JP2005328200A - Ｏｆｄｍ受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オフセット補正処理の計算処理を削減でき、ひいては消費電力の削減、スループットの向上、誤り率の低下を図ることができるＯＦＤＭ受信装置を提供する。
【解決課題】オフセット補正処理を行うオフセット補正部１０６４と、補正を行う補正値、並びに受信信号の特徴を保存するレジスタ１０６２と、受信信号の特徴に対して過去に受信を行った信号の特徴と比較を行う比較部１０６３と、比較部の比較の結果、受信信号の特徴が過去の信号の特徴と略一致すると判断すると オフセット補正部の補正動作を停止させる制御部１０６５，１０６６と、制御部が上記オフセット補正部の補正動作を停止させて場合に、上記第１のレジスタに保存されている補正値に基づいてオフセット計算を行い、所定のオフセット補正処理を行う演算部１０６７とを有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、複数の直交する副搬送波の信号を多重化するデジタル変調方式、すなわち
、直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）変調方式を採用した通信システムにおけるＯＦＤＭ受信装置に関するものである。

ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)とは、複数の直交する副搬送波の信号を多重化するデジタル変調方式であり、周波数利用効率が非常に高く、かつマルチパスに強いという特徴をもっている。現在、ＯＦＤＭ変調方式は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮや地上波デジタル放送に採用されている。

ＯＦＤＭ変調方式はマルチキャリア変調方式の一種であり、直列の符号化データを隣接するデータ間で互いに直交する多数のサブキャリアに対応する並列の符号化データ（情報シンボル）に変換し、この情報シンボルをマッピング処理により直交座標に割り当て（以下、この割り当てられた情報シンボルを「コンステレーション」という）、それぞれ逆フーリエ変換（周波数領域を時間領域に変換）によってデジタル変調波に変換した後に、各々を加算することでＯＦＤＭ信号を生成し送信する。
ＯＦＤＭ受信装置は、受信したＯＦＤＭ信号を送信時とは逆の処理を施すことにより元の符号化データを得る。

図６は、一般的なＯＦＤＭ受信装置の構成例を示すブロック図である。
図６に示すＯＦＤＭ受信装置１は、アンテナ２、ＲＦ受信部３、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部(A/D) ４、同期検出回路(sync)５、高速フーリエ変換部(FFT) ６、等化器 (equalizer)７、デマッパ部(demapper)８、デインタリーブ部 (de-interleave)９、デパンクチャ部 (de-puncture)１０、ビタビ復号部(vitabi)１１、およびデスクランブラ部(de-scrambler)１２を有する。

ＲＦ受信部３において、アンテナ２からのＯＦＤＭ信号を入力すると、内蔵の局部発振器（不図示）で発生される局部発振信号によってＯＦＤＭ信号を直交復調することにより、無線周波数帯域のＯＦＤＭ信号が中間周波数帯域または基底帯域（ベースバンド）のＯＦＤＭ信号に周波数変換され、ベースバンドのＯＦＤＭ信号がＡ／Ｄ変換部４に送られる。
周波数変換後のＯＦＤＭ信号はＡ／Ｄ変換部４でデジタル信号に変換され、同期検出回路(sync)５で同期検出される。ここで「同期検出」とは、パケットの先頭に存在するプリアンブル部の信号（ショートプリアンブル）を用いて、その後のＯＦＤＭ復調処理のタイミングを決定することである。

また、同期検出回路(sync)５では、周波数オフセットもある程度補正される。ここで「周波数オフセット」とは、受信機側のＲＦ部 (R/F)３内で局部発振器の周波数とダウンコンバートされた周波数信号の中心周波数との和が図示しない送信装置側の局部発振器の周波数とずれ、高速フーリエ変換部 (FFT)６から出力される信号の実数部データと虚数部データからなる復調ベクトルに誤差が生じ、その結果、サブキャリア間の相互干渉が発生することをいう。
同期検出回路(sync)５で同期検出および周波数オフセットが補正されたデータは高速フーリエ変換 (FFT)部６に入力され、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される。

図６に示す等化器 (equalizer)７はＦＦＴの後で信号処理を行い、（１）マルチパスによる初期位相および初期振幅の補正、（２）残留周波数オフセットの補正、（３）サンプリングオフセットの補正を行っている。
ここで「サンプリングオフセット」とは、図６に示すＡ／Ｄ変換部４や高速フーリエ変換部(FFT) ６でのサンプリング周波数が受信機側のサンプリング周波数とずれていることによって、周波数オフセットと同様にＦＦＴ後に復調ベクトルに誤差が生じることをいう。

