JP2007028636A

JP2007028636A - サンプリング周波数誤差推定装置、サンプリング周波数誤差推定方法、直交周波数分割多重システムの受信機及びその位相歪み補正方法

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Publication number: JP2007028636A
Application number: JP2006197325A
Authority: JP
Inventors: Yun-Young Kim; 倫永金; Jae-Ho Roh; 在皓盧
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2026-07-19
Also published as: JP4320026B2; KR20070010721A; US7702024B2; CN1901527A; KR100719112B1; US20070019763A1; EP1746793A2; CN100591064C

Abstract

【課題】パイロット副搬送波の平均位相変化率ではなく、パイロット副搬送波ごとに位相変化率を計算してサンプリング周波数の誤差を正確に推定できるＯＦＤＭシステムに適用されるサンプリング周波数誤差推定装置及びその方法を提供することにある。
【解決手段】本発明によるサンプリング周波数誤差推定装置は、サンプリングされ周波数領域に変換されたサンプル受信信号に含まれたパイロット副搬送波の位相変化を計算する位相計算部６１０と、前記位相変化によって前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトされる位相変化到達時間を計算する判断部６２０と、前記パイロット副搬送波を利用してサンプリング時間の誤差を計算する時間誤差計算部と、前記位相変化到達時間及び前記サンプリング時間誤差に基づいてサンプリング周波数の誤差を計算する周波数誤差計算部と、を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＯＦＤＭシステムでのサンプリング周波数誤差推定装置、サンプリング周波数誤差推定方法、直交周波数分割多重システムの受信機及びその位相歪み補正方法に関し、より詳細には受信信号に含まれたパイロット副搬送波ごとに位相変化を推定してサンプリング周波数の誤差を推定するＯＦＤＭシステムでのサンプリング周波数誤差推定装置、サンプリング周波数誤差推定方法、直交周波数分割多重システムの受信機及びその位相歪み補正方法に関する。

直交周波数分割多重化方式であるＯＦＤＭ方式は、直列形態で入力されるデータ列を所定のブロック単位の並列データに変換した後、並列化されたシンボルを互いに直交である相違する搬送波周波数に多重化（Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）し、広帯域伝送を多数の狭帯域並列伝送に変える方式である。こうしたＯＦＤＭ方式は、無線通信環境下で多重経路フェーディング（ｆａｄｉｎｇ）に強く、高速データ伝送が可能である。

ＯＦＤＭシステムにおいて、サンプリング周波数の誤差追跡（ｔｒａｃｋｉｎｇ）はパイロット副搬送波（ｐｉｌｏｔｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）がよく利用されている。このパイロット副搬送波を利用する方式では、受信機が同期化を実行するためにデータを使用できるように、パイロットシンボルデータ（これは送信機と受信機に認識されているデータである）が送られる。このパイロット副搬送波は２つの集合に分けられる。つまり、負の副搬送波に位置したパイロットと正の副搬送波に位置したパイロットである。サンプリング周波数の誤差は、誤差とパイロット副搬送波のインデックスによって発生する位相回転（ｐｈａｓｅｒｏｔａｔｉｏｎ）との間の線形的関係に対する情報を使うことで推定される。

図１Ａ及び図１Ｂは、ＯＦＤＭシステムにおけるサンプリング周波数誤差の影響を説明するための図面である。図１Ａは、０．５の初期時間の誤差のある３０ｐｐｍ（ｐａｒｔｓｐｅｒｍｉｌｌｉｏｎ）の場合における、位相及び振幅歪みを示す図面である。そして、図１Ｂは、０．５の初期時間の誤差と１−サンプルシンボル時間の誤差のある３０ｐｐｍの場合における、位相及び振幅歪みを示す図面である。なお、図１Ａ及び図１Ｂにおいて、横軸は位相の大きさを表わし、縦軸は振幅歪みの大きさを表わす。

図２Ａ及び図２Ｂは、従来のＯＦＤＭシステムにおけるサンプリング周波数の誤差推定を説明するための図面である。
図２Ａは、パイロット副搬送波間の位相差を利用してサンプリング周波数の誤差を推定する場合を説明するための図面である。同図によると、パイロット搬送波間の位相差は次の数式によって求めることができる。

