と、サンプリング受信部(オーバーサンプリング手段)102と、周波数誤差補正部(サンプリング値予測手段)103と、直交復調生成部(直交復調手段)104と、高速フーリエ変換演算部(FFT部、FFT演算手段)105と、周波数誤差検出部(周波数誤差検出手段)106と、サンプリング補正制御部(サンプリングタイミング誤差情報生成手段)107と、波形等化部108と、誤り訂正部109と、周波数発振器110と、位相ロックループ回路(PLL)111を備えている。また、OFDM復調装置100は、チューナー(受信手段)10に接続されている。   An OFDM demodulator 100 includes an analog-to-digital converter (ADC, sampling means, oversampling means) 101, a sampling receiver (oversampling means) 102, a frequency error correction part (sampling value prediction means) 103, and an orthogonal demodulation generator. Section (orthogonal demodulation means) 104, fast Fourier transform operation section (FFT section, FFT operation means) 105, frequency error detection section (frequency error detection means) 106, sampling correction control section (sampling timing error information generation means) 107, a waveform equalization unit 108, an error correction unit 109, a frequency oscillator 110, and a phase-locked loop circuit (PLL) 111. The OFDM demodulator 100 is connected to a tuner (reception unit) 10.

チューナー10は、アンテナを介して放送局からのデジタル放送波を受信し、RF(高周波)信号を周波数変換し、得られたアナログIF(中間周波数)信号をADC101に供給する。   The tuner 10 receives a digital broadcast wave from a broadcast station via an antenna, frequency-converts an RF (high frequency) signal, and supplies the obtained analog IF (intermediate frequency) signal to the ADC 101.

周波数発振器110は、クロック信号を生成し、PLL111に供給する。PLL111は、周波数発振器からのクロック信号に基づいて、動作クロック信号を生成し、OFDM復調装置100の各部に供給する。そして、OFDM復調装置100の各部は、PLL111からの動作クロックに基づいて動作する。   The frequency oscillator 110 generates a clock signal and supplies it to the PLL 111. The PLL 111 generates an operation clock signal based on the clock signal from the frequency oscillator and supplies it to each unit of the OFDM demodulator 100. Each unit of the OFDM demodulator 100 operates based on an operation clock from the PLL 111.

ADC101は、IF信号をサンプリング(デジタル化)し、得られたデジタルIF信号をサンプリング受信部102に供給する。サンプリング受信部102は、デジタルIF信号に所定のフィルタ処理を施し、フィルタ処理済みのデジタルIF信号を周波数誤差誤差補正部103に供給する。サンプリング受信部102によるフィルタ処理としては、例えば、不要な帯域を除去するフィルタ処理などが挙げられる。なお、フィルタ処理が不要であれば、サンプリング受信部102は省略しても構わない。   The ADC 101 samples (digitizes) the IF signal and supplies the obtained digital IF signal to the sampling receiver 102. The sampling receiving unit 102 performs a predetermined filter process on the digital IF signal, and supplies the filtered digital IF signal to the frequency error error correction unit 103. Examples of the filtering process performed by the sampling receiver 102 include a filtering process that removes unnecessary bands. Note that the sampling receiver 102 may be omitted if filter processing is unnecessary.

周波数誤差補正部103は、サンプリング補正制御部107からの周波数誤差補正情報に基づいて、デジタルIF信号(以下、「デジタルIF信号」を、単に「IF信号」と呼称する)における周波数誤差をある量取り除いて補正する。ここで、サンプリング補正制御部107は、周波数誤差検出部106が検出した周波数誤差に基づいてサンプリングタイミングの補正に用いるサンプリングタイミング誤差を算出し、サンプリングタイミング誤差情報を周波数誤差補正部103に供給する。周波数誤差補正部103は、補正後のIF信号を直交復調生成部104に供給する。   Based on the frequency error correction information from the sampling correction control unit 107, the frequency error correction unit 103 determines a certain amount of frequency error in the digital IF signal (hereinafter, “digital IF signal” is simply referred to as “IF signal”). Remove and correct. Here, the sampling correction control unit 107 calculates a sampling timing error used for correcting the sampling timing based on the frequency error detected by the frequency error detection unit 106, and supplies the sampling timing error information to the frequency error correction unit 103. The frequency error correction unit 103 supplies the corrected IF signal to the orthogonal demodulation generation unit 104.

直交復調生成部104は、補正後のIF信号を、設定されたキャリア周波数のキャリア信号を用いて直交復調し、実軸成分(Iチャネル信号)と虚軸成分(Qチャネル信号)とからなるベースバンドOFDM信号を生成し、FFT部105に供給する。FFT部105は、ベースバンドOFDM信号に対して高速フーリエ変換(FFT演算)を行い、データ信号とパイロット信号とを含む周波数領域の複素信号に変換し、波形等化部108に供給する。なお、FFT部105は、後述するように、FFT演算の開始時刻を調整可能に構成されている。   The quadrature demodulation generation unit 104 performs quadrature demodulation on the corrected IF signal using a carrier signal having a set carrier frequency, and a base composed of a real axis component (I channel signal) and an imaginary axis component (Q channel signal). A band OFDM signal is generated and supplied to the FFT unit 105. The FFT unit 105 performs fast Fourier transform (FFT operation) on the baseband OFDM signal, converts the baseband OFDM signal into a frequency domain complex signal including a data signal and a pilot signal, and supplies the complex signal to the waveform equalization unit 108. Note that the FFT unit 105 is configured to be able to adjust the start time of the FFT operation, as will be described later.

波形等化部108は、FFT部105にて得られたデータ信号に対して波形等化を行い、フェージング等の影響を取り除き、誤り訂正部109に供給する。誤り訂正部109は、復元された送信ビット列に含まれる誤り訂正符号等を用いて、誤り訂正を行う。   The waveform equalization unit 108 performs waveform equalization on the data signal obtained by the FFT unit 105, removes the influence of fading and the like, and supplies the result to the error correction unit 109. The error correction unit 109 performs error correction using an error correction code or the like included in the restored transmission bit string.

本実施形態に係るOFDM復調装置100は、周波数誤差補正部103とFFT部105とによって周波数誤差を補正する構成に特徴を有している。そして、周波数誤差の補正はOFDM復調過程において繰り返し行われ、周波数誤差検出部106にて復調信号からある量の周波数誤差が取り除かれた補正後の周波数誤差が検出され、この検出された周波数誤差に基づいてサンプリング補正制御部107にて生成された周波数誤差補正情報に基づいて、周波数誤差補正部103とFFT部105とが周波数誤差を補正する。そして、周波数誤差を補正する一連の動作を繰り返すことによって、周波数誤差補正部103の出力時点での周波数誤差を0もしくは0付近に近づけることができる。   The OFDM demodulator 100 according to the present embodiment is characterized in that the frequency error is corrected by the frequency error correction unit 103 and the FFT unit 105. The frequency error correction is repeatedly performed in the OFDM demodulation process, and the frequency error detection unit 106 detects a corrected frequency error in which a certain amount of frequency error is removed from the demodulated signal. Based on the frequency error correction information generated by the sampling correction control unit 107, the frequency error correction unit 103 and the FFT unit 105 correct the frequency error. Then, by repeating a series of operations for correcting the frequency error, the frequency error at the time of output of the frequency error correction unit 103 can be made close to 0 or close to 0.

なお、周波数誤差補正部103、周波数誤差検出部106、および、サンプリング補正制御部107は、受信部1(受信装置)を形成している。本実施の形態では、受信部1は、OFDM復調装置100に一体的に備えられているが、有線・無線を問わず外部から伝送されるデジタルデータを受信する他の装置に備えられていてもよいし、独立した装置として構成されてもよく、特に限定はされない。   Note that the frequency error correction unit 103, the frequency error detection unit 106, and the sampling correction control unit 107 form the reception unit 1 (reception device). In the present embodiment, the receiving unit 1 is integrally provided in the OFDM demodulator 100, but may be provided in other devices that receive digital data transmitted from the outside regardless of wired or wireless. It may be configured as an independent device, and is not particularly limited.

(分数遅延フィルタ)
OFDM復調装置100では、分数遅延(補間)フィルタを用いて、サンプリングデータを補間することにより、周波数誤差を補正する。分数遅延フィルタとしては、例えば、Lagrange補間フィルタやFarrow型フィルタや変形Farrow型フィルタなどがある。なお、分数遅延フィルタの詳細については、例えば、「Multirate Signal Processing for Communication Systems」(Fredric Harris, 2004, Prentice Hall)の「Chapter 7. Resampling Filters」を参照されたい。
(Fractional delay filter)
The OFDM demodulator 100 corrects the frequency error by interpolating the sampling data using a fractional delay (interpolation) filter. Examples of the fractional delay filter include a Lagrange interpolation filter, a Farrow filter, and a modified Farrow filter. For details of the fractional delay filter, see, for example, “Chapter 7. Resampling Filters” of “Multirate Signal Processing for Communication Systems” (Fredric Harris, 2004, Prentice Hall).

入力されるサンプリンデータを{x(0),x(1),・・・,x(n−1),x(n),x(n+1),・・・}とすると、N次の分数遅延フィルタには、n番目のサンプリング値x(n)が入力された時点で、それ以前に入力されたN+1個のサンプリング値{x(n−N),x(n−N+1),・・・,x(n−1),x(n)}が格納されている。そして、分数遅延フィルタは、与えられた遅延量Dに対して、それ以前に入力されたN+1個のサンプリング値{x(n−N),x(n−N+1),・・・,x(n−1),x(n)}から、今入力されたサンプリング値x(n)に対してD遅延されたサンプリング値x(n−D)を補間処理により算出する。ここで、遅延量Dは、整数であっても、分数であってもよい。遅延量Dが整数の場合の補間処理を整数遅延処理と呼び、遅延量Dが分数の場合の補間処理を分数遅延処理と呼ぶ。図2は、x(4)が入力された直後の4次の分数遅延フィルタを示している。遅延量としてD=1+1/3が与えられた場合、図2に示したように、分数遅延フィルタは、それ以前に入力された5個のサンプリング値{x(0),x(1),x(2),x(3),x(4)}から、x(4−D)=x(2+2/3)を算出する分数遅延処理を行う。   If input sample data is {x (0), x (1),..., X (n−1), x (n), x (n + 1),. When the nth sampling value x (n) is input to the filter, N + 1 sampling values {x (n−N), x (n−N + 1),. x (n-1), x (n)} are stored. Then, the fractional delay filter performs N + 1 sampling values {x (n−N), x (n−N + 1),..., X (n) input before the given delay amount D. −1), x (n)}, a sampling value x (n−D) that is D-delayed with respect to the sampling value x (n) currently input is calculated by interpolation processing. Here, the delay amount D may be an integer or a fraction. Interpolation processing when the delay amount D is an integer is called integer delay processing, and interpolation processing when the delay amount D is a fraction is called fractional delay processing. FIG. 2 shows a fourth-order fractional delay filter immediately after x (4) is input. When D = 1 + 1/3 is given as a delay amount, as shown in FIG. 2, the fractional delay filter has five sampling values {x (0), x (1), x From (2), x (3), x (4)}, a fractional delay process is performed to calculate x (4-D) = x (2 + 2/3).

(Lagrange補間フィルタ)
図3を参照して、Lagrange補間フィルタについて説明する。図3は、FIR(Finite Impulse Response)フィルタの構成を示す図である。図3に示すFIRフィルタの係数は、数1によって定義される。
(Lagrange interpolation filter)
The Lagrange interpolation filter will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an FIR (Finite Impulse Response) filter. The coefficients of the FIR filter shown in FIG.

Figure 0005225812
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このFIRフィルタは、レジスタに保持された整数時間における離散化データから遅延量Dに対応する補間ポイントn−Dでの値を求める補間フィルタであり、一般にLagrange補間フィルタと呼ばれる。Lagrange補間フィルタは遅延量Dが分数でも有効であり、分数遅延フィルタを実現することが可能となる。Lagrange補間フィルタでは、時間とともに補間したいターゲットポイントが変わる場合、その都度、数1の演算によってフィルタ係数を算出する必要がある。ただし、1係数当たりN個の乗算器が必要となるため、FIRフィルタ全体でN個の乗算器が必要となる。このFIRフィルタの伝達関数(Z関数)は、数2によって表される。 This FIR filter is an interpolation filter for obtaining a value at an interpolation point n-D corresponding to the delay amount D from discretized data in integer time held in a register, and is generally called a Lagrange interpolation filter. The Lagrange interpolation filter is effective even when the delay amount D is a fraction, and a fractional delay filter can be realized. In the Lagrange interpolation filter, when the target point to be interpolated changes with time, it is necessary to calculate the filter coefficient by the calculation of Formula 1 each time. However, since one coefficient per N multipliers are required, N 2 multipliers across FIR filter is required. The transfer function (Z function) of this FIR filter is expressed by Equation 2.

Figure 0005225812
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また、このFIRフィルタの周波数特性は、数3によって表される。さらに、出力信号における遅延量の理論値Dint(以下、単に「遅延量Dint」と呼称する)は、数3の位相成分Θを用いて、数4によって表される。   Further, the frequency characteristic of the FIR filter is expressed by Equation 3. Further, the theoretical value Dint of the delay amount in the output signal (hereinafter simply referred to as “delay amount Dint”) is expressed by Equation 4 using the phase component Θ of Equation 3.

