JP2001186101A - 直交周波数分割多重復調装置、及びその方法 - Google Patents

直交周波数分割多重復調装置、及びその方法

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JP2001186101A
JP2001186101A JP36397999A JP36397999A JP2001186101A JP 2001186101 A JP2001186101 A JP 2001186101A JP 36397999 A JP36397999 A JP 36397999A JP 36397999 A JP36397999 A JP 36397999A JP 2001186101 A JP2001186101 A JP 2001186101A
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Takaaki Saeki
隆昭 佐伯
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直交マルチキャリア信号変復調装置に係り、
特にOFDM伝送方式を用いた、DAB受信機での同期
のために用いられる同期処理に関する。 【解決手段】 複数のシンボルから構成されるフレーム
信号の先頭に前記フレーム信号に同期したヌルシンボル
が挿入されて伝送されるOFDM変調信号を復調するO
FDM復調装置において、ヌルレベルの検出を行なう手
段17と、パルス幅弁別を行なう手段19と、前記OF
DM変調信号のシンボルとシンボル間の不連続部分の情
報を抽出する帯域外成分抽出手段18と、シンボルパル
スを発生する手段21と、前記シンボルパルスを監視
し、その結果を出力するシンボルパルス監視手段22
と、前記フレーム同期信号を制御するヌルシンボル信号
を出力する手段23とより構成した。

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(OFDM)伝送方式を用いた、DAB(Digit
al Audio Broadcasting)受信機で
の再生同期のために用いられる同期処理装置に係り、特
に伝送路に変動があっても、同期のためのヌルシンボル
を正確に検出することが出来る同期処理装置を提供す
る。
【0002】
【従来の技術】OFDMは、1チャンネル帯域内に多数
(256〜1024程度)のサブ・キャリアを立て映像
信号や音声信号を効率よく伝送することが可能なディジ
タル変調・復調方式である。この伝送方式は、ヨーロッ
パで行なわれているDAB(DigitalAudio
Broadcasting:ディジタル音声放送)等
で採用されている。
【0003】OFDM変調方式は、多数の周波数キャリ
ア成分が互いに直交関係にある被変調信号で、音声及び
映像データを符号化し、その符号化されたデータを各キ
ャリアに割り当てることにより各キャリアを変調し、こ
のキャリアからなる周波数領域のデータをIFFT(逆
高速フーリエ変換)することにより時間領域に変換、さ
らにD/A変換して、送信信号となる。
【0004】図6に示されるように復調側では、アンテ
ナ31で受信されたOFDM受信信号は、RF部32で
必要な帯域に変換された後、A/D変換回路33でA/
D変換され、同期処理回路34で同期処理を行ない、O
FDM復調回路35でFFT(高速フーリエ変換)を行
なって、ビタビ復号回路36で復号され、データが出力
される。
【0005】RF部32で中間周波数に変換されたOF
DM変調信号は、シンボルの集合であるフレーム信号の
先頭であることを示す無変調信号のヌルシンボルが一つ
加わって図7に示したように信号が構成されており、包
絡線検波とレベルコンパレータを用いて通常のヌルレベ
ル検出が行なわれる。
【0006】OFDM被変調波を受信後、A/D変換回
路33でA/D変換し、そしてFFT(高速フーリエ変
換)して各キャリアに割り当てられた符号化データが得
られる。シンボルが幾つか集まったものをフレームとい
い、DAB規格では、モード1、2、4の場合、シンボ
ルが76個で1フレーム、モード3で153個のシンボ
ルで1フレームとなっている。
【0007】そして、各モードのフレームの先頭には、
そこが先頭であることを示す無変調信号のヌルシンボル
が一つ加わってOFDM変調信号全体が構成される(図
7)。OFDM復調器では、ディジタル信号の復号のた
めにフレーム同期を取る必要がある。この検出を行なう
ために、OFDM送信機では、無信号(ヌル)として振
幅値0を割り当て、フレーム同期信号発生器で同期を掛
けている。しかし、マルチパス干渉や他の送信装置の隣
接妨害、その他の雑音により伝送路特性が変動してしま
い、正確なフレーム同期を行なうためのヌルシンボル期
間を検出することは困難になる。