等化器 (equalizer)７で補正されたデータはデマッパ部(demapper)８でコンスタレーションがデマッピングされる。すなわち、送信装置側のマッピング処理で直交座標上に情報シンボルとして対応付けられる前の元の符号化データが復元される。
続くデインタリーブ部８では、バースト的に発生する伝送路エラーに強くするために送信装置側でインターリーブ（ビット並べ替え）されたデータが元の符号化データに復元される。
続くデパンクチャ部 (de-puncture)１０では、送信装置側での畳み込み符号化の符号化率を上げるためになされたパンクチャ処理（ビットの間引き）を逆に戻す処理が実行され、さらにビタビ復号部(vitabi)１１で畳み込み符号化を戻すビタビ複合法が実行され、その後、デスクランブラ部(de-scrambler)１２でスクランブル符号化が戻され、これにより元の送信用符号化データが得られる。

ここで等化器７が補正する「マルチパスによる初期位相および初期振幅」とは、マルチパスが存在する場合に受信点で複数の電波が干渉し合い振幅や位相に急激な変動が生じたものである。
また、「残留周波数オフセット」とは、ベースバンド信号を得るための周波数変換に用いる基準周波数が正確でないために生じた周波数オフセットのうち、同期検出回路(sync)５で周波数補正しきれずに残留した周波数オフセットである。
さらに、「サンプリングオフセット」とは、Ａ／Ｄ変換処理、デジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換処理におけるサンプリング周波数の不一致により生じるオフセットのことである。
これらは、マッピングされたデータのコンスタレーションを広げ、誤り率の上昇を引き起こす。
したがって、通常、無線ＬＡＮシステムでは、サンプリングオフセットおよび周波数オフセットの値をパケット毎・シンボル毎に計算し、オフセットの補正を行っている。

周波数オフセットおよびサンプリングオフセットが受信データに存在している場合、これらに基づく位相ずれが生じてしまう。
したがって、周波数オフセットに関しては、全てのサブキャリアに対して同一の値のオフセット補正を行い、サンプリングオフセットに関しては、サブキャリアに対して比例したオフセット補正を行うことになる。
上述したように、図６に示した等化器 (equalizer)７は、マルチパスやセットバック補正の他にこれらのオフセット補正を行う。

等化器(equalizer) ７の概要を図７、図８、および図９に示す。
図７に示した等化器７Ａは、シンボル毎にオフセットが蓄積され、蓄積されたオフセットをオフセット補正回路７５におけるデジタル処理にて補正を行っている。

ところで、１シンボルで観測した場合、オフセットの影響よりもノイズの影響が大きい場合がある。
そのため、ノイズの影響を抑えるために過去のシンボルで計算したオフセットを利用して平均化処理を行うことが有効である。この方法に関しては、非特許文献１に記載されている。
したがって、ノイズの影響を低減させるために求めたオフセットを平均化し、次のデータに対してフィードバックをかけたものが図８の等化器７Ｂである。すなわち、図８の等化器７Ｂは、サンプリングオフセット検出回路７３および周波数オフセット検出回路７４の検出結果をパイロットキャリア抽出回路７２Ｂにフィードバックしている。
また、求めたオフセットからデジタル処理にて補正を行うのではなく、実際にオシレータの周波数を補正する手法もある。その手法を採用した等化器が図９に示す等化器７Ｃである。
"Optimum Receiver Design for OFDM-Based Broadband Transmission-PartII: A Case Study"(M. Spetch, S.Fechtel, G. Fock and H.Meyer/IEEE transaction on communication vol. 49, No. 4, April 2001

上記で紹介をした等化器、または上記から容易に想像される一般的な等化器においては、シンボル毎に、デスクランブルを行い、受信信号からパイロットキャリアを抽出し、複数のパイロットキャリアからサンプリングオフセットおよび周波数オフセットの見積もりを行い、補正を行っている。

しかしながら、これらのオフセットは、送信装置と受信装置が同一で、かつ静止している状況では一定値であり、常にオフセット計算を行う必要性はない。
とはいっても、無線ＬＡＮシステムでは送信と受信が常に決まった相手同士で行われる保証がないため、周波数オフセットおよびサンプリングオフセットの補正は過去の情報を参照できず、従来は受信ごとに対処する方法をとっていた。
そのため、従来のＯＦＤＭ受信装置においては、オフセット補正処理の計算処理が頻繁に起こり、ひいては消費電力が増加し、スループットの低下、誤り率の増大を招くという不利益があった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、オフセット補正処理の計算処理を削減でき、ひいては消費電力の削減、スループットの向上、誤り率の低下を図ることができるＯＦＤＭ受信装置およびＯＦＤＭ受信信号のオフセット補正方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の観点は、受信した直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号のオフセットを補正するＯＦＤＭ受信装置であって、上記オフセット補正処理を行うオフセット補正部と、補正を行う補正値を保存する第１のレジスタと、受信信号の特徴を保存する第２のレジスタと、受信信号の特徴に対して過去に受信を行った信号の特徴と比較を行う比較部と、上記比較部の比較の結果、受信信号の特徴が過去の信号の特徴と略一致すると判断すると オフセット補正部の補正動作を停止させる制御部と、上記制御部が上記オフセット補正部の補正動作を停止させて場合に、上記第１のレジスタに保存されている補正値に基づいてオフセット計算を行い、所定のオフセット補正処理を行う演算部とを有する。

