JP2005269182A

JP2005269182A - Ｏｆｄｍ信号受信装置

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Publication number: JP2005269182A
Application number: JP2004077978A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Mori; 昌和森; Jun Ido; 純井戸
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2024-03-18
Also published as: JP4067505B2

Abstract

【課題】受信信号の信号スペクトルが歪んでいる場合であっても、搬送波の大まかな周波数誤差を正しく検出できるＯＦＤＭ受信装置を提供する。
【解決手段】搬送波の概略の周波数誤差を表す概略周波数誤差情報を生成するガードバンド検出部１８と、フーリエ変換部１３から出力されるＯＦＤＭ周波数ドメイン信号、パイロット搬送波の周波数軸上の位置を示すパイロット搬送波配置情報、及び上記概略周波数誤差情報に基づき、各搬送波の所定の搬送波周波数間隔の整数倍の周波数誤差を検出する整数倍周波数誤差検出部１９とを有する整数倍周波数誤差検出手段１０を備える。ガードバンド検出部は、チャネルの本来の信号帯域の最小周波数位置を含む周波数範囲内に周波数の高低順に並ぶ複数の低域側領域及び該チャネルの本来の信号帯域の最大周波数位置を含む周波数範囲内に周波数の高低順に並ぶ複数の高域側領域のうち、両側に隣接する領域における受信電力の差が最も大きい領域を検出する。
【選択図】図１

Description

この発明は、直交周波数分割多重信号（ＯＦＤＭ信号）受信装置に関する。

直交周波数分割多重信号方式（ＯＦＤＭ）は、デジタル変調方式の一つであり、地上波デジタル放送、ＩＥＥＥ８０２．１１ａなどの無線ＬＡＮ、電力線モデムなどの伝送方式に採用されている。従来の周波数分割多重方式（ＦＤＭ）では高速なデータ信号を低速で狭帯域なデータ信号に変換し周波数軸上で並列に伝送するが、ＯＦＤＭではさらに搬送波の直交性を利用し、周波数軸上でのオーバーラップを許容している。複数の搬送波を一部重なりあいながらも互いに干渉することなく密に並べることができることから、狭い周波数の範囲を効率的に利用した広帯域伝送を実現し、周波数の利用効率を上げることができる。

ＯＦＤＭでは、まず送信データを複数の搬送波に割り振り、各搬送波でＱＰＳＫ（４位相偏移変調）やＱＡＭ（直交振幅変調）またはＤＱＰＳＫ（差分４位相偏移変調）等のデジタル変調を行い、これらを多重化する。具体的には、各搬送波毎に信号点配置に応じて伝送データを複素平面にマッピングし、これらを逆離散フーリエ変換し、逆離散フーリエ変換後の信号の最後部を同じ信号の先頭にコピーする。この部分はガードインターバルと呼ばれ、このようなガードインターバルを設けることによって、遅延波が発生する場合であっても、その遅延時間がガードインターバル長以下であれば、受信側ではシンボル間干渉は発生せず、信号を正しく再生することができる。尚、多重化されたＯＦＤＭ信号は周波数変換され、送信される。

受信側において受信信号から送信データを正しく再生するためには、送信側における搬送波の周波数と受信側で再生される搬送波の周波数とが一致している必要がある。送信側と受信側とで搬送波周波数に差があると送信データを誤って再生する確率が増大し、伝送品質が劣化する。従って、ＯＦＤＭにおいては、受信側で再生した搬送波周波数を補正する必要がある。
搬送波周波数を補正するためには周波数誤差を検出する必要があるが、ＯＦＤＭでは周波数誤差を搬送波の配列間隔（以下、搬送波周波数間隔という）の整数倍の部分と残りの小数倍の部分とに分離し、それらを個別に求めることが一般的である。
小数倍の部分の周波数誤差は、例えば特許文献１に記載されているように、受信したＯＦＤＭ信号のガードインターバル部分と該信号の有効シンボルの最後部との相関から求めることができる。

一方、整数倍の周波数誤差については、伝送パラメメータ、伝送制御に関する付加情報、及び既知データを伝送するパイロット搬送波を利用して推定する方法が知られている。この方法では、ＯＦＤＭ周波数ドメイン信号を、それぞれ周波数軸上に所定の搬送波周波数間隔を置いて並ぶ複数の搬送波を含む複数のグループに分割し、各グループの周波数軸上の特定の周波数位置にパイロット搬送波を配置する。パイロット搬送波は他の通常の搬送波より大きい電力で送信される。従って、受信側では各周波数位置での受信電力を互いに比較することによりパイロット搬送波を特定し、特定したパイロット搬送波のグループ内での周波数位置と本来パイロット搬送波が存在すべき周波数位置とのずれから、上記整数倍の周波数誤差を検出することができる（例えば特許文献２参照）。

また、上記のようにパイロット搬送波を用いて整数倍の周波数誤差を検出する整数倍誤差検出部の回路規模を小さくするため、ガードバンド（隣接チャネルとの干渉を防止するため、チャネル有効帯域の高域側及び低域側に設けられる無信号帯域）を利用して受信したＯＦＤＭ信号の大まかな周波数誤差を求め、これを整数倍誤差検出部に供給する方法も知られている（例えば特許文献３参照）。この方法は、ガードバンドにおける受信電力は周波数誤差がなければその全ての領域にわたってゼロとなるが、周波数誤差が発生するとガードバンド中の一部の領域で大きな受信電力が検出されることを利用したものである。