Figure 0005225812
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Figure 0005225812
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このFIRフィルタ、すなわち、Lagrange補間フィルタのフィルタ特性について、図4を用いて説明する。図4は、N=7のLagrange補間フィルタにおいて、遅延量Dを変化させた場合のフィルタ特性を示す図であり、(a)は振幅周波数特性を示す図であり、(b)は数4によって算出された遅延量Dintを示す図であり、(c)は振幅および位相の両方を考慮した信号雑音電力比(SNR)を示す図である。なお、図4において、横軸は、周波数fをサンプリング周波数Fsにより規格化した規格化周波数である。また、図4(a)の縦軸はデシベル(dB)、図4(b)の縦軸はサンプリング周期Tsである。   The filter characteristics of this FIR filter, that is, the Lagrange interpolation filter will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing filter characteristics when the delay amount D is changed in a Lagrange interpolation filter of N = 7, (a) is a diagram showing amplitude frequency characteristics, and (b) is expressed by Equation 4. It is a figure which shows the calculated delay amount Dint, (c) is a figure which shows the signal noise power ratio (SNR) which considered both the amplitude and the phase. In FIG. 4, the horizontal axis represents a normalized frequency obtained by normalizing the frequency f by the sampling frequency Fs. Also, the vertical axis in FIG. 4A is decibel (dB), and the vertical axis in FIG. 4B is the sampling period Ts.

図4(a)において|H|=0dBである周波数成分は、強度的には減衰しないでそのまま出力される。また、図4(b)より、出力信号から求めた遅延量Dintは、設定値Dと一致することがわかる。   In FIG. 4A, the frequency component with | H | = 0 dB is output as it is without being attenuated in strength. Further, it can be seen from FIG. 4B that the delay amount Dint obtained from the output signal matches the set value D.

そして、図4(a)において|H|=0dB、図4(b)においてDint≒Dとなる周波数領域が、このLagrange補間フィルタにおいて分数遅延処理の可能な周波数領域(以下では、分数遅延周波数領域と呼ぶ)となる。なお、Nを大きくすれば、分数遅延周波数領域は広がるが、回路規模も大きくなってしまう。   The frequency region where | H | = 0 dB in FIG. 4A and Dint≈D in FIG. 4B is a frequency region that can be subjected to fractional delay processing in this Lagrange interpolation filter (hereinafter, fractional delay frequency region). Called). Increasing N increases the fractional delay frequency region, but also increases the circuit scale.

(Farrow Structure)
以下に、Farrow型分数遅延フィルタおよび変形Farrow型分数遅延フィルタについて説明する。図5は、Farrow型分数遅延フィルタの構成を示す図である。図5に示すとおり、Farrow型分数遅延フィルタは、複数の次数NのFIRフィルタをHoner結合したものである。ここで、数5〜7によって定義される行列式を考えると、数8に示すC(z)によって、図5に示すFarrow型分数遅延フィルタを構成するFIRフィルタは定義される。つまり、数6(数7)の係数行列Qのn番目の列ベクトルq(k)が、FIRフィルタC(z)のフィルタ係数に相当する。
(Farrow Structure)
Hereinafter, the Farrow type fractional delay filter and the modified Farrow type fractional delay filter will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a Farrow-type fractional delay filter. As shown in FIG. 5, the Farrow-type fractional delay filter is obtained by Honer combining a plurality of N-order FIR filters. Here, considering the determinants defined by Equations 5 to 7, the FIR filter constituting the Farrow fractional delay filter shown in FIG. 5 is defined by C n (z) shown in Equation 8. That is, the n-th column vector q n (k) of the coefficient matrix Q of Expression 6 (Expression 7) corresponds to the filter coefficient of the FIR filter C n (z).

Figure 0005225812
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Figure 0005225812
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Farrow型分数遅延フィルタも、Lagrange補間フィルタと同様、任意の遅延量Dでの補間が可能となる。しかし、Farrow型分数遅延フィルタでは、遅延量Dに関する乗算は全部でN−1である。したがって、Lagrange補間フィルタよりもFarrow型分数遅延フィルタの方が小さい回路規模で構成可能となる。   As with the Lagrange interpolation filter, the Farrow type fractional delay filter can also be interpolated with an arbitrary delay amount D. However, in the Farrow type fractional delay filter, the multiplications for the delay amount D are all N-1. Therefore, the Farrow type fractional delay filter can be configured with a smaller circuit scale than the Lagrange interpolation filter.

Farrow型分数遅延フィルタのフィルタ特性について、図6を用いて説明する。図6は、N=7のFarrow型分数遅延フィルタにおいて、遅延量Dを変化させた場合のフィルタ特性を示す図であり、(a)は振幅周波数特性を示す図であり、(b)は数4によって算出された遅延量Dintを示す図であり、(c)は振幅および位相の両方を考慮した信号雑音電力比(SNR)を示す図である。図6の縦軸および横軸は、図4と同様である。図4と同様、図6(a)において|H|=0dBである周波数成分(f≒−0.2Fs〜+0.2Fs)は、強度的には減衰しないでそのまま出力される。また、図6(b)より、出力信号から求めた遅延量Dintは、設定値Dと一致することがわかる。   The filter characteristics of the Farrow type fractional delay filter will be described with reference to FIG. 6A and 6B are diagrams illustrating filter characteristics when the delay amount D is changed in a Narrowed Farrow type fractional delay filter, where FIG. 6A is a diagram illustrating amplitude frequency characteristics, and FIG. 4 is a diagram showing a delay amount Dint calculated by No. 4, and (c) is a diagram showing a signal noise power ratio (SNR) in consideration of both amplitude and phase. FIG. The vertical and horizontal axes in FIG. 6 are the same as those in FIG. Similar to FIG. 4, the frequency component (f≈−0.2 Fs to +0.2 Fs) in which | H | = 0 dB in FIG. 6A is output as it is without being attenuated in intensity. Further, it can be seen from FIG. 6B that the delay amount Dint obtained from the output signal matches the set value D.

なお、フィルタ係数の次数は、本発明を実際のシステムに適用する際に何を重視するかに応じて異なり、特に限定はされない。例えば、実際の補間タイミングを重視する場合には、図6(b)においてDint≒Dとなる周波数領域が、このFarrow型分数遅延フィルタで分数遅延処理が可能な周波数領域で検討する。また、振幅と位相をトータルに考慮したSNRで検討する方法もある。例えば、変調方式がQPSKの所要CNR(Carrier to Noise Ratio)は、符号化率によって微妙に変化するが4dB付近である。この場合には、SNR≧20dBの演算誤差は無視できる。したがって、図6の特性を有するフィルタでは、図6(c)より、f=−0.3Fs〜+0.3Fsの周波数帯域成分でSNR≧20dBの演算誤差が確保可能である。一方、64QAMの所要CNは、符号化率によって微妙に変化するが、20dB付近である。この場合には、SNR≒20dBの演算精度は、所要CNに影響を与えてしまうので、30dBもしくは40dB以上の演算精度が必要となる。図6(c)より、f=−0.2Fs〜+0.2Fsの周波数帯域成分でSNR≧40dBの演算誤差が確保可能である。このように、変調方式や符号化率等のパラメータが決まれば、必要な演算精度がきまる。要求する演算精度とフィルタの演算精度の比較で、フィルタ次数Nが決定できる。   The order of the filter coefficients differs depending on what is important when applying the present invention to an actual system, and is not particularly limited. For example, when emphasizing the actual interpolation timing, the frequency region where Dint≈D in FIG. 6B is considered in the frequency region where fractional delay processing is possible with this Farrow type fractional delay filter. There is also a method of studying with an SNR considering the amplitude and phase in total. For example, the required CNR (Carrier to Noise Ratio) when the modulation method is QPSK slightly changes depending on the coding rate, but is around 4 dB. In this case, the calculation error of SNR ≧ 20 dB can be ignored. Therefore, in the filter having the characteristics of FIG. 6, it is possible to secure a calculation error of SNR ≧ 20 dB in the frequency band component of f = −0.3 Fs to +0.3 Fs from FIG. On the other hand, the required CN of 64QAM varies slightly depending on the coding rate, but is around 20 dB. In this case, since the calculation accuracy of SNR≈20 dB affects the required CN, a calculation accuracy of 30 dB or 40 dB or more is required. From FIG. 6C, it is possible to secure a calculation error of SNR ≧ 40 dB in the frequency band component of f = −0.2 Fs to +0.2 Fs. Thus, if parameters such as the modulation method and coding rate are determined, the required calculation accuracy is determined. The filter order N can be determined by comparing the required calculation accuracy with the calculation accuracy of the filter.

Farrow型分数遅延フィルタの変形版として、変形Farrow型分数遅延フィルタがある。ここで行列T、行列Q’をそれぞれ数9、数10で定義すると、数11のC’n(z)で定義される複数のFIRフィルタを図5のようにHoner結合したものを、変形型Farrow型分数遅延フィルタと呼ぶ。つまり、Farrow型分数遅延フィルタと変形Farrow型分数遅延フィルタとでは、いずれも図5に示す構成であって、係数だけが異なる。   A modified Farrow type fractional delay filter is a modified Farrow type fractional delay filter. Here, when the matrix T and the matrix Q ′ are defined by Equations 9 and 10, respectively, a combination of a plurality of FIR filters defined by C′n (z) of Equation 11 as shown in FIG. This is called a Farrow type fractional delay filter. That is, the Farrow-type fractional delay filter and the modified Farrow-type fractional delay filter are both configured as shown in FIG.

Figure 0005225812
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Farrow型分数遅延フィルタと変形Farrow型分数遅延フィルタは、補間ポイントの設定の仕方が異なるが、分数遅延処理という機能は共通である。Farrow型フィルタに与える遅延量Dは、図5のシフトレジスタの段数を考慮して、round(N/2)−1/2<D<round(N/2)+1/2(ここで、round(x)はxの四捨五入値)の範囲内で設定される。すなわち、round(N/2)を中心に±1/2の範囲内で設定される。一方、変形Farrow型フィルタに与える遅延量D´は、0を中心に±1/2の範囲内で設定される。すなわち、遅延量D’は、−1/2<D'<+1/2の範囲内で設定される。このように、遅延量の設定方法は異なる。しかし、遅延量Dと遅延量D’とがD’=D−round(N/2)の関係を満たすとき、Farrow型の遅延量Dに対する補間処理は、変形Farrow型の遅延量D’に対する補間処理に相当する。   The Farrow-type fractional delay filter and the modified Farrow-type fractional delay filter differ in the way of setting interpolation points, but share the function of fractional delay processing. The delay amount D given to the Farrow filter is round (N / 2) −1/2 <D <round (N / 2) +1/2 (where round (N / 2) −1/2 <D <round (N / 2) +1/2) in consideration of the number of stages of the shift register in FIG. x) is set within the range of the rounded value of x). That is, it is set within a range of ± 1/2 centering on round (N / 2). On the other hand, the delay amount D ′ applied to the modified Farrow filter is set within a range of ± 1/2 centering on 0. That is, the delay amount D ′ is set within a range of −1/2 <D ′ <+ 1/2. Thus, the delay amount setting method is different. However, when the delay amount D and the delay amount D ′ satisfy the relationship D ′ = D−round (N / 2), the interpolation processing for the Farrow type delay amount D is performed for the modified Farrow type delay amount D ′. It corresponds to processing.

以下の説明では、Lagrange補間フィルタまたはFarrow型分数遅延フィルタを利用する場合には、そのフィルタに遅延量Dを入力するものとし、変形Farrow型分数遅延フィルタを利用する場合には、そのフィルタに遅延量D’を入力するものとする。なお、Lagrange補間フィルタもしくはFarrow型分数遅延フィルタは、round(N/2)−1/2〜round(N/2)+1/2の範囲外にある遅延量Dを与えられた場合でも補間可能である。すなわち、遅延量Dを、例えば、round(N/2)+1もしくはround(N/2)−1を中心に±1/2のサンプリング点の範囲内で設定してもよい。また、round(N/2)からround(N/2)+1の範囲で設定してもよい。同様に、Farrow型分数遅延フィルタの分数遅延量D‘についても、0<D'<+1、もしくは、−1<D'<0の範囲で設定してもよい。   In the following description, when a Lagrange interpolation filter or a Farrow type fractional delay filter is used, the delay amount D is input to the filter. When a modified Farrow type fractional delay filter is used, a delay is applied to the filter. Assume that the quantity D ′ is entered. The Lagrange interpolation filter or Farrow type fractional delay filter can be interpolated even when a delay amount D outside the range of round (N / 2) -1/2 to round (N / 2) +1/2 is given. is there. That is, the delay amount D may be set, for example, within a range of ± 1/2 sampling points centered around round (N / 2) +1 or round (N / 2) −1. Alternatively, it may be set in the range of round (N / 2) to round (N / 2) +1. Similarly, the fractional delay amount D ′ of the Farrow type fractional delay filter may be set in the range of 0 <D ′ <+ 1 or −1 <D ′ <0.

Lagrange補間フィルタと同様に、図6(a)で|H|=0dB、図6(b)でDint≒Dとなる周波数領域が、このFarrow型分数遅延フィルタで分数遅延処理が可能な周波数領域となる。また、分数遅延周波数領域は、回路規模に比例する。   Similar to the Lagrange interpolation filter, the frequency region where | H | = 0 dB in FIG. 6A and Dint≈D in FIG. 6B is the frequency region that can be subjected to fractional delay processing with this Farrow type fractional delay filter. Become. Further, the fractional delay frequency region is proportional to the circuit scale.

なお、図4に示すN=7のLagrange補間フィルタや図6に示すFarrow型分数遅延フィルタでは、D=3〜4の分数遅延処理により、分数遅延周波数領域を広く確保することが可能である。このようにN次の分数遅延フィルタは、Farrow型分数遅延フィルタの場合にはround(N/2)−1/2〜−round(N/2)+1/2の範囲の分数遅延処理によって、変形Farrow型分数遅延フィルタの場合にはD=-1/2〜+1/2の分数遅延処理によって、分数遅延周波数領域を広く確保することが可能である。   Note that the N = 7 Lagrange interpolation filter shown in FIG. 4 and the Farrow-type fractional delay filter shown in FIG. 6 can ensure a wide fractional delay frequency region by the fractional delay process of D = 3 to 4. Thus, in the case of a Farrow type fractional delay filter, the Nth order fractional delay filter is modified by fractional delay processing in the range of round (N / 2) -1/2 to -round (N / 2) +1/2. In the case of a Farrow type fractional delay filter, a wide fractional delay frequency region can be secured by fractional delay processing of D = -1 / 2 to +1/2.

