JP2001156745A - 復調装置及び復調方法 - Google Patents

復調装置及び復調方法

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JP2001156745A
JP2001156745A JP2000111953A JP2000111953A JP2001156745A JP 2001156745 A JP2001156745 A JP 2001156745A JP 2000111953 A JP2000111953 A JP 2000111953A JP 2000111953 A JP2000111953 A JP 2000111953A JP 2001156745 A JP2001156745 A JP 2001156745A
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circuit
ofdm
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error
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JP2000111953A
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Takahiro Okada
隆宏 岡田
Toshihisa Momoshiro
俊久 百代
Isao Matsumiya
功 松宮
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非同期のサンプリングクロックでOFDM信
号をサンプリングし、クロック再生を行うことなくOF
DM信号を復調する。 【解決手段】 OFDM受信装置1は、直交復調された
OFDM信号をアナログ/デジタル変換を行うA/D変
換回路5と、デジタル化されたOFDM信号をFFT変
換するFFT変換回路7と、FFTウィンドウを生成す
るウィンドウ同期回路8とを備えている。OFDM受信
装置1では、OFDM信号を非同期のサンプリングクロ
ックでサンプリングしてデジタルデータに変換する。ウ
ィンドウ同期回路8は、OFDMシンボルから有効シン
ボル分のサンプル数のデータを演算範囲として切り出
し、切り出した演算範囲に対してフーリエ変換を行う。

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
重化伝送(OFDM:Orthogonal Frequency Division
Multiplexing)方式によるデジタル放送等に適用される
復調装置及び復調方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、デジタル信号を伝送する方式とし
て、直交周波数分割多重方式(OFDM:Orthogonal F
requency Division Multiplexing)と呼ばれる変調方式
が提案されている。このOFDM方式は、伝送帯域内に
多数の直交する副搬送波(サブキャリア)を設け、それ
ぞれのサブキャリアの振幅及び位相にデータを割り当
て、PSK(Phase Shift Keying)やQAM(Quadratu
re Amplitude Modulation)によりディジタル変調する
方式である。
【0003】このOFDM方式は、多数のサブキャリア
で伝送帯域を分割するため、サブキャリア1波あたりの
帯域は狭くなり変調速度は遅くはなるが、トータルの伝
送速度は、従来の変調方式と変わらないという特徴を有
している。また、このOFDM方式は、多数のサブキャ
リアが並列に伝送されるためにシンボル速度が遅くなる
という特徴を有している。そのため、このOFDM方式
は、シンボルの時間長に対する相対的なマルチパスの時
間長を短くすることができ、マルチパス妨害を受けにく
くなる。また、OFDM方式は、複数のサブキャリアに
対してデータの割り当てが行われることから、変調時に
は逆フーリエ変換を行うIFFT(Inverse Fast Fouri
er Transform)演算回路、復調時にはフーリエ変換を行
うFFT(Fast Fourier Transform)演算回路を用いる
ことにより、送受信回路を構成することができるという
特徴を有している。
【0004】以上のような特徴からOFDM方式は、マ
ルチパス妨害の影響を強く受ける地上波ディジタル放送
に適用することが広く検討されている。このようなOF
DM方式を採用した地上波ディジタル放送としては、例
えば、DVB−T(DigitalVideo Broadcasting-Terres
trial)やISDB−T(Integrated Services Digital
Broadcasting -Terrestrial)といった規格が提案され
ている。
【0005】OFDM方式による送信信号は、図15に
示すように、OFDMシンボルと呼ばれるシンボル単位
で伝送される。このOFDMシンボルは、送信時にIF
FTが行われる信号期間である有効シンボルと、この有
効シンボルの後半の一部分の波形がそのままコピーされ
たガードインターバルとから構成されている。このガー
ドインターバルは、OFDMシンボルの前半部分に設け
られている。例えば、DVB−T規格(2Kモード)に
おいては、有効シンボル内に、2048本のサブキャリ
アが含まれており、そのサブキャリア間隔は4.14H
zとなる。また、有効シンボル内の2048本のサブキ
ャリアのうち、1705本のサブキャリアにデータが変
調されている。また、ガードインターバルは、有効シン
ボルの1/4や1/8の時間長の信号とされている。
【0006】つぎに、OFDM方式による従来のデジタ
ルテレビジョン放送の受信装置(OFDM受信装置)に
ついて説明する。図16は、従来のOFDM受信装置の
ブロック構成図である。なお、この従来のOFDM受信
装置は、本発明をDVB−T規格(2Kモード、ガード
インターバルが有効シンボル1/8の長さ)に適用した
ものである。また、この図16では、ブロック間で伝達
される信号が複素信号の場合には太線で信号成分を表現
し、ブロック間で伝達される信号が実数信号の場合には
細線で信号成分を表現している。
【0007】従来のOFDM受信装置101は、この図
16に示すように、アンテナ102と、チューナ103
と、直交復調回路104と、A/D変換回路105と、
電圧制御発振器(VCO)106と、FFT演算回路1
07、ウィンドウ同期回路108と、クロック再生回路
109とを備えている。
【0008】放送局から放送されたデジタルテレビジョ
ン放送の放送波は、OFDM受信装置101のアンテナ
102により受信され、RF信号としてチューナ103
に供給される。
【0009】アンテナ102により受信されたRF信号
は、チューナ103によりIF信号に周波数変換され、
直交復調回路104に供給される。
【0010】直交復調回路104は、IF信号を直交復
調し、ベースバンドのアナログのOFDM信号を出力す
る。この直交復調回路104から出力されるベースバン
ドのアナログのOFDM信号は、FFT(Fast Fourier
Transform)演算される前のいわゆる時間領域の信号で
あることから、以下OFDM時間領域信号と呼ぶ。この
OFDM時間領域信号は、直交復調された結果、実軸成
分(Iチャンネル信号)と、虚軸成分(Qチャネル信
号)とを含んだ複素信号となっている。直交復調回路1
04により出力されるアナログのOFDM時間領域信号
は、A/D変換回路105に供給される。
【0011】A/D変換回路105は、VCO106か
ら供給されるサンプリングクロックCLKと同期したタ
イミングでOFDM時間領域信号をサンプリングし、ア
ナログ−デジタル変換を行う。A/D変換回路105
は、デジタル化したOFDM時間領域信号をFFT演算
回路107及びウィンドウ同期回路108に供給する。
【0012】VCO106は、A/D変換回路105に
供給するサンプリングクロックCLKを発生する。この
VCO106は、クロック再生回路109から供給され
る誤差信号SEに応じて発振周波数を増減する。この誤
差信号SEは、受信したOFDM信号とサンプリングク
ロックCLKとの周波数及び位相の同期のずれ量を示す
信号である。VCO106は、この誤差信号SEが0と
なるようにサンプリングクロックCLKの周波数及び位
相を制御することによって、受信したOFDM信号から
サンプリングクロックCLKを再生し、OFDM信号の
同期復調を可能としている。具体的に同期がとれている
場合には、VCO106は、1OFDMシンボルを23
04サンプル(2048+256サンプル)でサンプリ
ングする周波数のサンプリングクロックCLKを発生す
ることとなる。
【0013】FFT演算回路107は、OFDM時間領
域信号に対してFFT演算を行い、各サブキャリアに対
して変調されているデータを抽出して出力する。このF
FT演算回路107から出力される信号は、FFTされ
た後のいわゆる周波数領域の信号であることから、以
下、OFDM周波数領域信号と呼ぶ。
【0014】FFT演算回路107は、ガードインター
バルの時間長分の信号をOFDMシンボルから除去する
ことにより得られる有効シンボル長の範囲(2048サ
ンプルの範囲)に対してFFT演算を行う。その演算範
囲(FFTウィンドウ)は、ウィンドウ同期回路108
から供給されるウィンドウ同期信号Wsyncに基づき制御
される。具体的にその演算開始位置は、OFDMシンボ
ルの境界(図15のAに示す位置)から、ガードインタ
ーバルの終了位置(図15のBに示す位置)までの間の
いずれかの位置となる。
【0015】FFT演算回路107から出力されたOF
