JP2001069113A - マルチキャリア同期検波回路 - Google Patents

マルチキャリア同期検波回路

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JP2001069113A
JP2001069113A JP23921899A JP23921899A JP2001069113A JP 2001069113 A JP2001069113 A JP 2001069113A JP 23921899 A JP23921899 A JP 23921899A JP 23921899 A JP23921899 A JP 23921899A JP 2001069113 A JP2001069113 A JP 2001069113A
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signal
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Akinori Taira
明徳 平
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチキャリア通信装置では、周波数オフセ
ット補正部に誤差が生じた場合、サブキャリア間干渉と
ともに,各シンボルで初期位相のずれが発生する。この
ずれは,バースト先頭部から離れるほど大きくなり特性
劣化の要因となる。 【解決手段】 バースト単位の処理を行うマルチキャリ
ア同期検波回路は、再生手段が,バースト先頭部で基準
位相・振幅再生を行い、推定手段が,検波を行うシンボ
ルに含まれるパイロット情報とバースト先頭部で再生さ
れた基準位相情報から残留周波数オフセットを推定す
る。そして、基準位相情報生成手段は、推定された周波
数オフセットからシンボル検波時に用いる補正された基
準位相情報を生成する.

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は,移動体通信に用
いられるマルチキャリア同期検波回路に関するものであ
る.
【0002】
【従来の技術】移動体通信においては,一般的に精度の
良い発信器を利用する基地局と,精度の悪い発信器を利
用しなくてはならない移動局の間で,信号周波数の誤差
が発生する.信号の受信に際して,この周波数誤差を残
したままキャリアからベースバンド信号を得ると,ベー
スバンド信号には周波数オフセットが生じる.マルチキ
ャリアシステムの1種であるOFDM通信装置では,周波数
オフセットによってキャリア間干渉が発生し,特性が大
きく劣化する.このため,受信信号に対して周波数オフ
セット補正操作が行われた後,時間軸信号→周波数軸信
号の変換操作が行われる.以下,通信システムの例とし
てOFDM通信システムを用いる.また,本発明においては
パケット伝送を考慮し,受信バースト単位で主要な位相
再生,同期確立処理などが行われる通信装置を対象とす
る.
【0003】OFDM通信システムの一般的な信号の流れを
図5に示す.図5において,S1はアンテナから入力され
る高周波信号,10はローカルの発信器,9はローカル
の発信器10の出力と高周波信号S1を乗算し,ベースバ
ンド信号S2を出力する乗算器,S2はローカルの発信器
によりダウンコンバートされたベースバンド信号,S3は
周波数オフセット補正部11により周波数オフセットを除
去されたベースバンド信号,S4は時間軸信号→周波数軸
信号変換部12により変換された,周波数軸信号,S5は検
波部13により検波された複素情報である.また,図6は
従来のOFDMシステムのバーストフォーマットを示したも
ので,例えば、「高速無線LAN用OFDM変調方式の同期系
に関する検討」電子情報通信学会 技術報告 RCS-97-210
において述べられている.このバーストフォーマットで
は,バーストの先頭部にタイミング同期,周波数オフセ
ット検出などに使われる既知パターンが繰り返して2シ
ンボル配置され,その後にデータ送信用のOFDMシンボル
が続いている.
【0004】この例を元に従来システムの動作を説明す
る.アンテナで受信した高周波信号S1はローカルの発信
器出力と乗算・ダウンコンバートされてベースバンド信
号S2となる.一般的に,送信機の発信器周波数と受信機
の発信器周波数の間にはずれがあるために,信号S2には
周波数オフセットが生じている.この信号の先頭部には
図6に示すように同一波形が2つ含まれているため,こ
の波形間の相関処理などにより周波数オフセット量を算
出することが可能である.この値を元に,11においてオ
フセットの補正を行い,信号S3を出力する.この信号は
時間軸→周波数軸変換部12において、FFT処理を受ける
が,オフセットの補正を受けているため,サブキャリア
間干渉は生じない.周波数軸信号S4は検波され,複素受
信情報S5として出力される.