(周波数誤差補正)
上述したとおり、本発明に係るOFDM復調装置100では、周波数誤差補正部103とFFT部105とによって、周波数誤差を補正する。
(Frequency error correction)
As described above, in the OFDM demodulator 100 according to the present invention, the frequency error is corrected by the frequency error correction unit 103 and the FFT unit 105.

周波数誤差検出部106は、デジタル放送波のキャリア周波数(すなわち、送信側でのOFDM変調におけるサンプリング周波数)とOFDM復調装置100においてPLL111から供給される動作クロック周波数(すなわち、受信側でのOFDM復調におけるサンプリング周波数)との周波数誤差αを検出し、サンプリング補正制御部107に供給する。ここで、送信側でのOFDM変調により得られたデジタル信号が、特許請求の範囲における第1のサンプリングタイミングでサンプリングされた第1のサンプル系列信号に対応する。そして、受信側でのOFDM復調の対象となるデジタル信号(ADC101により生成されるデジタル信号)が、特許請求の範囲における第2のサンプリングタイミングでサンプリングして生成される第2のサンプル系列信号に対応する。   The frequency error detection unit 106 uses the carrier frequency of the digital broadcast wave (that is, the sampling frequency in OFDM modulation on the transmission side) and the operation clock frequency supplied from the PLL 111 in the OFDM demodulator 100 (that is, in OFDM demodulation on the reception side). A frequency error α with respect to the sampling frequency) is detected and supplied to the sampling correction control unit 107. Here, the digital signal obtained by OFDM modulation on the transmission side corresponds to the first sample series signal sampled at the first sampling timing in the claims. And the digital signal (digital signal generated by the ADC 101) subject to OFDM demodulation on the receiving side corresponds to the second sample series signal generated by sampling at the second sampling timing in the claims. To do.

サンプリング補正制御部107は、周波数誤差αから、周波数誤差を補正するための情報として、サンプリングタイミング誤差を算出し、その分数部分を周波数誤差補正部103に供給する。サンプリングタイミング誤差は、OFDM復調装置100において受信したデジタル放送波をサンプリングするときのサンプリングタイミングと、真のサンプリングタイミング(放送局でのOFDM変調時のサンプリングタイミング)との差である。サンプリング補正制御部107におけるサンプリングタイミング誤差の算出方法について、より詳細に説明すれば以下のとおりである。   The sampling correction control unit 107 calculates a sampling timing error as information for correcting the frequency error from the frequency error α, and supplies the fractional part to the frequency error correction unit 103. The sampling timing error is the difference between the sampling timing when sampling the digital broadcast wave received by the OFDM demodulator 100 and the true sampling timing (sampling timing at the time of OFDM modulation at the broadcasting station). The calculation method of the sampling timing error in the sampling correction control unit 107 will be described in more detail as follows.

OFDM復調装置100における受信側サンプリング周波数をF's、真のサンプリング周波数をFs、真のサンプリングクロック周期をTsとすると、受信側サンプリングクロック周期T'sは、周波数誤差αを用いて数12によって表される。   In the OFDM demodulator 100, assuming that the receiving side sampling frequency is F's, the true sampling frequency is Fs, and the true sampling clock period is Ts, the receiving side sampling clock period T's is expressed by Equation 12 using the frequency error α.

Figure 0005225812
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また、クロック1周期あたりのサンプリングタイミング誤差δTs(受信側サンプリングクロック周期T'sに対する、真のサンプリングクロック周期Tsのズレ)は、数13によって表される。   Further, the sampling timing error δTs per clock cycle (deviation of the true sampling clock cycle Ts with respect to the receiving-side sampling clock cycle T ′s) is expressed by Equation 13.

Figure 0005225812
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そして、例えば、OFDM復調装置100においてMT's時間が経ったときには、全誤差は、数13に示すδTsのM倍となる。したがって、受信側サンプリング周波数F'sで動作する分数遅延フィルタでサンプリングタイミング誤差MδTs(秒単位)を補正すれば、真のサンプリングタイミングでの値を抽出することが可能となる。   For example, when the MT's time has passed in the OFDM demodulator 100, the total error is M times δTs shown in Equation 13. Therefore, if the sampling timing error MδTs (in seconds) is corrected with a fractional delay filter that operates at the receiving-side sampling frequency F ′s, it is possible to extract a value at the true sampling timing.

サンプリング補正制御部107は、サンプリングタイミング誤差を、秒単位ではなく、受信側サンプリングクロック周期単位で算出する。すなわち、サンプリング補正制御部107は、数14によって周波数誤差αからサンプリングタイミング誤差Δを算出する。   The sampling correction control unit 107 calculates the sampling timing error not in units of seconds but in units of reception side sampling clock cycles. That is, the sampling correction control unit 107 calculates the sampling timing error Δ from the frequency error α according to Equation 14.

Figure 0005225812
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そして、サンプリング補正制御部107は、算出したサンプリングタイミング誤差Δを、整数部Δintと分数部分(小数部)Δfracとに分解する(Δ=Δint+Δfrac)。そして、サンプリングタイミング誤差Δの分数部Δfracを、サンプリングタイミング誤差情報として周波数誤差補正部103に与え、また、サンプリングタイミング誤差Δの整数部Δintを、サンプリングタイミング誤差情報としてFFT部105に与える。   Then, the sampling correction control unit 107 decomposes the calculated sampling timing error Δ into an integer part Δint and a fractional part (fractional part) Δfrac (Δ = Δint + Δfrac). Then, the fractional part Δfrac of the sampling timing error Δ is given to the frequency error correction unit 103 as sampling timing error information, and the integer part Δint of the sampling timing error Δ is given to the FFT unit 105 as sampling timing error information.

周波数誤差補正部103は、サンプリングタイミング誤差情報Δfracを受け取ると、サンプリングタイミング誤差情報Δfracに応じた分数遅延フィルタ処理を実行する。例えば、分数遅延フィルタとしてN次のLagrangeフィルタまたはFarrow型分数遅延フィルタを用いる場合、D=round(N/2)−Δfracを分数遅延フィルタに入力することによって、真のサンプリングタイミングにおけるサンプル値を得る。また、分数遅延フィルタとしてN次の変形Farrow型分数遅延フィルタを用いる場合には、D’=−Δfracを分数遅延フィルタに入力することによって、真のサンプリングタイミングにおけるサンプル値を得る。   When the frequency error correction unit 103 receives the sampling timing error information Δfrac, the frequency error correction unit 103 executes a fractional delay filter process according to the sampling timing error information Δfrac. For example, when an Nth-order Lagrange filter or Farrow type fractional delay filter is used as the fractional delay filter, D = round (N / 2) −Δfrac is input to the fractional delay filter to obtain a sample value at the true sampling timing. . When an Nth-order modified Farrow-type fractional delay filter is used as the fractional delay filter, D ′ = − Δfrac is input to the fractional delay filter to obtain a sample value at the true sampling timing.

一方、FFT部105は、受信側サンプリング周波数F'sで動作しており、FFT演算の開始時刻を受信側サンプリングクロック周期T's単位でシフトさせることができる。そして、サンプリングタイミング誤差情報Δの整数部Δintが変化したら、すなわち、サンプリングタイミング誤差MδTs(秒単位)が±T's変化したら、それを相殺するようにFFT演算の開始位置を±T'sシフトさせる。   On the other hand, the FFT unit 105 operates at the reception-side sampling frequency F ′s, and can shift the FFT calculation start time in units of the reception-side sampling clock period T ′s. When the integer part Δint of the sampling timing error information Δ changes, that is, when the sampling timing error MδTs (in seconds) changes by ± T ′s, the FFT calculation start position is shifted by ± T ′s so as to cancel it.

この様に、サンプリングタイミング誤差情報Δの分数部Δfracを周波数誤差補正部103で、整数部ΔintをFFT演算部105で補正することによって、サンプリングタイミング誤差情報Δ全体の補正が可能となる。   In this way, by correcting the fractional part Δfrac of the sampling timing error information Δ by the frequency error correction unit 103 and the integer part Δint by the FFT operation unit 105, the entire sampling timing error information Δ can be corrected.

より具体的には、周波数誤差補正部103は、Lagrangeフィルタの場合には数15によって、Farrow型分数遅延フィルタの場合には数16によって、変形Farrow型分数遅延フィルタの場合には数17によって、遅延量DまたはD'に対応する補間ポイントにおけるサンプリング値を補間する。Lagrange補間フィルタおよびFarrow型分数遅延フィルタは、上述したように、n番目のサンプリング値x(n)が入力された時点で、D遅延されたサンプリング値x(n−D)を補間により求める。具体的には、Lagrange補間フィルタは、N+1個のサンプリング値{x(n−N),x(n−N+1),・・・,x(n−1),x(n)}を参照して、数15に従ってx(n−D)を算出する。また、Farrow型分数遅延フィルタは、N+1個のサンプリング値{x(n−N),x(n−N+1),・・・,x(n−1),x(n)}を参照して、数16に従ってx(n−D)を算出する。また、変形Farrow型分数遅延フィルタは、N+1個のサンプリング値{x(n−N),x(n−N+1),・・・,x(n−1),x(n)}を参照して、数17に従ってx(n−D)を算出する。ただし、数17からも分かるように、x(n−D)を算出する際、変形Farrow型分数遅延フィルタには、遅延量Dそのものではなく、D’=D−round(N/2)を指定(入力)する必要がある。   More specifically, the frequency error correction unit 103 is represented by Equation 15 in the case of a Lagrange filter, Equation 16 in the case of a Farrow type fractional delay filter, and Equation 17 in the case of a modified Farrow type fractional delay filter. The sampling value at the interpolation point corresponding to the delay amount D or D ′ is interpolated. As described above, the Lagrange interpolation filter and the Farrow-type fractional delay filter obtain the D-delayed sampling value x (n−D) by interpolation when the n-th sampling value x (n) is input. Specifically, the Lagrange interpolation filter refers to N + 1 sampling values {x (n−N), x (n−N + 1),..., X (n−1), x (n)}. X (n−D) is calculated according to Equation 15. Further, the Farrow type fractional delay filter refers to N + 1 sampling values {x (n−N), x (n−N + 1),..., X (n−1), x (n)}, X (n−D) is calculated according to Equation 16. The modified Farrow-type fractional delay filter refers to N + 1 sampling values {x (n−N), x (n−N + 1),..., X (n−1), x (n)}. , X (n−D) is calculated according to Equation 17. However, as can be seen from Equation 17, when calculating x (n−D), D ′ = D-round (N / 2) is designated for the modified Farrow type fractional delay filter, not the delay amount D itself. (Input) needs to be done.

Figure 0005225812
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上述したとおり、LagrangeフィルタおよびFarrow型分数遅延フィルタには、D=round(N/2)−Δfracを入力すれば良い。一方、変形Farrow型分数遅延フィルタには、D’=−Δfracを入力すれば良い。これによって、LagrangeフィルタまたはFarrow型分数遅延フィルタを分数遅延フィルタとして用いる場合にも、変形Farrow型分数遅延フィルタを分数遅延フィルタとして用いる場合にも、サンプリング周期T's内の同じタイミングで補間を行うことができる。   As described above, D = round (N / 2) −Δfrac may be input to the Lagrange filter and the Farrow-type fractional delay filter. On the other hand, D ′ = − Δfrac may be input to the modified Farrow type fractional delay filter. As a result, interpolation can be performed at the same timing within the sampling period T's whether the Lagrange filter or the Farrow type fractional delay filter is used as a fractional delay filter or when the modified Farrow type fractional delay filter is used as a fractional delay filter. it can.

なお、DおよびD’は遅延量なので現在から過去に向かってその時間軸が設定されている。一方、タイミング誤差情報Δは現在から未来に向かって時間軸が設定されているので、Δfracの前にマイナス符号をつけた。フィルタの実装でDやD’の時間軸が、Δと同様に現在から未来に定義されている場合にはD=round(N/2)+Δfrac、D’=+Δfracとなる。この様に分数遅延フィルタに分数部Δfracを入力する場合には、Δfrac、D、D’における時間軸の向きに注意する必要がある。   Since D and D 'are delay amounts, their time axes are set from the present to the past. On the other hand, since the time axis of the timing error information Δ is set from the present to the future, a minus sign is added before Δfrac. When the time axis of D or D ′ is defined from the present to the future in the implementation of the filter, D = round (N / 2) + Δfrac and D ′ = + Δfrac. Thus, when the fractional part Δfrac is input to the fractional delay filter, it is necessary to pay attention to the direction of the time axis in Δfrac, D, and D ′.

なお、分数部Δfracの取りうる範囲は、−0.5≦Δfrac<+0.5や、0≦Δfrac<+1などが考えられる。実装に用いるサンプリング値予測手段の特性や、制御回路の仕様などから、最適な定義を採用して問題無い。整数部は分数部Δfracにあわせて定義すればよい。   Note that the possible range of the fractional part Δfrac may be −0.5 ≦ Δfrac <+0.5 or 0 ≦ Δfrac <+1. There is no problem in adopting an optimal definition based on the characteristics of the sampling value prediction means used for the implementation and the specifications of the control circuit. The integer part may be defined in accordance with the fractional part Δfrac.