ここで、Φ_m,pは、ｍ番目のＯＦＤＭシンボルでのｐ番目のパイロット副搬送波を、Φ_m,p+1は、ｐ+１番目のパイロット副搬送波の位相を示す。そして、Δｋは、パイロット副搬送波間の間隔、Δｔは、サンプリング時間誤差、Ｎは、ＦＦＴウィンドウサイズ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍＷｉｎｄｏｗＳｉｚｅ）を示す。
[数１]をサンプリング時間誤差に関して示すと次の通りである。

[数２]に示すように、サンプリング時間の誤差を計算して位相の傾きを推定することで、サンプリング周波数の誤差を推定することができる。

図２Ｂは、時間に応じたパイロット副搬送波間の位相差の変化推定を利用してサンプリング周波数の誤差を推定する場合を説明するための図面である。
同図によると、パイロット搬送波間の位相差の変化は次の数式によって求めることができる。

ここで、ε_p,p+1は、ｌ番目とｌ＋１番目のＯＦＤＭシンボルでｐ番目とｐ＋１番目のパイロット副搬送波間の位相差を利用して計算された位相の傾きの変化量を示す。ここで、Δｋは、パイロット副搬送波間の間隔、Δｔはサンプリング時間の誤差を示す。
このとき、ｌ＋１番目のＯＦＤＭシンボルの代わりにＤだけ遅延されたシンボルとｌ番目のシンボルでｐ番目、ｐ＋１番目のパイロットとの間の位相差を利用して位相の傾きの変化量を推定することもできる。

図３は、従来のサンプリング周波数の誤差推定方法によるシンボルインデックスと推定した位相との関係を示す図面である。ここで、「Ｓ」は１−サンプルがシフトされる地点で、サンプル一つを追加もしくは削除してサンプリング周波数の誤差によって発生した歪みを補償する必要がある地点である。

図３に示すように、「Ｌ」領域では時間（ＯＦＤＭＳＹＭＢＯＬＩＮＤＥＸ）が増加するにつれサンプリング時間の誤差の位相（ＥＳＴＩＭＡＴＥＤＰＨＡＳＥ［ＲＡＤＩＡＮ］）が線形的に増加している。しかし、「Ｌ」領域以後では時間が経過するにつれ位相が−πもしくはπ以上を持つパイロット副搬送波が存在し（図３で示される「Ｅ」を参照）、パイロット副搬送波間の位相の線形性が成り立たない。従って、パイロット副搬送波のインデックスによる位相の平均変化量を利用する場合、誤ったサンプリング周波数の誤差を推定することになる。

そして、「Ｓ」は多数のパイロット副搬送波によって計算される平均位相傾きが１つのサンプルによって異なっており、雑音の影響によりサンプルを追加もしくは削除しなければならないときの点を示している。そのため、標準偏差が非常に大きくなっている。つまり、パイロット副搬送波の平均位相傾きを利用する場合、１−サンプルを追加もしくは削除する点を正確に検出することができない。
韓国特許出願公開第２００４−０１４５７１号明細書特開平１１−３３１１２０号公報米国特許出願公開第２００３−０２１０６４５号明細書

本発明の目的は、パイロット副搬送波の平均位相変化率ではなく、パイロット副搬送波ごとに位相変化率を計算してサンプリング周波数の誤差を正確に推定できるＯＦＤＭシステムに適用されるサンプリング周波数誤差推定装置及びその方法を提供することにある。

前記目的を達成するための本発明に係るサンプリング周波数誤差推定装置は、サンプリングされ周波数領域に変換されたサンプル受信信号に含まれるパイロット副搬送波ごとの位相変化を計算する位相計算部と、前記位相変化によって前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトする位相変化到達時間を計算する判断部と、前記パイロット副搬送波に基づいてサンプリング時間の誤差を計算する時間誤差計算部と、前記位相変化到達時間及び前記サンプリング時間誤差に基づいてサンプリング周波数の誤差を計算する周波数誤差計算部と、を含むことを特徴としている。

ここで、前記周波数領域に変換された前記サンプル受信信号のうち、前記パイロット副搬送波を保存する保存部を更に含むのが好ましい。
また、前記判断部は、前記パイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となるシンボルインデックスを検出して前記位相変化到達時間を計算するのが好ましい。

