JP2004254192A

JP2004254192A - Ｏｆｄｍ受信装置

Info

Publication number: JP2004254192A
Application number: JP2003044359A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kitano; 正博北野; Osamu Honda; 修本田; Isuke Karaki; 伊助唐木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】ＯＦＤＭ信号をＦＦＴ演算する際のＦＦＴ窓のタイミングにずれがある場合に、そのずれに伴うデータシンボルの各キャリアの位相回転を許容範囲内に抑え、各キャリアが安定した位相を得るようにすること。
【解決手段】伝送路特性推定回路７は、ＦＦＴ演算回路３から出力される既知シンボルの各キャリアの複素信号などに基づき、伝送路特性Ｈｎを推定する。位相回転量検出器１０は、位相補正演算回路４から出力されるパイロットシンボルの各キャリアの複素信号などに基づき、そのパイロットシンボルの各キャリアの位相回転量を求め、その求めた位相回転量が所定値以上の場合に、伝送路特性更新回路８に更新指令を出力する。伝送路特性更新回路８は、位相回転量検出器１０からの更新指令がある場合に、その推定された伝送路特性Ｈｎを、予め用意してある位相回転特性Ｈｎ’を用いて更新し、位相補正演算回路４に出力する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ（ＯｒｔｈｏｇｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）信号を受信できるＯＦＤＭ受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ通信方式は、信号をいくつかのサブキャリアに分割して周波数軸上でパラレルに伝送するマルチキャリア通信方式の１つであり、特に、直交関数系を用いてキャリアの間隔を最小にし、所要帯域幅をシングルキャリア程度にすることが可能とされている。
【０００３】
このようなＯＦＤＭ通信方式によるＯＦＤＭ受信装置としては、周波数誤差および位相誤差を、総合的かつ完全に補正することができる実用性のある装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、ＩＥＥＥ８０２．１１ａに規定されるＯＦＤＭ信号のフォーマットを図４に示す。このファーマットは、フレームの先頭に既知シンボルが配置されるとともに、既知シンボルに続いてデータシンボルＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡＫが配置され、かつ、各シンボルの先頭にはガードインターバルＧＩがそれぞれ付加されている。また、データシンボルＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡＫ内には、図示しないパイロットシンボルが含まれている。
【０００４】
このような構成のＯＦＤＭ信号は、その性質上、復調する際に正確なシンボル同期が難しく、多少のずれが生じる。また、通常、ＯＦＤＭ信号の復調では、マルチパスなどの影響を軽減するために、ＦＦＴ演算の範囲であるＦＦＴ窓（ＦＦＴウインドウ）を既知シンボルやデータシンボルＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡＫからずらし、ガードインターバルＧＩ内においてＦＦＴ演算を開始したりしている（図４参照）。このため、ＦＦＴ窓のずれによりシンボルの位相が回転するので、その位相回転を何らかの手段で補正する必要がある。
【０００５】