【0005】また,他の文献によれば,周波数オフセッ
ト量の算出において,OFDMシステムの特徴である,ガー
ドインターバル部分の繰返し情報を用いるものもある
が,処理の流れは同様である.
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前述のシステムにおい
ては,ノイズその他の影響により周波数オフセット量の
算出において誤差が生じる場合がある.通常,この誤差
は時間軸→周波数軸変換部12におけるサブキャリア間干
渉が問題になるほど大きなものではない.しかし,前述
のようにバーストの先頭部で周波数オフセット補正を行
い,しかも同期検波を行うシステムにおいて問題が生じ
る.一般的に,同期検波を行うシステムでは,基準位相
・振幅の再生が必要となる.この処理には既知パターン
部が必要となるが,周波数オフセット補正に用いられる
先頭の既知パターン部分を共用することが多い.
【0007】すなわち,基準位相の再生もバーストの先
頭部で行われることになる.このようなシステムにおい
て,周波数オフセット補正にわずかな誤差がある場合を
考える.OFDMシステムにおいては,周波数オフセットは
サブキャリア間干渉とともに,初期位相のずれとして観
測される.よって,各OFDMシンボルの周波数軸上におけ
る値は,バースト先頭部から離れるほど大きな初期位相
のずれを持つことになる.
【0008】この様子を図7に示す.初期位相のずれδ
は相当に小さい値なので,バースト先頭部に位置するシ
ンボルはほぼ問題なく復調される.しかし,バースト後
部に配置されるシンボルの場合は,先頭部で再生された
基準位相値とのずれが無視できなくなり,特性劣化が生
じてしまう.本発明は,以上のような問題点を解決し,
バースト単位で動作するマルチキャリア同期検波回路に
おいて,良好な通信特性を得ることを目的とする.
【0009】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係るマルチ
キャリア同期検波回路は,バースト先頭部で基準位相・
振幅再生を行う再生手段と,検波を行うシンボルに含ま
れるパイロット情報とバースト先頭部で再生された基準
位相情報から残留周波数オフセットを推定する推定手段
と,推定された周波数オフセットからシンボル検波時に
用いる補正された基準位相情報を生成する基準位相情報
生成手段を有するものである.
【0010】第2の発明に係るマルチキャリア同期検波
回路は,バースト先頭部で基準位相・振幅再生を行う再
生手段と,直前のシンボル検波時に用いた基準位相情報
を記憶する記憶手段と,検波を行うシンボルに含まれる
パイロット情報と記憶されている直前の基準位相情報か
ら残留周波数オフセットを推定する推定手段と,推定さ
れた周波数オフセットからシンボル検波時に用いる補正
された基準位相情報を生成する基準位相情報生成手段を
有するものである.
【0011】第3の発明に係るマルチキャリア同期検波
回路は,バースト先頭部で基準位相・振幅再生を行う再
生手段と,1バースト分の受信情報を保存する保存手段
と,バースト内に含まれる複数のパイロット情報とバー
スト先頭部で再生された基準位相情報から残留周波数オ
フセットを推定する推定手段と,推定された周波数オフ
セットからシンボル検波時に用いる補正された基準位相
情報を生成する基準位相情報生成手段を有するものであ
る.
【0012】
【発明の実施の形態】以下,図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する. 実施の形態1.本実施の形態1を図1と図2を用いて説
明する。図1は,実施の形態1によるマルチキャリア同
期検波回路の構成を示す.図1において、S1はアンテナ
から入力される高周波信号,10はローカルの発信器,
9はローカルの発信器10の出力と高周波信号S1を乗算
し,ベースバンド信号S2を出力する乗算器,S2はロー
カルの発信器によりダウンコンバートされたベースバン
ド信号,S3は周波数オフセット補正部11により周波数オ
フセットを除去されたベースバンド信号,S4は時間軸信
号→周波数軸信号変換部12により変換された,周波数軸
信号,S5は検波部13により検波された複素情報である.
