JP2014045433A - Frequency error detector, frequency error detection method and receiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、周波数分割多重化方式に従って複数の副搬送波を用いて伝送された信号を受信し、その受信信号に含まれる誤差を検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for receiving a signal transmitted using a plurality of subcarriers according to a frequency division multiplexing method and detecting an error included in the received signal.
一般に、搬送波帯域(搬送波周波数帯域)の受信信号を直交復調して基底帯域のベースバンド受信信号を生成する受信機では、直交復調に使用される搬送波周波数と受信信号の搬送波周波数との間に誤差(以下「周波数誤差」とも呼ぶ。)が存在すると、送信データを誤って再生するおそれがある。そこで、この種の受信機は、周波数誤差を検出しこれを補正する機能を備えている。 In general, in a receiver that generates a baseband received signal of a baseband by orthogonally demodulating a received signal in a carrier band (carrier frequency band), there is an error between the carrier frequency used for orthogonal demodulation and the carrier frequency of the received signal (Hereinafter also referred to as “frequency error”) may cause transmission data to be erroneously reproduced. Therefore, this type of receiver has a function of detecting a frequency error and correcting it.
直交周波数分割多重化(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式は、互いに直交関係にある複数のサブキャリア(副搬送波)をディジタル変調し多重化することで送信信号を生成する方式であり、デジタル放送分野及び通信分野において広く採用されている。OFDM方式で採用されているディジタル変調としては、たとえば、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)、QAM(Quadrature Amplitude Modulation)、もしくはDQPSK(Differential Encoded Quadrature Phase Shift Keying)が挙げられる。 The Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) scheme is a scheme for generating a transmission signal by digitally modulating and multiplexing a plurality of subcarriers (subcarriers) that are orthogonal to each other. And widely used in the communication field. As digital modulation adopted in the OFDM system, for example, QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), QAM (Quadrature Amplitude Modulation), or DQPSK (Differential Encoded Quadrature Phasing) is used.
OFDM受信信号に関して周波数誤差を検出する技術は、たとえば、特許第3556047号明細書(特許文献1)及び特許第4563622号明細書(特許文献2)に開示されている。 A technique for detecting a frequency error with respect to an OFDM received signal is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 3556047 (Patent Document 1) and Japanese Patent No. 4563622 (Patent Document 2).
特許文献1に開示されているディジタル放送受信装置は、OFDM受信信号にDFT(離散フーリエ変換)を施すDFT処理手段と、DFT処理手段の出力に基づいてキャリア間隔の単位で周波数誤差を検出し得る第1の周波数誤差検出器と、DFT処理手段の出力に基づいてキャリア間隔以内の周波数誤差を検出し得る第2の周波数誤差検出器とを備えている。ここで、第1の周波数誤差検出器及び第2の周波数誤差検出器は、DFT処理手段の出力から抽出された受信既知信号(位相基準シンボル)にIDFT(逆離散フーリエ変換)演算を施し、その演算結果を用いて周波数誤差を検出する。
The digital broadcast receiving apparatus disclosed in
一方、特許文献2には、シンボルタイミングに時間的な誤差(シンボルタイミング誤差)が生じた場合にその誤差を検出し得るOFDM復調装置が開示されている。OFDM復調装置は、現在受信中の周波数軸上の複素シンボル信号及びこれに対応する参照信号情報に基づいて2次元相関関数を算出し、この2次元相関関数に基づいて周波数軸上の複素シンボル信号の周波数誤差及びシンボルタイミング誤差を検出する。ここで、参照信号情報は、特定サブキャリアでシンボルタイミングのずれが生じたときを想定して予めメモリに記憶された情報である。
On the other hand,
特許文献1に開示されているディジタル放送受信装置は、IDFT(逆離散フーリエ変換)を用いて周波数誤差を検出するので、そのIDFTの演算量が多く、周波数誤差検出に時間がかかる。あるいは、第1の周波数誤差検出器及び第2の周波数誤差検出器をハードウェア化する際に、その回路構成が大規模化しやすいという問題がある。
Since the digital broadcast receiving apparatus disclosed in
一方、特許文献2に開示されているOFDM復調装置では、特定サブキャリア毎の参照信号を予めメモリに記憶しておかなければならず、多数の参照信号を予め用意していなければ、シンボルタイミング誤差の検出範囲が限定される。このため、特許文献2の方法は、実用性に欠けるという問題がある。
On the other hand, in the OFDM demodulator disclosed in
上記に鑑みて本発明の目的は、少ない演算量で搬送波周波数誤差を検出することができる周波数誤差検出装置及びこれを有する受信装置、並びに周波数誤差検出方法を提供することである。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a frequency error detection device capable of detecting a carrier frequency error with a small amount of calculation, a receiving device having the same, and a frequency error detection method.