このためには、図４に示す既知シンボルを復調することで、ＦＦＴ窓によるずれΔによる位相回転を含む伝送路特性を推定でき、この推定した伝送路特性を用いて既知シンボルに続くデータシンボルＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡＫの位相回転の補正を行えば良い。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２５７６５６号公報（図２参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、システムクロックの発生にＴＣＸＯなどの発振周波数が固定の固定発振器を使用する場合には、送受信期間のシステムクロックのずれにより、フレームの後方ほどＦＦＴ窓のタイミングがずれてくる（図４のずれΔｔ参照）。
図４に示すようにＦＦＴ窓のタイミングがずれると、ＦＦＴ演算の結果によって得られるデータシンボルの各サブキャリア（ｎ）は、図５に示すようにΔθｎだけ位相が回転してしまう。
【０００８】
得に、ＦＦＴ窓のタイミングのずれΔｔが大きな場合には、複素数で表される各キャリアの実軸成分Ｒｅの値と虚軸成分Ｉｍの値は、図６に示すようになって、各キャリアの位相回転差が大きくなる。この結果、データシンボルの各キャリアの位相回転の補正が適切でないという不都合がある。
そこで、本発明の目的は、ＯＦＤＭ信号をＦＦＴ演算する際のＦＦＴ窓のタイミングにずれがある場合に、そのずれに伴うデータシンボルの各キャリアの位相回転を許容範囲内に抑えることでき、各キャリアが安定した位相を得ることができるＯＦＤＭ受信装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し本発明の目的を達成するために、各発明は以下のように構成した。
すなわち、第１の発明は、既知シンボル、データシンボル、および前記データシンボル内に含まれるパイロットシンボルを伝送単位とするＯＦＤＭ信号を受信して処理するＯＦＤＭ受信装置において、前記既知シンボル、データシンボル、および前記パイロットシンボルに対してＦＦＴ窓を用いてＦＦＴ演算をそれぞれ行うＦＦＴ演算手段と、前記ＦＦＴ演算手段から出力される前記既知シンボルのＦＦＴ演算結果と、前記既知シンボルに対して予め求めてある既知のＦＦＴ演算結果とに基づき、前記ＯＦＤＭ信号の伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、前記ＦＦＴ演算手段から出力される前記データシンボルおよび前記パイロットシンボルのＦＦＴ演算結果を、前記伝送路特性推定手段で推定した前記伝送路特性に基づいて補正する補正手段と、前記補正手段で補正された前記パイロットシンボルのＦＦＴ演算結果と、前記パイロットシンボルに対して予め求めてある既知のＦＦＴ演算結果とに基づき、両ＦＦＴ演算結果のずれを検出する検出手段と、前記検出手段が検出した前記両ＦＦＴ演算結果のずれに基づき、前記伝送路特性推定手段で推定した前記伝送路特性を更新する伝送路特性更新手段と、を備えている。
【００１０】
また、第２の発明は、既知シンボル、データシンボル、および前記データシンボル内に含まれるパイロットシンボルを伝送単位とするＯＦＤＭ信号を受信して処理するＯＦＤＭ受信装置において、前記既知シンボル、データシンボル、および前記パイロットシンボルに対してＦＦＴ窓を用いてＦＦＴ演算をそれぞれ行うＦＦＴ演算手段と、前記ＦＦＴ演算手段から出力される前記既知シンボルの各キャリアの周波数領域の信号と、前記既知シンボルに対して予め求めてある既知の各キャリアの周波数領域の信号とに基づき、前記ＯＦＤＭ信号の伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、前記ＦＦＴ演算手段から出力される前記データシンボルおよび前記パイロットシンボルの各キャリアの各周波数領域の信号の位相回転を、前記伝送路特性推定手段で推定した前記伝送路特性に基づいて補正する位相補正手段と、前記位相補正手段で位相が補正された前記パイロットシンボルの各キャリアの周波数領域の信号と、前記パイロットシンボルに対して予め求めてある既知のキャリアの周波数領域の信号とに基づき、その位相が補正されたパイロットシンボルの周波数領域の信号の位相の回転量を検出する位相回転量検出手段と、前記位相回転量検出手段が検出した前記位相回転量に基づき、前記伝送路特性推定手段で推定した前記伝送路特性を更新する伝送路特性更新手段と、を備えている。