好適には、上記オフセット補正部は、周波数領域において、シンボル単位で複数のパイロットキャリアを抽出し、抽出されたパイロットキャリアの値の演算を行うことでオフセットの変化量を計算する。

好適には、上記第１のレジスタは、パイロットキャリアの演算から計算を行ったサンプリングオフセットまたは周波数オフセットの値、もしくは、それらの補正に必要な演算値を保存する。

好適には、上記第２のレジスタは、互いの送受信装置が静止している場合には、ほぼ一定値であり、送信装置を特定しやすくなるような特徴量を保存する。

好適には、上記第２のレジスタに保存する特徴量は、ＲＦ受信部で得られるRSSI値、ベースバンドで得られるプリアンブル波形、信号雑音比（ＳＮＲ）の少なくともいずれかである。

好適には、上記信号雑音比（ＳＮＲ）は、時間領域においてプリアンブル信号から見積もりが行われる。

好適には、上記制御部は、ＣＲＣエラーが発生している場合には、上記オフセット補正部の補正理処理を停止させず、オフセット補正処理を行わせる。

好適には、所定の補正処理は、クロックに対して制御を行い動作周波数の変更を行う処理である。

本発明によれば、たとえば受信装置において、信号が等化器等のオフセット補正部に入力されるまでに既知となる情報を用いて送信装置が過去に参照された送信装置であるか否かの予想を行い、過去に参照された送信装置であると予想された場合には、その時に補正を行ったオフセット値を用いてオフセット補正を行う。
また、受信データがＣＲＣエラーによって、受信ができなかった場合は、通常モードに復帰し、オフセット補正部による補正処理を行う。

本発明によれば、早期に送信装置のオフセットを予想し、以前に用いた補正値を用いることで、消費電力の小さい等化器が実現できる。
また、以前に用いた補正値を用いることができるため、送信装置が期待される送信装置であった場合は、パケット受信の初期のシンボルから適当な補正を行うことができ、より正確なオフセット補正を行うことができる。
また、早期に送信装置のオフセットを予想し、以前の補正値を用いることで少ない演算でオフセット補正を行うことができるため、スループットの向上が実現される。
また、以前に用いた補正値を用いることで、オフセット補正部内の動作速度を低減させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。

図１は、本発明に係るＯＦＤＭ受信装置のシステム構成を示すブロック図である。

本実施形態に係るＯＦＤＭ受信装置１００は、図１に示すように、アンテナ１０１、ＲＦ受信部１０２、Ａ／Ｄ変換部(A/D) １０３、同期検出回路(sync)１０４、高速フーリエ変換部 (FFT)１０５、等化器 (equalizer)１０６、デマッパ部(demapper)１０７、デインタリーブ部 (de-interleave)１０８、デパンクチャ部 (de-puncture)１０９、ビタビ復号部(vitabi)１１０、およびデスクランブラ部(de-scrambler)１１１を有する。

ＲＦ受信部１０２は、直交復調およびゲイン調整などの信号処理の機能を有する。
ＲＦ受信部１０２は、アンテナ１０１からのＯＦＤＭ信号を入力すると、内蔵の局部発振器（不図示）で発生される局部発振信号によってＯＦＤＭ信号を直交復調することにより、無線周波数帯域のＯＦＤＭ信号を中間周波数帯域または基底帯域（ベースバンド）のＯＦＤＭ信号に周波数変換する。
ＲＦ受信部１０２は、中間周波数帯域に変換する場合は中間周波数帯域での各種処理を行った後、さらに周波数帯域をベースバンドに変換する。ベースバンドのＯＦＤＭ信号はＡ／Ｄ変換部１０３に送られる。
周波数変換後のＯＦＤＭ信号はＡ／Ｄ変換部１０３でデジタル信号に変換され、同期検出回路(sync)１０４で同期検出される。
また、同期検出回路１０４では、周波数オフセットもある程度補正される。同期検出回路１０４で同期検出および周波数オフセットが補正されたデータは高速フーリエ変換(FFT) 部１０５へと入力され、ここで時間領域の信号から周波数領域の信号に変換される。