14は基準位相・振幅再生部で、バースト先頭部分の既知
パターンから同期検波に必要な基準位相・振幅情報S6を
生成する,15は基準位相・振幅補正部で、基準位相・振
幅情報S6と受信信号内のパイロット情報から,補正され
た基準位相・振幅情報を生成する.また,図2は周波数
軸におけるマルチキャリア信号の配置の一例を示したも
のである.
【0013】この実施の形態1の動作を説明する.アン
テナから入力された高周波信号S1はローカルの発信器出
力と乗算・ダウンコンバートされてベースバンド信号S2
となる.周波数オフセット補正部11はバースト先頭部の
既知パターンから周波数オフセット量を推定し,オフセ
ットをほぼ取り除いた信号S3を生成する.この信号は時
間軸→周波数軸変換部12によって周波数軸上の信号S4に
変換され,検波部13へ送られる.同期検波を行う場合に
は,基準位相および振幅の再生が必要となる.バースト
先頭部の既知パターン部分を利用し,周波数軸上の信号
S4から,基準位相・振幅再生部14によって基準位相・振
幅情報S6が生成される.先に述べたように,信号S3には
わずかながら周波数オフセットが残っているため,バー
スト後方になるにしたがって,信号S4の基準位相値と情
報S6の間に誤差が生じてくる.
【0014】周波数オフセットによる基準位相誤差は全
キャリアに同じ角度で現れるのが特徴である.そこで,
基準位相・振幅補正部15は図2に示すように信号S4中に
埋め込まれたパイロットキャリアを参照し,情報S6と比
較して基準位相の回転量を推定する.この際,雑音によ
る誤差が生じるため,複数のパイロットキャリア間で回
転量の平均処理を行い,その結果によって全サブキャリ
アに等しく補正された基準位相・振幅情報S7を生成す
る.検波部13では補正された情報S7を使って検波を行
う.本実施の形態1によれば,周波数オフセットによる
基準位相のずれが除かれた状態で検波を行うことができ
るため,良好な復調が可能となる.
【0015】実施の形態2.実施の形態2によるマルチ
キャリア同期検波回路の構成例を図3に示す。図3にお
いて、16は直前の基準位相・振幅情報を保存するメモ
リ,S8は保存された基準位相・振幅情報である.他は図
1と同じである。次に、実施の形態2の動作を説明す
る. 周波数オフセット補正部11(図 1),時間軸→周波
数軸変換部12(図 1),基準位相・振幅再生部14の動作に
ついては実施の形態1と同様である.基準位相・振幅補
正部15は,最初の1 OFDMシンボルの検波時にのみ情報S6
の情報を利用し,補正された基準位相・振幅情報S7を出
力する.この情報は検波部に送られると同時にメモリ16
に記憶される.次のOFDMシンボル以降については,シン
ボル内のパイロットキャリアと記憶されていた直前の基
準位相・振幅情報S8を用いて位相差を計算し,補正され
た基準位相・振幅情報S7を生成して,検波を行う.本実
施の形態によっても,実施の形態1と同様の効果が得ら
れる.
【0016】実施の形態3. 実施の形態3によるよる
マルチキャリア同期検波回路の構成例を図4に示す.図
4において、11は周波数オフセット補正部(図 1),12
は時間軸→周波数軸変換部(図 1),14は基準位相・振
幅再生部,17は周波数軸信号に変換された1バースト
分の信号を保存するバッファ,S7は保存された周波数
軸信号で,変換された周波数軸上の信号S4は1バース
ト分バッファに保存され,いつでも読み出しが可能とな
る.他の構成については実施の形態1と同様である.次
に、動作を,図4を用いて説明する.基準位相・振幅補
正部15は再生された基準位相情報S6と信号S4のパイロッ
ト情報から位相差を算出し,補正された情報S7を出力す
る.本実施の形態では,この算出に際して,バースト内
全てのパイロットを使用する.1 OFDMシンボルのシンボ
ル長をts [s],位相オフセットの残留誤差をθ[rad/s]
とすれば,n番目のOFDMシンボル内にあるパイロットシ
ンボルの位相回転量は n×ts×θ となる. この関係
式から,全てのパイロット情報を利用し,平均処理の上
θを求める.補正部15では,この値を元に各OFDMシンボ
ルにおける補正された基準位相・再生情報S7を出力し,
検波部13において検波を行う.本実施の形態によれば,
平均処理に用いるパイロット情報が増加するため,雑音
の影響をより抑えることが可能となり,良好な復調が可
能となる.