【0008】受信機では、図6のような構成でヌル信号
を検出する。包絡線検波とレベルコンパレータを用いた
ヌル検出回路36でヌル期間を検出し、その信号からフ
レームシンク生成回路37でフレームシンク(Fram
eSync)信号を生成し、同期処理回路34に送る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の復号
装置では、ヌル信号によって、フレーム同期信号発生器
に同期を掛けているため、伝送路変動によるS/N低下
などによって、ヌルシンボル検出のタイミングがDAB
信号のヌルシンボルから大きくずれているときは、当然
フレーム同期信号発生器の出力も大きくずれてしまう。
このため、送信機のIFFT(逆高速フーリエ変換)開
始位置と受信機のFFT(高速フーリエ変換)の動作開
始位置(シンボル同期)がずれてしまい、キャリア間干
渉の発生を生じ、データを正しく復調出来なくなる。本
発明は前記の事情に鑑み、伝送路に変動があっても、同
期のためのヌルシンボルを正確に検出することが出来る
ヌルシンボル検出回路を提供する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、請求項1の発明は、複数のシンボルから構
成されるフレーム信号の先頭に前記フレーム信号に同期
した振幅値0レベルを割り当てられたヌルシンボルが挿
入されて伝送される直交周波数分割多重(OFDM)変
調信号を復調する直交周波数分割多重復調装置におい
て、前記OFDM変調信号が供給されて、前記ヌルシン
ボルレベルの検出を行なうヌルレベル検出手段17と、
前記ヌルシンボルレベル検出手段の出力信号が供給され
て、パルス幅弁別を行なうパルス幅弁別手段19と、前
記OFDM変調信号のシンボルとシンボル間の不連続部
分の情報を抽出する帯域外成分抽出手段18と、前記帯
域外成分抽出手段の出力よりシンボルパルスを発生させ
るシンボルパルス発生手段21と、前記シンボルパルス
発生手段の出力からシンボルパルスの発生を監視し、そ
のシンボルパルスの不連続部分の期間を出力するシンボ
ルパルス監視手段22と、前記シンボルパルス監視手段
の出力と前記パルス幅弁別手段の出力とが供給されて、
前記不連続部分の期間内にある前記パルス幅弁別手段の
出力を、ヌルシンボル信号として前記フレーム同期信号
を発生する手段に供給するヌルシンボル検出手段23と
より構成したことを特徴とする直交周波数分割多重復調
装置を提供し、請求項2の発明は、複数のシンボルから
構成されるフレーム信号の先頭に前記フレーム信号に同
期した振幅値0レベルを割り当てられたヌルシンボルが
挿入されて伝送される直交周波数分割多重(OFDM)
変調信号を復調する直交周波数分割多重復調方法におい
て、前記OFDM変調信号が供給されて、ヌルシンボル
レベルの検出を行なうヌルシンボルレベル検出ステップ
17と、前記ヌルシンボルレベル検出ステップの出力信
号が供給されて、パルス幅弁別を行なうパルス幅弁別ス
テップ19と、前記OFDM変調信号のシンボルとシン
ボル間の不連続部分の情報を抽出する帯域外成分抽出ス
テップ18と、前記帯域外成分抽出ステップの出力より
シンボルパルスを発生させるシンボルパルス発生ステッ
プ21と、前記シンボルパルス発生ステップの出力から
シンボルパルスの発生を監視し、そのシンボルパルスの
不連続部分の期間を出力するシンボルパルス監視ステッ
プ22と、前記シンボルパルス監視ステップの出力と前
記パルス幅弁別ステップの出力とが供給されて、前記不
連続部分の期間内にある前記パルス幅弁別ステップの出
力を、ヌルシンボル信号として前記フレーム同期信号を
発生するステップに供給するヌルシンボル検出ステップ
23とより構成したことを特徴とする直交周波数分割多
重復調方法を提供するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の直交周波数分割多重復調
装置の一実施例について、以下に図と共に説明する。図
1は本発明の直交周波数分割多重(OFDM)復調装置
の一実施例のブロック構成を示した図である。
【0012】図1の本発明の直交周波数分割多重復調装
置の実施例は、アンテナ11、RF部12、A/D変換
回路13、同期処理回路14、OFDM復調回路15、
ビタビ復号回路16、ヌルレベル検出回路17、帯域外
成分抽出フィルタ18、パルス幅弁別回路19、帯域外
成分強調回路20、シンボルパルス発生回路21、シン
ボルパルス監視回路22、及びヌルシンボル検出回路2
3より構成されている。
【0013】アンテナ11で受信されたOFDM受信信
号は、RF部12で必要な帯域に変換された後、A/D
変換回路13でA/D変換され、同期処理回路14で同
期処理を行ない、OFDM復調回路15でFFT(高速
フーリエ変換)を行なって、ビタビ復号回路16で復号
され、データが出力される。