図１に示す等化器 (equalizer)１０６は、マルチパスによる初期位相および初期振幅の補正、残留周波数オフセットの補正、およびサンプリングオフセットの補正を行う。
本実施形態の等化器１０６は、周波数領域において、シンボル単位で複数のパイロットキャリアを抽出し、抽出されたパイロットキャリアの値の演算を行うことでオフセットの変化量を計算するオフセット補正部と、パイロットキャリアの演算から計算を行ったサンプリングオフセットまたは周波数オフセットの値、もしくは、それらの補正に必要な演算値を保存するレジスタ（補正を行う補正値を保存するレジスタ）と、ＲＦ受信部１０２で得られるＲＳＳＩ（電界強度）値やベースバンド部で得られるプリアンブル波形や、図示しないＳＮＲエスティメータによって求まる信号雑音比（ＳＮＲ）等、互いの送受信装置が静止している場合には、ほぼ一定値であり、送信装置を特定しやすくなるような特徴量を保存するレジスタ（受信信号の特徴を保存するレジスタ）と、受信信号の特徴に対して過去に受信を行った信号の特徴と比較を行う比較部と、比較結果に応じてオフセット補正部の動作を止める制御部と、制御部が上記オフセット補正部の補正動作を停止させて場合に、上記第１のレジスタに保存されている補正値に基づいてオフセット計算を行い、所定のオフセット補正処理を行う演算部と、を有する。
なお、保存されたレジスタの値を用いてオフセット計算を行う演算部は、デジタル信号処理にてオフセット補正を行う、あるいは、クロックＣＬＫに対して制御を行い動作周波数の変更を行う。
また、ＳＮＲエスティメータは、時間領域においてプリアンブル信号から、ＳＮＲの見積もりを行う、あるいは、ＳＮＲエスティメータは、周波数領域においてプリアンブル信号から、ＳＮＲの見積もりを行う。
等化器１０６の具体的な構成については、後で図面に関連付けて説明する。

等化器 (equalizer)１０６で補正されたデータはデマッパ部(demapper)１０７でコンスタレーションがデマッピングされる。すなわち、送信装置側のマッピング処理で直交座標上に情報シンボルとして対応付けられる前の元の符号化データが復元される。
続くデインタリーブ部１０８では、バースト的に発生する伝送路エラーに強くするために送信装置側でインターリーブ（ビット並べ替え）されたデータが元の符号化データに復元される。
続くデパンクチャ部 (de-puncture)１０９では、送信装置側での畳み込み符号化の符号化率を上げるためになされたパンクチャ処理（ビットの間引き）を逆に戻す処理が実行される。
さらに、ビタビ復号部(vitabi)１１０で畳み込み符号化を戻すビタビ複合法が実行される。
その後、デスクランブラ部(de-scrambler)１１１でスクランブル符号化が戻され、これにより元の送信用符号化データが得られる。

図２に、一例としてＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格で規定されたＯＦＤＭ信号のパケット構造を示す。
図２に示すＯＦＤＭ信号は、プリアンブル部を構成するロングシンボル(long symbol)
＃１と＃２、ヘッダ部を構成するシグナルフィールド(SIGNAL FIELD)、および、データ部を構成する多数のデータシンボル(1st OFDM ，…) を有する。ロングシンボル(long symbol) ＃１や＃２、シグナルフィールドおよび各データシンボルは、それぞれサンプリング周波数に応じたＮ個のサンプリングデータから構成され一定のシンボル長を有する。各シンボルの先頭部分（図２の左側部分）には、マルチパス環境で遅延があっても所望のデータがＦＦＴ窓位相内に収まるように後頭部の一部をコピーして形成されたガードインターバル（ＧＩ）が付加されている。
また、とくに図示しないがヘッダ部には、所定数のサブキャリアごとに１０個のショートシンボルがロングシンボル＃１より前に付加されている。

なお、とくに図２に示すパケットが、周波数が等間隔で異なる所定数（ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格では、たとえば５２波）のサブキャリアに割り当てられるとしたときに、データが格納されている４８波のサブキャリアの間にほぼ一定周波数間隔で割り当てられた４波のサブキャリアにパイロット信号が埋め込まれている。
パイロット信号は、データ部が基準シンボルで置き換えられた構成を有し、通常は、ＯＦＤＭ復調時に無線周波数のずれを追従するための基準信号として用いられる。
また、自動利得制御（ＡＧＣ）などに用いられるショートシンボルは、ＡＧＣ動作を安価な局部発振器で行うことを考慮して全体で１２波のサブキャリアと数が間引かれて配置されている。