【００１１】
さらに、第３の発明は、第２の発明のＯＦＤＭ受信装置において、前記位相回転量検出手段は、前記検出した回転量を所定値と比較し、その検出回転量が所定値以上であるときに、前記伝送路特性更新手段に対して更新の指示を行うように構成し、前記伝送路特性更新手段は、前記更新指示があったときに予め用意してある位相回転特性を用いて前記更新を行うように構成した。
【００１２】
このような構成からなる本発明によれば、ＯＦＤＭ信号をＦＦＴ演算する際のＦＦＴ窓のタイミングにずれがある場合に、そのずれに伴うデータシンボルの各キャリアの位相回転を許容範囲内に抑えることできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明のＯＦＤＭ受信装置の実施形態の構成例を示すブロック図である。
この実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置は、図１に示すように、アンテナ１と、ＲＦ回路（高周波回路）２と、ＦＦＴ演算回路３と、位相補正演算回路４と、復調回路５と、既知シンボル用メモリ６と、伝送路特性推定回路７と、伝送路特性更新回路８と、パイロットシンボル用メモリ９と、位相回転量検出器１０と、を少なくとも備えている。
【００１４】
なお、図１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、実軸成分（Ｒｅ）と虚軸成分（Ｉｍ）とで表現している。
アンテナ１は、ＯＦＤＭ信号を受信し、この受信信号がＲＦ回路２に供給されるようになっている。
ここで、ＯＦＤＭ信号は、例えば図４に示すようなフォーマット（伝送単位）からなり、フレームの先頭に既知シンボルが配置されるとともに、既知シンボルに続いてデータシンボルＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡＫが配置され、かつ、各シンボルの先頭にはガードインターバルＧＩがそれぞれ付加されている。また、データシンボルＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡＫ内には、図示しないパイロットシンボルが含まれている。
【００１５】
ＲＦ回路２は、アンテナ１で受信したＯＦＤＭ信号を増幅したのちデジタル信号に変換し、この変換されたデジタル信号に基づいて時間領域のベースバンドＯＦＤＭ信号Ｉ、Ｑを生成して出力する回路である。
ＦＦＴ演算回路３は、ＲＦ回路２からのベースバンドＯＦＤＭ信号Ｉ、Ｑのうち、ＦＦＴ窓（ＦＦＴウインドウ）に対応する期間中の有効シンボルに対してＦＦＴ演算（高速フーリエ変換演算）を行い、周波数領域の信号を得る回路である。従って、このＦＦＴ演算回路３の出力は、既知シンボルおよびデータシンボルの各キャリアについて実軸成分Ｒｅと虚軸成分Ｉｍとからなる複素信号となり、各キャリアの振幅と位相とを表している。
【００１６】
位相補正演算回路４は、ＦＦＴ演算回路３から出力される既知シンボルおよびデータシンボルの各キャリアの位相回転を補正するために、その各キャリアの複素信号の実軸成分Ｒｅと虚軸成分Ｉｍの各値を、伝送路特性更新回路８から出力される伝送路特性（Ｈｎ）に基づいて補正する回路である。
復調回路５は、ＦＦＴ演算回路３から出力され、位相補正演算回路４で補正された各キャリアについての複素信号に基づいて、元のデータ（シンボル）に復調する回路である。
【００１７】
既知シンボル用メモリ６は、上記の既知シンボルに対して予め求めてある既知の各キャリアの複素信号を予め記憶しておくメモリであり、例えばＲＯＭのような不揮発性メモリからなる。
伝送路特性推定回路７は、ＦＦＴ演算回路３から出力される既知シンボルの各キャリアの複素信号と、既知シンボル用メモリ６に記憶される既知シンボルに対して予め求めてある既知の各キャリアの複素信号とに基づき、ＯＦＤＭ信号の伝送路特性（Ｈｎ）を推定する回路である。