特開平１０−２９４７１３号公報「直交周波数分割多重化伝送システムの搬送波周波数同期方法及び同期装置」（第１−７頁、図１）特開２００２−２８０９９３号「デジタル信号復調装置」（第１−１０頁、図１）特開２００３−１７９５７１号「直交周波数分割多重信号受信機」（第１−２１頁、図１）

特許文献３に記載の技術によれば受信したＯＦＤＭ信号の概略の周波数誤差を求めることが可能であり、それにより受信電力を検出する必要のある周波数範囲を限定できるので整数倍誤差検出回路の回路規模を小さくできる。しかしながらフーリエ変換により時間ドメイン信号から周波数ドメイン信号に変換された受信信号のスペクトルが伝送路歪等により非線形に歪んでいる場合には、特許文献３に記載の技術では周波数誤差の誤検出が発生するという問題があった。
本発明は、この問題に鑑みなされたものであり、受信信号の信号スペクトルが伝送路歪等により歪んでいる場合であっても、誤検出を起こすことなく、搬送波の大まかな周波数誤差を正しく検出できるＯＦＤＭ受信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明によれば、受信したＯＦＤＭ時間ドメイン信号を周波数変換する周波数変換部と、周波数変換されたＯＦＤＭ時間ドメイン信号を、隣接するチャネルの間にガードバンドが設けられ、所定の搬送波周波数間隔を置いて複数のパイロット搬送波を含む複数の搬送波が周波数軸上に並ぶＯＦＤＭ周波数ドメイン信号に変換するフーリエ変換部と、ＯＦＤＭ周波数ドメイン信号を復調する復調部とを有するＯＦＤＭ信号受信装置であって、
各搬送波の概略の周波数誤差を表す概略周波数誤差情報を生成するガードバンド検出部と、前記フーリエ変換部から出力されるＯＦＤＭ周波数ドメイン信号、前記パイロット搬送波の周波数軸上の位置を示すパイロット搬送波配置情報、及び前記概略周波数誤差情報に基づき、前記各搬送波の前記所定の搬送波周波数間隔の整数倍の周波数誤差を検出する整数倍周波数誤差検出部とを有する整数倍周波数誤差検出手段を備え、
前記ガードバンド検出部は、
チャネルの本来の信号帯域の最小周波数位置を含む周波数範囲内に周波数の高低順に並ぶ複数の低域側領域と該チャネルの本来の信号帯域の最大周波数位置を含む周波数範囲内に周波数の高低順に並ぶ複数の高域側領域のうち、両側に隣接する領域における受信電力の差が最も大きい領域を検出し、該検出した領域の周波数位置を示す情報を前記概略周波数誤差情報として前記整数倍誤差検出部に出力することを特徴とするＯＦＤＭ信号受信装置が提供される。

本発明によれば、受信信号の信号スペクトルが伝送路歪等により歪んでいる場合であっても、誤検出を起こすことなく、搬送波の大まかな周波数誤差を正しく検出できるので、ＯＦＤＭ信号の伝送品質を向上させることができる。

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号受信装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、この受信装置は受信したＯＦＤＭ時間ドメイン信号（時系列信号）を所定の周波数に変換する周波数変換部１１、周波数変換部１１から出力される信号の周波数を補正する周波数補正部１２、周波数補正部１２から出力される信号をフーリエ変換し、周波数ドメイン信号として出力するフーリエ変換部１３、フーリエ変換部１３から出力される周波数ドメイン信号を復調し、送信データを再生する復調部１４、受信信号中の搬送波周波数誤差のうち、搬送波周波数間隔の整数倍の成分を検出する整数倍周波数誤差検出手段１０、搬送波周波数誤差のうち、搬送波周波数間隔未満の小数倍周波数誤差を検出する小数倍周波数誤差検出部１５を含む。
整数倍周波数誤差検出手段１０は、フーリエ変換部１３から出力される周波数ドメイン信号の先頭位置（最も周波数の低い搬送波の周波数位置）を示すヘッダ信号からフーリエ変換部１３の出力を処理する際に必要となるタイミング信号（以下、イネーブル信号という）を生成するタイミング生成部１７、フーリエ変換部１３から出力される周波数ドメイン信号及びタイミング生成部１７から出力されるイネーブル信号を受け取り、受信信号中のガードバンドを利用して搬送波の大まかな周波数誤差を求めるガードバンド検出部１８、フーリエ変換部１３から出力される周波数ドメイン信号及びガードバンド検出部１８から出力される受信信号の大まかな周波数誤差を示す信号を受け取り、パイロット搬送波の配置情報（パイロット搬送波の周波数位置を表す情報）を利用して搬送波の整数倍周波数誤差を求める整数倍周波数誤差検出部１９を含む。
周波数補正部１２は、整数倍周波数誤差検出部１９から出力される整数倍周波数誤差の値及び小数倍周波数誤差検出部１５から出力される小数倍周波数誤差の値に基づき、周波数変換部１１から出力される信号の周波数を補正する。