前述したように、たとえば図１に示すＡ／Ｄ変換部 (A/D)１０３のサンプリング周波数が送信側のサンプリング周波数と僅かでもずれていると、これがサンプリングオフセットとなってＯＦＤＭ信号の周波数または位相のずれとなって現れる。

図３（Ａ）は、サブキャリアの配置を示す模式図であり、図３（Ｂ）は、４８波のサブキャリアに対応したデータシンボルが順次送られてくる場合に、信号の位相差が蓄積される様子を模式的に示す図である。
図３（Ｂ）の横軸はサブキャリアのインデックスｉに対応し、縦軸はサンプリングオフセットによる位相シフト量を表している。また、合計５２波の有効シンボルが割り当てられるサブキャリアのうち４波のパイロットキャリアを除くＫ＝４８波のサブキャリア（図３（Ａ）の中心付近と外側部分を除く斜線部）に有効シンボル（シンボル長からＧＩ長を除く長さのシンボル部分）が配置され、その間の４波のパイロットキャリアに基準シンボルが割り当てられている。

本実施形態においては、パイロットシンボルから補正量を検出する前に送信装置に合わせ補正を行う。
具体的には、本実施形態では、等化器１０６に入力されるまでに得られる情報と過去の情報の比較を行い、過去の情報と類似している場合は過去に用いた補正値を適用することで、低消費電力、高スループット、低ＰＥＲを実現させている。
ここで、オフセット補正部に入力されるまでに得られる「情報」とは、上述したように、ＲＦ受信部１０２で得られるＲＳＳＩ値や図２に示されるようなプリアンブル信号であるロングシンボル波形、２つのロングシンボル波形から得られるＳＮＲといった特徴量であり、送信装置を予想できる情報を示している。
ＳＮＲの求め方については、文献”S. Muller-Weinfurtner,“OFDM for Wireless Communications: Nyquist Windowing, Peak-Power Reduction and Synchronization”, August 2000”に記載されている。

図２に示すようなロングシンボル＃１の信号をX₁(i)、ロングシンボル＃２の信号をX₂(i)とし、各々のパワーをP₁,P₂、クロスパワーをSと定義する。P₁,P₂,Sは以下の式で与えれらる。

ここで、ＳＮＲエスティメータζ_SNRを以下の式で定義する。

ＳＮＲエスティメータζ_SNRとＳＮＲの関係は、次式で近似できる。

以上の計算によりデータ信号が入力される前にＳＮＲを見積もることが可能である。
このＳＮＲの見積もりは、時間領域でも、ＦＦＴ後の周波数領域でも同様な計算方法によってＳＮＲを見積もることが可能である。
これらの情報は、受信機においてＭＡＣフレームから送信先を特定する前に送信先を予想することができる。
このように、送信先が過去に送られてきた送信装置と同一なものであると予想されたときに、過去に用いた補正値を適用することで、オフセット補正部の動作を止めることができ、低消費電力を実現することができる。
また、複雑な演算を行う必要がないために、スループットを向上させることもできる。 さらに、オフセット補正量があらかじめ既知であるために、図４に示すように受信パケットの初期シンボルから信頼性の高い補正量を与えることができる。
したがって、特に同一の送信装置から毎回データが送られるような状況下においては、オフセットによって生じる誤り率を低減させることもできる。

図５は、本実施形態に係る等化器１０６の具体的な構成例を示すブロック図である。
なお、図５の等化器は、例としてＣＬＫ制御を行う場合を示しているが、デジタル処理にて補正を行う場合も同様な回路構成で実現することができる

この等化器１０６は、図５に示すように、マルチパス・セットバック補正回路１０６１、レジスタ１０６２、比較部１０６３、オフセット補正部１０６４、２入力ＡＮＤ回路１０６５，１０６６、演算部１０６７、およびセレクタ１０６８を有している。
なお、２入力ＮＡＮＤ回路１０６５，１０６６により本発明の制御部が構成される。

マルチパス・セットバック補正回路１０６１は、高速フーリエ変換部１０５による周波数領域の受信信号に対してマルチパルスによる初期位相および初期振幅の補正とセットバック補正を行って、オフセット補正部１０６４およびセレクタ１０６８に出力し、ＳＮＲサンプリング信号を比較部１０６３に出力する。