DM周波数領域信号は、OFDM時間領域信号と同様
に、実軸成分(Iチャンネル信号)と、虚軸成分(Qチ
ャネル信号)とからなる複素信号となっている。OFD
M周波数領域信号は、クロック再生回路109及び後段
のイコライザに供給される。
【0016】FFTウィンドウ同期回路108は、入力
されたOFDM時間領域信号を有効シンボル期間分遅延
させて、ガードインターバル部分とこのガードインター
バルの複写元となる信号との相関性を求め、この相関性
が高い部分に基づきOFDMシンボルの境界位置を算出
し、その境界位置を示すウィンドウ同期信号Wsyncを発
生する。FFTウィンドウ同期回路108は、発生した
ウィンドウ同期信号WsyncをFFT演算回路107に供
給する。
【0017】クロック再生回路109は、FFT演算回
路107から出力されたOFDM時間領域信号に基づ
き、送信されたOFDM信号のクロックとVCO106
から発生されるサンプリングクロックCLKとの周波数
及び位相の誤差を示す誤差信号SEを算出する。クロッ
ク再生回路109は、算出した誤差信号SEをVCO1
06に供給する。
【0018】以上のようなOFDM受信装置101で
は、受信したOFDM信号を同期復調するために、受信
したOFDM信号からクロックを再生するためのクロッ
ク再生回路109及びVCO106を用い、フィードバ
ック制御により、A/D変換回路105のサンプリング
クロックCLKの周波数及び位相を調整している。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のOF
DM受信装置101では、以上のように受信したOFD
M信号の同期復調のためにVCO106及びクロック再
生回路109を用いて、A/D変換回路105のサンプ
リングクロックCLKの周波数及び位相を制御している
ため、その回路構成が複雑化していた。
【0020】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、クロック再生を行うことなくOFDM信
号を復調することができる復調装置及び復調方法を提供
することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる復調装置
は、情報が分割されて複数のサブキャリアに変調される
ことにより生成された有効シンボルと、この有効シンボ
ルの一部の信号波形が複写されることにより生成された
ガードインターバルとが含まれた伝送シンボルを伝送単
位とする直交周波数分割多重(OFDM)信号を復調す
る復調装置であって、上記OFDM信号を所定の周波数
のサンプリングクロックでサンプリングして、デジタル
データに変換するアナログ/デジタル変換手段と、上記
デジタルデータに変換された上記OFDM信号の各伝送
シンボルから、上記有効シンボル分のサブキャリアの本
数分の演算領域を切り出し、切り出した上記演算領域に
対してフーリエ変換して、周波数領域信号を生成するフ
ーリエ変換手段と、伝送シンボルの境界位置を算出し、
算出した伝送シンボルの境界位置に基づき上記伝送シン
ボル内における上記演算領域の位置を制御するウィンド
ウ制御手段とを備え、上記アナログ/デジタル変換手段
のサンプリングクロックは、上記OFDM信号と非同期
であることを特徴とする。
【0022】この復調装置では、OFDM信号を非同期
のサンプリングクロックでサンプリングしてデジタルデ
ータに変換し、伝送シンボルから有効シンボル分のサン
プル数のデータを演算範囲として切り出し、切り出した
演算範囲に対してフーリエ変換を行う。
【0023】本発明にかかる復調装置は、上記伝送シン
ボルの境界位置から次の伝送シンボルの境界位置までを
上記サンプリングクロックでカウントし、このカウント
量に基づき上記OFDM信号と上記サンプリングクロッ
クとの周波数誤差を算出し、この周波数誤差に基づき各
伝送シンボルに生じているクロック位相誤差を算出し、
各伝送シンボルに生じているクロック位相誤差と各サブ
キャリア周波数とに基づき各サブキャリア毎のクロック
位相誤差を算出するクロック位相誤差算出手段と、上記
各サブキャリア毎のクロック位相誤差に基づき、上記周
波数領域信号の各サブキャリアのクロック位相誤差を補
正する位相補正手段とを備えることを特徴とする。
【0024】この復調装置では、OFDM信号を非同期
のサンプリングクロックでサンプリングしてデジタルデ
ータに変換し、伝送シンボルから有効シンボル分のサン
プル数のデータを演算範囲として切り出し、切り出した
演算範囲に対してフーリエ変換を行う。さらに、この復
調装置では、サンプリングクロックにより伝送シンボル
のシンボル期間をカウントしたときのカウント量に基づ
き周波数誤差を算出し、この周波数誤差に基づきサンプ
リングクロックが非同期であることの影響により生じる
クロック位相誤差を補正する。
【0025】本発明にかかる復調装置は、上記周波数領
域信号の全てのサブキャリアに共通する共通位相誤差を
算出し、この共通位相誤差を角度情報で出力する共通位
相誤差算出手段を備え、上記位相補正手段は、上記共通
位相誤差と上記クロック位相誤差とを加算し、加算した
誤差情報に基づき上記周波数領域信号を位相補正するこ
とを特徴とする。
【0026】この復調装置では、OFDM信号を非同期
のサンプリングクロックでサンプリングしてデジタルデ
ータに変換し、伝送シンボルから有効シンボル分のサン
プル数のデータを演算範囲として切り出し、切り出した
演算範囲に対してフーリエ変換を行う。さらに、この復
調装置では、サンプリングクロックにより伝送シンボル
のシンボル期間をカウントしたときのカウント量に基づ
きクロック位相誤差を算出するとともに、全てのサブキ
ャリアに共通する共通位相誤差を算出し、このクロック
位相誤差と共通位相誤差とを角度信号の状態で加算し、
加算して得られた誤差情報に基づきOFDM信号の位相
補正を行う。
【0027】本発明にかかる復調装置は、上記伝送シン
ボルの境界位置から次の伝送シンボルの境界位置までを
上記サンプリングクロックでカウントし、このカウント
量に基づき上記OFDM信号と上記サンプリングクロッ
クとの周波数誤差を算出し、この周波数誤差に基づき1
伝送シンボル単位毎に生じるクロック位相誤差を算出
し、この1伝送シンボル単位毎に生じるクロック位相誤
差と各サブキャリア周波数とに基づき各サブキャリア毎
のクロック位相誤差を算出するクロック位相誤差算出手
段と、上記各サブキャリア毎のクロック位相誤差に基づ
き、上記周波数領域信号の各サブキャリアのクロック位
相誤差を補正する位相補正手段とを備えることを特徴と
する。
【0028】この復調装置では、OFDM信号を非同期
のサンプリングクロックでサンプリングしてデジタルデ
ータに変換し、伝送シンボルから有効シンボル分のサン
プル数のデータを演算範囲として切り出し、切り出した
演算範囲に対してフーリエ変換を行う。さらに、この復
調装置では、サンプリングクロックにより伝送シンボル
のシンボル期間をカウントしたときのカウント量に基づ
き周波数誤差を算出し、この周波数誤差に基づき1伝送
シンボル単位毎に生じるクロック位相誤差を算出して、
サンプリングクロックが非同期であることの影響により
生じるOFDM信号のクロック位相誤差を補正する。
【0029】本発明にかかる復調方法は、情報が分割さ
れて複数のサブキャリアに変調されることにより生成さ
れた有効シンボルと、この有効シンボルの一部の信号波
形が複写されることにより生成されたガードインターバ
ルとが含まれた伝送シンボルを伝送単位とする直交周波
数分割多重(OFDM)信号を復調する復調方法であっ
て、上記OFDM信号を、このOFDM信号と非同期の
周波数のサンプリングクロックでサンプリングして、デ
ジタルデータに変換し、伝送シンボルの境界位置を算出
し、算出した伝送シンボルの境界位置に基づき、上記有
効シンボル分のサブキャリアの本数分の演算領域を切り
出し、切り出した上記演算領域に対してフーリエ変換す
ることを特徴とする。
【0030】この復調方法では、OFDM信号を非同期
のサンプリングクロックでサンプリングしてデジタルデ
ータに変換し、伝送シンボルから有効シンボル分のサン
プル数のデータを演算範囲として切り出し、切り出した
演算範囲に対してフーリエ変換を行う。
【0031】本発明にかかる復調方法は、上記伝送シン
ボルの境界位置から次の伝送シンボルの境界位置までを
上記サンプリングクロックでカウントし、このカウント
量に基づき上記OFDM信号と上記サンプリングクロッ
クとの周波数誤差を算出し、この周波数誤差に基づき各
伝送シンボルに生じるクロック位相誤差を算出し、各伝
送シンボルに生じるクロック位相誤差と各サブキャリア
周波数とに基づき各サブキャリア毎のクロック位相誤差
を算出し、上記各サブキャリア毎のクロック位相誤差に
基づき、上記周波数領域信号の各サブキャリアのクロッ
ク位相誤差を補正することを特徴とする。
【0032】この復調方法では、OFDM信号を非同期
のサンプリングクロックでサンプリングしてデジタルデ
ータに変換し、伝送シンボルから有効シンボル分のサン
プル数のデータを演算範囲として切り出し、切り出した
演算範囲に対してフーリエ変換を行う。さらに、この復
調装置では、サンプリングクロックにより伝送シンボル
のシンボル期間をカウントしたときのカウント量に基づ
き周波数誤差を算出し、この周波数誤差に基づきサンプ
リングクロックが非同期であることの影響により生じる
クロック位相誤差を補正する。
【0033】本発明にかかる復調方法は、上記周波数領
域信号の全てのサブキャリアに共通する共通位相誤差を
算出し、この共通位相誤差を角度情報で出力し、上記共
通位相誤差と上記クロック位相誤差とを加算し、加算し
た誤差情報に基づき上記周波数領域信号を位相補正する