本実施形態の受信装置は、ガードバンド検出部１８に主たる特徴を有するものであるが、本実施形態のガードバンド検出部１８の構成及び動作の理解を容易にするため、先ず、特許文献３等に記載の従来のＯＦＤＭ受信装置に用いられている一般的なガードバンド検出部の構成及び動作を図２、図３及び図４を参照して説明する。

図２に示すように、ＯＦＤＭにおいては、チャネル間の干渉を防止するため、無信号帯域であるガードバンドが隣接チャネル間に設けられている。
図３（ａ）は、搬送波周波数誤差が存在する場合の受信信号の信号スペクトルの概念図、図３（ｂ）は搬送波周波数誤差が存在しない場合の受信信号の信号スペクトルの概念図である。図３（ａ）では、受信チャネルの信号帯域が搬送波周波数誤差分だけ低域側にずれ、左側（低域側）のガードバンドにずれ込み、また、右側のガードバンドには、抑圧された隣接チャネルの信号帯域がずれ込んでいる。
ここで、低域側のガードバンド（以下、「低域側ガードバンド」とする）及び高域側のガードバンド（以下、「高域側ガードバンド」とする）をそれぞれ複数の領域に分けて考える。
チャネルの本来の信号帯域の最小周波数位置から所定周波数だけ低域側に伸びる領域を領域ｃ１とする。また、チャネルの本来の信号帯域の最大周波数位置から所定周波数だけ高域側に伸びる領域を領域ｃ２とする。この２つの領域を１つのペアと考える（以下、「ペアｃ１−ｃ２」とする）。搬送波周波数誤差がない場合は、領域ｃ１および領域ｃ２はそれぞれ無信号帯域となるので、領域ｃ１、ｃ２のそれぞれの受信電力は理想的にはそれぞれゼロである。
領域ｃ１および領域ｃ２に対して、所定の周波数だけそれぞれ低域側に周波数シフトしている領域を領域ｂ１及び領域ｂ２とする（以下、このペアを「ペアｂ１−ｂ２」とする）。搬送波周波数誤差がない場合は、領域ｂ１は無信号帯域内にあり、その受信電力はゼロである。一方、領域ｂ２は一部が受信信号帯域と重なるのでその領域における受信電力は正の値をとる。
同様に、領域ｃ１および領域ｃ２に対して、所定の周波数だけそれぞれ高域側に周波数シフトした領域を領域ｄ１及び領域ｄ２とする（以下、このペアを「ペアｄ１−ｄ２」とする）。ただし、領域ｂ１と領域ｄ１および領域ｂ２と領域ｄ２は、それぞれ領域ｃ１およびｃ２に関して対称な位置にあるものとする。搬送波周波数誤差がない場合は、領域ｄ１は一部が受信信号帯域と重なるのでその受信電力は正の値をとる。一方、領域ｄ２は無信号帯域内にあるため、その受信電力はゼロである。
更に、領域ｂ１および領域ｂ２に対して、所定の周波数だけ低域側に周波数シフトした領域を領域ａ１および領域ａ２（以下、このペアを「ペアａ１−ａ２」とする）とし、また、領域ｄ１および領域ｄ２に対して、所定の周波数だけそれぞれ高域側に周波数シフトした領域を領域ｅ１および領域ｅ２（以下、このペアを「ペアｅ１−ｅ２」とする）とする。

次に、各領域における受信電力を計算する。このとき、領域ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ１、ｄ２、ｅ１、ｅ２における受信電力をそれぞれP_ａ１、P_ａ２、P_ｂ１、P_ｂ２、P_ｃ１、P_ｃ２、P_ｄ１、P_ｄ２、P_ｅ１、P_ｅ２とする。尚、低域側ガードバンドにおける領域ａ１〜領域ｅ１の範囲を「低域側ガードバンド検出可能範囲」と呼び、領域ａ２〜領域ｅ２の範囲を「高域側ガードバンド検出可能範囲」と呼ぶ。図３（ｂ）から分かるように、搬送波周波数誤差がない場合にはペアｃ１−ｃ２の領域における受信電力の和（P_ｃ１＋P_ｃ２）はほぼ０となり、各ペアの中で最小となる。一方、図３（ａ）から明らかなように搬送波周波数誤差が存在する場合は、ペアａ１−ａ２の領域における受信電力の和（P_ａ１＋P_ａ２）はほぼ０となり、各ペアの中で最小となる。

したがって、受信電力の和を各ペアについて計算し、最小値を取るのペアを検出することによって、受信信号が本来の周波数からどの程度ずれているかが分かり、それにより搬送波の概略の周波数誤差を知ることができる。
図４に上記の考えに基づくガードバンド検出部の構成例を示す。ただし、この図では説明を簡単にするため、領域のペア数を４としている。