レジスタ１０６２は、本発明に係る第１および第２のレジスタに相当し、オフセット補正部１０６４においてパイロットキャリアの演算から計算を行ったサンプリングオフセットまたは周波数オフセットの値、もしくは、それらの補正に必要な演算値を保存する（補正を行う補正値を保存する）。
また、レジスタ１０６２は、ＲＦ受信部１０２で得られるＲＳＳＩ（電界強度）値やベースバンド部で得られるプリアンブル波形やＳＮＲエスティメータによって求まるＳＮＲ等、互いの送受信装置が静止している場合には、ほぼ一定値であり、送信装置を特定しやすくなるような特徴量を保存する（受信信号の特徴を保存する）。
レジスタ１０６２は、本発明の第１および第２のレジスタに相当する。

比較部１０６３は、マルチパス・セットバック補正回路１０６１により供給されたＳＮＲサンプリング信号、ＲＦ受信部１０２により供給されるＲＳＳＩ信号と、レジスタ１０６２に保存されているＲＳＳＩ値、ＳＮＲ、プリアンブル波形とを比較し、略一致する場合には、今受信した信号の送信装置が過去に参照された送信装置であるものと予想（判断）してハイレベル（論理”１”）の信号をＡＮＤ回路１０６５の正側入力端子に出力し、一致していない場合には、今受信した信号の送信装置が過去に参照された送信装置ではないものと予想（判断）してローレベル（論理”０”）の信号をＡＮＤ回路１０６５の正側入力端子に出力する。

オフセット補正部１０６４は、ＡＮＤ回路１０６６の出力信号Ｓ１０６６がハイレベルの場合に動作状態となり、ローレベルの場合には非動作状態に保持される。すなわち、オフセット補正回路１０６４は、今受信した信号の送信装置が過去に参照された送信装置ではないものと予想（判断）された場合に、受信信号に基づくオフセット補正を行う。

オフセット補正部１０６４は、パイロットキャリア抽出回路１０６４１、サンプリングオフセット検出回路１０６４２、および周波数オフセット検出回路１０６４３を有している。

パイロットキャリア抽出回路１０６４１は、マルチパス・セットバック補正回路１０６１による信号に基づいて、周波数領域においてシンボル単位で複数のパイロットキャリアを抽出し、サンプリングオフセット検出回路１０６４２、および周波数オフセット検出回路１０６４３に供給する。

サンプリングオフセット検出回路１０６４２は、Ａ／Ｄ変換部１０３や高速フーリエ変換部(FFT) １０５でのサンプリング周波数が受信機側のサンプリング周波数とずれていることによって生じるＦＦＴ後の復調ベクトルの誤差（オフセット）を検出する。
サンプリングオフセット検出回路１０６４２は、具体的には、パイロットキャリア抽出回路１０６４１で抽出されたパイロットキャリアの値を演算を行うことでオフセットの変化量を計算し、この変化量に基づいてたとえばＡ／Ｄ変換部１０３や高速フーリエ変換部(FFT) １０５でのサンプリングクロックのサンプリング周波数のずれを補正する。

周波数オフセット検出回路１０６４３は、ベースバンド信号を得るための周波数変換に用いる局部発振器のよる基準周波数が正確でないために生じた周波数オフセットのうち、同期検出回路(sync)１０４で周波数補正しきれずに残留した周波数オフセットを検出する。
周波数オフセット検出回路１０６４３は、具体的には、パイロットキャリア抽出回路１０６４１で抽出されたパイロットキャリアの値を演算を行うことでオフセットの変化量を計算し、この変化量に基づいて、ＲＦ受信部１０２における図示しない局部発振器を構成する電圧制御発振器（ＶＣＯ）の発振周波数を制御して、周波数オフセットを補正する。

ＡＮＤ回路１０６５は、正側入力端子に比較部１０６３の出力信号を入力し、負側入力端子にＣＲＣエラー信号を入力し、その論理積の結果を信号Ｓ１０６５として、ＡＮＤ回路１０６６およびセレクタ１０６８に出力する。
ＡＮＤ回路１０６５は、比較部１０６３の出力信号がハイレベル（今受信した信号の送信装置が過去に参照された送信装置であるものと予想（判断）した場合）で、ＣＲＣエラー信号がローレベル（ＣＲＣエラーが発生していない場合）であるときにハイレベルの信号Ｓ１０６５を出力する。
ＡＮＤ回路１０６５は、比較部１０６３の出力信号がローレベル（今受信した信号の送信装置が過去に参照された送信装置ではないものと予想（判断）した場合）、あるいはＣＲＣエラー信号がハイレベル（ＣＲＣエラーが発生した場合）にはローレベルの信号Ｓ１０６５を出力する。