本発明の第1の態様による周波数誤差検出装置は、互いに異なるサブキャリア周波数を有する複数のサブキャリアを用いて周波数分割多重化がなされた送信信号を送信機から受信して搬送波帯域の受信信号を出力する受信部と、前記受信信号を直交復調して複素ベースバンド信号を生成する直交復調部と、前記複素ベースバンド信号に直交変換を施して周波数領域の複素シンボル信号を生成する直交変換部とを備えた受信装置において搬送波周波数誤差を検出する周波数誤差検出装置であって、前記複素シンボル信号から受信既知信号を抽出する既知信号抽出部と、前記受信既知信号の系列に対して第1の複素演算を実行することにより、前記直交変換の際に前記受信既知信号に与えられた位相回転成分をキャンセルする複素演算部と、前記送信機で使用された既知信号の系列と同じ既知信号の系列に対して前記第1の複素演算と同じ第2の複素演算を実行することで生成された参照複素信号の系列を供給する参照信号供給部と、前記複素演算部から出力された複素信号の系列と前記参照複素信号の系列との間の相互相関値の分布を複数個算出する相関演算部と、前記複数個の分布から最大ピークを持つ分布を検出するピーク検出部とを備え、前記相関演算部は、前記参照複素信号の系列に対する前記複素信号の系列の周波数軸上の相対位置を複数回ずらして前記複数個の分布を算出し、前記ピーク検出部は、前記最大ピークを持つ分布に対応する前記相対位置のずれ量に基づいて前記搬送波周波数誤差を検出することを特徴とする。 A frequency error detection apparatus according to a first aspect of the present invention receives a transmission signal frequency-division multiplexed using a plurality of subcarriers having different subcarrier frequencies from a transmitter, and generates a reception signal in a carrier band. An output receiving unit; an orthogonal demodulating unit that orthogonally demodulates the received signal to generate a complex baseband signal; and an orthogonal converting unit that performs orthogonal transformation on the complex baseband signal to generate a frequency-domain complex symbol signal; A frequency error detecting device for detecting a carrier frequency error in a receiving device comprising: a known signal extracting unit for extracting a received known signal from the complex symbol signal; and a first complex for the received known signal sequence. A complex operation unit that cancels a phase rotation component given to the received known signal at the time of the orthogonal transform by performing an operation; and A reference signal for supplying a reference complex signal sequence generated by executing the same second complex operation as the first complex operation on the same known signal sequence as the known signal sequence used in the receiver A supply unit; a correlation calculation unit for calculating a plurality of cross-correlation value distributions between the complex signal sequence output from the complex calculation unit and the reference complex signal sequence; and a maximum peak from the plurality of distributions. And a correlation detector that calculates the plurality of distributions by shifting a relative position on the frequency axis of the complex signal sequence a plurality of times with respect to the reference complex signal sequence. The peak detection unit detects the carrier frequency error based on a shift amount of the relative position corresponding to the distribution having the maximum peak.
本発明の第2の態様による受信装置は、互いに異なるサブキャリア周波数を有する複数のサブキャリアを用いた周波数分割多重化がなされた送信信号を送信機から受信して搬送波帯域の受信信号を出力する受信部と、局部発振周波数を有する発振信号を生成する局部発振器と、前記発振信号を用いて前記受信信号を直交復調して複素ベースバンド信号を生成する直交復調部と、前記複素ベースバンド信号に直交変換を施して周波数領域の複素シンボル信号を生成する直交変換部と、前記複素シンボル信号から受信既知信号を抽出する既知信号抽出部と、前記受信既知信号の系列に対して第1の複素演算を実行することにより、前記直交変換の際に前記受信既知信号に与えられた位相回転成分をキャンセルする複素演算部と、前記送信機で使用された既知信号の系列と同じ既知信号の系列に対して前記第1の複素演算と同じ第2の複素演算を実行することで生成された参照複素信号の系列を供給する参照信号供給部と、前記複素演算部から出力された複素信号の系列と前記参照複素信号の系列との間の相互相関値の分布を複数個算出する相関演算部と、前記複数個の分布から最大ピークを持つ分布を検出するピーク検出部とを備え、前記相関演算部は、前記参照複素信号の系列に対する前記複素信号の系列の周波数軸上の相対位置を複数回ずらして前記複数個の分布を算出し、前記ピーク検出部は、前記最大ピークを持つ分布に対応する前記相対位置のずれ量に基づいて前記搬送波周波数誤差を検出し、前記局部発振器は、前記搬送波周波数誤差を低減させるように前記局部発振周波数を制御することを特徴とする。 A receiving apparatus according to a second aspect of the present invention receives a transmission signal subjected to frequency division multiplexing using a plurality of subcarriers having different subcarrier frequencies from a transmitter and outputs a reception signal in a carrier band. A reception unit, a local oscillator that generates an oscillation signal having a local oscillation frequency, an orthogonal demodulation unit that generates a complex baseband signal by orthogonally demodulating the reception signal using the oscillation signal, and a complex baseband signal An orthogonal transform unit that performs orthogonal transform to generate a frequency-domain complex symbol signal, a known signal extraction unit that extracts a received known signal from the complex symbol signal, and a first complex operation for the received known signal sequence Used in the transmitter, and a complex arithmetic unit that cancels a phase rotation component given to the received known signal during the orthogonal transform by executing A reference signal supply unit that supplies a sequence of reference complex signals generated by executing the same second complex operation as the first complex operation on the same known signal sequence as the known signal sequence; A correlation calculation unit for calculating a plurality of cross-correlation value distributions between the complex signal sequence output from the complex calculation unit and the reference complex signal sequence; and a distribution having a maximum peak from the plurality of distributions. A peak detection unit for detecting, wherein the correlation calculation unit calculates the plurality of distributions by shifting a relative position on the frequency axis of the complex signal sequence with respect to the reference complex signal sequence a plurality of times, and A detection unit that detects the carrier frequency error based on a shift amount of the relative position corresponding to the distribution having the maximum peak; and the local oscillator detects the local oscillation frequency so as to reduce the carrier frequency error. And controlling the.