【００１８】
伝送路特性更新回路８は、位相回転量検出器１０からの更新指令がある場合に、伝送路特性推定回路７で推定された伝送路特性（Ｈｎ）を、予め用意してある位相回転特性（Ｈｎ’）を用いて後述のように更新する回路である。従って、伝送路特性更新回路８は、伝送路特性（Ｈｎ）が更新されない場合にはそれをそのまま位相補正演算回路４に出力し、伝送路特性（Ｈｎ）が更新される場合には更新されたものを位相補正演算回路４に出力することになる。
【００１９】
パイロットシンボル用メモリ９は、既知であるパイロットシンボルに対して予め求めてある既知の各キャリアの複素信号を予め記憶しておくメモリであり、例えばＲＯＭのような不揮発性メモリからなる。
位相回転量検出器１０は、位相補正演算回路４から出力される位相回転が補正されたパイロットシンボルの各キャリアの複素信号と、パイロットシンボル用メモリ９に記憶されるパイロットシンボルに対して予め求めてある既知の各キャリアの複素信号とに基づいて、位相回転が補正されたパイロットシンボルの各キャリアの位相回転量を求める回路である。
【００２０】
また、位相回転量検出器１０は、その求めた位相回転量を所定値と比較し、その求めた位相回転量が所定値以上の場合に、伝送路特性更新回路８に対して更新を行うべき旨の更新指令を出力するように構成されている。
次に、このような構成からなる実施形態の動作について、図１および図２を参照して説明する。
【００２１】
アンテナ１では、図４に示すようなフォーマットからなるＯＦＤＭ信号を受信する。ＲＦ回路２は、その受信されたＯＦＤＭ信号を増幅したのちデジタル信号に変換し、この変換されたデジタル信号に基づいて時間領域のベースバンドＯＦＤＭ信号Ｉ、Ｑを生成して出力する。
このベースバンドＯＦＤＭ信号Ｉ、Ｑについて、例えばＦＦＴ演算回路３に含まれるフレーム同期回路（図示せず）によりフレームの同期をとる（ステップＳ１）。
【００２２】
フレームの同期が終了すると、ＦＦＴ演算回路３は、ＯＦＤＭ信号中の既知シンボルの復調を行う（ステップＳ２）。すなわち、ＦＦＴ演算回路３は、ＲＦ回路２から出力されるベースバンドＯＦＤＭ信号Ｉ、Ｑのうち、既知シンボルについてＦＦＴ窓に対応する期間中の有効シンボルに対してＦＦＴ演算を行う（図４参照）。従って、このときには、ＦＦＴ演算回路３からは、既知シンボルの各キャリアについて実軸成分Ｒｅと虚軸成分Ｉｍとからなる複素信号が得られる。
【００２３】
次に、伝送路特性推定回路７は、ＦＦＴ演算回路３から出力される既知シンボルの各キャリアの複素信号と、既知シンボル用メモリ６に記憶される既知シンボルに対して予め求めてある既知の各キャリアの複素信号とに基づき、ＯＦＤＭ信号の伝送路特性（Ｈｎ）を推定（算出）する（ステップＳ３）。
次いで、ＦＦＴ演算回路３は、ＯＦＤＭ信号中のデータシンボルＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡＫについて復調を行う（ステップＳ４）。すなわち、ＦＦＴ演算回路３は、ＲＦ回路２から出力されるベースバンドＯＦＤＭ信号Ｉ、Ｑのうち、データシンボルＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡＫについてＦＦＴ窓に対応する期間中の有効シンボルに対してＦＦＴ演算を行う（図４参照）。従って、このときには、ＦＦＴ演算回路３からは、データシンボルＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡＫの各キャリアについて実軸成分Ｒｅと虚軸成分Ｉｍとからなる複素信号が得られる。
【００２４】
ここで、図４に示すデータシンボルＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡＫ内には、図示しないがパイロットシンボルが挿入されている。このため、データシンボルＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡＫの復調時には、パイロットシンボルの各キャリアについても、実軸成分Ｒｅと虚軸成分Ｉｍとからなる複素信号がＦＦＴ演算回路３から出力される。