ことを特徴とする。
【0034】この復調方法では、OFDM信号を非同期
のサンプリングクロックでサンプリングしてデジタルデ
ータに変換し、伝送シンボルから有効シンボル分のサン
プル数のデータを演算範囲として切り出し、切り出した
演算範囲に対してフーリエ変換を行う。さらに、この復
調装置では、サンプリングクロックにより伝送シンボル
のシンボル期間をカウントしたときのカウント量に基づ
きクロック位相誤差を算出するとともに、全てのサブキ
ャリアに共通する共通位相誤差を算出し、このクロック
位相誤差と共通位相誤差とを角度信号の状態で加算し、
加算して得られた誤差情報に基づきOFDM信号の位相
補正を行う。
【0035】本発明にかかる復調方法は、上記伝送シン
ボルの境界位置から次の伝送シンボルの境界位置までを
上記サンプリングクロックでカウントし、このカウント
量に基づき上記OFDM信号と上記サンプリングクロッ
クとの周波数誤差を算出し、この周波数誤差に基づき1
伝送シンボル単位毎に生じるクロック位相誤差を算出
し、この1伝送シンボル単位毎に生じるクロック位相誤
差と各サブキャリア周波数とに基づき各サブキャリア毎
のクロック位相誤差を算出し、上記各サブキャリア毎の
クロック位相誤差に基づき、上記周波数領域信号の各サ
ブキャリアのクロック位相誤差を補正することを特徴と
する。
【0036】この復調方法では、OFDM信号を非同期
のサンプリングクロックでサンプリングしてデジタルデ
ータに変換し、伝送シンボルから有効シンボル分のサン
プル数のデータを演算範囲として切り出し、切り出した
演算範囲に対してフーリエ変換を行う。さらに、この復
調装置では、サンプリングクロックにより伝送シンボル
のシンボル期間をカウントしたときのカウント量に基づ
き周波数誤差を算出し、この周波数誤差に基づき1伝送
シンボル単位毎に生じるクロック位相誤差を算出して、
サンプリングクロックが非同期であることの影響により
生じるOFDM信号のクロック位相誤差を補正する。
【0037】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態とし
て、本発明を適用したOFDM方式によるデジタル放送
の受信装置(OFDM受信装置)について説明する。
【0038】なお、以下に説明する第1から第4の実施
の形態は、本発明をDVB−T規格(2Kモード、ガー
ドインターバル長が有効シンボルの1/8の期間)に適
用したOFDM受信装置である。また、以下説明に用い
る各図において、ブロック間で伝達される信号が複素信
号の場合には太線で信号成分を表現し、ブロック間で伝
達される信号が実数信号の場合には細線で信号成分を表
現している。
【0039】第1の実施の形態 まず、第1の実施の形態のOFDM受信装置について説
明をする。
【0040】図1に本発明を適用した第1の実施の形態
のOFDM受信装置のブロック構成図を示す。
【0041】本発明の第1の実施の形態のOFDM受信
装置1は、図1に示すように、アンテナ2と、チューナ
3と、直交復調回路4と、A/D変換回路5と、クロッ
ク発生回路6と、FFT演算回路7、ウィンドウ同期回
路8とを備えている。
【0042】放送局から放送されたデジタルテレビジョ
ン放送の放送波は、OFDM受信装置1のアンテナ2に
より受信され、RF信号としてチューナ3に供給され
る。
【0043】アンテナ2により受信されたRF信号は、
チューナ3によりIF信号に周波数変換され、直交復調
回路4に供給される。
【0044】直交復調回路4は、IF信号を直交復調
し、ベースバンドのアナログのOFDM信号を出力す
る。この直交復調回路4から出力されるベースバンドの
アナログのOFDM信号は、FFT(Fast Fourier Tra
nsform)演算される前のいわゆる時間領域の信号である
ことから、OFDM時間領域信号と呼ぶ。このOFDM
時間領域信号は、直交復調された結果、実軸成分(Iチ
ャンネル信号)と、虚軸成分(Qチャネル信号)とを含
んだ複素信号となっている。直交復調回路4から出力さ
れるアナログのOFDM時間領域信号は、A/D変換回
路5に供給される。
【0045】A/D変換回路5は、クロック発生回路6
から供給されるサンプリングクロックCLKと同期した
タイミングでOFDM時間領域信号をサンプリングし、
アナログ−デジタル変換を行う。A/D変換回路5は、
デジタル化したOFDM時間領域信号をFFT演算回路
7及びウィンドウ同期回路8に供給する。
【0046】クロック発生回路6は、例えば、高精度で
安定した水晶発振器等により構成され、A/D変換回路
5に供給するサンプリングクロックCLKを発生する。
クロック発生回路6から発生されるサンプリングクロッ
クCLKのクロック周波数は、有効シンボルのサンプリ
ング数が2048サンプルでサンプリングする程度の周
波数とされ、予めシステムにより設定される。なお、こ
のクロック発生回路6は、受信するOFDM信号とは非
同期とされており、常に一定の周波数のサンプリングク
ロックを出力する。
【0047】FFT演算回路7は、OFDM時間領域信
号に対してFFT演算を行い、各サブキャリアに対して
変調されているデータを抽出して出力する。このFFT
演算回路7から出力される信号は、FFTされた後のい
わゆる周波数領域の信号であることから、以下、OFD
M周波数領域信号と呼ぶ。
【0048】FFT演算回路7は、ガードインターバル
の時間長分の信号をOFDMシンボルから除去すること
により得られる有効シンボル長の範囲(2048サンプ
ルの範囲)に対してFFT演算を行う。その演算範囲
(FFTウィンドウ)は、ウィンドウ同期回路8から供
給されるウィンドウ同期信号Wsyncにより制御される。
その演算開始位置は、OFDMシンボルの境界から、ガ
ードインターバルの終了位置までの間のいずれかの位置
となる。
【0049】FFT演算回路7から出力されたOFDM
周波数領域信号は、OFDM時間領域信号と同様に、実
軸成分(Iチャンネル信号)と、虚軸成分(Qチャネル
信号)とからなる複素信号となっている。OFDM周波
数領域信号は、後段の位相補正回路やイコライザ等に供
給される。
【0050】FFTウィンドウ同期回路8は、入力され
たOFDM時間領域信号を有効シンボル期間分遅延させ
て、ガードインターバル部分とこのガードインターバル
の複写元となる信号との相関性を求め、この相関性が高
い部分に基づきOFDMシンボルの境界位置を算出し、
その境界位置に基づき生成されたウィンドウ同期信号W
syncを発生する。FFTウィンドウ同期回路8は、発生
したウィンドウ同期信号WsyncをFFT演算回路7に供
給する。
【0051】FFTウィンドウ同期回路8は、具体的に
は、下式に示すような、自己相関関数Corr(t)を
算出することにより、シンボル境界を算出する。
【0052】
【数1】
【0053】この式は、OFDM時間領域信号(f
(t))を時間軸方向に有効シンボル期間Tuだけ平行
移動させたときの自己相関関数(積分領域はガードイン
ターバル期間Tgとする)を示している。そして、FF
Tウィンドウ同期回路8は、この自己相関関数Corr
(t)のピーク位置を求め、そのピーク位置がOFDM
シンボルの境界となる。
【0054】これを図面を用いて順に説明すると、ま
ず、図2(A)に示すような元のOFDM時間領域信号
(f(t))に対して、図2(B)に示すようなTu時
間遅延した信号の共役関数であるOFDM時間領域信号
(f(t−Tu))を求める。次に、この(f(t))
と(f(t−Tu))とを複素乗算し、複素乗算して得
られた関数を時間積分する。この時間積分して得られた
関数が、自己相関関数(Corr(t))である。そし
て、この自己相関関数(Corr(t))の値がもっと
も高いピーク部分が、ガードインターバルと相関性の高
い部分となる。すなわち、図2(C)に示すような自己
相関関数(Corr(t))のもっとも高いピーク値が
示す時間が、ガードインターバルのコピー元となる波形
と一致した時間を示していることとなる。従って、この
ピーク位置の情報に基づきOFDMシンボルの境界、さ
らに、FFTウィンドウを算出することができる。
【0055】ウィンドウ同期回路8の回路構成につい
て、図3を用いてさらに詳細に説明をする。
【0056】ウィンドウ同期回路8は、有効シンボル長
遅延メモリ21と、複素乗算回路22と、積分回路23
と、二乗回路24と、最大値サーチ回路25と、ウィン
ドウ発生回路26とを備えている。
【0057】A/D変換回路5から出力されたOFDM
時間領域信号(f(t))は、ウィンドウ同期回路8の
遅延メモリ21及び複素乗算回路22に供給される。
【0058】有効シンボル長遅延メモリ21は、供給さ
れたOFDM時間領域信号を有効シンボル時間(Tu)
分遅延させる。有効シンボル長遅延メモリ21は、OF
DM時間領域信号の遅延信号(f(t−Tu))を、複
素乗算回路22に供給する。
【0059】複素乗算回路22は、OFDM時間領域信
号(f(t))と、上記遅延信号(f(t−Tu))と
を複素乗算し、複素乗算結果(f(t)・f(t−T
u)※)を積分回路23に供給する。
【0060】積分回路23は、上記複素乗算結果(f
(t)・f(t−Tu)※)を時間tで積分し、上記数
1で示した自己相関関数(Corr(t))を求める。
積分回路23は、求めた自己相関関数(Corr
(t))を二乗回路24に供給する。
【0061】二乗回路24は、供給された自己相関関数
(Corr(t))の実数成分(CI)及び虚数成分
(QI)をそれぞれ二乗する。次に、自己相関関数(C
orr(t))の実数成分の二乗と虚数成分の二乗の加
算値を求め、自己相関関数の絶対値の二乗成分を求め
る。二乗回路24は、求めた自己相関関数の絶対値の二