図４において、第１の低域側電力計算部１０１は入力される各搬送波の電力値およびイネーブル信号から、低域側ガードバンド検出可能範囲にある最も周波数の低い領域における受信電力を計算する。第１の高域側電力計算部１０２は入力される各搬送波の電力値およびイネーブル信号から、高域側ガードバンド検出可能範囲にある最も周波数の低い領域における受信電力を計算する。第１の低域側電力計算部１０１および第１の高域側電力計算部１０２の出力は第１の加算部１２０で加算され、最小位置判定部１２４に出力される。
第２の低域側電力計算部１０３は入力される各搬送波の電力値およびイネーブル信号から、第１の低域側電力計算部１０１が参照した領域よりも所定の周波数だけ高い周波数位置にある領域における受信電力を計算する。第２の高域側電力計算部１０４は入力される各搬送波の電力値およびイネーブル信号から、第１の高域側電力計算部１０２が参照した領域よりも所定の周波数だけ高い周波数位置にある領域における受信電力を計算する。第２の低域側電力計算部１０３および第２の高域側電力計算部１０４の出力は、第２の加算部１２１で加算され、最小位置判定部１２４に出力される。
第３の低域側電力計算部１０５は入力される各搬送波の電力値およびイネーブル信号から、第２の低域側電力計算部１０３が参照した領域よりも所定の周波数だけ高い周波数位置にある領域における受信電力を計算する。第３の高域側電力計算部１０６は入力される各搬送波の電力値およびイネーブル信号から、第２の高域側電力計算部１０４が参照した領域よりも所定の周波数だけ高い周波数位置にある領域における受信電力を計算する。第３の低域側電力計算部１０５および第３の高域側電力計算部１０６の出力は、第３の加算部１２２で加算され、最小位置判定部１２４に出力される。
第４の低域側電力計算部７は入力される各搬送波の電力値およびイネーブル信号から、第３の低域側電力計算部１０５が参照した領域よりも所定の周波数だけ高い周波数位置にある領域における受信電力計算する。第４の高域側電力計算部１０８は各搬送波の電力値およびイネーブル信号から、第３の高域側電力計算部１０６が参照した領域よりも所定の周波数だけ高い周波数位置にある領域における受信電力を計算する。第４の低域側電力計算部１０７および第４の高域側電力計算部１０８の出力は、第４の加算部１２３で加算され、最小位置判定部１２４に出力される。

最小位置判定部１２４では、第１の加算部１２０、第２の加算部１２１、第３の加算部１２２、第４の加算部１２３の出力を受け取り、最小値を示すペア領域を特定し、該領域の周波数軸上の位置を示す情報をガードバンド検出位置信号として出力する。
尚、第１の低域側電力計算部１０１、第２の低域側電力計算部１０３、第３の低域側電力計算部１０５、及び第４の低域側電力計算部１０７が低域側電力計算手段を構成し、第１の高域側電力計算部１０２、第２の高域側電力計算部１０４、第３の高域側電力計算部１０６、及び第４の高域側電力計算部１０８が高域側電力計算手段を構成する。また、第１の加算部、第２の加算部、第３の加算部及び第４の加算部が電力加算手段を構成し、最小位置判定部１２４が最小値判定手段を構成する。

上記のような構成を有するガードバンド検出部では、各ペア領域における受信電力の和を計算し、最小値を取るペア領域の周波数軸上の位置から概略搬送波周波数誤差を求めているため、伝送路歪等の理由により受信信号スペクトルが一様ではなく、図５に示すように歪んでいる場合には誤検出する場合がある。

図５（ａ）は搬送波周波数誤差が存在し、かつ伝送路歪等の理由によりその信号スペクトルが歪んでいる周波数ドメイン信号の概念図である。この図では、搬送波周波数誤差によって受信チャネルの信号帯域が低域側にずれており、スペクトルの低域側、特に領域ｄ１の受信電力がほぼゼロになっている。このため、スペクトルの低域側と高域側とでは、受信電力に大きな差異が生じる。図５（ａ）の場合、ペアｂ１−ｂ２が受信電力和の最小値を取る領域として検出されるべきであるが、信号スペクトルの歪によりペアｂ１−ｂ２領域の信号電力の和（P_ｂ１＋P_ｂ２）とペアｄ１−ｄ２の領域での信号電力の和（P_ｄ１＋P_ｄ２）との関係は（P_ｂ１＋P_ｂ２）＞（P_ｄ１＋P_ｄ２）となるため、ペア領域ｄ１−ｄ２が最小値を取る領域として誤検出され、誤った情報が出力されてしまう。

以下に説明する本実施形態のＯＦＤＭ受信装置に使用されるガードバンド検出部は、チャネルの本来の信号帯域の最小周波数位置を含む周波数範囲内に周波数の高低順に並ぶ第１、第２、第３及び第４の低域側領域のそれぞれにおける受信電力を計算する低域側電力計算手段と、前記チャネルの本来の信号帯域の最大周波数位置を含む周波数範囲に周波数の高低順に並ぶ第１から第４の高域側領域のそれぞれにおける受信電力を計算する高域側電力計算手段と、前記第１の低域側領域の受信電力と前記第３の低域側領域の受信電力の差分、及び前記第２の低域側領域の受信電力と前記第４の低域側領域の受信電力の差分を算出する低域側減算手段と、前記第１の高域側領域の受信電力と前記第３の高域側領域の受信電力の差分、及び前記第２の高域側領域の受信電力と前記第４の高域側領域の受信電力差分を算出する高域側減算手段と、前記低域側減算手段から出力される差分のうち、値の大きい方を出力する低域側最大値検出手段と、前記高域側減算手段から出力される差分のうち、値の大きい方を出力する高域域側最大値検出手段と、前記低域側最大値検出手段の出力と前記高域側最大値検出手段の出力のいずれが大きいかを判定する最大値判定手段とを有し、該最大値判定手段の判定結果に基づき、前記概略周波数誤差情報を生成することを特徴とするものである。
本実施形態におけるガードバンド検出部１８は、伝送路歪等の理由により受信信号の信号スペクトルが歪んでいる場合にも、誤検出することなく搬送波の概略の周波数誤差を表す情報をガードバンド検出位置信号として出力することができる。