一方、前記目的を達成するための本発明に係る直交周波数分割多重システムの受信機は、予め設定されたサンプリング周波数に基づいて受信信号をサンプリングするアナログ／デジタル（ＡＤ）変換部と、前記サンプリングされた受信信号を周波数領域に変換する高速フーリエ変換（ＦＥＴ）部と、前記周波数領域に変換された受信信号に含まれるパイロット副搬送波ごとの位相変化を計算する位相計算部と、前記位相変化によって前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトする位相変化到達時間を計算する判断部と、前記パイロット副搬送波に基づいてサンプリング時間の誤差を計算する時間誤差計算部と、前記位相変化到達時間及び前記サンプリング時間の誤差に基づいてサンプリング周波数の誤差を計算する周波数誤差計算部と、を含むサンプリング周波数誤差推定装置を備えることを特徴としている。

ここで、前記判断部は、前記パイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となるシンボルインデックスを検出して前記位相変化到達時間を計算するのが好ましい。
また、計算した前記サンプリング時間の誤差に基づいて前記サンプリングされた受信信号の位相歪みを補償する等化部を更に含むのが好ましい。
そして、前記サンプリング周波数の誤差に基づいて１−サンプルを削除もしくは追加する削除/追加部を更に含むのが好ましい。

一方、前記目的を達成するための本発明に係るサンプリング周波数誤差推定方法は、位相計算部により、サンプリングされ周波数領域に変換された受信信号に含まれたパイロット副搬送波ごとの位相変化を計算する段階と、周波数誤差計算部により、前記位相変化によってそれぞれの前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトする位相変化到達時間に基づいてサンプリング周波数の誤差を計算する段階と、を含むことを特徴としている。

ここで、前記サンプリング周波数の誤差を計算する段階は、前記位相計算部により、サンプリングされ周波数領域に変換された前記受信信号に含まれたパイロット副搬送波ごとの位相変化を計算する段階と、判断部により、前記位相変化によって前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトされる位相変化到達時間を計算する段階と、時間誤差計算部により、前記パイロット副搬送波を利用してサンプリング時間の誤差を計算する段階と、周波数誤差計算部により、前記位相変化到達時間及び前記サンプリング時間誤差に基づいて前記サンプリング周波数の誤差を計算する段階と、を含むのが好ましい。
また、保存部により、サンプリングされ周波数領域に変換された前記受信信号のうち、前記パイロット副搬送波を保存する段階を更に含むのが好ましい。
そして、前記位相変化到達時間を計算する段階は、前記判断部により、前記パイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となるシンボルインデックスを検出して前記位相変化到達時間を計算するのが好ましい。

一方、前記目的を達成するための本発明による直交周波数分割多重システムの受信機における位相歪み補正方法は、アナログ／デジタル（ＡＤ）変換部により、予め設定されたサンプリング周波数に基づいて受信信号をサンプリングする段階と、高速フーリエ変換（ＦＥＴ）部により、サンプリングされた受信信号を周波数領域に変換する段階と、位相計算部により、サンプリングされ周波数領域に変換された前記受信信号に含まれたパイロット副搬送波ごとの位相変化を計算する段階と、周波数誤差計算部により、前記位相変化によって前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトする位相変化到達時間に基づいてサンプリング周波数の誤差を計算する段階と、を含むことを特徴としている。

ここで、前記サンプリング周波数の誤差を計算する段階は、前記位相計算部により、サンプリングされ周波数領域に変換された前記受信信号に含まれたパイロット副搬送波ごとの位相変化を計算する段階と、判断部により、前記位相変化によって前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトする位相変化到達時間を計算する段階と、時間誤差計算部により、前記パイロット副搬送波を利用してサンプリング時間の誤差を計算する段階と、前記周波数誤差計算部により、前記位相変化到達時間及び前記サンプリング時間誤差に基づいて前記サンプリング周波数の誤差を計算する段階と、を含むのが好ましい。
また、保存部により、サンプリングされ周波数領域に変換された前記受信信号の前記パイロット副搬送波を保存する段階を更に含むのが好ましい。
また、前記位相変化到達時間は、前記判断部により、前記サンプリングされ周波数領域に変換された前記受信信号の前記パイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となるシンボルインデックスを検出して計算されるのが好ましい。
また、等化部により、前記サンプリング周波数の誤差に基づいて前記サンプリングされた受信信号の位相歪みを補正する段階を更に含む。
また、削除／追加部により、前記サンプリング周波数の誤差に基づいて１−サンプルを削除もしくは追加する段階を更に含むのが好ましい。