【0014】RF部12で中間周波数に変換されたOF
DM変調信号は、シンボルの集合であるフレーム信号の
先頭であることを示す無変調信号のヌルシンボルが一つ
加わって図7に示したように信号が構成されており、包
絡線検波とレベルコンパレータを用いて通常のヌルレベ
ル検出が行なわれる。伝送路で変動を受けた受信信号
は、図2(a)に示されるように、ヌル期間以外のシン
ボルも瞬間的あるいはシンボル全体の期間に及び0レベ
ルまで落ちてしまう場合が考えられる。
【0015】よって、図1に示されるヌルレベル検出回
路17は、図2(b)に示されるように本来のヌル信号
期間を有するパルス以外にも多くの誤検出期間を有する
パルスを出力する。正しいヌルシンボル期間長は予めわ
かっているので、正しいヌルシンボル期間長より短い時
間に設定された、不要な短い誤検出出力(ノイズ)をパ
ルス幅弁別回路19に入力し、パルス幅弁別を行なって
除去する(図2(c))。
【0016】パルス幅弁別回路19の具体例として、図
3にその一実施例を示す。パルス幅弁別回路の一実施例
は、フリップフロップ回路24,25、ナンド回路2
6、抵抗器(R)27、ダイオード28、及びコンデン
サ(C)29より構成されている。このパルス幅弁別回
路19では抵抗器(R)27、コンデンサ(C)29で
構成された時定数を任意に設定することによって除去す
る雑音パルス幅を決定することが出来る。
【0017】しかし、強い干渉を受け、ヌルシンボル期
間に近い信号の欠落を受けた場合には、やはり誤って図
2(c)に示されるように、ヌルシンボル期間に対応す
るパルスc1以外に欠落に対応したパルスc2を検出し
てしまう。
【0018】そこで、RF部12の出力信号を、帯域外
成分抽出フィルタ18にも供給して、中間周波数に変換
されたOFDM変調信号のスペクトラムの帯域外信号成
分をその帯域外成分抽出フィルタ18で抽出してやる。
【0019】図5に示されるようにその帯域外成分抽出
フィルタ18で抽出された信号には、シンボルとシンボ
ル間のデータの不連続な繋ぎ目には帯域外高周波成分が
含まれている。
【0020】よって、図4で示されるすように抽出され
た残留高周波成分からシンボルの開始を示す情報が得ら
れる。図4に示されている残留高周波成分は、伝送路変
動の影響を受けるため、帯域外成分抽出フィルタ18の
出力信号を帯域外成分強調回路20に供給して、この帯
域外周波数成分(スペクトラム)を強調してやる。
【0021】この帯域外成分強調回路20の構成は様々
な手法が考えられるが、帯域外成分抽出フィルタ18が
OFDM変調信号成分に対して十分な減衰特性を有して
いるのであれば、40dB程度の増幅器でも十分達成可
能である。
【0022】帯域外成分強調回路20の出力をシンボル
パルス発生回路21でレベルコンパレートして図2
(d)に示されるシンボルパルス出力を得る。
【0023】ヌルシンボル前後には高周波成分を有する
データの不連続は表われないため、図4に示されるよう
な残留高周波成分は発生せず、よって、図2(d)で示
すようなシンボルパルスは発生しない。
【0024】シンボルパルス監視回路22ではシンボル
パルスをシンボル期間毎に監視していて、2シンボルパ
ルスが連続して表われない場合にのみヌルシンボル期間
と判定して、その結果をヌルシンボル検出回路23に供
給する。
【0025】前記ヌルシンボル検出回路23は、パルス
幅弁別回路19の出力(図2(c))と、シンボルパル
ス監視回路22の出力(図2(d))から判断して、ヌ
ルシンボル信号に同期しているFrame Sync出
力(図2(e))を作成して、その出力信号を同期処理
回路14に供給して、OFDM復調回路15でOFDM
復調を行ない、ビタビ復号回路16を介して復号データ
を出力する。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のシンボルから構成されるフレーム信号の先頭に前
記フレーム信号に同期した振幅値0レベルを割り当てら
れたヌルシンボルが挿入されて伝送される直交周波数分
割多重(OFDM)変調信号を復調する直交周波数分割
多重復調装置において、前記OFDM変調信号が供給さ
れて、前記ヌルレベルの検出を行なうヌルレベル検出手
段と、前記ヌルレベル検出手段の出力信号が供給され
て、パルス幅弁別を行なうパルス幅弁別手段と、前記O
FDM変調信号のシンボルとシンボル間の不連続部分の
情報を抽出する帯域外成分抽出手段と、前記帯域外成分
抽出手段の出力よりシンボルパルスを発生させるシンボ
ルパルス発生手段と、前記シンボルパルス発生手段の出
力からシンボルパルスの発生を監視し、そのシンボルパ
ルスの不連続部分の期間を出力するシンボルパルス監視
手段と、前記シンボルパルス監視手段の出力と前記パル
ス幅弁別手段の出力とが供給されて、前記不連続部分の
期間内にある前記パルス幅弁別手段の出力を、ヌルシン