図６にガードバンド検出部１８の具体的な回路構成例を示す。同図において、第１〜第４の低域側及び高域側電力計算部１０１〜１０８は、図４に示したガードバンド検出部と同様な構成のため説明は省略する。
図６において、第１の低域側減算部１０９は入力される第３の低域側電力計算部１０５の出力値から第１の低域側電力計算部１０１の出力値を減算し、減算結果を第１の最大値検出部１１３へ出力する。第２の低域側減算部１１０は第４の低域側電力計算部１０７の出力値から第２の低域側電力計算部１０３の出力値を減算し、減算結果を第１の最大値検出部１１３へ出力する。第１の最大値検出部１１３は、第１の低域側減算部１０９の出力値と第２の低域側減算部１１０の出力値とを受け取ると最大値検出を行い、大きい方を後段の最大位置判定部１１５に出力する。
同様に第１の高域側減算部１１１は第１の高域側電力計算部１０２の出力値から第３の高域側電力計算部１０６の出力値を減算し、減算結果を第２の最大値検出部１１４へ出力する。また、第２の高域側減算部１１２は入力される第２の高域側電力計算部１０４の出力値から第４の高域側電力計算部１０８の出力値を減算し、減算結果を第２の最大値検出部１１４へ出力する。第２の最大値検出部１１４は、第１の高域側減算部１１１の出力値と第２の高域側減算部１１２の出力値とを受け取ると最大値検出を行い、大きい方を後段の最大位置判定部１１５に出力する。
最大位置判定部１１５では、第１の最大値検出部１１３からの出力値と第２の最大値検出部１１４からの出力値を受け取ると最大値を示す領域を判定し、判定された領域の周波数位置を示す情報をガードバンド検出位置信号として出力する。
尚、低域側及び高域側電力計算部１０１〜１０８は、それぞれの領域の平均の受信電力を計算するものであってもよい。
上記構成において、第１の低域側電力計算部１０１、第２の低域側電力計算部１０３、第３の低域側電力計算部１０５、及び第４の低域側電力計算部１０７が低域側電力計算手段を構成し、第１の高域側電力計算部１０２、第２の高域側電力計算部１０４、第３の高域側電力計算部１０６、及び第４の高域側電力計算部１０８が高域側電力計算手段を構成する。また、第１の低域側減算部１０９及び第２の低域側減算部１１０が低域側減算手段を構成し、第１の高域側減算部１１１及び第２の高域側減算部１１２が高域側減算手段を構成し、第１の最大値検出部１１３が低域側最大値検出手段を構成し、第２の最大値検出部１１４が高域側最大値検出手段を構成し、最大位置判定部１１５が最大値判定手段を構成する。

以下に、図５（ａ）に示したような信号スペクトルが歪んでいる周波数ドメイン信号についてガードバンド検出を行なう場合について説明する。
低域側ガードバンド検出可能範囲において、領域ｃ１と領域a１の間の受信電力差分値（P_ｃ１-P_ａ１）をδ_ｃ１ａ１、領域ｄ１と領域ｂ１の間の受信電力差分値（P_ｄ１-P_ｂ１）をδ_ｄ１ｂ１、領域ｅ１と領域ｃ１の間の受信電力差分値（P_ｅ１-P_ｃ１）をδ_ｅ１ｃ１とする時、これらの受信電力差分値の中ではδ_ｅ１ｃ１が最大となる。同様に、高域側ガードバンド検出可能範囲において、領域ａ２と領域ｃ２の間の受信電力差分値（P_ａ２-P_ｃ２）をδ_ａ２ｃ２、領域ｂ２と領域ｄ２の間の受信電力差分値（P_ｂ２-P_ｄ２）をδ_ｂ２ｄ２、領域ｃ２と領域e２の間の受信電力差分値（P_ｃ２-P_ｅ２）をδ_ｃ２ｅ２とする時、これらの受信電力差分値の中ではδ_ａ２ｃ２が最大となる。
ここで、δ_ｅ１ｃ１とδ_ａ２ｃ２との関係はδ_ｅ１ｃ１＜δ_ａ２ｃ２となるため、ａ２−ｃ２間の領域、即ち領域ｂ２が特定され、領域ｂ２の周波数位置を示す情報が出力される。

以上説明したように、本発明の実施の形態１は、受信電力の差が最も大きい２つの領域に挟まれた位置にある領域を判定し、判定結果を大まかな搬送波周波数誤差を示すガードバンド検出位置信号として出力する。従って、低域側と高域側との間に大きな受信電力の差異を生じさせるような歪んだ信号スペクトルを有する周波数ドメイン信号が入力された場合にも誤検出する事なく、搬送波周波数の大まかな誤差を示す正しい情報を得ることができるという効果を有する。