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1によるマルチキャリア同期検波
回路の構成を示す.
【図2】 周波数軸におけるマルチキャリア信号の配置
の一例を示したものである.
【図3】 実施の形態2によるマルチキャリア同期検波
回路の構成例を示す。
【図4】 実施の形態3によるよるマルチキャリア同期
検波回路の構成例を示す.
【図5】 OFDM通信システムの一般的な信号の流れを
示す
【図6】 従来のOFDMシステムのバーストフォーマット
を示したものである。
【図7】 各OFDMシンボルの周波数軸上における値は,
バースト先頭部から離れるほど大きな初期位相のずれを
持つことを図示する
【符号の説明】
s1 アンテナから入力される高周波信号 s2 ローカルの発信器 s3 ベースバンド信号 s4 周波数軸信号 s5
複素情報 s6 基準位相・振幅情報 s7 補正された基準位相
・振幅情報 s8 保存された基準位相・振幅情報 10 ローカルの発信器 11 周波数オフセット補正 12 時間軸→周波数軸変換部 13 検波 14 基準位相・振幅再生部 15 基準位相・振幅補正部 16 メモリ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バースト単位の処理を行うマルチキャリ
    ア同期検波回路において,バースト先頭部で基準位相・
    振幅再生を行う再生手段と,検波を行うシンボルに含ま
    れるパイロット情報とバースト先頭部で再生された基準
    位相情報から残留周波数オフセットを推定する推定手段
    と,推定された周波数オフセットからシンボル検波時に
    用いる補正された基準位相情報を生成する基準位相情報
    生成手段を有することを特徴とするマルチキャリア同期
    検波回路.
  2. 【請求項2】 バースト単位の処理を行うマルチキャリ
    ア同期検波回路において,バースト先頭部で基準位相・
    振幅再生を行う再生手段と,直前のシンボル検波時に用
    いた基準位相情報を記憶する記憶手段と,検波を行うシ
    ンボルに含まれるパイロット情報と記憶されている直前
    の基準位相情報から残留周波数オフセットを推定する推
    定手段と,推定された周波数オフセットからシンボル検
    波時に用いる補正された基準位相情報を生成する基準位
    相情報生成手段を有することを特徴とするマルチキャリ
    ア同期検波回路.
  3. 【請求項3】 バースト単位の処理を行うマルチキャリ
    ア同期検波回路において,バースト先頭部で基準位相・
    振幅再生を行う再生手段と,1バースト分の受信情報を
    保存する保存手段と,バースト内に含まれる複数のパイ
    ロット情報とバースト先頭部で再生された基準位相情報
    から残留周波数オフセットを推定する推定手段と,推定
    された周波数オフセットからシンボル検波時に用いる補
    正された基準位相情報を生成する基準位相情報生成手段
    を有することを特徴とするマルチキャリア同期検波回
    路.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003013039A1 (fr) * 2001-07-31 2003-02-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Appareil de radiocommunication et procede de radiocommunication
SG102042A1 (en) * 2002-04-03 2004-02-27 Sony Electronics Singapore Pte Methods and apparatus for receiving ofdm signals
JP2007267165A (ja) * 2006-03-29 2007-10-11 Sanyo Electric Co Ltd 無線基地局及びチャネル割当方法
CN100379147C (zh) * 2003-08-29 2008-04-02 株式会社电装 同步检波的方法和设备

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