なお、数16のフィルタ係数qn(k)は、数7の行列Qの要素Q(n,k)であり、Σqn(k)x(n−k)が図5に示すFarrow型フィルタを構成する各FIRフィルタCn(z)に相当し、Σ{D(Σqn(k)x(n−k))}が図5に示すHonerの方法に相当する。また、数17のフィルタ係数q'n(k)は、数10の行列Q'の要素Q'(n,k)である。 Note that the filter coefficient qn (k) in Expression 16 is the element Q (n, k) of the matrix Q in Expression 7, and Σq n (k) x (nk) constitutes the Farrow type filter shown in FIG. 5 corresponds to each FIR filter Cn (z), and Σ {D n (Σq n (k) x (nk))} corresponds to the Honer method shown in FIG. Further, the filter coefficient q′n (k) of Expression 17 is the element Q ′ (n, k) of the matrix Q ′ of Expression 10.

そして、本実施形態に係るOFDM復調装置100では、周波数誤差検出部106、サンプリング補正制御部107、周波数誤差補正部103、および、FFT部105における以上の処理を繰り返すことにより、周波数誤差補正部103の出力時点での周波数誤差を0もしくは0近傍に収束させる。   In the OFDM demodulator 100 according to the present embodiment, the frequency error correction unit 103 is repeated by repeating the above processing in the frequency error detection unit 106, the sampling correction control unit 107, the frequency error correction unit 103, and the FFT unit 105. The frequency error at the time of output is converged to 0 or near 0.

OFDM復調装置100における周波数誤差の補正について図7および図8を用いて、処理概要を説明すれば以下のとおりである。   The processing outline of the correction of the frequency error in the OFDM demodulator 100 will be described with reference to FIGS. 7 and 8 as follows.

図7は、OFDM復調装置100のサンプリングタイミングと真のサンプリングタイミングとのサンプリングタイミング誤差を説明する図である。図7に示す例では、OFDM復調装置100の動作クロックのサイクルはT'sであり、T'sごとにサンプリングが行われるが、放送局でのデジタルベースバンド処理におけるサンプリングのクロックサイクルはTsであり、1周期ごとにδTsの誤差が発生する様子が示されている。ここで、OFDM復調装置100のサンプリングタイミングと真のサンプリングタイミングとが一致しているタイミングをt=0とすると、t=T'sのサンプリング時のタイミング誤差はδTs、t=2T'sのサンプリング時のタイミング誤差はδTs×2、t=3T'sのサンプリング時のタイミング誤差はδTs×3となる。つまり、t=MT'sのサンプリング時のタイミング誤差は、MδTsとなる。   FIG. 7 is a diagram for explaining a sampling timing error between the sampling timing and the true sampling timing of the OFDM demodulator 100. In the example shown in FIG. 7, the operation clock cycle of the OFDM demodulator 100 is T's, and sampling is performed every T's. However, the sampling clock cycle in the digital baseband processing at the broadcasting station is Ts, and one cycle A state in which an error of δTs occurs is shown every time. Here, if the timing at which the sampling timing of the OFDM demodulator 100 coincides with the true sampling timing is t = 0, the timing error at the time of sampling at t = T ′s is δTs, and the timing error at the time of sampling at t = 2T ′s. Is δTs × 2, and the timing error at the time of sampling at t = 3T ′s is δTs × 3. That is, the timing error at the time of sampling at t = MT ′s is MδTs.

このとき、サンプリング補正制御部107が、周波数誤差検出部106から受け取った周波数誤差αを用いて、数14によってサンプリングタイミング誤差Δ=Mαを算出する。そして、サンプリングタイミング誤差Δの分数部Δfracを周波数誤差補正部103に供給し、サンプリングタイミング誤差Δの整数部ΔintをFFT部105に供給する。そして、周波数誤差補正部103は、サンプリングタイミング誤差Δの分数部Δfracを参照して、真のサンプリングタイミングにおけるサンプリング値を算出し、FFT部105は、サンプリングタイミング誤差Δの整数部Δintを参照してFFT演算の開始位置をシフトする。   At this time, the sampling correction control unit 107 uses the frequency error α received from the frequency error detection unit 106 to calculate the sampling timing error Δ = Mα by Equation 14. Then, the fractional part Δfrac of the sampling timing error Δ is supplied to the frequency error correction unit 103, and the integer part Δint of the sampling timing error Δ is supplied to the FFT unit 105. Then, the frequency error correction unit 103 refers to the fractional part Δfrac of the sampling timing error Δ to calculate the sampling value at the true sampling timing, and the FFT unit 105 refers to the integer part Δint of the sampling timing error Δ. Shift the start position of the FFT operation.

なお、Lagrangeフィルタは、フィルタ係数h(k,D)を変えない限り、同じ補間ポイントにおける補間値を算出する。一方、Farrow型分数遅延フィルタ、および、変形Farrow型分数遅延フィルタは、フィルタ係数qn(k)、および、q'n(k)のいずれも常に固定であるものの、図5に示す乗算器(×D)の値を変えることにより、補間処理を行うポイントをダイナミックに変えることが可能である。   The Lagrange filter calculates an interpolation value at the same interpolation point unless the filter coefficient h (k, D) is changed. On the other hand, in the Farrow type fractional delay filter and the modified Farrow type fractional delay filter, although both the filter coefficients qn (k) and q′n (k) are always fixed, the multiplier (× By changing the value of D), it is possible to dynamically change the point at which interpolation processing is performed.

図8は、変形Farrow型分数遅延フィルタを用いた補間処理のイメージを示す図であって、(a)はあるサンプリングタイミング(t=4T's)における補間処理のイメージを示す図であり、(b)は(a)の次のサンプリングタイミング(t=5T's)における補間処理のイメージを示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing an image of interpolation processing using a modified Farrow-type fractional delay filter, and FIG. 8A is a diagram showing an image of interpolation processing at a certain sampling timing (t = 4T ′s), and FIG. FIG. 4 is a diagram showing an image of interpolation processing at the next sampling timing (t = 5T ′s) of (a).

図8に示す例では、時刻t=4T'sにおいては、(a)に示したように、レジスタに格納されているX(0)〜X(4)の5つのサンプリング値から、真のサンプリングタイミング(遅延量D'に対応する補間ポイント)におけるサンプリング値X(4−D)=X(2−D’)を算出し、時刻t=5T’sにおいては、(b)に示したように、レジスタに格納されているX(1)〜X(5)の5つのサンプリング値から、真のサンプリングタイミングにおけるサンプリング値X(5−D)=X(3−D’)を算出する。図8に示す変形Farrow型分数遅延フィルタの例では、遅延量D’=−Δfracであり、周波数誤差補正部103が、数17の演算を行う。   In the example shown in FIG. 8, at time t = 4T's, as shown in (a), the true sampling timing (from the five sampling values X (0) to X (4) stored in the register ( The sampling value X (4-D) = X (2-D ′) at the interpolation point corresponding to the delay amount D ′ is calculated, and stored in the register at time t = 5T ′s as shown in FIG. The sampling value X (5-D) = X (3-D ′) at the true sampling timing is calculated from the five sampling values X (1) to X (5). In the example of the modified Farrow type fractional delay filter illustrated in FIG. 8, the delay amount D ′ = − Δfrac, and the frequency error correction unit 103 performs the calculation of Equation 17.

これにより、OFDM復調装置100における各サンプリングタイミングにおいて、真のサンプリングタイミング(OFDM変調を行う放送局でのサンプリングタイミング)におけるデータが順次補間されるため、周波数誤差を補正することが可能となる。   As a result, at each sampling timing in the OFDM demodulator 100, data at the true sampling timing (sampling timing at a broadcast station performing OFDM modulation) is sequentially interpolated, so that the frequency error can be corrected.

なお、本発明に係るOFDM復調装置は、ダイレクトコンバージョン方式のチューナーに接続して用いられる構成であってもよい。図9は、本発明に係る他のOFDM復調装置200の構成を示すブロック図である。図9に示すとおり、OFDM復調装置200は、ダイレクトコンバージョン方式のチューナー20に接続して用いられる。チューナー20は、放送局からのデジタル放送波を受信し、直交復調してIチャネル信号とQチャネル信号とからなるベースバンドOFDM信号を生成し、OFDM復調装置200に供給する。OFDM復調装置200に含まれる各ブロックは、図1に示したOFDM復調装置100において同一の参照符号を付したブロックと同一の機能を有しており、チューナー20からのIチャンネル信号およびQチャネル信号に対して、上述したサンプリング受信および周波数誤差の補正を行い、OFDM復調装置100と同じ動作によって周波数誤差を補正する。なお、Iチャネル信号とQチャネル信号は独立な信号であるので、ADC101、サンプリング受信部102、周波数誤差補正部103は、Iチャネル信号とQチャネル信号用に同じ回路を2個並列に実装する。   The OFDM demodulator according to the present invention may be configured to be connected to a direct conversion type tuner. FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of another OFDM demodulator 200 according to the present invention. As shown in FIG. 9, the OFDM demodulator 200 is used by being connected to a direct conversion type tuner 20. The tuner 20 receives a digital broadcast wave from a broadcast station, performs orthogonal demodulation, generates a baseband OFDM signal composed of an I channel signal and a Q channel signal, and supplies the baseband OFDM signal to the OFDM demodulator 200. Each block included in the OFDM demodulator 200 has the same function as the block having the same reference numeral in the OFDM demodulator 100 shown in FIG. 1, and the I channel signal and the Q channel signal from the tuner 20. In contrast, the above-described sampling reception and frequency error correction are performed, and the frequency error is corrected by the same operation as that of the OFDM demodulator 100. Since the I-channel signal and the Q-channel signal are independent signals, the ADC 101, the sampling receiver 102, and the frequency error correction unit 103 mount two identical circuits in parallel for the I-channel signal and the Q-channel signal.

また、図1はIF方式チューナの場合、図9はゼロIF方式チューナの場合の、本発明実施の構成例である。図1ではデジタルIF信号を、図9ではデジタルBB信号のI・Q成分2系統を独立に周波数誤差補正部103で補正する。しかし、図1の場合でも、デジタル直交検波部104でデジタルBB信号が生成されるので、このI・Q成分2系統を独立に周波数誤差補正部103で補正する構成で実施しても良い。   FIG. 1 shows a configuration example of the present invention in the case of an IF type tuner, and FIG. 9 shows a configuration example of the present invention in the case of a zero IF type tuner. The frequency error correction unit 103 independently corrects the digital IF signal in FIG. 1 and the two I / Q components of the digital BB signal in FIG. However, even in the case of FIG. 1, since the digital BB signal is generated by the digital quadrature detection unit 104, the two I / Q component systems may be independently corrected by the frequency error correction unit 103.

(オーバーサンプリング)
オーバーサンプリングを用いて周波数誤差を補正する構成における分数遅延フィルタの処理とその制御について説明する。なお、OFDM復調装置100では、ADC101、または、サンプリング受信部102においてオーバーサンプリングが行われる。
(Oversampling)
The processing and control of the fractional delay filter in the configuration for correcting the frequency error using oversampling will be described. In the OFDM demodulator 100, oversampling is performed in the ADC 101 or the sampling receiver 102.

Lagrange補間フィルタやFarrow型分数遅延フィルタは、図4や図6に示すように、ナイキスト領域全体が分数遅延周波数領域とはならない。仮に、ナイキスト領域の80%程度の範囲を分数遅延周波数領域にするには、Lagrange補間フィルタやFarrow型分数遅延フィルタの次数は、N≧200となるため、回路実装が現実的ではなくなる。   In the Lagrange interpolation filter and the Farrow type fractional delay filter, as shown in FIGS. 4 and 6, the entire Nyquist region is not the fractional delay frequency region. If the range of about 80% of the Nyquist region is set to the fractional delay frequency region, the order of the Lagrange interpolation filter or the Farrow type fractional delay filter is N ≧ 200, so that circuit implementation is not practical.

そこで、用途に応じて要求される分数遅延周波数領域を確保できるフィルタを設計することになる。つまり、所望する分数遅延周波数領域の幅をFとして、f=−F/2〜+F/2の範囲において分数遅延処理の可能なフィルタを設計することを考える。実際のOFDM復調装置の設計では、OFDM波の周波数帯域において許容されるキャリア周波数誤差のマージンの和がFに相当する。 Therefore, a filter that can secure the fractional delay frequency region required according to the application is designed. That is, consider designing a filter capable of fractional delay processing in the range of f = −F 1/2 to + F 1/2 , where F 1 is the desired fractional delay frequency region width. The actual design of OFDM demodulator, the sum of the margin of the carrier frequency error allowed in the frequency band of the OFDM wave is equivalent to F 1.

ところで、図6(b)から、±0.2Fsの範囲の周波数領域では正しく分数遅延処理が行われており、誤差が小さいことがわかる。したがって、サンプリング周波数が、Fs=5Fであれば、±F(=±0.2×5F)の周波数領域においては、正しく分数遅延処理が行われることになる。つまり、規準クロック周波数では所望の分数遅延周波数領域を実現できない場合、所望の分数遅延周波数領域に応じてサンプリング周波数をオーバーサンプリング状態に変換することによって、所望の周波数領域全体における補間が可能となる。上述した「Multirate Signal Processing for Communication Systems」によれば、整数倍のサンプリング周波数のレート変換は、デジタル信号処理にこえる一般的な技術である。そして、このレート変換をOFDM復調装置100に適用することにより、次数Nの低いFarrow型分数遅延フィルタによって、広範な分数遅延周波数領域を実現できる。そして、このサンプリングレートの変換機能と次数Nの低いFarrow型分数遅延フィルタとを組み合わせた構成は、N≧200のフィルタよりも小規模で容易に実装可能である。 By the way, it can be seen from FIG. 6B that fractional delay processing is correctly performed in the frequency range of ± 0.2 Fs, and the error is small. Therefore, if the sampling frequency is Fs = 5F 1 , fractional delay processing is correctly performed in the frequency region of ± F 1 (= ± 0.2 × 5F 1 ). That is, when the desired fractional delay frequency region cannot be realized at the reference clock frequency, the sampling frequency is converted into an oversampling state according to the desired fractional delay frequency region, thereby enabling interpolation in the entire desired frequency region. According to the “Multirate Signal Processing for Communication Systems” described above, rate conversion at an integer multiple sampling frequency is a general technique that surpasses digital signal processing. By applying this rate conversion to the OFDM demodulator 100, a wide fractional delay frequency region can be realized by a Farrow type fractional delay filter having a low order N. A configuration in which the sampling rate conversion function and the Farrow type fractional delay filter with a low order N are combined can be easily implemented on a smaller scale than a filter with N ≧ 200.