ＡＮＤ回路１０６６は、正側入力端子にクロック信号ＣＬＫを入力し、負側入力端子にＡＮＤ回路１０６５の出力信号Ｓ１０６５を入力し、その論理積の結果を信号Ｓ１０６６としてオフセット補正部１０６４に出力する。
ＡＮＤ回路１０６６は、基本的には、信号Ｓ１０６５がローレベルの場合にハイレベルの信号Ｓ１０６６を出力し、信号Ｓ１０６６がローレベルの場合にローレベルの信号Ｓ１０６６を出力する。
すなわち、ＡＮＤ回路１０６６は、比較部１０６３が今受信した信号の送信装置が過去に参照された送信装置であるものと予想（判断）した場合であって、ＣＲＣエラーが発生していない場合に、信号Ｓ１０６６をローレベルとしてオフセット補正部１０６４の動作を停止させる。
また、ＡＮＤ回路１０６６は、比較部１０６３が今受信した信号の送信装置が過去に参照された送信装置ではないものと予想（判断）した場合、あるいは、ＣＲＣエラーが発生した場合に、信号Ｓ１０６６をハイレベルとしてオフセット補正部１０６４を動作させる。

演算部１０６７は、比較部１０６３の出力信号をハイレベル（今受信した信号の送信装置が過去に参照された送信装置であるものと予想（判断）した場合）で受けてイネーブル状態となってレジスタ１０６２に格納されているオフセット補正値に基づいてオフセット計算を行い、この計算結果に基づいてたとえばＡ／Ｄ変換部１０３や高速フーリエ変換部(FFT) １０５でのサンプリングクロックのサンプリング周波数のずれを補正し、あるいは／およびＲＦ受信部１０２における図示しない局部発振器を構成する電圧制御発振器（ＶＣＯ）の発振周波数を制御して、周波数オフセットを補正する。

セレクタ１０６８は、ＡＮＤ回路１０６５の出力信号Ｓ１０６５をハイレベルで受けると、マルチパス・セットバック補正回路１０６１の出力信号を選択してデマッパ１０７に入力させ、ローレベルで受けるとオフセット補正部１０６４のパイロットキャリア抽出回路１０６４１の出力信号をデマッパ１０７に入力させる。

ここで、上記構成を有する等化器１０６の動作を説明する。

過去に受信を行った送信装置の情報およびその送信装置に補正を行った補正値はレジスタ１０６２内に蓄積されている。
高速フーリエ変換部１０５から等化器１０６に受信信号が入力され、マルチパス・セットバック補正回路１０６１においてマルチパス補正・セットバック補正を行った後、上記に述べた情報と過去に得られた情報との比較を比較部１０６３にて行う。
比較部１０６３で、上記に述べた情報と過去に得られた情報が類似している、すなわち受信信号を出力した送信装置が過去に送られてきた送信装置と一致していると判断した場合は、ＡＮＤ回路１０６５の出力信号Ｓ１０６５がハイレベルになることから、現在受信を行っている送信装置と同一と予想された送信装置に対して、レジスタ１０６２に格納されている過去に補正した補正値分、クロックに対して制御を行う。
そのとき、ＡＮＤ回路１０６６の出力信号Ｓ１０６６がローレベルとなることから、たとえばオフセット補正部１０６４内に示されたサンプリングオフセット検出回路１０６４２、周波数オフセット回路１０６４３の動作を停止させるることができる。
比較部１０６３で同一と予想されない場合には、ＡＮＤ回路１０６５の出力信号Ｓ１０６５がローレベルになることから、ＡＮＤ回路１０６６の出力信号Ｓ１０６６がハイレベルとなり、オフセット補正部１０６４内に示されたサンプリングオフセット検出回路１０６４２、周波数オフセット回路１０６４３が動作状態となり、オフセット補正が行われる。
この状態でオフセット補正を行った場合には、その補正量をレジスタ１０６２内に保存し、次パケット以降にそのレジスタ１０６２内の値を参照する。

ところで、特徴量から送信装置の予想を行った場合において、異なる送信装置であっても同一の送信装置だと誤認識する可能性が考えられる。
また、誤認識した後、常に予想が外れ、正常な受信ができなくなってしまう可能性が考えられる。そのような場合の対策として下記に示すような対策が考えられる。
ＭＡＣ層での受信信号の処理で、ＣＲＣエラーであった場合には、エラーを示すフラグを等化器にフィードバックさせ、エラーフラグ（ここでは、CRC Error信号）がハイの場合には、次パケットの受信において、特徴量に関わらず、通常のオフセット補正を行う。
このような処理を行うことで、偶然、特徴量の一致によって、生じる送信装置予想の不一致の連続を防ぐことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
ＯＦＤＭ受信システムにおいて、早期に送信装置のサンプリングオフセットおよび周波数オフセットを予想し、以前に用いた補正値を用いることで、消費電力の小さい等化器が実現できる。
ＯＦＤＭ受信システムにおいて、早期に送信装置のサンプリングオフセットおよび周波数オフセットを予想し、以前に用いた補正値を用いることができるため、送信装置が期待される送信装置であった場合は、パケット受信の初期のシンボルから適当な補正を行うことができ、より正確なオフセット補正を行うことができる。
ＯＦＤＭ受信システムにおいて、早期に送信装置のサンプリングオフセットおよび周波数オフセットを予想し、以前の補正値を用いることで少ない演算でオフセット補正を行うことができるため、スループットの向上が実現される。
ＯＦＤＭ受信システムにおいて、早期に送信装置のサンプリングオフセットおよび周波数オフセットを予想し、以前に用いた補正値を用いることで、等化器内の動作速度を低減させることができる。