乗成分を最大値サーチ回路25に供給する。
【0062】最大値サーチ回路25は、供給された自己
相関関数(Corr(t))の絶対値の二乗成分のピー
ク値を算出し、そのピーク値が算出されたタイミングで
ONとなるピーク検出信号SPを発生する。最大値サー
チ回路25から発生されたピーク検出信号SPは、ウィ
ンドウ発生回路26に供給される。
【0063】ウィンドウ発生回路26には、クロック発
生回路6から発生されたサンプリングクロックCLK
と、最大値サーチ回路25から出力されたピーク検出信
号SPが供給される。ウィンドウ発生回路26は、ピー
ク検出信号SPに応じてFFTウィンドウのウィンドウ
位置を決定し、例えばパルス状のウィンドウ同期信号W
syncを出力する。例えば、パルス状のウィンドウ同期信
号WsyncがONとなっているタイミングがFFTウィン
ドウの位置を示している。
【0064】ウィンドウ発生回路26は、例えば、OF
DMシンボル境界位置からFFT演算開始位置までのオ
フセット量、及び、OFDMシンボル境界位置からFF
T演算終了位置までオフセット量をそれぞれ予め定めて
おく。そして、例えば、図4に示すように、ピーク検出
信号SPが供給されたタイミングからサンプリングクロ
ックCLKをカウントして、そのカウント値が演算開始
位置を示すオフセット量となるとONとなり、そのカウ
ント値が演算終了位置を示すオフセット量となるとOF
Fとなるようなウィンドウ同期信号Wsyncを発生する。
演算開始位置から演算終了位置までのカウント量は、有
効シンボル長のサンプル数(2048カウント)とな
る。FFT演算回路7は、このようなウインドウ同期信
号Wsyncが供給されると、供給されたOFDMシンボル
の全サンプル(2304サンプル)から、ウィンドウ同
期信号WsyncがONとなっているタイミングのサンプル
を抜き出し、その抜き出したサンプルに対してのみFF
T演算を行う。
【0065】つぎに、ピーク検出信号SPと、ウィンド
ウ同期信号Wsyncの発生タイミングとの関係についてさ
らに説明する。
【0066】本発明の第1の実施の形態のOFDM受信
装置1では、クロック発生回路6が、周波数が固定され
たサンプリングクロックCLKを発生する。A/D変換
回路5は、このサンプリングクロックCLKにより動作
する。すなわち、OFDM受信装置1では、A/D変換
器5のサンプリングクロックが、受信したOFDM信号
に対して同期しいない。
【0067】従って、OFDMシンボルのシンボル期間
をサンプリングクロックCLKによりカウントした場
合、そのカウント数は、同期がとれていた場合のカウン
ト数(2304サンプル)と異なる場合がある。
【0068】具体的には、ピーク検出信号SPの間隔を
カウントした値がシンボル期間のカウント数となるが、
そのシンボル期間のカウント数が2304カウントで一
定とならず前後に増減する場合がある。例えば、図5に
示しているように、標準のカウント数を2304カウン
トとしたとき、OFDMシンボル期間のカウント数が、
標準カウント数以下の2303、2302、2301・
・・といったカウント数や、標準カウント数以上の23
05、2306、2307・・・といったカウント数と
なる場合がある。
【0069】ところが、FFT演算回路7は、OFDM
シンボルの全サンプルからガードインターバルのサンプ
ル数を除いた有効シンボル分のサンプル数(2048サ
ンプル)に対して、FFT演算を行う。従って、ウィン
ドウ発生回路26は、供給されたピーク値検出信号SP
を基準として、2つのOFDMシンボルをまたがないよ
うな、有効シンボル分のカウント幅(2048カウン
ト)のウィンドウ同期信号WSYNCを生成すれば、FFT
演算は可能となる。
【0070】従って、このOFDM受信装置1では、A
/D変換回路5のサンプリングクロックCLKを受信し
たOFDM信号と非同期とするとともに、ウィンドウ同
期回路8を用いて検出した自己相関関数のピーク位置を
基準にFFT演算範囲を定めるようにしている。そのた
め、このOFDM受信装置1では、OFDMシンボル期
間のカウント数が標準期間(2304サンプル)と比べ
て増減したとしても、OFDMシンボル期間に少なくと
も有効シンボル分のカウント数(2048サンプル)さ
え確保されていれば、FFT演算を行うことができる。
【0071】このように、第1の実施の形態のOFDM
受信装置1では、A/D変換回路5のサンプリングクロ
ックCLKを受信信号に同期させなくても、サンプリン
グクロックCLKによるOFDMシンボル期間のカウン
ト数に応じてFFTウィンドウの位置を制御することに
よって、受信したOFDM信号を正しく復調することが
できる。
【0072】第2の実施の形態 つぎに、第2の実施の形態のOFDM受信装置について
説明をする。なお、この第2の実施の形態の説明をする
にあたり、上述した第1の実施の形態のOFDM受信装
置1と同一の構成要素については図面中に同一の符号を
付け、その詳細な説明を省略する。
【0073】図6に本発明を適用した第2の実施の形態
のOFDM受信装置のブロック構成図を示す。
【0074】本発明の第2の実施の形態のOFDM受信
装置31は、図6に示すように、アンテナ2と、チュー
ナ3と、直交復調回路4と、A/D変換回路5と、クロ
ック発生回路6と、FFT演算回路7、ウィンドウ同期
回路8と、クロック誤差検出回路32と、複素変換回路
33と、位相補正回路34とを備えている。
【0075】クロック誤差検出回路32には、ウィンド
ウ同期回路8により生成されたピーク検出信号SP及び
クロック発生回路6により発生されたサンプリングクロ
ックCLKが供給される。このピーク検出信号SPは、
自己相関関数(Corr(t))の絶対値の二乗成分の
ピーク値を算出し、そのピーク値が算出されたタイミン
グでONとなる信号である。サンプリングクロックCL
Kは、受信したOFDM信号と非同期のクロックであ
る。
【0076】上述した第1の実施の形態で説明したよう
に、FFT演算回路7は、OFDMシンボル期間のカウ
ント数が標準期間(2304サンプル)と比べて増減し
たとしても、自己相関関数のピーク値に基づきFFTウ
ィンドウの開始位置が制御されているので、OFDMシ
ンボル期間に少なくとも有効シンボル分のカウント数
(2048サンプル)さえ確保されていれば、FFT演
算を行うことができる。しかしながら、FFT演算が可
能であったとしても、その演算結果には、OFDM信号
とサンプリングクロックCLKとの同期ずれの影響が、
各サブキャリアの位相誤差として発生する。
【0077】クロック誤差検出回路32は、このような
サンプリングクロックCLKの同期ずれの影響に基づく
位相誤差情報を算出して、その位相誤差情報を角度情報
(位相補正量θclk(n):nはキャリア番号)にして
出力するものである。
【0078】クロック誤差検出回路32の具体的な回路
構成についてさらに詳細に説明をする。
【0079】クロック誤差検出回路32は、図6に示す
ように、カウンタ35と、ROM36と、減算回路37
と、累積加算回路38と、剰余回路39と、位相補正量
算出回路40とを備えている。
【0080】カウンタ35には、ウィンドウ同期回路8
から出力されるピーク検出信号SPと、クロック発生回
路6により発生されるサンプリングクロックCLKとが
供給される。カウンタ35は、クロック発生回路6から
発生されたサンプリングクロックCLKをカウントし、
内部レジスタ等にそのカウント値xを格納する。このカ
ウンタ35内の内部レジスタは、ピーク検出信号SP
供給されたタイミングでリセットされるとともに、格納
しているカウント値xを減算回路37に出力する。すな
わち、カウンタ35は、各OFDMシンボルのシンボル
期間を、サンプリングクロックCLKによりカウントし
たときのカウント値を出力している。
【0081】ROM36には、OFDM時間領域信号と
サンプリングクロックCLKとの同期がとれていた場合
におけるOFDMシンボルのシンボル期間のサンプル数
データが格納されている。すなわち、OFDM受信装置
31においては、有効シンボルのサンプル数(204
8)とガードインターバルのサンプル数(256)とを
加算した値である標準カウント値(xtyp:2304)
が格納されている。
【0082】減算回路37は、カウンタ35から出力さ
れたOFDMシンボルのカウント値xから、ROM36
に格納された標準カウント値xtypを減算し、FFTウ
ィンドウ誤差αを算出する。算出されたFFTウィンド
ウ誤差αは、累積加算回路38に供給される。ここで、
このFFTウィンドウ誤差αが意味するところは、各O
FDMシンボルとサンプリングクロックCLKとの周波
数誤差量を示している。すなわち、この減算回路37で
は、本来のOFDMシンボルのサンプル数と、サンプリ
ングクロックCLKによりカウントしたときのOFDM
シンボルのカウント数との差分をとっているため、各O
FDMシンボルとサンプリングクロックCLKとの周波
数の同期がとられていれば、図7の(A)に示すように
FFTウィンドウ誤差αは0となるが、周波数の同期が
とられておらずサンプリングクロックCLKの周波数が
高い状態であれば例えば図7の(B)や図7の(D)に
示すようにFFTウィンドウ誤差αは+の値となり、周
波数サンプリングクロックCLKの周波数が低い状態で
あれば例えば図7の(C)に示すようにFFTウィンド
ウ誤差αは−の値となる。
【0083】なお、このFFTウィンドウ誤差αは、サ
ンプリングクロックCLKの周波数単位で離散的に表さ
れた周波数誤差であるので、このサンプリングクロック
CLKの周期以下の誤差は毎シンボル毎には出現せず
に、一定シンボル期間その誤差が蓄積された後に一定量
の誤差が出現する場合がある。