本発明によると、パイロット副搬送波ごとの位相変化を計算することで、正確なサンプリング周波数の誤差が推定できるだけではなく、サンプリング周波数の誤差による位相歪みを正確に補償することができる。

以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。
なお、各図面の構成要素に参照符号を付加することにおいて、同一構成要素に対し、たとえ他の図面上に表示されるとしても、できる限り同一符号を付加することとした。
また、本発明を説明することにおいて、関連する公知構成或は機能に対する詳細な説明が本発明の要旨を不明瞭にすると判断される場合は、そのような詳細な説明を省略しすることとした。

ＯＦＤＭシステムにおいて、サンプリング周波数誤差による回転は２つの方式によって補償（Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）することができる。一つは、受信機ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）のサンプリング周波数を変えて修正する方式の同期化サンプリング方式であり、もう一つは、副搬送波をまた回転させることにより、ＤＦＴ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）処理以後に回転現象を補償する方式の非同期化サンプリング方式である。

以下では、一定のサンプリング周波数に基づいて受信信号をサンプリングした後、ＤＦＴ処理以後に回転現象を補償する非同期化サンプリング方式に適用されるサンプリング周波数の誤差を推定するサンプリング周波数誤差推定装置について説明する。

図４は、本発明の一実施形態に係るサンプリング周波数誤差推定装置が適用されるＯＦＤＭシステムのブロック図である。
同図に示すように、本発明のサンプリング周波数誤差推定装置が適用されるＯＦＤＭシステムは、ＡＤ変換部１００、削除/追加部（ｒｏｂ/ｓｔｕｆｆｕｎｉｔ）２００、ＦＦＴ部（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍＵｎｉｔ）３００、等化部（Ｅｑｕａｌｉｚｅｒ）４００、保存部５００、及び周波数誤差推定部（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆｆｓｅｔｅｓｔｉｍａｔｏｒ）６００を含む。

ＡＤ変換部１００は、受信される信号を発信器（Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）（図示せず）から生成された一定のサンプリング周波数に応じてサンプリングする。
ＦＦＴ部３００は、サンプリングした前記受信信号を周波数領域に変換する。
保存部５００は、周波数領域に変換した受信信号のうちパイロット副搬送波（ｐｉｌｏｔｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ）を保存する。ＯＦＤＭ受信機は送信機および受信機が認識しているデータであるパイロットシンボル（ｐｉｌｏｔｓｙｍｂｏｌ）が伝送され、同期化を行い、サンプリング周波数の誤差推定時に用いられるパイロット副搬送波が別途保存される。

周波数誤差推定部６００は、位相計算部６１０、判断部６２０、及び誤差計算部６３０を含み、保存されたパイロット副搬送波ごとの位相変化に基づいてサンプリング周波数誤差及びサンプリング時間誤差を推定（計算）する。

位相計算部６１０は、周波数領域に変換された受信信号に含まれた複数のパイロット副搬送波の位相変化をそれぞれ計算する。ここで、パイロット副搬送波は、サンプリング周波数の誤差に応じて互いに異なる位相変化率を有するため、パイロット副搬送波ごとに位相変化を計算する。

判断部６２０は、それぞれのパイロット副搬送波で急激な位相変化を発生する時間を計算する。パイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となる時間、つまり１−サンプルがシフトする時間である位相変化到達時間を計算する。サンプリング周波数の誤差は、パイロット副搬送波のインデックスによって発生する位相回転（ｐｈａｓｅｒｏｔａｔｉｏｎ）と線形的関係にある。従って、一つのシンボルにおいて外側に位置する最も上のパイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となる時間に到達する。

誤差計算部６３０は、図示しない時間誤差計算部により、パイロット副搬送波のインデックスに基づいてサンプリング時間誤差を計算し、図示しない周波数誤差計算部により、計算されたサンプリング時間誤差及び推定した位相変化到達時間に基づいてサンプリング周波数誤差を計算する。

等化部４００は、周波数誤差推定部６００で推定されたサンプリング時間誤差を利用して位相歪みを補償する。

削除／追加部２００は、周波数誤差推定部６００で推定されたサンプリング周波数の誤差に基づいてコピーされたサンプルを追加もしくは信号から一つのサンプルを削除する。サンプリング周波数の誤差によってサンプリング瞬間の変化が次第にサンプリング周期より大きくなるため、１−サンプルシフトが発生する位置を検出しサンプルを追加もしくは削除してサンプリング周波数の誤差による歪みを補償する。

