JP2000349736A - Ofdm復調装置 - Google Patents

Ofdm復調装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 OFDM復調装置において、簡易な構成で安
定したタイミング再生処理を行う。 【解決手段】 複素相関回路はA/D変換器より出力さ
れる標本量子化後のディジタル複素ベースバンド信号と
基準信号記憶回路に予め記憶されたショートシンボルの
タイミング/搬送波周波数同期用プリアンブルのパター
ンとの相関をとり、相関結果を出力する。相関結果は、
タイミング検出回路に入力され、ショートシンボルのタ
イミングが検出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、直交周波数分割多
重(Orthogonal Frequency Division Multiplexin
g:以下、OFDMと称する)変調方式を用いるバース
ト通信システムの復調装置に関し、特に、簡易なタイミ
ング再生回路を用いたOFDM復調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】OFDM変調方式は、高速無線LANな
どのマルチメディア通信の変調方式として検討されてい
る。数10Mbit/sの情報伝送速度をもつ高速無線
LANでは、単一搬送波にQPSK等の変調を行う従来
の変調方式を用いる場合、マルチパス遅延波により複数
シンボルに渡る大きな波形歪を生ずる.これに対して、
OFDM変調方式では、情報信号を複数のサブキャリア
に分割したマルチキャリア変調を行い、ガードインター
バル(GI)の挿入/除去によりマルチパス遅延波によ
る波形歪を低減するため、高速無線伝送に向いている。
【0003】一般に無線LANでは、パケットで信号が
送受信されることになる。パケットの同期に用いるパケ
ット先頭部には、周波数同期とシンボルタイミング同期
用にプリアンブルが設けられている。
【0004】図6は、無線LANの国際標準を定めたI
EEE802.11に規定されたOFDMバースト信号
のフォーマットを示した図である。本図において、バー
ストデータ23の先頭にはOFDM周波数同期とシンボ
ルタイミング同期用のタイミング/搬送波周波数同期用
プリアンブル24が配置され、その後に伝搬路推定用プ
リアンブル25が配置されている。
【0005】ここで、周波数同期は送受信器の発振器の
周波数誤差の補正を行うものである。OFDM信号は従
来の変調信号に比べ周波数誤差による劣化を生じやすい
ため重要となる。また、シンボルタイミング同期は、各
OFDMバースト信号の復調処理のために用いられる。
【0006】タイミング/搬送波周波数同期用プリアン
ブル24は伝送効率の点から短い方が望ましいため、O
FDMシンボル長(一般には約4μsec)よりも短い
ショートシンボルが複数個並べられ、その後にOFDM
シンボル長の伝搬路推定用プリアンブル25が配置され
る。
【0007】図6においては、一例としてショートシン
ボルを5個設けているが、この数は同期条件に応じて適
当な数が選ばれる。また、ショートシンボルの時間は、
一般にはOFDMシンボルの時間よりも短い時間、例え
ば、約1/2や1/4としている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】このようなショートシ
ンボルを用いた場合には、処理遅延時間が短いという利
点があるが、シンボル再生回路においてはシンボル周期
が短いため平均化サンブルの数がとれなくなり、タイミ
ング検出精度がとれないという問題があった。また、シ
ョートシンボルを用いているため、ショートシンボルか
ら正規のOFDMシンボルに切替るタイミングを検出す
る方法が複雑化するという問題を有していた。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ショー
トシンボルを用いたタイミング/搬送波周波数同期用プ
リアンブルを高い検出精度で簡易に検出できるシンボル
再生回路を用いたOFDM復調装置を提供することにあ
る。
【0010】このため、本発明は、直交周波数分割多重
変調(OFDM)バースト信号を復調するOFDM復調
装置において、前記OFDM変調バースト信号を2系列
の複素ベースバンド信号に直交検波する準同期検波器
と、前記複素ベースバンド信号を入力して搬送波周波数
を推定して搬送波周波数誤差を補償する搬送波周波数推
定回路と、前記複素ベースバンド信号内のプリアンブル
信号と予め記憶されたパターン信号との相関結果に基づ
き検出窓の幅を制御して前記バースト信号のタイミング
を再生するシンボルタイミング推定回路と、前記搬送波
周波数誤差が補償された複素ベースバンド信号について
前記シンボルタイミング推定手段の出力に基づきシンボ