【0084】累積加算回路38は、各OFDMシンボル
毎のFFTウィンドウ誤差αを累積加算して、位相補正
を行う当該OFDMシンボルにおける累積誤差量βを求
める。累積加算回路38は、累積誤差量βを剰余回路3
9に供給する。
【0085】剰余回路39は、mシンボルまでの誤差量
を累積加算したときの累積誤差量βを、有効シンボルの
サンプリング数N(2048)で割ったときの余りを示
す位相誤差量βmに変換する処理を行う。すなわち、累
積誤差量βを、有効シンボル内の回転位相値に置き換え
る処理を行う。具体的には、以下のような演算を行い、
位相誤差量βmを求める。
【0086】βm=(α+βm-1)%N かつ、(−N/
2<βm<N/2) 位相補正量算出回路40は、剰余回路39で求められた
位相誤差量βmから、各サブキャリアに応じた位相補正
量θclk(n)を、以下の式に基づき求める。
【0087】θclk(n)=2πnβm/N ここで、nは、各サブキャリアのサブキャリア番号を示
し、Nは有効シンボルのサンプル数を示している。
【0088】図8は、一例として、OFDM信号の各周
波数のサブキャリアの配置と、サブキャリア番号を示し
ている。この図8に示すように、この例においては、O
FDM信号の中心周波数に位置するサブキャリアのサブ
キャリア番号を0としている。各サブキャリアは、周波
数Δf(Δf=1/T:Tは有効シンボル長)間隔で配
置され、それぞれにサブキャリア番号が付けられてい
る。例えば、中心周波数より低い周波数に配置されてい
るサブキャリアには、−1〜−1024のサブキャリア
番号が付与され、中心周波数より高い周波数に配置され
ているサブキャリアには、1〜1023のサブキャリア
番号が付与されている。
【0089】以上のようにクロック誤差検出回路32
は、位相補正量θclk(n)を求め、求めた位相補正量
θclk(n)を複素変換回路33に供給する。
【0090】続いて、複素変換回路33は、供給された
位相補正量θclk(n)に対して、サイン及びコサイン
をとり、複素信号に変換する。複素変換回路33は、複
素変換をした位相補正量(cos(θclk(n)),s
in(θclk(n)))を位相補正回路34に供給す
る。
【0091】位相補正回路34は、FFT演算回路7か
ら出力されるOFDM周波数領域信号の各サブキャリア
に対応したデータに対して、複素変換回路33から出力
される位相補正量(cos(θclk(n)),sin
(θclk(n)))を複素乗算して、サンプリングクロ
ックCLKが非同期であることにより生じる各サブキャ
リアの位相誤差を補正する。具体的には、以下に示すよ
うな行列演算を行う。
【0092】
【数2】
【0093】上式において、Iin(n),Qin
(n)は、FFT演算回路34から出力されたサブキャ
リア番号nの演算結果であり、Iin(n)が実数成
分,Qin(n)が虚数成分を示している。また、Io
ut(n),Qout(n)は、位相補正回路34から
出力されるサブキャリア番号nの位相補正結果であり、
Iout(n)が実数成分,Qout(n)が虚数成分
を示している。
【0094】そして、位相補正回路34は、位相誤差成
分が除去されたOFDM周波数領域信号を、例えば、イ
コライザ等に供給する。
【0095】以上のように、本発明の第2の実施の形態
のOFDM受信装置31では、A/D変換回路5のサン
プリングクロックCLKを受信信号に同期させなくて
も、サンプリングクロックCLKによるOFDMシンボ
ル期間のカウント数に応じてFFTウィンドウの位置を
制御することによって、受信したOFDM信号を正しく
復調することができる。それとともに、このOFDM受
信装置31では、OFDMシンボル期間をサンプリング
クロックCLKによってカウントすることによって上記
OFDM信号と上記サンプリングクロックとの周波数誤
差を算出し、サンプリングクロックCLKの周波数誤差
に基づくFFT演算後の各サブキャリアに生じる位相誤
差を補正することができる。
【0096】なお、例えば、DBSKやDQPSK等の
位相変調方式により各サブキャリアにデータが変調され
ているOFDM信号を受信する場合には、上記OFDM
受信装置31の構成は、図9に示すように、FFT演算
回路7と位相補正回路34との間に、差動復調回路41
が設けられる。ここで、この差動復調を行った場合、各
OFDMシンボルに生じる位相誤差は、時間的に前に存
在するOFDMシンボルに含まれている位相誤差量が除
去されている。従って、差動復調回路41が設けられた
場合には、クロック誤差検出回路32は、上述した図6
に示した構成と比較して、累積加算回路38が取り除か
れた構成となる。
【0097】また、上記第2の実施の形態のOFDM受
信装置31は、図10に示すように、ウィンドウ位置調
整回路42を設けてもよい。ウィンドウ位置調整回路4
2は、外部から供給されるウィンドウ制御信号に応じ
て、ウィンドウ同期回路8に備えられるウィンドウ発生
回路26を制御する。
【0098】例えば、ウィンドウ発生回路26は、上述
したように、ピーク検出信号SPに基づき、OFDMシ
ンボル内におけるFFTウィンドウのウィンドウ位置を
決定し、そのウィンドウ位置を特定する例えばパルス状
のウィンドウ同期信号Wsyncを出力する。このウィンド
ウ位置の決定は、例えば、ピーク検出信号SPが供給さ
れたタイミングからFFT演算の演算開始位置から演算
終了位置までのそれぞれのオフセット量を予め定めてお
き、行われる。そして、ウィンドウ発生回路26は、例
えば、ピーク検出信号SPが供給されたタイミングから
サンプリングクロックCLKをカウントして、そのカウ
ント値が演算開始位置を示すオフセット量となるとON
となり、そのカウント値が演算終了位置を示すオフセッ
ト量とあるとOFFとなるようなウィンドウ同期信号W
syncを発生する。
【0099】ここで、ウィンドウ位置調整回路42は、
例えば、例えば、OFDM信号の受信状態に応じて、例
えば、FFTウィンドウの開始位置を、OFDMシンボ
ルの境界位置にしたり、また、有効シンボルの開始位置
にしたり、任意に調整できるように、ウィンドウ発生回
路26のオフセット量を制御するようになっている。
【0100】そして、ウィンドウ位置調整回路42は、
このようにウィンドウ位置を調整することによって生じ
るサブキャリア番号nの位置ずれを補正するため、位相
補正量算出回路40で用いられるサブキャリア番号nを
直接供給するようになっている。
【0101】このようにウィンドウ位置調整回路42を
設けることにより、FFTウィンドウの位置を能動的に
自在に変更することができる。
【0102】また、上記第2の実施の形態のOFDM受
信装置31では、図10に示すように、累積加算回路3
8に対して累積誤差量βの初期値β0を与えるメモリ4
3を設けてもよい。例えば、電源投入時におけるクロッ
ク発生回路6の特性、或いは、所定時間の間スタンバイ
状態とした後に受信動作を開始したときの特性等に応じ
て、初期値β0を予め設定しておく。累積加算回路38
は、受信が開始されると、まず、この初期値β0をメモ
リ43から読み出し、この初期値β0に対してαを加算
していくようにする。このように初期値β0を設定して
おくことによって、サンプリングクロックCLKの周波
数誤差に基づく位相誤差の補正の初期応答が素早くでき
る。
【0103】第3の実施の形態 つぎに、第3の実施の形態のOFDM受信装置について
説明をする。なお、この第3の実施の形態の説明をする
にあたり、上述した第1の実施の形態のOFDM受信装
置1及び第2の実施の形態のOFDM受信装置31と同
一の構成要素については図面中に同一の符号を付け、そ
の詳細な説明を省略する。
【0104】図11に、本発明を適用した第3の実施の
形態のOFDM受信装置のブロック構成図を示す。
【0105】本発明の第3の実施の形態のOFDM受信
装置51は、図11に示すように、アンテナ2と、チュ
ーナ3と、直交復調回路4と、A/D変換回路5と、ク
ロック発生回路6と、FFT演算回路7、ウィンドウ同
期回路8と、クロック誤差検出回路32と、複素変換回
路33と、位相補正回路34と、CPE算出回路52
と、加算回路53と、1シンボル遅延回路54とを備え
ている。
【0106】CPE算出回路52は、OFDM周波数領
域信号に含まれているCPE(Common Phase Error)の
算出を行う。このCPEは、サブキャリアの位相変動に
よる雑音であり、すべてのサブキャリアに対して同じ位
相で乗っている雑音である。CPE算出回路52は、算
出したCPEを角度情報の位相補正量θCPEとして出力
する。
【0107】具体的に、CPE算出回路52は、差動復
調回路61と、CP選択回路62と、平均化回路63
と、Tan-1回路64と、累積加算回路65とから構成
される。
【0108】差動復調回路61は、FFT演算回路7か
ら出力されたOFDM周波数領域信号に対して、シンボ
ル間の差動復調を行い、差動復調信号を求める。この差
動復調回路61の回路構成は、例えば、1シンボル遅延
回路と、乗算器とからなり、1シンボル分遅延させたO
FDM周波数領域信号と、遅延していないOFDM周波
数領域信号とを、シンボル間で複素乗算する。差動復調
回路61は、算出したシンボル間の差動復調データをC
P選択回路62に供給する。
【0109】CP選択回路62は、供給されたシンボル
間の一回差動復調データのうち、CP信号成分の一回差
動復調データを抽出する。CP信号は、有効シンボル内
の複数のサブキャリアのうち、予め定められた位置に複
数含まれている。例えば、DVB−T規格(2Kモー
ド)においては、1シンボル内に45個のCP信号が含
まれている。CP選択回路62は、例えば、CP信号が
変調されているサブキャリアのサブキャリア番号を記憶