図５は、本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭシステムに適用されるサンプリング周波数の誤差推定方法を説明するための図面である。
同図に示すように、まず受信信号のうち送信機および受信機が認識しているデータであるパイロット副搬送波の位相変化を計算する（Ｓ９１０）。受信信号は、一定のサンプリング周波数によってサンプリングされた後、ＦＦＴ部３００によって周波数領域に変換される。周波数領域に変換された受信信号のうち、パイロット副搬送波は、パイロット副搬送波のインデックスごとに位相変化が計算される。

続いて、判断部６２０は、それぞれのパイロット副搬送波ごとに位相がπ以上もしくは−π以下となるかを判断する（Ｓ９２０）。パイロット副搬送波は、サンプリング周波数の誤差に応じて互いに異なる位相変化率を有し、サンプリング周波数の誤差とパイロット副搬送波のインデックスによって発生する位相回転（ｐｈａｓｅｒｏｔａｔｉｏｎ）とは線形的関係にある。
従って、位相がπ以上もしくは−π以下となる位置はパイロット副搬送波のインデックスごとに相違し、一つのシンボルにおいて外側に位置する最も上のパイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となる時間に到達する。

そして、Ｓ９２０段階での判断結果、パイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となる場合、位相がπ以上もしくは−π以下となる位相変化到達時間を計算する（Ｓ９３０）。位相変化到達時間は、位相がπ以上もしくは−π以下となる位置のシンボルインデックス、サンプリング時間区間、及びシンボル当たりのサンプル数を利用して計算する。このとき、位相がπ以上もしくは−π以下となる時間は、１−サンプルがシフトされる時間である。１−サンプルがシフトする位相変化到達時間を正確に検出することで、検出した位相変化到達時間に基づいてサンプルを一つ追加もしくは削除し、サンプリング周波数の誤差による歪みを補償することができる。

一方、Ｓ９２０段階での判断結果、パイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下ではない場合、シンボルインデックスを増加させながらパイロット副搬送波の位相変化を計算する。

次に、サンプリング時間の誤差を計算する（Ｓ９４０）。サンプリング時間の誤差は、パイロット副搬送波のインデックスとＦＦＴウィンドウサイズに基づいて求めることができる。

次に、Ｓ９３０段階で計算された位相変化到達時間と、Ｓ９４０段階で計算されたサンプリング時間誤差とに基づいてサンプリング周波数の誤差を計算する（Ｓ９５０。）サンプリング周波数の誤差は、サンプリング時間誤差を位相変化到達時間で割ること（割算）で求めることができる。

本発明では、このように、相違する位相変化率を持つパイロット副搬送波ごとに１−サンプルがシフトされる時間とサンプリング時間の誤差を計算し、サンプリング周波数の誤差を計算する。従って、従来のようにパイロット副搬送波の平均位相変化を推定する場合と異なり、独立のパイロット副搬送波の位相変化を計算するので、１−サンプルを追加もしくは削除する時点を正確に推定することができる。

このとき、多数のパイロット副搬送波のサンプリング周波数の誤差を計算し、サンプリング周波数の誤差による位相変化を補償することができるが、最初に１−サンプルがシフトされる最も上のパイロット副搬送波のサンプリング周波数の誤差のみ利用して位相変化を補償することができる。

図６は、図５のサンプリング周波数の誤差推定方法を詳説するための図面である。同図において、横軸はＯＦＤＭシンボルインデックスを示し、縦軸はパイロット副搬送波のインデックスごとに推定される位相を示す。

図６に示すように、ＯＦＤＭ信号の受信時における各パイロット副搬送波に応じて発生する回転角の量は、パイロット副搬送波のインデックスとＯＦＤＭシンボルインデックスに応じて異なる。この回転角は、外側のパイロット副搬送波部分において最も大きく、連続するＯＦＤＭシンボルで増加する。つまり、サンプリング誤差は一般的に非常に小さいが、シンボルインデックスが大きくなるにつれ回転角がだんだん大きくなり、正確な復調が不可能になることがある。