【００２５】
次に、位相補正演算回路４は、ＦＦＴ演算回路３から出力されるデータシンボルＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡＫおよびパイロットシンボルの各キャリアの位相回転を補正するために、その各キャリアに係る複素信号の実軸成分Ｒｅと虚軸成分Ｉｍの各値を、伝送路特性更新回路８が上記で求めた伝送路特性（Ｈｎ）に基づいて補正を行う（ステップＳ５）。
【００２６】
次いで、位相回転量検出器１０は、パイロットシンボルの位相回転量を検出する（ステップＳ６）。すなわち、位相回転量検出器１０は、位相補正演算回路４から出力される位相回転が補正されたパイロットシンボルの各キャリアの複素信号と、パイロットシンボル用メモリ９に記憶されるパイロットシンボルに対して予め求めてある既知の各キャリアの複素信号とに基づいて、位相回転が補正されているパイロットシンボルの各キャリアの位相回転量を求める。
【００２７】
さらに、位相回転量検出器１０は、その求めた位相回転量を所定値α以下か否かを判定する（ステップＳ７）。その判定の結果、求めた位相回転量が、所定値α以下ではなく、所定値α以上の場合には、伝送路特性更新回路８に対して上記の更新を行うべき旨の更新指令を出力する。
この更新指令に基づき、伝送路特性更新回路８は、伝送路特性推定回路７で推定された伝送路特性（Ｈｎ）を、予め用意してある位相回転特性（Ｈｎ’）を用いて、Ｈｎ＝Ｈｎ×Ｈｎ’に更新する（ステップＳ８）。
【００２８】
ここで、伝送路特性更新回路８は、タイミングずれによる位相回転が一定値以上の場合に、推定された伝送路特性（Ｈｎ）を上記のように更新する。また、予め用意してある位相回転特性（Ｈｎ’）は、その実部Ｈｎ’（ｒｅ）が図３（Ａ）に示すように「１」に近似でき、その虚部Ｈｎ’（ｉｍ）の傾きが図３（Ｂ）に示すように線形近似できる。
【００２９】
従って、伝送路特性更新回路８が行う更新のための演算「Ｈｎ×Ｈｎ’」は、次の（１）式に示すようになる。
Ｈｎ×Ｈｎ’＝｛Ｈｎ（ｒｅ）＋ｊＨｎ（ｉｍ）｝×｛Ｈｎ’（ｒｅ）＋ｊＨｎ’（ｉｍ）｝＝｛Ｈｎ（ｒｅ）−Ｈｎ（ｉｍ）×Ｈｎ’（ｉｍ）｝×ｊ｛Ｈｎ（ｉｍ）＋Ｈｎ（ｒｅ）×Ｈｎ’（ｉｍ）｝・・・・（３）
ここで、（１）〜（３）式中の添え字「ｎ」は、ＯＦＤＭ信号を構成する各キャリア（サブキャリア）の番号である。
【００３０】
このように、位相回転特性（Ｈｎ’）の実部Ｈｎ’（ｒｅ）は、図３（Ａ）に示すように「１」に近似できるので、伝送路特性更新回路８が行う更新のための乗算「Ｈｎ×Ｈｎ’」に必要な乗算器の個数を低減することができる。
一方、ステップ７の判定の結果、その求めた位相回転量が所定値α以下の場合には、次のステップＳ９に進む。ステップＳ９では、現在復調しているデータシンボルが、フレームの最終のものであるか否かを判定する。この判定の結果、現在復調しているデータシンボルがフレームの最終のものでない場合には、ステップＳ４に戻り上記の各処理を行い、それがフレームの最終のものである場合には処理を終了する。
【００３１】
以上説明したように、この実施形態によれば、ＯＦＤＭ信号をＦＦＴ演算する際のＦＦＴ窓のタイミングにずれがある場合に、そのずれに伴うデータシンボルの各キャリアの位相回転を許容範囲内に抑えるようにしたので、各キャリアが安定した位相を得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＯＦＤＭ信号をＦＦＴ演算する際のＦＦＴ窓のタイミングにずれがある場合に、そのずれに伴うデータシンボルの各キャリアの位相回転を許容範囲内に抑えることできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】この実施形態の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図３】伝送路特性を更新するために予め用意してある位相回転特性の一例を示す図である。