なお、サンプリング周波数は、Fs=5Fに限定されるものではない。例えば、図6(b)より、誤差を低減する必要がある場合には、さらに変換レートを高めにする必要がある。逆に、誤差よりも消費電力の低減を重視してサンプリング周波数を低くしたい場合には、レート変換比を小さめにする必要がある。 The sampling frequency is not limited to Fs = 5F 1. For example, from FIG. 6B, when it is necessary to reduce the error, it is necessary to further increase the conversion rate. Conversely, if it is desired to lower the sampling frequency with emphasis on reducing power consumption rather than error, the rate conversion ratio needs to be made smaller.

(分数遅延処理シフト)
図10は、本発明に係る他のOFDM復調装置300の構成を示すブロック図である。OFDM復調装置300は、図1に示したOFDM復調装置100と同じブロックを備えており、OFDM復調装置300に含まれる各ブロックは、図1に示したOFDM復調装置100において同一の参照符号を付したブロックと同一の基本機能を有している。以下では、OFDM復調装置300の各ブロックにおいて、図1のOFDM復調装置100とは異なる動作について説明する。
(Fraction delay processing shift)
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of another OFDM demodulator 300 according to the present invention. The OFDM demodulator 300 includes the same blocks as those of the OFDM demodulator 100 shown in FIG. 1, and each block included in the OFDM demodulator 300 is assigned the same reference numeral in the OFDM demodulator 100 shown in FIG. It has the same basic functions as the block. Hereinafter, operations different from those of the OFDM demodulator 100 of FIG. 1 in each block of the OFDM demodulator 300 will be described.

図1のOFDM復調装置100との違いは、サンプリング補正制御部107から周波数誤差補正部103にサンプリングクロックシフト量を供給している点と、同じくサンプリング補正制御部107からFFT部105にFFT窓シフト量を供給している点にある。   The difference from the OFDM demodulator 100 in FIG. 1 is that the sampling clock shift amount is supplied from the sampling correction control unit 107 to the frequency error correction unit 103, and the FFT window shift is also performed from the sampling correction control unit 107 to the FFT unit 105. The amount is in the supply.

上述したとおり、例えば、変形Farrow型フィルタでは、遅延量D’=−Δfrac(分数遅延量)であるが、遅延量D’は、そのフィルタ特性が図6の様な特性であるならば、その演算誤差を考慮すれば、Nが偶数の場合には−1/2<D´<+1/2の範囲内に、Nが奇数の場合には0<D´<1の範囲内に設定されるのが好ましい(上限値および下限値はいずれも受信側サンプリングクロック周期単位)。そのため、分数遅延量が有限値(例えば、−1/2〜+1/2)の範囲を超える場合においても齟齬なく周波数誤差を補正させる構成が必要となる。なお、有限値の範囲が、特許請求の範囲における所定のサンプリングタイミングの範囲に対応する。   As described above, for example, in the modified Farrow type filter, the delay amount D ′ = − Δfrac (fractional delay amount). If the filter characteristic is the characteristic as shown in FIG. Considering calculation error, when N is an even number, it is set within the range of −1/2 <D ′ <+ 1/2, and when N is an odd number, it is set within the range of 0 <D ′ <1. It is preferable (both upper limit value and lower limit value are in units of the sampling clock period on the receiving side) Therefore, even when the fractional delay amount exceeds the range of a finite value (for example, -1/2 to +1/2), a configuration for correcting the frequency error is required. The finite value range corresponds to the predetermined sampling timing range in the claims.

以下に、OFDM復調装置300の動作について説明する。上述したサンプリングクロックシフト量およびFFT窓シフト量は、分数遅延量が上述した有限値を超えた場合に使用されるものであり、OFDM復調装置300のでは、周波数誤差補正部103へのサンプリングクロックシフト量とFFT部105へのFFT窓シフト量とを連動させて供給することにより、分数遅延量が有限値を超えた場合でも齟齬なく周波数誤差を補正する構成を実現している。   Hereinafter, the operation of the OFDM demodulator 300 will be described. The sampling clock shift amount and the FFT window shift amount described above are used when the fractional delay amount exceeds the finite value described above. In the OFDM demodulator 300, the sampling clock shift to the frequency error correction unit 103 is performed. By supplying the amount and the FFT window shift amount to the FFT unit 105 in conjunction with each other, a configuration is realized in which the frequency error is corrected even when the fractional delay amount exceeds a finite value.

OFDM復調装置300において経過する時間を上述したMT's(T'sはOFDM復調装置300におけるサンプリング周期)と表す場合、復調を継続すると、時間の経過に伴ってMの値は単調に増加する。しかし、分数遅延フィルタで補正できる領域は有限であり、Mが大きくなると、サンプリングタイミング誤差Δ=Mαは上述した有限値を超えてしまう。   When the time elapsed in the OFDM demodulator 300 is expressed as MT ′s (T ′s is the sampling period in the OFDM demodulator 300) described above, the value of M increases monotonically with the elapse of time if demodulation is continued. However, the area that can be corrected by the fractional delay filter is finite, and when M increases, the sampling timing error Δ = Mα exceeds the finite value described above.

ここで、変形Farrow型分数遅延フィルタの場合を例にとると、遅延量D’=−Δfracは、−1/2〜+1/2に設定されている。そこで、OFDM復調装置300では、Mが増加した結果、D'=+−1/2になったら、図11のように、D'=−+1/2に変更する。図11は、サンプリング値を補正する例を示す図である。図11の各行はシンボル内のタイミングを表している。各行の左から右へとサンプリング単位で、また、上の行から下の行へとシンボル単位で時間が進行する。図11において、太い矢印が動作クロックによる受信側サンプリングタイミング、細い矢印が放送波の真のサンプリングタイミングを示す。周波数誤差が一定である場合には、図11の様に真のタイミングは時間とともに一定の間隔でシフトする。なお、シンボル全体はサンプリングクロック周期で表示するのは困難なので、図11ではFFT窓位置付近のみを拡大して表示した。また、同時に、FFT窓をD'の変化の逆方向に1T'sだけシフトさせる。これはサンプリングタイミング誤差Δの整数部Δintと分数部Δfracが逆方向に1T'sシフトすることに相当する。シフト前後ではトータルのΔは不変である。この処理によって、遅延量D'やΔfracを、−1/2〜+1/2に設定することが可能となる。なお、図11においては、受信側サンプリングクロックの立ち下りタイミングで処理を行うものとしているが、逆に、立ち上がりタイミングで処理を行うようにしてもよい。その場合は、その場合には、図中の立ち上がりと立下りを逆転させれば良い。   Here, taking the case of the modified Farrow type fractional delay filter as an example, the delay amount D ′ = − Δfrac is set to −1/2 to +1/2. Therefore, in the OFDM demodulator 300, if D ′ = + − 1/2 as a result of the increase in M, the D ′ is changed to D ′ = − + 1/2 as shown in FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of correcting the sampling value. Each row in FIG. 11 represents the timing within the symbol. The time advances in sampling units from the left to the right of each row, and in symbols from the upper row to the lower row. In FIG. 11, a thick arrow indicates the reception side sampling timing based on the operation clock, and a thin arrow indicates the true sampling timing of the broadcast wave. When the frequency error is constant, the true timing shifts at regular intervals with time as shown in FIG. Since it is difficult to display the entire symbol in the sampling clock cycle, only the vicinity of the FFT window position is enlarged and displayed in FIG. At the same time, the FFT window is shifted by 1T ′s in the direction opposite to the change of D ′. This is equivalent to shifting the integer part Δint and the fractional part Δfrac of the sampling timing error Δ by 1T ′s in the opposite direction. The total Δ is unchanged before and after the shift. By this processing, the delay amount D ′ and Δfrac can be set to −1/2 to +1/2. In FIG. 11, the processing is performed at the falling timing of the reception side sampling clock, but conversely, the processing may be performed at the rising timing. In that case, the rising and falling in the figure may be reversed.

例えば、図8(b)に示す状態が例えばD'=2/3とすると、遅延量D’は、有限値(=1/2)を超えており、精度よく補間値を算出することができない。図8に示す例では、真のサンプリングタイミングに対応する遅延量D'として、n=0を基準サンプリングタイミングとした分数遅延量が設定される。しかし、遅延量D'に対応する補間ポイントは、n=0のサンプリングタイミングよりn=1のサンプリングタイミングに近い。つまり、n=0を基準サンプリングタイミングとする代わりに、n=1を基準サンプリングタイミングとした遅延量D'を用いることによって、遅延量D’を有限値−1/2〜+1/2の範囲に収めることができ、精度よく補間値(真のサンプリングタイミングのサンプリング値)を算出することができる。   For example, if the state shown in FIG. 8B is D ′ = 2/3, for example, the delay amount D ′ exceeds a finite value (= 1/2), and the interpolation value cannot be calculated with high accuracy. . In the example shown in FIG. 8, a fractional delay amount with n = 0 as the reference sampling timing is set as the delay amount D ′ corresponding to the true sampling timing. However, the interpolation point corresponding to the delay amount D ′ is closer to the sampling timing of n = 1 than the sampling timing of n = 0. That is, instead of using n = 0 as the reference sampling timing, the delay amount D ′ is set to a finite value −1/2 to +1/2 by using the delay amount D ′ using n = 1 as the reference sampling timing. The interpolation value (sampling value at the true sampling timing) can be calculated with high accuracy.

このような基準サンプリングタイミングの更新は、サンプリングクロック毎に算出されるサンプリングタイミング誤差Δ(サンプリングクロック単位)を整数部Δintと分数部Δfracとに分け、遅延量D'をD'=−Δfracと設定することによって実現される(D’を−1〜0の範囲に収める場合)。D’を−1/2〜+1/2に収めるのであれば、例えば、(Δ+1/2)の分数部から1/2を減算することにより遅延量D’を算出するようにすればよい。サンプリング補正制御部107は、このようにして算出した遅延量D’をサンプリングクロックシフト量として周波数誤差補正部103に供給するとともに、同時に算出された(Δ+1/2)の整数部をFTT窓シフト量としてFTT部105に供給する。あるいは、整数部によるシフトを考慮したFFT窓の開始タイミング生成し、開始タイミングをFFT部105に供給するように構成してもよい。   In updating the reference sampling timing, the sampling timing error Δ (sampling clock unit) calculated for each sampling clock is divided into an integer part Δint and a fractional part Δfrac, and the delay amount D ′ is set as D ′ = − Δfrac. (When D ′ falls within the range of −1 to 0). If D ′ falls within −1/2 to +1/2, for example, the delay amount D ′ may be calculated by subtracting 1/2 from the fractional part of (Δ + 1/2). The sampling correction control unit 107 supplies the delay amount D ′ calculated in this way to the frequency error correction unit 103 as the sampling clock shift amount, and simultaneously calculates the integer part of (Δ + 1/2) calculated at the same time as the FTT window shift amount. To the FTT unit 105. Alternatively, the start timing of the FFT window may be generated in consideration of the shift by the integer part, and the start timing may be supplied to the FFT unit 105.

周波数誤差補正部103は、(1)新たなデータを変形Farrow型分数遅延フィルタにラッチし、(2)遅延量D'をサンプリング補正制御部107から取得し、(3)取得した遅延量D'を変形Farrow型分数遅延フィルタに入力することによって、新たなサンプリング値を得る、という一連の処理をサンプリングクロック毎に繰り返す。同時に、FFT部105は、(1)FFT窓シフト量(Δ+1/2の整数部)をサンプリング補正制御部107から取得し、(2)取得したFFT窓シフト量が前回取得したFFT窓シフト量と比べて±1増減したとき(かつ、そのときに限って)、FFT演算の開始位置を±T'sシフトさせる、という一連の処理をサンプリングクロック毎に繰り返す。あるいは、周波数誤差補正部103が供給するFFT窓開始タイミングにしたがって、FFT窓を設定してFFT処理を行うように構成してもよい。   The frequency error correction unit 103 (1) latches new data in the modified Farrow type fractional delay filter, (2) acquires the delay amount D ′ from the sampling correction control unit 107, and (3) acquires the acquired delay amount D ′. Is input to the modified Farrow-type fractional delay filter to repeat a series of processes for obtaining a new sampling value for each sampling clock. At the same time, the FFT unit 105 acquires (1) the FFT window shift amount (an integer part of Δ + 1/2) from the sampling correction control unit 107, and (2) the acquired FFT window shift amount is the same as the previously acquired FFT window shift amount. When the number is increased or decreased by ± 1 (and only in that case), a series of processes of shifting the FFT calculation start position by ± T ′s is repeated for each sampling clock. Or you may comprise so that an FFT window may be set and FFT processing may be performed according to the FFT window start timing which the frequency error correction | amendment part 103 supplies.

これにより、分数遅延量は常に有限値を超えることはなく、D'は−1/2〜+1/2の範囲に収まる。また、図11に示すとおり、サンプリングクロックに対して、常に、同じタイミングでFFT窓が開始することになる。つまり、補間ポイントの範囲の制約(すなわち、分数遅延量の範囲の制約)を受けることなく、無限時間で周波数誤差によるサンプリングタイミング誤差を補正することが可能となる。   As a result, the fractional delay amount does not always exceed a finite value, and D ′ falls within the range of −1/2 to +1/2. As shown in FIG. 11, the FFT window always starts at the same timing with respect to the sampling clock. That is, the sampling timing error due to the frequency error can be corrected in an infinite time without being restricted by the interpolation point range (that is, the fractional delay range restriction).