従って、＃１乃至＃６のパイロット副搬送波（図６において「ＰＩＬＯＴ ♯１・・・ＰＩＬＯＴ ♯６」）のうち、外側のパイロット副搬送波である＃１のパイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となる位相変化到達時間に先に到達する。ここで、Ａは、＃１のパイロット副搬送波が位相変化到達時間に到達する場合のＯＦＤＭシンボルインデックスを示す。

＃１のパイロット副搬送波が位相変化到達時間に到達する時のＯＦＤＭシンボルインデックスは「１８２」である。従って、Ｓ９３０段階で説明したように、パイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となる位置の「１８２」、シンボル当たりのサンプル数、サンプリング時間区間を利用してパイロット副搬送波の位相変化到達時間を計算すると次の通りである。

ここで、Δｔ₁はｍ＃１のパイロット副搬送波の位相変化到達時間であり、「１８２」は、位相変化到達時間でのＯＦＤＭシンボルインデックスを示す。そして、Ｎ_ｓは、シンボル当たりのサンプル数であり、Ｔ_ｓは、サンプリング時間区間を示す。

＃１のパイロット副搬送波の位相変化到達時間を計算する方法と同様の方法で、＃２乃至＃４のパイロット副搬送波の位相変化到達時間を次のように示すことができる。

ここで、Δｔ_２、Δｔ_３、Δｔ_４は、それぞれ＃２乃至＃４のパイロット副搬送波の位相変化到達時間を示す。
そして、それぞれのパイロット副搬送波のサンプリング時間誤差は、Ｓ９４０段階で述べたように、パイロット副搬送波のインデックスとＦＦＴウィンドウサイズを利用して計算すれば次の通りである。

ここで、δ₁は、＃１のパイロット副搬送波のサンプリング時間誤差を示し、Ｎは、ＦＦＴウィンドウサイズを示す。そして、「５５」は、＃１のパイロット副搬送波のインデックスを示す。

＃１のパイロット副搬送波のサンプリング時間誤差を計算する方法と同様の方法で、＃２乃至＃４のパイロット副搬送波のサンプリング時間誤差を次のように示すことができる。

ここで、δ_２、δ_３、δ_４は、それぞれ＃２乃至＃４のパイロット副搬送波のサンプリング時間の誤差を示し、「４５」、「３５」、「２５」は、それぞれ＃２乃至＃４のパイロット副搬送波のインデックスを示す。

そして、サンプリング周波数の誤差は、Ｓ９５０段階で説明したように、パイロット副搬送波の位相変化到達時間とサンプリング時間誤差を利用して計算される。従って、サンプリング周波数の誤差は、次の数式により求めることができる。

ここで、Δｆ_Sは、サンプリング周波数の誤差、Δδは、サンプリング時間誤差を示し、Δｔは、パイロット副搬送波の位相変化到達時間を示す。

数８に示すように、それぞれのパイロット副搬送波に基づいてサンプリング周波数の誤差を個別に計算し、一つのサンプルを追加もしくは削除してサンプリング周波数の誤差による位相変化を補償することができる。或いは、多数のパイロット副搬送波のうち、最初に位相変化到達時間に至る最も上のパイロット副搬送波のサンプリング周波数の誤差のみに基づいて位相変化を補償することができる。

図６において、シンボル当たりのサンプル数が１６５である場合、[数４]、[数６]、[数８]を利用して計算される最も上のパイロット副搬送波である＃１のパイロット副搬送波のサンプリング周波数の誤差は−４０ｐｐｍ（ｐａｒｔｓｐｅｒｍｉｌｌｉｏｎ）である。従って、＃１のパイロット副搬送波で２５０サンプル当たり一つのサンプルを追加することにより、サンプリング周波数の誤差による位相歪みを補償することができる。

図７Ａ及び図７Ｂは、本発明に係るサンプリング周波数の誤差推定方法及び従来のサンプリング周波数誤差推定方法の性能をシミュレーションした結果を示すグラフである。図７Ａは、シグナル対ノイズ比（ＳｉｇｎａｌｔｏＮｏｉｓｅＲａｔｉｏ；ＳＮＲ［ｄＢ］）の変化による誤差平均（ＭｅａｎｓＳｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ；ＭＳＥ）を示す図面であり、図７Ｂは、シグナル対ノイズ比の変化によるパケット誤差率（ＰａｃｋｅｔＥｒｒｏｒＲａｔｅ；ＰＥＲ）を示す図面である。