ボル信号として前記フレーム同期信号を発生する手段に
供給するヌルシンボル検出手段とより構成したので、マ
ルチパスなどによる伝送路変動が発生しても、OFDM
方式における復調時のヌルシンボル期間を正確に検出し
て、正しいフレーム同期信号を再生することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の直交周波数分割多重復調装置の一実施
例のブロック構成を示した図である。
【図2】本発明の直交周波数分割多重復調装置の一実施
例におけるヌルシンボル検出タイミングチャートを示す
図である。
【図3】本発明におけるパルス幅弁別回路の一実施例を
示す図である。
【図4】本発明におけるシンボル間における残留高周波
成分を示す図である。
【図5】本発明の直交周波数分割多重復調装置における
データの不連続点を説明する図である。
【図6】従来の直交周波数分割多重復調装置の一例のブ
ロック構成を示す図である。
【図7】ヌルシンボル検出タイミングチャートの一例を
示す図である。
【符号の説明】
11 アンテナ 12 RF部 13 A/D変換回路 14 同期処理回路 15 OFDM復調回路 16 ビタビ復号回路 17 ヌルレベル検出回路 18 帯域外成分抽出フィルタ 19 パルス幅弁別回路 20 帯域外成分強調回路 21 シンボルパルス発生回路 22 シンボルパルス監視回路 23 ヌルシンボル検出回路 24,25 フリップフロップ回路 26 ナンド回路 27 抵抗器(R) 28 ダイオード 29 コンデンサ(C)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のシンボルから構成されるフレーム信
    号の先頭に前記フレーム信号に同期した振幅値0レベル
    を割り当てられたヌルシンボルが挿入されて伝送される
    直交周波数分割多重(OFDM)変調信号を復調する直
    交周波数分割多重復調装置において、 前記OFDM変調信号が供給されて、前記ヌルシンボル
    レベルの検出を行なうヌルレベル検出手段と、 前記ヌルシンボルレベル検出手段の出力信号が供給され
    て、パルス幅弁別を行なうパルス幅弁別手段と、 前記OFDM変調信号のシンボルとシンボル間の不連続
    部分の情報を抽出する帯域外成分抽出手段と、 前記帯域外成分抽出手段の出力よりシンボルパルスを発
    生させるシンボルパルス発生手段と、 前記シンボルパルス発生手段の出力からシンボルパルス
    の発生を監視し、そのシンボルパルスの不連続部分の期
    間を出力するシンボルパルス監視手段と、 前記シンボルパルス監視手段の出力と前記パルス幅弁別
    手段の出力とが供給されて、前記不連続部分の期間内に
    ある前記パルス幅弁別手段の出力を、ヌルシンボル信号
    として前記フレーム同期信号を発生する手段に供給する
    ヌルシンボル検出手段とより構成したことを特徴とする
    直交周波数分割多重復調装置。
  2. 【請求項2】複数のシンボルから構成されるフレーム信
    号の先頭に前記フレーム信号に同期した振幅値0レベル
    を割り当てられたヌルシンボルが挿入されて伝送される
    直交周波数分割多重(OFDM)変調信号を復調する直
    交周波数分割多重復調方法において、 前記OFDM変調信号が供給されて、ヌルシンボルレベ
    ルの検出を行なうヌルシンボルレベル検出ステップと、 前記ヌルシンボルレベル検出ステップの出力信号が供給
    されて、パルス幅弁別を行なうパルス幅弁別ステップ
    と、 前記OFDM変調信号のシンボルとシンボル間の不連続
    部分の情報を抽出する帯域外成分抽出ステップと、 前記帯域外成分抽出ステップの出力よりシンボルパルス
    を発生させるシンボルパルス発生ステップと、 前記シンボルパルス発生ステップの出力からシンボルパ
    ルスの発生を監視し、そのシンボルパルスの不連続部分
    の期間を出力するシンボルパルス監視ステップと、 前記シンボルパルス監視ステップの出力と前記パルス幅
    弁別ステップの出力とが供給されて、前記不連続部分の
    期間内にある前記パルス幅弁別ステップの出力を、ヌル
    シンボル信号として前記フレーム同期信号を発生するス
    テップに供給するヌルシンボル検出ステップとより構成
    したことを特徴とする直交周波数分割多重復調方法。
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JP2006245958A (ja) * 2005-03-02 2006-09-14 Ntt Docomo Inc 送信機および送信制御方法
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