(オーバーサンプル状態での補間処理)
また、オーバーサンプル状態にて分数遅延処理を行なうと、分数遅延周波数領域が実効的に広くなることは上述した説明のとおりであるが、ここでは、FFTの規準サンプリングクロック周波数Fsの4倍にオーバーサンプルして分数遅延処理を行なう場合について考える。オーバーサンプリングして分数遅延処理を行う場合においても、最終的なタイミング補正の目標は、Fsクロックにおける誤差を補正することである。したがって、基準サンプリングクロックに対する分数遅延(D’=−1/2〜+1/2)を行なうためには、オーバーサンプリングクロックに対する整数遅延(D’=±0、±1、±2、±3)(以下、「オーバーサンプル整数遅延」と呼称)と、オーバーサンプリングクロックに対する分数遅延分数遅延(D’=−1/2〜+1/2)(以下、「オーバーサンプル分数遅延」と呼称)の両方が必要となる。
(Interpolation processing in oversampled state)
Further, as described above, when the fractional delay process is performed in the oversampled state, the fractional delay frequency region is effectively widened as described above. Here, however, the fractional delay frequency region exceeds four times the FFT standard sampling clock frequency Fs. Consider the case of sampling and performing fractional delay processing. Even when fractional delay processing is performed by oversampling, the final timing correction target is to correct the error in the Fs clock. Therefore, in order to perform a fractional delay (D ′ = − 1/2 to +1/2) with respect to the reference sampling clock, an integer delay (D ′ = ± 0, ± 1, ± 2, ± 3) with respect to the oversampling clock ( (Hereinafter referred to as “oversampled integer delay”) and fractional delay fractional delay (D ′ = − 1/2 to +1/2) with respect to the oversampling clock (hereinafter referred to as “oversampled fractional delay”) It becomes.

この場合、サンプリングクロックシフト量を受ける周波数誤差補正部103は、サンプリングクロックシフト部が追加された構成となる。図12は、整数遅延処理に対応した周波数誤差補正部103の具体的な構成を示す図である。   In this case, the frequency error correction unit 103 that receives the sampling clock shift amount has a configuration in which a sampling clock shift unit is added. FIG. 12 is a diagram illustrating a specific configuration of the frequency error correction unit 103 corresponding to integer delay processing.

図12に示すとおり、周波数誤差補正部103は、オーバーサンプル整数遅延(D’=±0、±1、±2、±3)のための整数遅延部1032および1033と、オーバーサンプル分数遅延(D’=−1/2〜+1/2)のための分数遅延部1031を備えた構成である。整数遅延部1032は、周波数偏差が負のとき周波数誤差を補正する整数遅延部であり、整数遅延部1033は、周波数偏差が正のときの周波数誤差を補正する整数遅延部である。つまり、オーバーサンプル状態にて分数遅延処理を行う場合には、図12に示す構成によってオーバーサンプル分数遅延量をシフトさせながらオーバーサンプル整数遅延量もシフトさせる。   As shown in FIG. 12, the frequency error correction unit 103 includes integer delay units 1032 and 1033 for oversampled integer delay (D ′ = ± 0, ± 1, ± 2, ± 3), and an oversample fractional delay (D This is a configuration including a fractional delay unit 1031 for '= -1 / 2 to +1/2). The integer delay unit 1032 is an integer delay unit that corrects the frequency error when the frequency deviation is negative, and the integer delay unit 1033 is an integer delay unit that corrects the frequency error when the frequency deviation is positive. That is, when fractional delay processing is performed in the oversampled state, the oversampled integer delay amount is also shifted while the oversampled fractional delay amount is shifted by the configuration shown in FIG.

以下に、オーバーサンプリング状態でのオーバーサンプル整数遅延およびオーバーサンプル分数遅延について、より詳細に説明する。オーバーサンプリングを行わない場合(すなわちFsクロック)において、分数遅延量が有限値を超えたときに、オーバーサンプル分数遅延量をD'=+−1/2からD'=−+1/2に変更すると同時に、FFT窓の開示タイミングを逆方向にシフトさせる処理が必要であることは上述した説明のとおりである。   Hereinafter, the oversampled integer delay and the oversampled fractional delay in the oversampling state will be described in more detail. When oversampling is not performed (ie, Fs clock), when the fractional delay amount exceeds a finite value, the oversampled fractional delay amount is changed from D ′ = + − 1/2 to D ′ = − + 1/2. At the same time, as described above, it is necessary to shift the disclosure timing of the FFT window in the reverse direction.

これに対して、オーバーサンプリングのレート変換比率が整数のオーバーサンプリング状態の場合には、例えば、オーバーサンプリングクロックが4Fsクロックのときには、オーバーサンプル遅延量をD'=+−1/2からD'=−+(4−1/2)に変更し、FFT窓の開始タイミングを逆方向にFsクロック、1周期T'sだけシフトさせることになる。つまり、オーバーサンプリング状態に応じたオーバーサンプル整数遅延量のシフトが必要となるが、図12のように、周波数誤差補正部103を、分数遅延フィルタ1031の前後に、トータルのオーバーサンプル遅延量がセレクタによって選択可能な整数遅延部1032および1033を設けた構成とすることで、オーバーサンプル整数遅延量のシフトが可能となる。   On the other hand, when the oversampling rate conversion ratio is an integer oversampling state, for example, when the oversampling clock is 4 Fs clock, the oversampling delay amount is changed from D ′ = + − 1/2 to D ′ =. By changing to-+ (4-1 / 2), the start timing of the FFT window is shifted in the reverse direction by the Fs clock and one period T's. That is, it is necessary to shift the oversampled integer delay amount in accordance with the oversampling state. However, as shown in FIG. 12, the frequency error correction unit 103 has a total oversample delay amount before and after the fractional delay filter 1031. With the configuration in which the integer delay units 1032 and 1033 that can be selected are provided, the oversampled integer delay amount can be shifted.

また、ベースバンド処理部全体の制約によって、レート変換比が非整数の場合がある。例えば、4.5倍のオーバーサンプリングのときには、4.5Fsクロックのオーバーサンプル整数遅延(D’=±0、±1、±2、±3)とオーバーサンプル分数遅延(D’=−1/2〜+1/2)の両方でタイミング調整を行う。   Further, the rate conversion ratio may be a non-integer due to the restriction of the entire baseband processing unit. For example, when 4.5 times oversampling, 4.5 Fs clock oversampled integer delay (D ′ = ± 0, ± 1, ± 2, ± 3) and oversampled fractional delay (D ′ = − 1/2) Timing adjustment is performed in both of (˜ + 1/2).

ただし、この場合、FFT窓開始タイミングは、あくまでFFT基準クロック周波数の周期Ts単位でシフトさせるため注意が必要となる。したがって、オーバーサンプリングクロックが4.5Fsクロックのときには、オーバーサンプル遅延量をD'=+−1/2からD'=−+(4.5−1/2)に変更するが、FFT窓の開始タイミングを逆方向にFsクロック、1周期Ts、すなわち、オーバーサンプリングクロックが4Fsクロックのときと同じだけシフトさせることになる。   However, in this case, care must be taken because the FFT window start timing is shifted in units of the cycle Ts of the FFT reference clock frequency. Therefore, when the oversampling clock is 4.5 Fs clock, the oversampling delay amount is changed from D ′ = + − 1/2 to D ′ = − + (4.5−1 / 2), but the FFT window starts. The timing is shifted in the reverse direction by the same amount as when the Fs clock is 1 cycle Ts, that is, when the oversampling clock is 4Fs clock.

以上の説明では、レート変換比が4倍と4.5倍の場合を例に説明したが、レート変換比率はこれに限定される訳ではない。分数遅延処理の演算精度やベースバンド信号処理の要請に応じて任意のレート変換比において同様の方法で実施可能である。   In the above description, the case where the rate conversion ratio is 4 times and 4.5 times has been described as an example, but the rate conversion ratio is not limited to this. It can be implemented in the same manner at an arbitrary rate conversion ratio according to the calculation accuracy of fractional delay processing and the request for baseband signal processing.

(周波数誤差検出)
図13は、本発明に係る他のOFDM復調装置400の構成を示すブロック図である。OFDM復調装置400は、図1に示したOFDM復調装置100と同じブロックを備えており、OFDM復調装置400に含まれる各ブロックは、図1に示したOFDM復調装置100において同一の参照符号を付したブロックと同一の基本機能を有している。以下では、OFDM復調装置400の各ブロックにおいて、図1のOFDM復調装置100とは異なる動作について説明する。
(Frequency error detection)
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of another OFDM demodulator 400 according to the present invention. The OFDM demodulator 400 includes the same blocks as those of the OFDM demodulator 100 shown in FIG. 1, and each block included in the OFDM demodulator 400 is assigned the same reference numeral in the OFDM demodulator 100 shown in FIG. It has the same basic functions as the block. Hereinafter, operations different from those of the OFDM demodulator 100 in FIG. 1 in each block of the OFDM demodulator 400 will be described.

図13のOFDM復調装置400では、周波数誤差検出部106が、OFDM復調過程においてFFT部205から出力される周波数領域の複素信号からSP(Scattered Pilot)信号を取り出し、このSP信号の時間方向の位相回転量から周波数誤差αを求める。ここで、この位相回転量から周波数誤差を求める為の一例を挙げる。   In the OFDM demodulator 400 of FIG. 13, the frequency error detection unit 106 extracts an SP (Scattered Pilot) signal from the frequency domain complex signal output from the FFT unit 205 in the OFDM demodulation process, and the phase of the SP signal in the time direction is extracted. A frequency error α is obtained from the rotation amount. Here, an example for obtaining the frequency error from the amount of phase rotation will be given.

FFTのサンプリング点数をN、ガードインターバル比をgとすると、有効シンボル期間はN[Ts’]となり、シンボル期間は(1+g)N[Ts’]となる。1シンボル後のサンプリングタイミング誤差の累積誤差δTsymは、数14から、数18によって表される。   If the number of FFT sampling points is N and the guard interval ratio is g, the effective symbol period is N [Ts ′], and the symbol period is (1 + g) N [Ts ′]. The accumulated error δTsym of the sampling timing error after one symbol is expressed by Expression 14 to Expression 18.

Figure 0005225812
Figure 0005225812

また、FFT窓をτ[Ts’]をシフトさせたときのFFT出力キャリアkの位相回転量ψ(k)は、数19によって表される。   Further, the phase rotation amount ψ (k) of the FFT output carrier k when the FFT window is shifted by τ [Ts ′] is expressed by Equation 19.

Figure 0005225812
Figure 0005225812

数18および数19より、前記1シンボル後のサンプリングタイミング誤差の累積誤差と同等の意味を有する1シンボル当たりのFFT窓シフト量δTsymによって生じる位相回転量の変化θ(k)は、数20によって求められる。   From Equation 18 and Equation 19, the change θ (k) of the phase rotation amount caused by the FFT window shift amount δTsym per symbol having the same meaning as the accumulated error of the sampling timing error after one symbol is obtained by Equation 20. It is done.

Figure 0005225812
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そして、数20の位相回転量から、数21によって、周波数誤差αが求められる。   Then, the frequency error α is obtained by the equation 21 from the phase rotation amount of the equation 20.

Figure 0005225812
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すなわち、OFDM復調装置400では、周波数誤差検出部106が、FFT部105から出力された周波数軸情報に変換された信号からSP信号を取り出し、このSP信号を時間軸方向に観測して、その位相回転量を、1シンボル当たりの回転量に変換することにより、周波数誤差を検出することができる。   That is, in the OFDM demodulator 400, the frequency error detection unit 106 extracts the SP signal from the signal converted into the frequency axis information output from the FFT unit 105, observes the SP signal in the time axis direction, and determines its phase. By converting the rotation amount into a rotation amount per symbol, a frequency error can be detected.

さらに、FFT部105から出力される周波数領域の信号から抽出したSP信号のうち、位相の信頼度が低いもの、より具体的には、次の(1)〜(3)に該当するものを周波数誤差の検出に使用しないことにより、周波数誤差値の精度を向上させることが可能となる。SP信号は、(1)SP信号の振幅が小さい、(2)FFT出力の中心周波数キャリアもしくはその付近、妨害波の影響を受けている、(3)スプリアスノイズの影響を受けている、などの場合には、ノイズの影響を強く受けている、もしくは、値の精度が低くなるため、SP信号の位相の信頼度が低い。   Furthermore, among the SP signals extracted from the signal in the frequency domain output from the FFT unit 105, those having low phase reliability, more specifically, those corresponding to the following (1) to (3) are used as frequencies. By not using it for error detection, it is possible to improve the accuracy of the frequency error value. The SP signal is (1) the amplitude of the SP signal is small, (2) the center frequency carrier of the FFT output or its vicinity, affected by interference waves, (3) affected by spurious noise, etc. In this case, the reliability of the phase of the SP signal is low because it is strongly influenced by noise or the accuracy of the value is low.