本発明に係るＯＦＤＭ受信装置のシステム構成を示すブロック図である。 ＩＥＥＥ８０２．１１ａ規格で規定されたＯＦＤＭ信号のパケット構造を示す模式図である。 （Ａ）は、サブキャリアの配置を示す模式図、（Ｂ）は、４８波のサブキャリアに対応したデータシンボルが順次送られてくる場合に、信号の位相差が蓄積される様子を模式的に示す図である。 本発明に係るＯＦＤＭ受信装置が、従来装置との比較において、信頼性の高いオフセット補正量を得られることを示す図である。 本実施形態に係る等化器の具体的な構成例を示すブロック図である。 一般的なＯＦＤＭ受信装置の構成例を示すブロック図である。 図６の等化器の第１の構成例を示すブロック図である。 図６の等化器の第２の構成例を示すブロック図である。 図６の等化器の第３の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１００…ＯＦＤＭ受信装置、１０１…アンテナ、１０２…ＲＦ受信部、１０３…Ａ／Ｄ変換部、１０４…同期検出回路、１０５…高速フーリエ変換部、１０６…等化器、１０６１…マルチパス・セットバック補正回路、１０６２…レジスタ、１０６３…比較部、１０６４…オフセット補正部、１０６５，１０６６…２入力ＡＮＤ回路、１０６７…演算部、１０６８…セレクタ、１０７…デマッパ部、１０８…デインタリーブ部、１０９…デパンクチャ部、１１０…ビタビ復号部、１１１…デスクランブラ部。

Claims (8)

1. 受信した直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）信号のオフセットを補正するＯＦＤＭ受信装置であって、
   上記オフセット補正処理を行うオフセット補正部と、
   補正を行う補正値を保存する第１のレジスタと、
   受信信号の特徴を保存する第２のレジスタと、
   受信信号の特徴に対して過去に受信を行った信号の特徴と比較を行う比較部と、
   上記比較部の比較の結果、受信信号の特徴が過去の信号の特徴と略一致すると判断すると オフセット補正部の補正動作を停止させる制御部と、
   上記制御部が上記オフセット補正部の補正動作を停止させて場合に、上記第１のレジスタに保存されている補正値に基づいてオフセット計算を行い、所定のオフセット補正処理を行う演算部と
   を有するＯＦＤＭ受信装置。
2. 上記オフセット補正部は、周波数領域において、シンボル単位で複数のパイロットキャリアを抽出し、抽出されたパイロットキャリアの値の演算を行うことでオフセットの変化量を計算する
   請求項１記載のＯＦＤＭ受信装置。
3. 上記第１のレジスタは、パイロットキャリアの演算から計算を行ったサンプリングオフセットまたは周波数オフセットの値、もしくは、それらの補正に必要な演算値を保存する 請求項１記載のＯＦＤＭ受信装置。
4. 上記第２のレジスタは、互いの送受信装置が静止している場合には、ほぼ一定値であり、送信装置を特定しやすくなるような特徴量を保存する
   請求項１記載のＯＦＤＭ受信装置。
5. 上記第２のレジスタに保存する特徴量は、ＲＦ受信部で得られるRSSI値、ベースバンドやBBで得られるプリアンブル波形、信号雑音比（ＳＮＲ）の少なくともいずれかである
   請求項４記載のＯＦＤＭ受信装置。
6. 上記信号雑音比（ＳＮＲ）は、時間領域においてプリアンブル信号から見積もりが行われる
   請求項５記載のＯＦＤＭ受信装置。
7. 上記制御部は、ＣＲＣエラーが発生している場合には、上記オフセット補正部の補正理処理を停止させず、オフセット補正処理を行わせる
   請求項１記載のＯＦＤＭ受信装置。
8. 所定の補正処理は、クロックに対して制御を行い動作周波数の変更を行う処理である
   請求項１記載のＯＦＤＭ受信装置。
   
   

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