しておき、そのサブキャリア番号のデータのみを抜き出
すことによって、CP信号を選択する。CP信号成分の
シンボル間の一回差動復調データは、平均化回路63に
供給される。
【0110】平均化回路63は、CP信号のシンボル間
の一回差動復調データを、1シンボル内で平均化する。
平均化回路63は、例えば45個のCP信号の一回差動
復調データの1シンボル内における平均値を求め、その
値をシンボル内の位相変動量として出力する。この位相
変動量は、Tan-1回路63に供給される。
【0111】Tan-1回路63は、複素信号として供給
される位相変動量に対して、実数成分と虚数成分とのア
ークタンジェントを演算することにより、位相変動量の
角度データを求める。求められた位相変動量の角度デー
タは、累積加算回路65に供給される。
【0112】累積加算回路65は、供給された角度デー
タを累積加算することによって、位相補正量θCPEを算
出する。算出した1シンボル毎の位相変動成分を累積加
算することによって、OFDM信号の位相変動に追従し
ていく位相補正量θCPEを生成することができる。
【0113】CPE算出回路52により算出された位相
補正量θCPEは、加算回路53に供給される。
【0114】加算回路53には、CPE算出回路52か
ら出力される位相補正量θCPEと、クロック誤差検出回
路32から出力される位相補正量θclk(n)とが供給
される。加算回路53は、これらの二つの位相補正量を
加算して、位相補正量θを生成する。加算回路53は、
生成した位相補正量θを複素変換回路33に供給する。
【0115】複素変換回路33は、位相補正量θ
clk(n)と位相補正量θCPEとを加算して得られた位相
補正量θを、複素信号に変換し、位相補正回路34に供
給する。
【0116】位相補正回路34には、FFT演算回路7
から出力されたOFDM周波数領域信号が、1シンボル
遅延回路54により1シンボル分遅延されて供給され
る。1シンボル分遅延されるのは、CPE算出回路52
によりCPE補正信号を求める際に、差動復調を行うの
で、1シンボル分処理が遅延するためである。
【0117】位相補正回路34は、OFDM周波数領域
信号と、複素信号に変換された位相補正量θとを複素乗
算して、OFDM信号とサンプリングクロックCLKと
の同期ずれの影響により生じている各サブキャリアの位
相誤差成分、及び、CPEにより生じている各サブキャ
リアに同一の位相誤差成分とをOFDM周波数領域信号
から除去する。
【0118】位相補正回路34は、位相誤差成分が除去
されたOFDM周波数領域信号を、例えば、イコライザ
等に供給する。
【0119】以上のように、本発明の第3の実施の形態
のOFDM受信装置51では、A/D変換回路5のサン
プリングクロックCLKを受信信号に同期させなくて
も、サンプリングクロックCLKによるOFDMシンボ
ル期間のカウント数に応じてFFTウィンドウの位置を
制御することによって、受信したOFDM信号を正しく
復調することができる。それとともに、このOFDM受
信装置51では、OFDMシンボル期間をサンプリング
クロックCLKによってカウントすることによって上記
OFDM信号と上記サンプリングクロックとの周波数誤
差を算出し、サンプリングクロックCLKの周波数誤差
に基づくFFT演算後の各サブキャリアに生じる位相誤
差を補正することができる。さらに、このOFDM受信
装置51では、サンプリングクロックCLKの周波数誤
差に基づく影響による位相誤差と、CPE誤差と角度信
号の状態で加算することにより、OFDM周波数領域信
号に対して1つの位相補正回路によりこれら2つの位相
誤差を除去することができ、回路構成が簡単となる。
【0120】なお、例えば、DBSKやDQPSK等の
位相変調方式により各サブキャリアにデータが変調され
ているOFDM信号を受信する場合には、上記OFDM
受信装置51の構成は、図12に示すように、1シンボ
ル遅延回路54に代えて、差動復調回路41が設けられ
る。ここで、この差動復調を行った場合、各OFDMシ
ンボルに生じる位相誤差は、時間的に前に存在するOF
DMシンボルに含まれている位相誤差量が除去される。
従って、差動復調回路41が設けられた場合には、クロ
ック誤差検出回路32は、上述した図5に示した構成と
比較して、累積加算回路38が取り除かれた構成とな
る。また、同様に、CPE算出回路52も、上述した図
10に示す構成と比較して、累積加算回路65が取り除
かれた構成となる。
【0121】また、この第3の実施の形態のOFDM受
信装置51に、上述したウィンドウ位置調整回路42や
メモリ43を設けてもよい。
【0122】第4の実施の形態 つぎに、第4の実施の形態のOFDM受信装置について
説明をする。なお、この第4の実施の形態の説明をする
にあたり、上述した第1の実施の形態のOFDM受信装
置1及び第2の実施の形態のOFDM受信装置31と同
一の構成要素については面中に同一の符号を付け、その
詳細な説明を省略する。
【0123】図13に、本発明を適用した第4の実施の
形態のOFDM受信装置のブロック構成図を示す。
【0124】本発明の第4の実施の形態のOFDM受信
装置70は、図13に示すように、アンテナ2と、チュ
ーナ3と、直交復調回路4と、A/D変換回路5と、ク
ロック発生回路6と、FFT演算回路7、ウィンドウ同
期回路8と、クロック誤差検出回路32と、複素変換回
路33と、位相補正回路71とを備えている。
【0125】クロック誤差検出回路71には、ウィンド
ウ同期回路8により生成されたピーク検出信号SP及び
クロック発生回路6により発生されたサンプリングクロ
ックCLKが供給される。このピーク検出信号SPは、
自己相関関数(Corr(t))の絶対値の二乗成分の
ピーク値を算出し、そのピーク値が算出されたタイミン
グでONとなる信号である。サンプリングクロックCL
Kは、受信したOFDM信号と非同期のクロックであ
る。
【0126】上述した第1の実施の形態で説明したよう
に、FFT演算回路7は、OFDMシンボル期間のカウ
ント数が標準期間(2304サンプル)と比べて増減し
たとしても、自己相関関数のピーク値に基づきFFTウ
ィンドウの開始位置が制御されるので、OFDMシンボ
ル期間に少なくとも有効シンボル分のカウント数(20
48サンプル)さえ確保されていれば、FFT演算を行
うことができる。しかしながら、FFT演算が可能であ
ったとしても、その演算結果には、OFDM信号とサン
プリングクロックCLKとの同期ずれの影響が、各サブ
キャリアの位相誤差として発生する。
【0127】クロック誤差検出回路71は、このような
サンプリングクロックCLKの同期ずれの影響に基づく
1シンボル毎の位相誤差成分を、サンプリングクロック
CLKの周期以下の位相まで算出して、角度情報として
出力する。このクロック誤差検出回路71から出力され
る位相誤差情報(位相補正量θclk(n):nはキャリ
ア番号)は、複素変換回路33に供給される。
【0128】このクロック誤差検出回路71は、カウン
タ35と、ROM36と、減算回路37と、第1の加算
回路72と、第2の加算回路73と、第1のラッチ回路
74と、剰余回路39と、位相補正量算出回路40と、
第3の加算回路75と、第2のラッチ回路76と、第3
のラッチ回路77と、Mカウント回路78と、1/M回
路79とを備えている。
【0129】カウンタ35には、ウィンドウ同期回路8
から出力されるピーク検出信号SPと、クロック発生回
路6により発生されるサンプリングクロックCLKとが
供給される。カウンタ35は、クロック発生回路6から
発生されたサンプリングクロックCLKをカウントし、
内部レジスタ等にそのカウント値xを格納する。このカ
ウンタ35内の内部レジスタは、ピーク検出信号SP
供給されたタイミングでリセットされるとともに、格納
しているカウント値xを減算回路37に出力する。すな
わち、カウンタ35は、各OFDMシンボルのシンボル
期間を、サンプリングクロックCLKによりカウントし
たときのカウント値を出力している。
【0130】ROM36には、OFDM時間領域信号と
サンプリングクロックCLKとの同期がとれていた場合
におけるOFDMシンボルのシンボル期間のサンプル数
データが格納されている。すなわち、本OFDM受信装
置70においては、有効シンボルのサンプル数(204
8)とガードインターバルのサンプル数(256)とを
加算した値である標準カウント値(xtyp:2304)
が格納されている。
【0131】減算回路37は、カウンタ35から出力さ
れたOFDMシンボルのカウント値xから、ROM36
に格納された標準カウント値xtypを減算し、FFTウ
ィンドウ誤差αを算出する。算出されたFFTウィンド
ウ誤差αは、第1の加算回路72及び第3の加算回路7
5に供給される。ここで、このFFTウィンドウ誤差α
が意味するところは、各OFDMシンボルとサンプリン
グクロックCLKとの周波数誤差量を示している。すな
わち、この減算回路37では、本来のOFDMシンボル
のサンプル数と、サンプリングクロックCLKによりカ
ウントしたときのOFDMシンボルのカウント数との差
分をとっているため、各OFDMシンボルとサンプリン
グクロックCLKとの周波数の同期がとられていれば、
FFTウィンドウ誤差αは0となるが、周波数の同期が
とられておらずサンプリングクロックCLKの周波数が
高い状態であれば例えばFFTウィンドウ誤差αは+
1,+2,+3・・・といった正の整数値となり、周波
数サンプリングクロックCLKの周波数が低い状態であ
れば例えばFFTウィンドウ誤差αは−1,−2,−3
・・・といった負の整数値となる。
【0132】なお、このFFTウィンドウ誤差αは、サ
ンプリングクロックCLKの周波数単位で離散的に表さ