誤差が０ｐｐｍ、−１０ｐｐｍ、−２０ｐｐｍ、−４０ｐｐｍの場合、図７Ａのような誤差平均を求めることができる。図７Ａに示すように、本発明のサンプリング周波数の誤差推定方法を適用することによって、本発明では（ｐｒｏｐｓｅｄ）、誤差平均が従来（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ）に比べて減少させることができる。
また、誤差が−１０ｐｐｍ、−２０ｐｐｍ、−４０ｐｐｍの場合、図７Ｂのようなパケット誤差率を求めることができる。図７Ｂに示すように、本発明のサンプリング周波数の誤差推定方法を適用することによって、本発明では（ｐｒｏｐｓｅｄ）、パケット誤差率も従来（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ）に比べて減少させることができる。

なお、このときの超広帯域無線（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ；ＵＷＢ）ＯＦＤＭシステム下でのサンプリングレートは、５２８ＭＨｚ、ＯＦＤＭシンボルサイズは１６５に設定し、データ率は５３．３Ｍｂｐｓに設定する。そして、ペイロードサイズは１０２４ｂｙｔｅに設定し、多重経路チャネルモデル（ｍｕｌｔｉｐａｔｈＣｈａｎｎｅｌＭｏｄｅｌ）はＣＭ１に設定している。

以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが、本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

ＯＦＤＭシステムにおいてサンプリング周波数誤差の影響を説明するための図面である。ＯＦＤＭシステムにおいてサンプリング周波数誤差の影響を説明するための図面である。従来のＯＦＤＭシステムにおいてサンプリング周波数の誤差推定を説明するための図面である。従来のＯＦＤＭシステムにおいてサンプリング周波数の誤差推定を説明するための図面である。従来のサンプリング周波数の誤差推定方法によるシンボルインデックスと推定した位相との関係を示す図面である。本発明の一実施形態に係るサンプリング周波数の誤差推定装置が適用されるＯＦＤＭシステムのブロック図である。本発明の一実施形態に係るＯＦＤＭシステムに適用されるサンプリング周波数の誤差推定方法を説明するための図面である。図５のサンプリング周波数の誤差推定方法を詳説するための図面である。本発明に係るサンプリング周波数の誤差推定方法及び従来のサンプリング周波数の誤差推定方法の性能をシミュレーションした結果を示すグラフである。本発明に係るサンプリング周波数の誤差推定方法及び従来のサンプリング周波数の誤差推定方法の性能をシミュレーションした結果を示すグラフである。