SP信号の振幅が小さいか否かは、直接SPの振幅を求めたり、あるいは、振幅の2乗の値を求めて、予め定められた閾値と比較して判定する。また、FFT出力の中心周波数キャリアまたはその付近(あらかじめ定められた範囲内の周波数)か否かは、使用するFFT出力のタイミングによって判別することができる。図14は、周波数誤差による窓位置シフトとFFT出力のキャリアの位相回転との関係を示す図である。図14に示すとおり、中心周波数キャリア付近のキャリアの位相回転は小さくなる。これにより、中心周波数キャリアの場合、数21の分母が0になって値が求まらない、もしくは、中心周波数キャリア付近では数21の分子の値そのものが小さくなり、精度が悪くなるため、信頼度が低くなる。さらに、妨害波の影響を受けているか否か、あるいは、スプリアスノイズの影響を受けているか否かを判定する方法の一例として、振幅の変動を時間軸方向で調べ、定常的に高い振幅を持ったものを妨害波もしくはスプリアスノイズの影響を受けていると判定する構成が挙げられる。定常的に高い振幅を持ったSP信号の位相は、窓位置シフトによる位相変化よりも妨害波もしくはスプリアスノイズの位相が強く影響されるため、信頼度は低くなる。   Whether or not the amplitude of the SP signal is small is determined by directly obtaining the amplitude of the SP or by obtaining the square of the amplitude and comparing it with a predetermined threshold value. Further, whether or not it is the center frequency carrier of the FFT output or the vicinity thereof (frequency within a predetermined range) can be determined by the timing of the FFT output to be used. FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the window position shift due to the frequency error and the phase rotation of the carrier of the FFT output. As shown in FIG. 14, the phase rotation of the carrier near the center frequency carrier becomes small. As a result, in the case of the center frequency carrier, the denominator of Formula 21 becomes 0 and the value cannot be obtained, or the value of the numerator of Formula 21 itself becomes small near the center frequency carrier, and the accuracy deteriorates. The degree is lowered. Furthermore, as an example of a method for determining whether or not it is affected by jamming waves or spurious noise, the fluctuation in amplitude is examined in the time axis direction, and it has a constant high amplitude. For example, the configuration may be such that the object is affected by interference or spurious noise. The phase of the SP signal having a constant high amplitude is less reliable because the phase of the disturbing wave or spurious noise is more strongly influenced than the phase change caused by the window position shift.

したがって、周波数誤差検出部106は、FFT部105からの出力に含まれるSP信号が上記(1)〜(3)に該当するか否かを判定し、該当しないSP信号、すなわち、位相の信頼度が高いSP信号のみを用いて、周波数誤差を検出する構成とすることで、算出する周波数誤差値の精度を向上させることが可能となる。   Therefore, the frequency error detection unit 106 determines whether the SP signal included in the output from the FFT unit 105 corresponds to the above (1) to (3), and does not correspond to the SP signal, that is, the reliability of the phase. By using a configuration that detects a frequency error using only a SP signal having a high value, the accuracy of the calculated frequency error value can be improved.

最後に、上記の説明で用いたガードインターバル比、有効シンボル期間、および、シンボル期間について、簡単に説明する。   Finally, the guard interval ratio, effective symbol period, and symbol period used in the above description will be briefly described.

OFDM変復調方式における伝送シンボルは、ガードインターバルと、ガードインターバルに続く有効シンボルとにより構成されている。伝送シンボルを時間軸上に表現したとき、ガードインターバルが占める期間をガードインターバル期間と呼び、有効シンボルが占める期間を有効シンボル期間と呼ぶ。伝送シンボルが時間軸上で占めるシンボル期間は、当然、ガードインターバル期間と有効シンボル期間との和になる。ガードインターバル期間における伝送シンボルの波形は、有効シンボル期間の末尾の波形と同一になっている。そして、有効シンボル期間に対するガードインターバル期間の比を、ガードインターバル比gと呼ぶ。なお、詳細については、非特許文献1を参照されたい。   A transmission symbol in the OFDM modulation / demodulation scheme is composed of a guard interval and an effective symbol following the guard interval. When a transmission symbol is expressed on the time axis, a period occupied by a guard interval is called a guard interval period, and a period occupied by an effective symbol is called an effective symbol period. The symbol period occupied by the transmission symbol on the time axis is naturally the sum of the guard interval period and the effective symbol period. The waveform of the transmission symbol in the guard interval period is the same as the waveform at the end of the effective symbol period. The ratio of the guard interval period to the effective symbol period is called a guard interval ratio g. For details, see Non-Patent Document 1.

(付記事項)
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
(Additional notes)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

最後に、OFDM復調装置100,200,300,400の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにCPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。   Finally, each block of the OFDM demodulator 100, 200, 300, 400 may be configured by hardware logic, or may be realized by software using a CPU as follows.

例えば、本発明は以下のように表現、あるいは、変形することができる。
1.所定のパターンで配置されたパイロット信号を含むサブキャリアの集合を特定の周波数発信器を基に生成されたクロックを用いて直交周波数分割多重変調(OFDM)されたデジタル送信波を前記周波数発信器とは別の周波数発信器を基に生成されたクロックを用いて受信・復調したときの周波数誤差を補正するOFDM復調装置であって、前記OFDM復調装置側の周波数発信器を基に生成されたクロックを用いてサンプリングした受信サンプル系列信号を生成するサンプリング受信部と、前記周波数誤差検出部が検出した周波数誤差情報から真のサンプリングタイミングに相当する分数遅延量を算出するサンプリング補正制御部と、前記受信サンプル系列信号の前期分数遅延量でのサンプリング値を補間処理する事により前記周波数誤差を補正した補正信号を生成する周波数誤差補正部と、
を備えていることを特徴とするOFDM復調装置。
2.1に記載のOFDM復調装置において、オーバーサンプリング手段を有し、前記オーバーサンプリング手段は請求項1記載のサンプル列のサンプリング周波数を規準クロック周波数に対しオーバーサンプリング状態に変換し、1に記載の補間処理が前記オーバーサンプリングされたデータ列の補間処理を行なうことを特徴とするOFDM復調装置。
3.2に記載のOFDM受信装置において、時間軸情報から周波数軸情報の信号に変換するFFT部(Fast Fourier Transform)と、FFT演算開始位置をずらすFFT窓位置制御手段を有し、1に記載のサンプリング補正制御部があらかじめ定められた値を超える遅延量を算出した際に規準サンプリングクロック1周期分だけシフトした分数遅延量を出力し、FFT窓位置制御手段はFFT窓位置を規準サンプリングクロック1周期分だけ同時にシフトさせることで、サンプリングタイミング補正を常に処理することが可能となることを特徴とするOFDM受信装置。
4.1に記載のOFDM受信装置において、時間軸情報から周波数軸情報の信号に変換するFFT部(Fast Fourier Transform)と、前記周波数軸情報に変換された信号に含まれる前記パイロット信号から位相を取り出しこの時間軸方向における位相回転量から前記周波数誤差を検出する周波数誤差検出部と、を備えていることを特徴とするOFDM復調装置。
5.4に記載のOFDM受信装置において、周波数誤差検出に用いるパイロット信号に、振幅の小さなものかつ、FFT出力の中心周波数もしくはその付近のものかつ、妨害波の影響を受けているものかつ、スプリアスノイズの影響を受けているもの、を用いないことを特徴とするOFDM復調装置。
For example, the present invention can be expressed or modified as follows.
1. A set of subcarriers including pilot signals arranged in a predetermined pattern is subjected to orthogonal frequency division multiplex modulation (OFDM) using a clock generated on the basis of a specific frequency transmitter, and the frequency transmitter Is an OFDM demodulator that corrects a frequency error when receiving and demodulating using a clock generated based on another frequency oscillator, and the clock generated based on the frequency transmitter on the OFDM demodulator side A sampling receiver that generates a received sample sequence signal sampled using the sampling error, a sampling correction controller that calculates a fractional delay amount corresponding to true sampling timing from the frequency error information detected by the frequency error detector, and the reception The frequency error is calculated by interpolating the sampling value of the sample series signal with the fractional delay in the previous period. A frequency error correcting unit for generating a corrected correction signal,
An OFDM demodulator characterized by comprising:
The OFDM demodulator according to 2.1, further comprising oversampling means, wherein the oversampling means converts the sampling frequency of the sample sequence according to claim 1 into an oversampling state with respect to a reference clock frequency, An OFDM demodulator characterized in that interpolation processing performs interpolation processing of the oversampled data sequence.
The OFDM receiver according to 3.2 includes an FFT unit (Fast Fourier Transform) that converts a signal of time axis information to a signal of frequency axis information, and an FFT window position control unit that shifts an FFT calculation start position. When the sampling correction control unit calculates a delay amount exceeding a predetermined value, a fractional delay amount shifted by one cycle of the reference sampling clock is output, and the FFT window position control means sets the FFT window position to the reference sampling clock 1. An OFDM receiver characterized in that sampling timing correction can always be processed by simultaneously shifting by a period.
In the OFDM receiver according to 4.1, an FFT unit (Fast Fourier Transform) that converts time axis information into a signal of frequency axis information, and a phase from the pilot signal included in the signal converted into the frequency axis information An OFDM demodulator comprising: a frequency error detection unit that detects the frequency error from the amount of phase rotation in the time axis direction.
5.4 In the OFDM receiver described in 5.4, the pilot signal used for frequency error detection has a small amplitude, a frequency at or near the center frequency of the FFT output, a signal affected by an interference wave, and a spurious signal. An OFDM demodulator characterized by not using one that is affected by noise.

なお、上記実施形態のOFDM復調装置の各部や各処理ステップは、CPUなどの演算手段が、ROM(Read Only Memory)やRAMなどの記憶手段に記憶されたプログラムを実行し、インターフェース部などの通信手段を制御することにより実現することができる。したがって、これらの手段を有するコンピュータが、上記プログラムを記録した記録媒体を読み取り、当該プログラムを実行するだけで、本実施形態のOFDM復調装置の各種機能および各種処理を実現することができる。また、上記プログラムをリムーバブルな記録媒体に記録することにより、任意のコンピュータ上で上記の各種機能および各種処理を実現することができる。   Note that in each part and each processing step of the OFDM demodulator of the above embodiment, a calculation means such as a CPU executes a program stored in a storage means such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM, and a communication such as an interface part. This can be realized by controlling the means. Therefore, various functions and various processes of the OFDM demodulator according to the present embodiment can be realized simply by a computer having these means reading the recording medium storing the program and executing the program. In addition, by recording the program on a removable recording medium, the various functions and various processes described above can be realized on an arbitrary computer.

この記録媒体としては、マイクロコンピュータで処理を行うために図示しないメモリ、例えばROMのようなものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することにより読取り可能なプログラムメディアであっても良い。   As this recording medium, a program medium such as a memory (not shown) such as a ROM may be used for processing by the microcomputer, or a program reader is provided as an external storage device (not shown). It may be a program medium that can be read by inserting a recording medium therein.

また、何れの場合でも、格納されているプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスして実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。   In any case, the stored program is preferably configured to be accessed and executed by the microprocessor. Furthermore, it is preferable that the program is read out, and the read program is downloaded to a program storage area of the microcomputer and the program is executed. It is assumed that this download program is stored in advance in the main unit.

また、上記プログラムメディアとしては、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクやCD/MO/MD/DVD等のディスクのディスク系、ICカード(メモリカードを含む)等のカード系、あるいはマスクROM、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、フラッシュROM等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する記録媒体等がある。   The program medium is a recording medium configured to be separable from the main body, such as a tape system such as a magnetic tape or a cassette tape, a magnetic disk such as a flexible disk or a hard disk, or a disk such as a CD / MO / MD / DVD. Fixed disk, IC card (including memory card), etc., or semiconductor ROM such as mask ROM, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), flash ROM, etc. In particular, there are recording media that carry programs.

また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する記録媒体であることが好ましい。   In addition, if the system configuration is capable of connecting to a communication network including the Internet, the recording medium is preferably a recording medium that fluidly carries the program so as to download the program from the communication network.

さらに、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであることが好ましい。   Further, when the program is downloaded from the communication network as described above, it is preferable that the download program is stored in the main device in advance or installed from another recording medium.

本発明は、デジタル伝送方式にて、映像信号や音声信号を効率よく伝送できる受信装置に適用することができ、特に、OFDM復調装置、OFDM復調方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に好適である。また、OFDM方式に従って信号を受信する装置、例えば、無線LANのための復調装置、PLC(Power Line Communication)のための復調装置、3GPPが規定する携帯電話規格の第3.9世代規格(LTE:Long Term Evolution)や第4世代規格の為のOFDM復調装置、BSデジタル放送、CSデジタル放送を受信するための復調装置、ケーブルテレビの復調装置に対しても本発明を適用することができる。   The present invention can be applied to a receiver that can efficiently transmit a video signal and an audio signal by a digital transmission method, and is particularly suitable for an OFDM demodulator, an OFDM demodulation method, a program, and a computer-readable recording medium. is there. In addition, a device that receives a signal in accordance with the OFDM scheme, for example, a demodulator for a wireless LAN, a demodulator for a PLC (Power Line Communication), 3GPP standard 3.9 generation (LTE: mobile phone standard) The present invention can also be applied to an OFDM demodulator for Long Term Evolution), a fourth generation standard, a demodulator for receiving BS digital broadcast and CS digital broadcast, and a demodulator for cable television.