れた周波数誤差である。このサンプリングクロックCL
Kの周期以下の誤差は毎シンボルごとには表されず、一
定シンボル期間その誤差が蓄積された後に一定量の誤差
が出現する。
【0133】一方、Mカウント回路78は、ウィンドウ
同期回路8から供給されるピーク検出信号SPをカウン
トし、そのカウント値を内部レジスタに格納する。そし
て、内部レジスタの値がM、例えば、10000となる
と、第2のラッチ回路76にクリア信号、第3のラッチ
回路77にロード信号を供給し、この内部レジスタの値
をクリアする。すなわち、このピーク検出信号SPがO
FDMシンボルの境界を示していることから、OFDM
シンボルのシンボル数がM、例えば、10000となる
毎に、クリア信号及びロード信号を供給する。
【0134】第3の加算回路75及び第2のラッチ回路
76は、累積加算回路を構成し、供給されたFFTウィ
ンドウ誤差αを累積加算する。第2のラッチ回路76
は、Mカウント回路78からシンボル数がM毎にクリア
信号が供給される。このことから、M個のOFDMシン
ボルのFFTウィンドウ誤差αを累積した値を出力す
る。このFFTウィンドウ誤差の累積加算値は、第3の
ラッチ回路77に供給される。
【0135】第3のラッチ回路77は、M個のOFDM
シンボル毎にFFTウィンドウ誤差αの累積加算値を、
第2のラッチ回路76からロードする。
【0136】1/M回路79は、第3のラッチ回路77
にラッチされている値を、1/Mを乗算し、微少FFT
ウィンドウ誤差Δαを出力する。
【0137】すなわち、この微少FFTウィンドウ誤差
Δαの意味するところは、M個のOFDMシンボル、例
えば、10000シンボルのFFTウィンドウ誤差αを
合計し、それをMで割った値である。つまり、M個のO
FDMシンボルから得られたFFTウィンドウ誤差を平
均化した、1個のOFDMシンボルあたりのFFTウィ
ンドウ誤差を示している。
【0138】そして、この微少FFTウィンドウ誤差Δ
αは、上述したFFTウィンドウ誤差αがサンプリング
クロックCLKの周波数単位で離散的に表された周波数
誤差であるのに対して、サンプリングクロックCLKの
周期以下の誤差を示していることとなる。
【0139】この微少FFTウィンドウ誤差Δαは、第
2の加算回路73に供給される。
【0140】一方、第1の加算回路72は、後段の第2
のラッチ回路74により出力される累積誤差量βがフィ
ードバックされ、この累積誤差量βとFFTウィンドウ
誤差αとを加算し、加算した結果を第2の加算回路73
に供給する。
【0141】第2の加算回路73は、1/M回路79か
ら供給される微少FFTウィンドウ誤差Δαを、第1の
加算回路72の出力値から減算し、その減算結果をラッ
チ回路74に供給する。
【0142】ラッチ回路74は、第2の加算回路73か
ら出力されたデータをラッチし、1シンボル毎にそのデ
ータを更新する。
【0143】このラッチ回路74からは、OFDMシン
ボル毎のFFTウィンドウ誤差αを累積加算した、当該
OFDMシンボルにおける累積誤差量βが出力される。
ここで、この累積誤差量βは、複数のOFDMシンボル
のFFTウィンドウ誤差を平均化することにより得られ
た1シンボルあたりの微少FFTウィンドウ誤差Δαが
反映されている。
【0144】この累積加算回路38は、累積誤差量βを
剰余回路39に供給する。
【0145】剰余回路39は、mシンボルまでの誤差量
を累積加算したときの累積誤差量βを、有効シンボルの
サンプリング数N(2048)で割ったときの余りを示
す位相誤差量βmに変換する処理を行う。すなわち、累
積誤差量βを、有効シンボル内の回転位相値に置き換え
る処理を行う。具体的には、以下のような演算を行い、
位相誤差量βmを求める。
【0146】βm=(α+βm-1)%N かつ、(−N
/2<βm<N/2) 位相補正量算出回路40は、剰余回路39で求められた
位相誤差量βmから、各サブキャリアに応じた位相補正
量θclk(n)を、以下の式に基づき求める。
【0147】θclk(n)=2πnβm/N ここで、nは、各サブキャリアのサブキャリア番号を示
し、Nは有効シンボルのサンプル数を示している。
【0148】求められた位相補正量θclk(n)は、複
素変換回路33に供給される。
【0149】複素変換回路33は、供給された位相補正
量θclk(n)に対して、サイン及びコサインをとり、
複素信号に変換する。複素変換回路33は、複素変換を
した位相補正量(cos(θclk(n)),sin(θ
clk(n)))を位相補正回路34に供給する。
【0150】そして、位相補正回路34は、FFT演算
回路7から出力されるOFDM周波数領域信号の各サブ
キャリアに対応したデータに対して、複素変換回路33
から出力される位相補正量(cos(θclk(n)),
sin(θclk(n)))を複素乗算して、サンプリン
グクロックCLKが非同期であることにより生じる位相
誤差を補正する。
【0151】以上のように、本発明の第4の実施の形態
のOFDM受信装置70では、A/D変換回路5のサン
プリングクロックCLKを受信信号に同期させなくて
も、サンプリングクロックCLKによるOFDMシンボ
ル期間のカウント数に応じてFFTウィンドウの位置を
制御することによって、受信したOFDM信号を正しく
復調することができる。それとともに、このOFDM受
信装置70では、OFDMシンボル期間をサンプリング
クロックCLKによってカウントすることによって上記
OFDM信号と上記サンプリングクロックとの周波数誤
差を算出し、サンプリングクロックCLKの周波数誤差
に基づくFFT演算後の各サブキャリアに生じる位相誤
差を補正することができる。
【0152】さらに、この第4の実施の形態のOFDM
受信装置70では、1OFDMシンボル単位毎に生じる
微少FFTウィンドウ誤差Δαを算出し、この微少FF
Tウィンドウ誤差Δα成分を反映した位相誤差まで補正
することができる。
【0153】なお、例えば、DBSKやDQPSK等の
位相変調方式により各サブキャリアにデータが変調され
ているOFDM信号を受信する場合には、上記OFDM
受信装置70の構成は、図14に示すように、FFT演
算回路7と位相補正回路34との間に、差動復調回路4
1が設けられる。ここで、この差動復調を行った場合、
各OFDMシンボルに生じる位相誤差は、時間的に前に
存在するOFDMシンボルに含まれている位相誤差量が
除去される。従って、差動復調回路41が設けられた場
合には、クロック誤差検出回路71は、上述した図13
に示した構成と比較して、第1の加算回路72が取り除
かれた構成となる。
【0154】また、この第4の実施の形態のOFDM受
信装置70に、上述したウィンドウ位置調整回路42や
メモリ43を設けてもよい。また、この第4の実施の形
態のOFDM受信装置70では、累積加算値βの初期値
β0をプリセットしておくとともに、微少FFTウィン
ドウ誤差αをメモリに格納しておいて、動作開始時にラ
ッチ77にロードするようにしてもよい。
【0155】
【発明の効果】本発明にかかる復調装置及び復調方法で
は、OFDM信号を非同期のサンプリングクロックでサ
ンプリングしてデジタルデータに変換し、伝送シンボル
から有効シンボル分のサンプル数のデータを演算範囲と
して切り出し、切り出した演算範囲に対してフーリエ変
換を行う。
【0156】このことにより本発明では、VCOやクロ
ック再生回路等を用いずに、OFDM信号の復調をする
ことができ、構成を簡略化することができる。
【0157】また、本発明にかかる復調装置及び復調方
法では、OFDM信号を非同期のサンプリングクロック
でサンプリングしてデジタルデータに変換し、伝送シン
ボルから有効シンボル分のサンプル数のデータを演算範
囲として切り出し、切り出した演算範囲に対してフーリ
エ変換を行う。さらに、この復調装置では、サンプリン
グクロックにより伝送シンボルのシンボル期間をカウン
トしたときのカウント量に基づき周波数誤差を算出し、
この周波数誤差に基づきサンプリングクロックが非同期
であることの影響により生じるクロック位相誤差を補正
する。
【0158】このことにより本発明では、VCOやクロ
ック再生回路等を用いずに構成を簡略化することができ
るとともに、高精度にOFDM信号を復調することがで
きる。
【0159】本発明にかかる復調装置及び復調方法で
は、OFDM信号を非同期のサンプリングクロックでサ
ンプリングしてデジタルデータに変換し、伝送シンボル
から有効シンボル分のサンプル数のデータを演算範囲と
して切り出し、切り出した演算範囲に対してフーリエ変
換を行う。さらに、この復調装置では、サンプリングク
ロックにより伝送シンボルのシンボル期間をカウントし
たときのカウント量に基づきクロック位相誤差を算出す
るとともに、全てのサブキャリアに共通する共通位相誤
差を算出し、このクロック位相誤差と共通位相誤差とを
角度信号の状態で加算し、加算して得られた誤差情報に
基づきOFDM信号の位相補正を行う。
【0160】このことにより本発明では、VCOやクロ
ック再生回路等を用いずに構成を簡略化することができ
るとともに、高精度にOFDM信号を復調することがで
きる。さらに、共通位相誤差とクロック位相誤差の回路
構成を簡略化することができる。
【0161】本発明にかかる復調装置及び復調方法で
は、OFDM信号を非同期のサンプリングクロックでサ
ンプリングしてデジタルデータに変換し、伝送シンボル
から有効シンボル分のサンプル数のデータを演算範囲と
して切り出し、切り出した演算範囲に対してフーリエ変
換を行う。さらに、この復調装置では、サンプリングク
ロックにより伝送シンボルのシンボル期間をカウントし
たときのカウント量に基づき周波数誤差を算出し、この
周波数誤差に基づき1伝送シンボル単位毎に生じるクロ