実施の形態２．
図７に本発明の実施の形態２のＯＦＤＭ受信装置に用いられるガードバンド検出部の構成を示す。実施の形態２の受信装置の構成は、ガードバンド検出部以外は図１に示した実施の形態１と同じであるので説明は省略する。
図７において、第１〜第４の低域側及び高域側電力計算部１０１〜１０８、第１〜第２の低域側及び高域側減算部１０９〜１１２、第１〜第４の加算部１２０〜１２３、第１及び第２の最大値検出部１１３，１１４、最大位置判定部１１５、及び最小位置判定部１２４は図４に示した従来のガードバンド検出部または図６に示した実施の形態１のガードバンド検出部と同じであるので説明は省略する。

図７において、低域側総加算部１２５では第１〜４の低域側電力計算部の出力値を受け取り、低域側ガードバンド検出可能範囲内の各領域における電力の総和を演算し、出力する。また、高域側総加算部１２６では第１〜４の高域側電力計算部の出力値を受け取り、高域側ガードバンド検出可能範囲内の各領域における電力の総和を演算し、出力する。
差分演算器１２７では、低域側総加算部１２５と高域側総加算部１２６からの出力信号を受け取り、差分値を求めて出力する。アルゴリズム切り替え手段としてのアルゴリズム切り替え判定部１２８は、最大位置判定部１１５の出力値または最小位置判定部１２４の出力値のいずれをガードバンド検出位置信号として出力すべきかを、差分演算器１２７の出力値と所定の閾値との比較結果に基づき適応的に判定する。即ち、差分演算部１２７の出力値が小さい場合には、受信信号スペクトルの歪は小さいと判断し、図４を参照して説明した従来のアルゴリズムによる検出を行い、一方、差分演算部１３７の出力値が大きい場合には、受信信号スペクトルの歪は大きいと判断し、図６を参照して説明した実施の形態１で行うアルゴリズムによる検出を行う。
尚、第１〜第４の低域側及び高域側電力計算部１０１〜１０８、第１〜第２の低域側及び高域側減残部１０９〜１１２、第１〜第２の最大値検出部１１３，１１４、及び最大位置判定部１１５が第１の検出手段を構成する。また、第１〜第４の低域側及び高域側電力計算部１０１〜１０８、第１〜第４の加算部１２０〜１２３、及び最小位置判定部１２４が第２の検出手段を構成する。

以上説明したように、本実施の形態２によれば、入力信号の低域側ガードバンド付近の受信電力と高域側ガードバンド付近の受信電力の差に応じて、従来のアルゴリズムを使用するか、あるいは本発明の実施の形態１によるアルゴリズムを使用するかを判断し、これらのアルゴリズムによる検出結果を適応的に切り替えて後段回路に出力するように構成したので、入力信号の特性に合わせて最適なアルゴリズムを選択でき、搬送波の周波数誤差の検出の信頼性が向上するという効果が得られる。

本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ受信装置の構成を示すブロック図である。チャネル間の干渉を防止するためにガードバンドが隣接チャネル間に設けられているＯＦＤＭ信号を模式的に示す図である。従来のガードバンド検出部の検出動作を説明する図である。ＯＦＤＭ受信装置に用いられる従来のガードバンド検出部の構成を示すブロック図である。受信信号が歪んだ信号スペクトルを有する場合のガードバンド検出部の動作を説明する図である。実施の形態１の受信装置のガードバンド検出部の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２に係るＯＦＤＭ受信装置のガードバンド検出部の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０整数倍周波数誤差検出手段、１１周波数変換部、１２周波数補正部、１３フーリエ変換部、１４復調部、１５小数倍周波数誤差検出部、１７タイミング生成部、１８ガードバンド検出部、１９整数倍周波数誤差検出部、１０１第１の低域側電力計算部、１０２第１の高域側電力計算部、１０３第２の低域側電力計算部、１０４第２の高域側電力計算部、１０５第３の低域側電力計算部、１０６第３の高域側電力計算部、１０７第４の低域側電力計算部、１０８第４の高域側電力計算部、１０９第１の低域側減算部、１１０第２の低域側減算部、１１１第１の高域側減算部、１１２第２の高域側減算部、１１３第１の最大値検出部、１１４第２の最大値検出部、１１５最大位置判定部、１２０第１の加算部、１２１第２の加算部、１２２第３の加算部、１２３第４の加算部、１２４最小位置判定部、１２５低域側総加算部、１２６高域側総加算部、１２７差分演算部、１２８アルゴリズム切り替え判定部。