本発明に係るOFDM復調装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the OFDM demodulation apparatus which concerns on this invention. 分数遅延フィルタによる補間処理を示す図である。It is a figure which shows the interpolation process by a fraction delay filter. FIRフィルタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a FIR filter. Lagrange補間フィルタにおいて、補間ポイントを変化させた場合のフィルタ特性を示す図であり、(a)は振幅周波数特性を示す図であり、(b)は位相特性を考慮した実際の補正タイミングDintを示す図であり、(c)は振幅および位相の両方を考慮したSNRを示す図である。In the Lagrange interpolation filter, it is a figure which shows the filter characteristic at the time of changing an interpolation point, (a) is a figure which shows an amplitude frequency characteristic, (b) shows the actual correction timing Dint which considered the phase characteristic. (C) is a figure which shows SNR which considered both the amplitude and the phase. Farrow型分数遅延フィルタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a Farrow type | mold fractional delay filter. Farrow型分数遅延フィルタにおいて、補間ポイントを変化させた場合のフィルタ特性を示す図であり、(a)は振幅周波数特性を示す図であり、(b)は位相特性を考慮した実際の補正タイミングを示す図であり、(c)は振幅および位相の両方を考慮したSNRを示す図である。In the Farrow type fractional delay filter, it is a figure which shows the filter characteristic at the time of changing an interpolation point, (a) is a figure which shows an amplitude frequency characteristic, (b) is the actual correction timing which considered the phase characteristic. (C) is a figure which shows SNR which considered both the amplitude and the phase. OFDM復調装置のサンプリングタイミングと真のサンプリングタイミングとのサンプリングタイミング誤差を説明する図である。It is a figure explaining the sampling timing error of the sampling timing of an OFDM demodulator, and a true sampling timing. 変形Farrow型分数遅延フィルタを用いた補間処理のイメージを示す図であって、(a)はあるサンプリングタイミングにおける補間処理のイメージを示す図であり、(b)は(a)の次のサンプリングタイミングにおける補間処理のイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of the interpolation process using a deformation | transformation Farrow type | mold fractional delay filter, Comprising: (a) is a figure which shows the image of the interpolation process in a certain sampling timing, (b) is the next sampling timing of (a). It is a figure which shows the image of the interpolation process in. 本発明に係るOFDM復調装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the OFDM demodulation apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るOFDM復調装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the OFDM demodulation apparatus which concerns on this invention. サンプリング値を補正する例を示す図である。It is a figure which shows the example which correct | amends a sampling value. 整数遅延処理に対応した周波数誤差補正部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the frequency error correction | amendment part corresponding to an integer delay process. 本発明に係るOFDM復調装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the OFDM demodulation apparatus which concerns on this invention. 周波数誤差による窓位置シフトとFFT出力のキャリアの位相回転との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the window position shift by a frequency error, and the phase rotation of the carrier of an FFT output.

符号の説明Explanation of symbols

1 受信部(受信装置)
10 チューナ(受信手段)
20 ダイレクトコンバージョン方式チューナ
100 OFDM復調装置
200 OFDM復調装置
300 OFDM復調装置
400 OFDM復調装置
101 ADC(サンプリング手段、オーバーサンプリング手段)
102 サンプリング受信部(オーバーサンプリング手段)
103 周波数誤差補正部(サンプリング値予測手段)
104 直交復調生成部(直交復調手段)
105 FFT部(FFT演算手段)
106 周波数誤差検出部(周波数誤差検出手段)
107 サンプリング補正制御部(サンプリングタイミング誤差情報生成手段)
108 波形等化部
209 誤り訂正部
110 周波数発信器
111 PLL回路
1031 分数遅延フィルタ
1032 サンプリングクロックシフトレジスタ
1033 サンプリングクロックシフトレジスタ
1 Receiver (Receiver)
10 Tuner (Receiving means)
20 direct conversion type tuner 100 OFDM demodulator 200 OFDM demodulator 300 OFDM demodulator 400 OFDM demodulator 101 ADC (sampling means, oversampling means)
102 Sampling receiver (oversampling means)
103 Frequency error correction unit (sampling value prediction means)
104 Quadrature demodulation generator (orthogonal demodulation means)
105 FFT section (FFT operation means)
106 Frequency error detection unit (frequency error detection means)
107 Sampling correction control unit (sampling timing error information generating means)
108 Waveform Equalizer 209 Error Correction Unit 110 Frequency Transmitter 111 PLL Circuit 1031 Fractional Delay Filter 1032 Sampling Clock Shift Register 1033 Sampling Clock Shift Register

Claims (11)

データ信号とパイロット信号を含むOFDM信号を復調するOFDM復調装置であって、
第1の周波数発振器の基準信号に基づいて第1のサンプリングタイミングでサンプリングされた第1のサンプル系列信号をアナログ化したアナログ信号を受信する受信手段と、
受信したアナログ信号を上記第1の周波数発振器とは異なる第2の周波数発振器の基準信号に基づいて第2のサンプリングタイミングでサンプリングして第2のサンプル系列信号を生成するサンプリング手段と、
上記第1の周波数発振器の基準信号と上記第2の周波数発振器の基準信号との周波数誤差を検出する周波数誤差検出手段と、
上記周波数誤差から、上記第1のサンプリングタイミングと上記第2のサンプリングタイミングとの差であるサンプリングタイミング誤差の分数部分を表す第1のサンプリング誤差情報と、該サンプリングタイミング誤差の整数部分を表す第2のサンプリングタイミング誤差情報とを生成するサンプリングタイミング誤差情報生成手段と、
上記第2のサンプル系列信号に対して上記第1のサンプリング誤差情報に応じた分数遅延フィルタ処理を実行することによって、上記第1のサンプリングタイミングにおけるサンプリング値を予測するサンプリング値予測手段と、
上記サンプリング値予測手段により得られた予測値からなるサンプル系列信号を直交復調する直交復調手段と、
上記直交復調手段により得られた復調信号を、FFT演算によって、データ信号とパイロット信号とを含む周波数領域の信号に変換するFFT演算手段であって、上記第2のサンプリングタイミング誤差情報を参照して、上記サンプリングタイミング誤差の整数部分の変化を相殺するようにFFT演算の開始位置をシフトさせるFFT演算手段と、を備えている、ことを特徴とするOFDM復調装置。
An OFDM demodulator for demodulating an OFDM signal including a data signal and a pilot signal,
Receiving means for receiving an analog signal obtained by analogizing the first sample series signal sampled at the first sampling timing based on the reference signal of the first frequency oscillator;
Sampling means for sampling a received analog signal at a second sampling timing based on a reference signal of a second frequency oscillator different from the first frequency oscillator to generate a second sample series signal;
Frequency error detecting means for detecting a frequency error between the reference signal of the first frequency oscillator and the reference signal of the second frequency oscillator;
From the frequency error, first sampling error information representing a fractional part of the sampling timing error, which is a difference between the first sampling timing and the second sampling timing, and a second representing an integer part of the sampling timing error Sampling timing error information generating means for generating the sampling timing error information of
Sampling value predicting means for predicting a sampling value at the first sampling timing by performing fractional delay filtering on the second sample series signal according to the first sampling error information;
Orthogonal demodulating means for orthogonally demodulating a sample sequence signal composed of predicted values obtained by the sampling value predicting means;
FFT calculation means for converting the demodulated signal obtained by the quadrature demodulation means into a frequency domain signal including a data signal and a pilot signal by FFT calculation , with reference to the second sampling timing error information An OFDM demodulator comprising: FFT computation means for shifting the FFT computation start position so as to cancel the change in the integer part of the sampling timing error .
上記サンプリング値予測手段に入力される上記第2のサンプル系列信号は、上記第2の周波数発振器の基準信号に対して、オーバーサンプリング状態にある、ことを特徴とする請求項1に記載のOFDM復調装置2. The OFDM demodulation according to claim 1, wherein the second sample series signal input to the sampling value predicting unit is in an oversampling state with respect to a reference signal of the second frequency oscillator. Equipment . 上記サンプリング手段により得られた上記第2のサンプル系列信号を、上記第2の周波数発振器の基準信号に対して、オーバーサンプリング状態に変換するとともに、オーバーサンプリング状態に変換された上記第2のサンプル系列信号を上記サンプリング予測手段に入力するオーバーサンプリング手段を更に備えている、ことを特徴とする請求項に記載のOFDM復調装置The second sample series signal obtained by the sampling means is converted to an oversampling state with respect to the reference signal of the second frequency oscillator, and the second sample series is converted to an oversampling state. OFDM demodulation apparatus according to signals to claim 1, characterized in further comprising in that, it oversampling means for inputting to the sampling value predicting means. 上記サンプリング手段は、上記第2のサンプル系列信号を、上記第2の周波数発振器の基準信号に対して、オーバーサンプリング状態に変換するとともに、オーバーサンプリング状態に変換された上記第2のサンプル系列信号を上記サンプリング予測手段に入力する、ことを特徴とする請求項に記載のOFDM復調装置The sampling means converts the second sample series signal into an oversampling state with respect to the reference signal of the second frequency oscillator, and converts the second sample series signal converted into the oversampling state. 2. The OFDM demodulator according to claim 1 , wherein the OFDM demodulator is input to the sampling value predicting means. 上記周波数誤差検出手段は、
上記FFT演算手段により得られた周波数領域の信号に含まれるパイロット信号の位相の時間軸方向における位相回転量から、上記周波数誤差を検出することを特徴とする請求項に記載のOFDM復調装置。
The frequency error detecting means is
2. The OFDM demodulator according to claim 1 , wherein the frequency error is detected from a phase rotation amount in the time axis direction of a phase of a pilot signal included in a frequency domain signal obtained by the FFT operation means.
上記周波数誤差検出手段は、
上記FFT演算手段により得られた周波数領域の信号に含まれるパイロット信号のうち、振幅があらかじめ定められた閾値よりも大きいパイロット信号を用いて、上記周波数誤差を検出することを特徴とする請求項に記載のOFDM復調装置。
The frequency error detecting means is
Of the pilot signal included in the signal obtained frequency domain by the FFT operation section, claim 1 using a large pilot signal than a threshold amplitude is predetermined, and detects the frequency error The OFDM demodulator according to 1.
上記周波数誤差検出手段は、
上記FFT演算手段により得られた周波数領域の信号に含まれるパイロット信号のうち、上記FFT演算手段により得られた周波数領域の信号であって、予め定められた範囲内の周波数の信号から抽出されたパイロット信号を用いて、上記周波数誤差を検出することを特徴とする請求項に記載のOFDM復調装置。
The frequency error detecting means is
Of the pilot signals included in the frequency domain signal obtained by the FFT computing means, the frequency domain signal obtained by the FFT computing means and extracted from the signal having a frequency within a predetermined range. The OFDM demodulator according to claim 1 , wherein the frequency error is detected using a pilot signal.
上記周波数誤差検出手段は、
上記FFT演算手段により得られた周波数領域の信号に含まれるパイロット信号のうち、妨害波またはスプリアスノイズの影響を受けていないパイロット信号を用いて、上記周波数誤差を検出することを特徴とする請求項に記載のOFDM復調装置。
The frequency error detecting means is
The frequency error is detected using a pilot signal which is not affected by an interference wave or spurious noise among pilot signals included in a frequency domain signal obtained by the FFT operation means. 2. The OFDM demodulator according to 1 .
データ信号とパイロット信号を含むOFDM信号を復調するOFDM復調方法であって、
第1の周波数発振器の基準信号に基づいて第1のサンプリングタイミングでサンプリングされた第1のサンプル系列信号をアナログ化して得られたアナログ化信号を受信する受信ステップと、
受信したアナログ化信号を第1の周波数発振器とは異なる第2の周波数発振器の基準信号に基づいて第2のサンプリングタイミングでサンプリングして第2のサンプル系列信号を生成するサンプリングステップと、
上記第1の周波数発振器の基準信号と上記第2の周波数発振器の基準信号との周波数誤差を検出する周波数誤差検出ステップと、
上記周波数誤差から、上記第1のサンプリングタイミングと上記第2のサンプリングタイミングとの差であるサンプリングタイミング誤差の分数部分を表す第1のサンプリング誤差情報と、該サンプリングタイミング誤差の整数部分を表す第2のサンプリングタイミング誤差情報とを生成するサンプリングタイミング誤差情報生成ステップと、
上記第2のサンプル系列信号に対して上記第1のサンプリング誤差情報に応じた分数遅延フィルタ処理を実行することによって、上記第1のサンプリングタイミングにおけるサンプリング値を予測するサンプリング値予測ステップと
上記サンプリング値予測ステップにて得られた予測値からなるサンプル系列信号を直交復調する直交復調ステップと、
上記直交復調ステップにて得られた復調信号を、FFT演算によって、データ信号とパイロット信号とを含む周波数領域の信号に変換するFFT演算ステップであって、上記第2のサンプリングタイミング誤差情報を参照して、上記サンプリングタイミング誤差の整数部分の変化を相殺するようにFFT演算の開始位置をシフトさせるFFT演算ステップと、を含んでいることを特徴とするOFDM復調方法。
An OFDM demodulation method for demodulating an OFDM signal including a data signal and a pilot signal,
A receiving step of receiving an analog signal obtained by analogizing a first sample series signal sampled at a first sampling timing based on a reference signal of a first frequency oscillator;
A sampling step of sampling the received analog signal at a second sampling timing based on a reference signal of a second frequency oscillator different from the first frequency oscillator to generate a second sample series signal;
A frequency error detecting step of detecting a frequency error between the reference signal of the first frequency oscillator and the reference signal of the second frequency oscillator;
From the frequency error, first sampling error information representing a fractional part of the sampling timing error, which is a difference between the first sampling timing and the second sampling timing, and a second representing an integer part of the sampling timing error A sampling timing error information generating step for generating the sampling timing error information of
A sampling value prediction step of predicting a sampling value at the first sampling timing by performing a fractional delay filtering process according to the first sampling error information on the second sample series signal ;
An orthogonal demodulation step for orthogonally demodulating the sample sequence signal composed of the prediction values obtained in the sampling value prediction step;
An FFT calculation step for converting the demodulated signal obtained in the orthogonal demodulation step into a frequency domain signal including a data signal and a pilot signal by FFT calculation, and refers to the second sampling timing error information. And an FFT calculation step of shifting an FFT calculation start position so as to cancel the change in the integer part of the sampling timing error.
コンピュータを請求項1から8までのいずれか1項に記載のOFDM復調装置として動作させるための復調プログラムであって、上記コンピュータを上記OFDM復調装置が備えている各手段として機能させるための復調プログラム。 A demodulation program for causing a computer to operate as the OFDM demodulator according to any one of claims 1 to 8, wherein the demodulation program causes the computer to function as each means included in the OFDM demodulator. . 請求項10に記載の復調プログラムが記録されているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium on which the demodulation program according to claim 10 is recorded.
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