ル同期の確立をするシンボル同期処理回路と、前記シン
ボル同期処理回路の出力をフーリエ変換して、各サブキ
ャリア毎の信号に分離するFFTと、前記FFTの出力
からサブキャリア毎の復調を行うサブキャリア復調器と
を有する。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を用いて説明する。
【0012】図1に本発明のOFDM復調装置のブロッ
ク図を示す。ここで、入力されるOFDMバースト信号
のフォーマットは、図6に示したようにIEEE80
2.11で規定されるようなタイミング/搬送波周波数
同期用プリアンブル24がショートシンボルを用いたバ
ースト信号フォーマットである。
【0013】図1において、アンテナ1に受信OFDM
バースト信号が入力される。直交検波回路2は、搬送波
にほぼ近いローカル信号により受信信号をアナログ複素
ベースバンド信号に変換する。
【0014】A/D変換器3,4は、直交検波回路2よ
り出力されるアナログ複素ベースバンド信号を標本量子
化する。同期回路5はA/D変換器3,4より出力され
る標本量子化後のディジタル複素ベースバンド信号を入
力し、同期動作を行う。
【0015】高速フーリエ変換回路(FFT Fast Fo
urier Transform)6は、同期回路5の出力信号をフー
リエ変換し、OFDM変調信号を各サブキャリア毎の信
号に分離する。
【0016】伝搬路歪推定回路7は、伝搬路推定用プリ
アンブル25を受信時に、フーリエ変換回路6からの各
サブキャリア毎に分離された信号を入力し、伝搬路特性
H(ω)を推定する。その推定結果により伝搬路歪推定
回路7は伝搬路歪補償用の係数1/H(ω)を伝搬路歪
補償回路8へ出力する。
【0017】伝搬路歪補償回路8は、各サブキャリア毎
に分離された信号を入力し、伝搬路歪補償用の係数1/
H(ω)を複素乗算することにより伝搬路歪補償を行
う。サブキャリア復調回路9は歪み補償後の信号を入力
し、サブキャリアごとの復調を行う。
【0018】図2に同期回路5の構成を示す。図2にお
いて、シンボルタイミング推定回路10は、タイミング
/搬送波周波数同期用プリアンブル24を受信時にA/
D変換器3,4より出力される標本量子化後のディジタ
ル複素ベースバンド信号によりシンボルタイミング再生
を行い、タイミング信号をシンボル同期処理回路13に
出力する。
【0019】搬送波周波数同期制御回路11は、同期用
プリアンブル受信時にA/D変換器3,4の出力を用い
て搬送波周波数推定を行い、周波数誤差補償信号を複素
乗算器12に出力する。
【0020】図3にシンボルタイミング推定回路10の
構成を示す。図3において、複素相関回路101はA/
D変換器3,4より出力される標本量子化後のディジタ
ル複素ベースバンド信号と基準信号記憶回路104に予
め記憶されたショートシンボルのタイミング/搬送波周
波数同期用プリアンブル24のパターンとの相関をと
り、相関結果を逐次出力する。
【0021】タイミング検出回路103は、複素相関回
路101からの相関結果を観測し、タイミング検出結果
を出力する。
【0022】タイミング制御回路102は、タイミング
検出回路103からのタイミング検出結果を入力し、検
出窓信号をタイミング検出回路103へ出力するととも
に、タイミング信号をシンボル同期処理回路13へ出力
する。
【0023】タイミング検出回路103において、複素
相関回路101からの相関結果を用いて、タイミング/
搬送波周波数同期用プリアンブル24であるショートシ
ンボルのタイミング検出を行う。
【0024】そのタイミング検出方法を図4により説明
する。図4に示すように相関結果はショートシンボルの
繰り返しに対応する値をとる。ここであるしきい値を設
定し、相関結果がそのしきい値を超える場合に、そのピ
ークをショートシンボルのタイミングとして検出する。
【0025】一旦、ショートシンボルのタイミングを検
出すると、タイミング制御回路17は検出窓信号を生成
し、ピーク検出を行う時間幅(検出窓の時間)を段階的
に狭めて行く。これによりピークの誤検出確率を小さく
することができる。また検出窓の幅を狭めた状態で、相
関結果が設定したしきい値を超えない時に、これをショ
ートシンボルからOFDMシンボル単位の信号に切替る
タイミングとして検出する。
【0026】図5は具体的な伝搬路歪推定回路7のブロ
ック図を示した図である。本図において,伝搬路推定用
プリアンブル信号25は、伝搬路推定回路7の複素乗算
器71に入力される。また、基準信号記憶回路73には
伝搬路推定用プリアンブル信号25のパタンの逆数が記
憶されて、伝搬路推定回路7の複素乗算器71の他の入
力に入力される。複素乗算器71の出力では、両入力信
号の乗算が行われて伝搬路特性の推定結果H(ω)が得