Claims

受信したＯＦＤＭ時間ドメイン信号を周波数変換する周波数変換部と、周波数変換されたＯＦＤＭ時間ドメイン信号を、隣接するチャネルの間にガードバンドが設けられ、所定の搬送波周波数間隔を置いて複数のパイロット搬送波を含む複数の搬送波が周波数軸上に並ぶＯＦＤＭ周波数ドメイン信号に変換するフーリエ変換部と、ＯＦＤＭ周波数ドメイン信号を復調する復調部とを有するＯＦＤＭ信号受信装置において、
各搬送波の概略の周波数誤差を表す概略周波数誤差情報を生成するガードバンド検出部と、前記フーリエ変換部から出力されるＯＦＤＭ周波数ドメイン信号、前記パイロット搬送波の周波数軸上の位置を示すパイロット搬送波配置情報、及び前記概略周波数誤差情報に基づき、前記各搬送波の前記所定の搬送波周波数間隔の整数倍の周波数誤差を検出する整数倍周波数誤差検出部とを有する整数倍周波数誤差検出手段を備え、
前記ガードバンド検出部は、
チャネルの本来の信号帯域の最小周波数位置を含む周波数範囲内に周波数の高低順に並ぶ複数の低域側領域と該チャネルの本来の信号帯域の最大周波数位置を含む周波数範囲内に周波数の高低順に並ぶ複数の高域側領域のうち、両側に隣接する領域における受信電力の差が最も大きい領域を検出し、該検出した領域の周波数位置を示す情報を前記概略周波数誤差情報として前記整数倍周波数誤差検出部に出力することを特徴とするＯＦＤＭ信号受信装置。
前記ガードバンド検出部は、
チャネルの本来の信号帯域の最小周波数位置を含む周波数範囲内に周波数の高低順に並ぶ第１、第２、第３及び第４の低域側領域のそれぞれにおける受信電力を計算する低域側電力計算手段と、
前記チャネルの本来の信号帯域の最大周波数位置を含む周波数範囲に周波数の高低順に並ぶ第１から第４の高域側領域のそれぞれにおける受信電力を計算する高域側電力計算手段と、
前記第１の低域側領域の受信電力と前記第３の低域側領域の受信電力の差分、及び前記第２の低域側領域の受信電力と前記第４の低域側領域の受信電力の差分を計算する低域側減算手段と、
前記第１の高域側領域の受信電力と前記第３の高域側領域の受信電力の差分、及び前記第２の高域側領域の受信電力と前記第４の高域側領域の受信電力の差分を計算する高域側減算手段と、
前記低域側減算手段から出力される差分のうち、値の大きい方を出力する低域側最大値検出手段と、
前記高域側減算手段から出力される差分のうち、値の大きい方を出力する高域域側最大値検出手段と、
前記低域側最大値検出手段の出力と前記高域側最大値検出手段の出力のいずれが大きいかを判定する最大値判定手段と
を有し、該最大値判定手段の判定結果に基づき、前記概略周波数誤差情報を生成することを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ信号受信装置。
受信したＯＦＤＭ時間ドメイン信号を周波数変換する周波数変換部と、周波数変換されたＯＦＤＭ時間ドメイン信号を、隣接するチャネルの間にガードバンドが設けられ、所定の搬送波周波数間隔を置いて複数のパイロット搬送波を含む複数の搬送波が周波数軸上に並ぶＯＦＤＭ周波数ドメイン信号に変換するフーリエ変換部と、ＯＦＤＭ周波数ドメイン信号を復調する復調部とを有するＯＦＤＭ信号受信装置において、
各搬送波の概略の周波数誤差を表す概略周波数誤差情報を生成するガードバンド検出部と、前記フーリエ変換部から出力されるＯＦＤＭ周波数ドメイン信号、前記パイロット搬送波の周波数軸上の位置を示すパイロット搬送波配置情報、及び前記概略周波数誤差情報に基づき、前記各搬送波の前記所定の搬送波周波数間隔の整数倍の周波数誤差を検出する整数倍周波数誤差検出部とを有する整数倍周波数誤差検出手段を備え、
前記ガードバンド検出部は、
チャネルの本来の信号帯域の最小周波数位置を含む第１の周波数範囲内に周波数の高低順に並ぶ複数の低域側領域と該チャネルの本来の信号帯域の最大周波数位置を含む第２の周波数範囲内に周波数の高低順に並ぶ複数の高域側領域のうち、両側に隣接する領域における受信電力の差が最も大きい領域を検出する第１の検出手段と、
前記第１の周波数範囲及び前記第２の周波数範囲にそれぞれ含まれ、前記最小周波数位置及び前記最大周波数位置からの距離が相等しい一組の低域側領域及び高域側領域における受信電力の和を、前記複数の低域側領域側及び前記高域側領域の全てについて算出し、算出した受信電力の和が最小となる一組の低域側領域及び高域側領域を検出する第２の検出手段と、
前記複数の低域側領域における受信電力の総和と前記複数の高域側領域における受信電力の総和との差を所定の閾値と比較し、比較結果に基づき、前記第１の検出手段が検出した領域の周波数位置を示す情報及び前記第２の検出手段が検出した一組の低域側領域及び高域側領域の周波数位置を示す情報のいずれかを選択し、前記概略周波数誤差情報として前記整数倍周波数誤差検出部に出力するアルゴリズム切り替え手段と
を備えることを特徴とするＯＦＤＭ信号受信装置。
前記第１の検出手段は、
チャネルの本来の信号帯域の最小周波数位置を含む周波数範囲内に周波数の高低順に並ぶ第１、第２、第３及び第４の低域側領域のそれぞれにおける受信電力を計算する低域側電力計算手段と、
前記チャネルの本来の信号帯域の最大周波数位置を含む周波数範囲に周波数の高低順に並ぶ第１から第４の高域側領域のそれぞれにおける受信電力を計算する高域側電力計算手段と、