ック位相誤差を算出して、サンプリングクロックが非同
期であることの影響により生じるOFDM信号のクロッ
ク位相誤差を補正する。
【0162】このことにより本発明では、サンプリング
クロック周期以下のクロック位相誤差を補正することが
でき、さらに高精度にOFDM信号を復調することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のOFDM受信装置
のブロック構成図である。
【図2】OFDM時間領域信号を時間軸方向に平行移動
させたときの自己相関関数からOFDMシンボルの境界
を求められることを説明するための図である。
【図3】上記OFDM受信装置のウィンドウ同期回路の
ブロック構成図である。
【図4】ウィンドウ同期信号Wsynの発生タイミングを
説明する図である。
【図5】ピーク検出信号SPと、ウィンドウ同期信号W
syncの発生タイミングとの関係について説明する図であ
る。
【図6】本発明の第2の実施の形態のOFDM受信装置
のブロック構成図である。
【図7】本来のOFDMシンボルのサンプル数と、上記
第2の実施の形態のOFDM受信装置で用いられるサン
プリングクロックCLKによりカウントしたときのOF
DMシンボルのカウント数との差分量を説明するための
図である。
【図8】OFDM信号のサブキャリアの配置と、サブキ
ャリア番号について説明するための図である。
【図9】上記第2の実施の形態のOFDM受信装置の変
形例のブロック構成図である。
【図10】上記第2の実施の形態のOFDM受信装置の
他の変形例のブロック構成図である。
【図11】第3の実施の形態のOFDM受信装置のブロ
ック構成図である。
【図12】上記第3の実施の形態のOFDM受信装置の
変形例のブロック構成図である。
【図13】第4の実施の形態のOFDM受信装置のブロ
ック構成図である。
【図14】上記第4の実施の形態のOFDM受信装置の
変形例のブロック構成図である。
【図15】OFDM信号の伝送シンボルについて説明す
る図である。
【図16】従来のOFDM受信装置のブロック構成図で
ある。
【符号の説明】
1,31,51,70 OFDM受信装置、4 直交復
調回路、5 A/D変換回路、6 クロック発生回路、
7 FFT演算回路、8 ウィンドウ同期回路、32,
71 クロック誤差検出回路、33 複素変換回路、3
4 位相補正回路、41 差動復調回路、42 ウィン
ドウ位置調整回路、52 CPE算出回路、53 加算
回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松宮 功 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5K022 DD01 DD13 DD19 DD33 DD42 5K047 AA15 CC08 GG02 GG09 MM12 MM38 MM45

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 情報が分割されて複数のサブキャリアに
    変調されることにより生成された有効シンボルと、この
    有効シンボルの一部の信号波形が複写されることにより
    生成されたガードインターバルとが含まれた伝送シンボ
    ルを伝送単位とする直交周波数分割多重(OFDM)信
    号を復調する復調装置において、 上記OFDM信号を所定の周波数のサンプリングクロッ
    クでサンプリングして、デジタルデータに変換するアナ
    ログ/デジタル変換手段と、 上記デジタルデータに変換された上記OFDM信号の各
    伝送シンボルから、上記有効シンボル分のサブキャリア
    の本数分の演算領域を切り出し、切り出した上記演算領
    域に対してフーリエ変換して、周波数領域信号を生成す
    るフーリエ変換手段と、 伝送シンボルの境界位置を算出し、算出した伝送シンボ
    ルの境界位置に基づき上記伝送シンボル内における上記
    演算領域の位置を制御するウィンドウ制御手段とを備
    え、 上記アナログ/デジタル変換手段のサンプリングクロッ
    クは、上記OFDM信号と非同期であることを特徴とす
    る復調装置。
  2. 【請求項2】 上記ウィンドウ制御手段は、上記OFD
    M信号を遅延させて上記ガードインターバル部分とこの
    ガードインターバルの複写元との相関性を求め、この相
    関性が高い部分に基づき上記伝送シンボルの境界位置を
    算出することを特徴とする請求項1記載の復調装置。
  3. 【請求項3】 上記伝送シンボルの境界位置から次の伝
    送シンボルの境界位置までを上記サンプリングクロック
    でカウントし、このカウント量に基づき上記OFDM信
    号と上記サンプリングクロックとの周波数誤差を算出
    し、この周波数誤差に基づき各伝送シンボルに生じてい
    るクロック位相誤差を算出し、各伝送シンボルに生じて
    いるクロック位相誤差と各サブキャリア周波数とに基づ
    き各サブキャリア毎のクロック位相誤差を算出するクロ
    ック位相誤差算出手段と、 上記各サブキャリア毎のクロック位相誤差に基づき、上
    記周波数領域信号の各サブキャリアのクロック位相誤差
    を補正する位相補正手段とを備えることを特徴とする請
    求項1記載の復調装置。
  4. 【請求項4】 上記周波数領域信号の全てのサブキャリ
    アに共通する共通位相誤差を算出し、この共通位相誤差
    を角度情報で出力する共通位相誤差算出手段を備え、 上記位相補正手段は、上記共通位相誤差と上記クロック
    位相誤差とを加算し、加算した誤差情報に基づき上記周
    波数領域信号を位相補正することを特徴とする請求項3
    記載の復調装置。
  5. 【請求項5】 上記伝送シンボルの境界位置から次の伝
    送シンボルの境界位置までを上記サンプリングクロック
    でカウントし、このカウント量に基づき上記OFDM信
    号と上記サンプリングクロックとの周波数誤差を算出
    し、この周波数誤差に基づき1伝送シンボル単位毎に生
    じるクロック位相誤差を算出し、この1伝送シンボル単
    位毎に生じるクロック位相誤差と各サブキャリア周波数
    とに基づき各サブキャリア毎のクロック位相誤差を算出
    するクロック位相誤差算出手段と、 上記各サブキャリア毎のクロック位相誤差に基づき、上
    記周波数領域信号の各サブキャリアのクロック位相誤差
    を補正する位相補正手段とを備えることを特徴とする請
    求項1記載の復調装置。
  6. 【請求項6】 情報が分割されて複数のサブキャリアに
    変調されることにより生成された有効シンボルと、この
    有効シンボルの一部の信号波形が複写されることにより
    生成されたガードインターバルとが含まれた伝送シンボ
    ルを伝送単位とする直交周波数分割多重(OFDM)信
    号を復調する復調方法において、 上記OFDM信号を、このOFDM信号と非同期の周波
    数のサンプリングクロックでサンプリングして、デジタ
    ルデータに変換し、 伝送シンボルの境界位置を算出し、算出した伝送シンボ
    ルの境界位置に基づき、上記有効シンボル分のサブキャ
    リアの本数分の演算領域を切り出し、切り出した上記演
    算領域に対してフーリエ変換することを特徴とする復調
    方法。
  7. 【請求項7】 上記OFDM信号を遅延させて上記ガー
    ドインターバル部分とこのガードインターバルの複写元
    との相関性を求め、この相関性が高い部分に基づき上記
    伝送シンボルの境界位置を算出することを特徴とする請
    求項6記載の復調方法。
  8. 【請求項8】 上記伝送シンボルの境界位置から次の伝
    送シンボルの境界位置までを上記サンプリングクロック
    でカウントし、このカウント量に基づき上記OFDM信
    号と上記サンプリングクロックとの周波数誤差を算出
    し、この周波数誤差に基づき各伝送シンボルに生じるク
    ロック位相誤差を算出し、各伝送シンボルに生じるクロ
    ック位相誤差と各サブキャリア周波数とに基づき各サブ
    キャリア毎のクロック位相誤差を算出し、 上記各サブキャリア毎のクロック位相誤差に基づき、上
    記周波数領域信号の各サブキャリアのクロック位相誤差
    を補正することを特徴とする請求項6記載の復調方法。
  9. 【請求項9】 上記周波数領域信号の全てのサブキャリ
    アに共通する共通位相誤差を算出し、この共通位相誤差
    を角度情報で出力し、 上記共通位相誤差と上記クロック位相誤差とを加算し、
    加算した誤差情報に基づき上記周波数領域信号を位相補
    正することを特徴とする請求項8記載の復調方法。
  10. 【請求項10】 上記伝送シンボルの境界位置から次の
    伝送シンボルの境界位置までを上記サンプリングクロッ
    クでカウントし、このカウント量に基づき上記OFDM
    信号と上記サンプリングクロックとの周波数誤差を算出
    し、この周波数誤差に基づき1伝送シンボル単位毎に生
    じるクロック位相誤差を算出し、この1伝送シンボル単
    位毎に生じるクロック位相誤差と各サブキャリア周波数
    とに基づき各サブキャリア毎のクロック位相誤差を算出
    し、 上記各サブキャリア毎のクロック位相誤差に基づき、上
    記周波数領域信号の各サブキャリアのクロック位相誤差
    を補正することを特徴とする請求項6記載の復調方法。
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