られる.複素乗算器71の出力H(ω)は、逆数回路7
2に入力されて、伝搬路歪補償用の係数1/H(ω)が
計算される。そして、この伝搬路歪補償係数1/H
(ω)とFFT6の出力が複素乗算器8で乗算されて伝
搬路歪が補償されてサブキャリア復調器9に出力する。
【0027】なお、図1の実施例では、準同期検波回路
の構成として、受信信号を直交検波した後A/D変換す
る構成で示したが、最初にA/D変換した後直交検波を
デジタル処理で行なう構成でも良いことは勿論である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、図6に
示されたショートシンボルによるタイミング/搬送波周
波数同期用プリアンブル24を用いることにより、OF
DMシンボル単位のプリアンブルに比べて相関回路等の
回路規模を小さくでき、処理遅延も小さくできる。
【0029】また、本発明では、タイミング再生を行う
際に、検出窓信号によりタイミング検出動作時間の幅を
制限することにより、ショートシンボルを用いる場合に
もタイミング検出精度を上げることができる。さらに、
ショートシンボルからOFDMシンボル単位の信号に切
替るタイミングの検出も回路規模を増加させることなく
容易に可能となる。
【0030】従って、本発明のOFDM復調装置は、小
さな回路規模で処理遅延が小さくかつ安定して動作する
タイミング再生回路を用いたOFDM復調装置を提供で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のOFDM復調装置のブロック図であ
る。
【図2】本発明のOFDMバーストデータフォーマット
を示す図である。
【図3】図1の同期回路5の構成を示すブロック図であ
る。
【図4】図1のタイミング再生回路10の構成を示すブ
ロック図である。
【図5】図1の伝搬路歪推定回路7の構成を示すブロッ
ク図である。
【図6】従来のショートシンボルを用いたOFDMバー
ストデータフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
1 アンテナ 2 直交検波回路 3,4 A/D変換喜 5 同期回路 6 FFT 7 伝送路歪推定回路 8 伝搬路歪補償回路 9 サブキャリア復調器 10 シンボルタイミング推定回路 11 搬送波周波数推定回路 12 複素乗算器 13 シンボル同期処理回路 14 遅延回路 21 シンボル同期用プリアンブル 22 搬送波周波数・伝搬路推定用プリアンブル 23 データ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大沢 智喜 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 5K022 DD01 DD13 DD18 DD19 DD33 DD34 DD42 5K033 AA04 AA05 CA17 CB15 CC01 DA17 DB09 DB11 5K047 AA03 AA15 BB01 CC01 HH03 HH53 JJ02 MM13

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直交周波数分割多重変調(OFDM)バ
    ースト信号を復調するOFDM復調装置において、 前記OFDM変調バースト信号を2系列の複素ベースバ
    ンド信号に直交検波する準同期検波器と、 前記複素ベースバンド信号を入力して搬送波周波数を推
    定して搬送波周波数誤差を補償する搬送波周波数推定回
    路と、 前記複素ベースバンド信号内のプリアンブル信号と予め
    記憶されたパターン信号との相関結果に基づき検出窓の
    幅を制御して前記バースト信号のタイミングを再生する
    シンボルタイミング推定回路と、 前記搬送波周波数誤差が補償された複素ベースバンド信
    号について前記シンボルタイミング推定手段の出力に基
    づきシンボル同期の確立をするシンボル同期処理回路
    と、 前記シンボル同期処理回路の出力をフーリエ変換して、
    各サブキャリア毎の信号に分離するFFTと、 前記FFTの出力からサブキャリア毎の復調を行うサブ
    キャリア復調器とを有することを特徴とするOFDM復
    調装置。
  2. 【請求項2】 前記シンボルタイミング推定回路は、前
    記相関結果が所定のしきい値を超える出力の中からピー
    クを検出して前記プリアンブル信号内のショートシンボ
    ルのタイミングを検出し、前記ショートシンボルが検出
    された場合に、検出窓を段階的に狭めて前記所定のしき
    い値を超えなくなるタイミングを検出することを特徴と
    するOFDM復調装置。
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