【図４】ＯＦＤＭ信号のフォーマットの一例を示す図である。
【図５】データシンボルの各サブキャリア（ｎ）の位相回転を説明するための複素平面である。
【図６】ＦＦＴ窓のタイミングのずれが大きな場合に、複素数で表される各キャリアの実軸成分Ｒｅの値と虚軸成分Ｉｍの値の一例を示す図である。
【符号の説明】
１はアンテナ１、２はＲＦ回路、３はＦＦＴ演算回路、４は位相補正演算回路、５は復調回路、６は既知シンボル用メモリ、７は伝送路特性推定回路、８は伝送路特性更新回路、９はパイロットシンボル用メモリ、１０は位相回転量検出器１０である。

Claims

既知シンボル、データシンボル、および前記データシンボル内に含まれるパイロットシンボルを伝送単位とするＯＦＤＭ信号を受信して処理するＯＦＤＭ受信装置において、
前記既知シンボル、データシンボル、および前記パイロットシンボルに対してＦＦＴ窓を用いてＦＦＴ演算をそれぞれ行うＦＦＴ演算手段と、
前記ＦＦＴ演算手段から出力される前記既知シンボルのＦＦＴ演算結果と、前記既知シンボルに対して予め求めてある既知のＦＦＴ演算結果とに基づき、前記ＯＦＤＭ信号の伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、
前記ＦＦＴ演算手段から出力される前記データシンボルおよび前記パイロットシンボルのＦＦＴ演算結果を、前記伝送路特性推定手段で推定した前記伝送路特性に基づいて補正する補正手段と、
前記補正手段で補正された前記パイロットシンボルのＦＦＴ演算結果と、前記パイロットシンボルに対して予め求めてある既知のＦＦＴ演算結果とに基づき、両ＦＦＴ演算結果のずれを検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記両ＦＦＴ演算結果のずれに基づき、前記伝送路特性推定手段で推定した前記伝送路特性を更新する伝送路特性更新手段と、
を備えたことを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
既知シンボル、データシンボル、および前記データシンボル内に含まれるパイロットシンボルを伝送単位とするＯＦＤＭ信号を受信して処理するＯＦＤＭ受信装置において、
前記既知シンボル、データシンボル、および前記パイロットシンボルに対してＦＦＴ窓を用いてＦＦＴ演算をそれぞれ行うＦＦＴ演算手段と、
前記ＦＦＴ演算手段から出力される前記既知シンボルの各キャリアの周波数領域の信号と、前記既知シンボルに対して予め求めてある既知の各キャリアの周波数領域の信号とに基づき、前記ＯＦＤＭ信号の伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、
前記ＦＦＴ演算手段から出力される前記データシンボルおよび前記パイロットシンボルの各キャリアの各周波数領域の信号の位相回転を、前記伝送路特性推定手段で推定した前記伝送路特性に基づいて補正する位相補正手段と、
前記位相補正手段で位相が補正された前記パイロットシンボルの各キャリアの周波数領域の信号と、前記パイロットシンボルに対して予め求めてある既知のキャリアの周波数領域の信号とに基づき、その位相が補正されたパイロットシンボルの周波数領域の信号の位相の回転量を検出する位相回転量検出手段と、
前記位相回転量検出手段が検出した前記位相回転量に基づき、前記伝送路特性推定手段で推定した前記伝送路特性を更新する伝送路特性更新手段と、
を備えたことを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
前記位相回転量検出手段は、前記検出した回転量を所定値と比較し、その検出回転量が所定値以上であるときに、前記伝送路特性更新手段に対して更新の指示を行うように構成し、
前記伝送路特性更新手段は、前記更新指示があったときに予め用意してある位相回転特性を用いて前記更新を行うように構成したことを特徴とする請求項２に記載のＯＦＤＭ受信装置。