符号の説明

１００ＡＤ変換部
２００削除/追加部
３００ＦＦＴ部
４００等化部
５００保存部
６００推定部
６１０位相計算部
６２０判断部
６３０誤差計算部

Claims

サンプリングされ周波数領域に変換されたサンプル受信信号に含まれるパイロット副搬送波ごとの位相変化を計算する位相計算部と、
前記位相変化によって前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトする位相変化到達時間を計算する判断部と、
前記パイロット副搬送波に基づいてサンプリング時間の誤差を計算する時間誤差計算部と、
前記位相変化到達時間及び前記サンプリング時間誤差に基づいてサンプリング周波数の誤差を計算する周波数誤差計算部と、
を含むことを特徴とするサンプリング周波数誤差推定装置。
前記周波数領域に変換された前記サンプル受信信号のうち、前記パイロット副搬送波を保存する保存部を更に含むことを特徴とする請求項１に記載のサンプリング周波数誤差推定装置。
前記判断部は、前記パイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となるシンボルインデックスを検出して前記位相変化到達時間を計算することを特徴とする請求項１に記載のサンプリング周波数誤差推定装置。
予め設定されたサンプリング周波数に基づいて受信信号をサンプリングするアナログ／デジタル（ＡＤ）変換部と、
前記サンプリングされた受信信号を周波数領域に変換する高速フーリエ変換（ＦＥＴ）部と、
前記周波数領域に変換された受信信号に含まれるパイロット副搬送波ごとの位相変化を計算する位相計算部と、
前記位相変化によって前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトする位相変化到達時間を計算する判断部と、
前記パイロット副搬送波に基づいてサンプリング時間の誤差を計算する時間誤差計算部と、
前記位相変化到達時間及び前記サンプリング時間の誤差に基づいてサンプリング周波数の誤差を計算する周波数誤差計算部と、
を含むサンプリング周波数誤差推定装置を備えることを特徴とする直交周波数分割多重システムの受信機。
前記判断部は、前記パイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となるシンボルインデックスを検出して前記位相変化到達時間を計算することを特徴とする請求項４に記載の直交周波数分割多重システムの受信機。
計算した前記サンプリング時間の誤差に基づいて前記サンプリングされた受信信号の位相歪みを補償する等化部を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の直交周波数分割多重システムの受信機。
前記サンプリング周波数の誤差に基づいて１−サンプルを削除もしくは追加する削除／追加部を更に含むことを特徴とする請求項４に記載の直交周波数分割多重システムの受信機。
位相計算部により、サンプリングされ周波数領域に変換された受信信号に含まれたパイロット副搬送波ごとの位相変化を計算する段階と、
周波数誤差計算部により、前記位相変化によってそれぞれの前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトする位相変化到達時間に基づいてサンプリング周波数の誤差を計算する段階と、
を含むことを特徴とするサンプリング周波数誤差推定方法。
前記サンプリング周波数の誤差を計算する段階は、
前記位相計算部により、サンプリングされ周波数領域に変換された前記受信信号に含まれたパイロット副搬送波ごとの位相変化を計算する段階と、
判断部により、前記位相変化によって前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトされる位相変化到達時間を計算する段階と、
時間誤差計算部により、前記パイロット副搬送波を利用してサンプリング時間の誤差を計算する段階と、
周波数誤差計算部により、前記位相変化到達時間及び前記サンプリング時間誤差に基づいて前記サンプリング周波数の誤差を計算する段階と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載のサンプリング周波数誤差推定方法。
保存部により、サンプリングされ周波数領域に変換された前記受信信号のうち前記パイロット副搬送波を保存する段階を更に含むことを特徴とする請求項８に記載のサンプリング周波数誤差推定方法。
前記位相変化到達時間を計算する段階は、前記判断部により、前記パイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となるシンボルインデックスを検出して前記位相変化到達時間を計算することを特徴とする請求項８に記載のサンプリング周波数誤差推定方法。
アナログ／デジタル（ＡＤ）変換部により、予め設定されたサンプリング周波数に基づいて受信信号をサンプリングする段階と、
高速フーリエ変換（ＦＥＴ）部により、サンプリングされた受信信号を周波数領域に変換する段階と、
位相計算部により、サンプリングされ周波数領域に変換された前記受信信号に含まれたパイロット副搬送波ごとの位相変化を計算する段階と、
周波数誤差計算部により、前記位相変化によって前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトする位相変化到達時間に基づいてサンプリング周波数の誤差を計算する段階と、
を含むことを特徴とする直交周波数分割多重システムの受信機での位相歪み補正方法。
前記サンプリング周波数の誤差を計算する段階は、
前記位相計算部により、サンプリングされ周波数領域に変換された前記受信信号に含まれたパイロット副搬送波ごとの位相変化を計算する段階と、
判断部により、前記位相変化によって前記パイロット副搬送波のサンプルがシフトする位相変化到達時間を計算する段階と、
時間誤差計算部により、前記パイロット副搬送波を利用してサンプリング時間の誤差を計算する段階と、
前記周波数誤差計算部により、前記位相変化到達時間及び前記サンプリング時間誤差に基づいて前記サンプリング周波数の誤差を計算する段階と、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の直交周波数分割多重システムの受信機での位相歪み補正方法。
保存部により、サンプリングされ周波数領域に変換された前記受信信号の前記パイロット副搬送波を保存する段階を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の直交周波数分割多重システムの受信機での位相歪み補正方法。
前記位相変化到達時間は、前記判断部により、前記サンプリングされ周波数領域に変換された前記受信信号の前記パイロット副搬送波の位相がπ以上もしくは−π以下となるシンボルインデックスを検出して計算されることを特徴とする請求項１２に記載の直交周波数分割多重システムの受信機での位相歪み補正方法。
等化部により、前記サンプリング周波数の誤差に基づいて前記サンプリングされた受信信号の位相歪みを補正する段階を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の直交周波数分割多重システムの受信機での位相歪み補正方法。
削除／追加部により、前記サンプリング周波数の誤差に基づいて１−サンプルを削除もしくは追加する段階を更に含むことを特徴とする請求項１２に記載の直交周波数分割多重システムの受信機での位相歪み補正方法。