前記第１の低域側領域の受信電力と前記第３の低域側領域の受信電力の差分、及び前記第２の低域側領域の受信電力と前記第４の低域側領域の受信電力の差分を計算する低域側減算手段と、
前記第１の高域側領域の受信電力と前記第３の高域側領域の受信電力の差分、及び前記第２の高域側領域の受信電力と前記第４の高域側領域の受信電力の差分を計算する高域側減算手段と、
前記低域側減算手段から出力される差分のうち、値の大きい方を出力する低域側最大値検出手段と、
前記高域側減算手段から出力される差分のうち、値の大きい方を出力する高域域側最大値検出手段と、
前記低域側最大値検出手段の出力と前記高域側最大値検出手段の出力のいずれが大きいかを判定する最大値判定手段と
を有し、該最大値判定手段の判定結果に基づき、前記概略周波数誤差情報を生成することを特徴とする請求項３に記載のＯＦＤＭ信号受信装置。
前記第２の検出手段は、
前記低域側電力計算手段によりそれぞれ計算された、前記第１の低域側領域における受信電力と前記第１の高域側領域における受信電力との和、前記第２の低域側領域における受信電力と前記第２の高域側領域における受信電力の和、前記第３の低域側領域における受信電力と前記第３の高域側領域における受信電力の和、及び前記第４の低域側領域における受信電力と前記第４の高域側領域における受信電力の和を計算する電力加算手段と、
前記電力加算手段により計算された受信電力の和のうち、いずれが最小であるかを判定する最小値判定手段と
を有し、該最小値判定手段の判定結果に基づき前記概略周波数誤差情報を生成することを特徴とする請求項４に記載のＯＦＤＭ信号受信装置。
前記周波数変換部は、前記整数倍周波数誤差検出部が検出した搬送波周波数間隔の整数倍の周波数誤差に応じて周波数変換後のＯＦＤＭ時間ドメイン信号の周波数を補正する周波数補正部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のＯＦＤＭ信号受信装置。
直交周波数分割多重され、かつその信号帯域の両側に無信号帯域であるガードバンドが設けられている信号を受信し、送信データを再生するＯＦＤＭ信号受信装置において、
入力される受信信号に対してフーリエ変換を行うフーリエ変換手段と、該フーリエ変換手段より出力されるヘッダ信号を基に、後段の信号処理タイミングを生成するタイミング生成手段と、該タイミング生成手段から出力されるイネーブル信号と、上記フーリエ変換手段から出力される信号を入力とし、ガードバンド位置を検出することによって入力信号帯域の所定の本来の信号帯域に対するずれを検出するガードバンド検出手段と、上記フーリエ変換手段の出力を入力とし、該ガードバンド検出手段から出力されるガードバンド検出情報、及び外部から入力される既知であるパイロット搬送波配置情報を基に、搬送波周波数間隔の整数倍の搬送波周波数誤差を検出する整数倍周波数誤差検出手段とを備え、
上記ガードバンド検出手段は、
本来の信号帯域の低域側に存在するガードバンドのうち、最も周波数が高い信号成分から所定の周波数だけ低い信号成分までの信号帯域における信号電力の和または平均値を計算する第３の低域側電力計算手段と、本来の信号帯域の高域側に存在するガードバンドのうち、最も周波数が低い信号成分から所定の周波数だけ高い信号成分までの信号帯域における信号電力の和または平均値を計算する第３の高域側電力計算手段と、上記第３の低域側電力計算手段が参照する信号帯域に対して、所定の周波数だけ低い周波数帯域における信号電力の和または平均値を計算する第２の低域側電力計算手段と、上記第３の高域側電力計算手段が参照する信号帯域に対して所定の周波数だけ低い周波数帯域における信号電力の和または平均値を計算する第２の高域側電力計算手段と、上記第２の低域側電力計算手段が参照する信号帯域に対して、所定の周波数だけ低い周波数帯域における信号電力の和または平均値を計算する第１の低域側電力計算手段と、上記第２の高域側電力計算手段が参照する信号帯域に対して所定の周波数だけ低い周波数帯域における信号電力の和または平均値を計算する第１の高域側電力計算手段と、上記第３の低域側電力計算手段が参照する信号帯域に対して、所定の周波数だけ高い周波数帯域における信号電力の和または平均値を計算する第４の低域側電力計算手段と、上記第３の高域側電力計算手段が参照する信号帯域に対して所定の周波数だけ高い周波数帯域における信号電力の和または平均値を計算する第４の高域側電力計算手段と、該第１の低域側電力計算手段および上記第３の低域側電力計算手段の出力を入力とする第１の低域側減算手段と、該第２の低域側電力計算手段および上記第４の低域側電力計算手段の出力を入力とする第２の低域側減算手段と、該第１の高域側電力計算手段および上記第３の高域側電力計算手段の出力を入力とする第１の高域側減算手段と、該第２の高域側電力計算手段および上記第４の高域側電力計算手段の出力を入力とする第２の高域側減算手段と、該第１の低域側減算手段および該第２の低域側減算手段の出力を入力とし、最も大きい入力値を検出する第１の最大値検出手段と、該第１の高域側減算手段および該第２の高域側減算手段の出力を入力とし、最も大きい入力値を検出する第２の最大値検出手段と、該第１の最大値検出手段、及び、該第２の最大値検出手段の出力を入力とし、最も大きい信号を検出することによって、入力の信号帯域の、所定の帯域に対してのズレを検出する最大位置判定手段とから構成されることを特徴とするＯＦＤＭ信号受信装置。