本発明の第3の態様による周波数誤差検出方法は、互いに異なるサブキャリア周波数を有する複数のサブキャリアを用いた周波数分割多重化がなされた送信信号を送信機から受信して搬送波帯域の受信信号を出力し、前記受信信号を直交復調して複素ベースバンド信号を生成する受信装置において搬送波周波数誤差を検出する周波数誤差検出方法であって、前記複素ベースバンド信号に直交変換を施すことで生成された複素シンボル信号から受信既知信号を抽出するステップと、前記受信既知信号の系列に対して第1の複素演算を実行することにより、前記直交変換の際に前記受信既知信号に与えられた位相回転成分をキャンセルするステップと、前記送信機で使用された既知信号の系列と同じ既知信号の系列に対して前記第1の複素演算と同じ第2の複素演算を実行することで生成された参照複素信号の系列を供給するステップと、前記第1の複素演算の実行結果である複素信号の系列に対する前記参照複素信号の系列の周波数軸上の相対位置を複数回ずらして、前記複素信号の系列と前記参照複素信号の系列との間の相互相関値の分布を複数個算出するステップと、前記複数個の分布から最大ピークを検出するステップと、前記最大ピークに対応する前記相対位置のずれ量に基づいて前記搬送波周波数誤差を検出するステップとを備えることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a frequency error detection method that receives a transmission signal that has been subjected to frequency division multiplexing using a plurality of subcarriers having different subcarrier frequencies from a transmitter and generates a received signal in a carrier band. A frequency error detection method for detecting a carrier frequency error in a receiver that outputs and generates a complex baseband signal by orthogonally demodulating the received signal, and is generated by performing orthogonal transform on the complex baseband signal Extracting a known reception signal from a complex symbol signal, and performing a first complex operation on the sequence of the known reception signal, thereby providing a phase rotation component given to the known reception signal during the orthogonal transform And canceling the first complex operation on the same known signal sequence as the known signal sequence used in the transmitter; A step of supplying a sequence of reference complex signals generated by executing a second complex operation; and a frequency axis of the sequence of reference complex signals with respect to the sequence of complex signals that is a result of executing the first complex operation A step of calculating a plurality of cross-correlation value distributions between the complex signal sequence and the reference complex signal sequence by shifting the upper relative position a plurality of times, and detecting a maximum peak from the plurality of distributions And a step of detecting the carrier frequency error based on a shift amount of the relative position corresponding to the maximum peak.
本発明によれば、直交変換の際の時間誤差により発生する位相回転の影響を回避するために逆フーリエ変換を使用する必要がない。このため、演算量を大幅に削減することができる。よって、周波数誤差検出装置をハードウェアで実現する場合には、その回路構成の小規模化及び低電力消費化を実現することができる。 According to the present invention, it is not necessary to use an inverse Fourier transform in order to avoid the influence of phase rotation caused by a time error in orthogonal transform. For this reason, the amount of calculation can be significantly reduced. Therefore, when the frequency error detection device is realized by hardware, the circuit configuration can be reduced in size and power consumption can be reduced.
以下、本発明に係る種々の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, various embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、本発明に係る実施の形態1の受信装置1の概略構成を示す機能ブロック図である。図1に示されるように、本実施の形態の受信装置1は、受信アンテナ素子Rx、チューナ部11、A/D変換器(ADC)12、局部発振器13及び直交復調部14を備えている。
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of receiving
チューナ部11は、受信アンテナ素子Rxを介して無線信号を受信する。チューナ部11は、その無線信号に対して同調処理などのアナログ信号処理を施して搬送波帯域のアナログ受信信号を生成し、そのアナログ受信信号をA/D変換器12に出力する。A/D変換器12は、搬送波帯域のアナログ受信信号をディジタル受信信号に変換し、直交復調部14に出力する。ディジタル受信信号は、互いに直交関係にある複数のサブキャリア(副搬送波)をディジタル変調し多重化することで生成されたマルチキャリア信号である。本実施の形態では、マルチキャリア信号として、特に直交周波数分割多重化(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号が使用される。
The
局部発振器13は、可変の局部発振周波数fSを有する発振信号Osを直交復調部14に供給する。たとえば、数値制御発振器(NCO:Numerically Controlled Oscillator)を用いて局部発振器13を構成することができる。局部発振周波数fSは、送信機(図示せず)で無線信号の送信のために使用された搬送波周波数fCと一致することが好ましいが、必ずしも搬送波周波数fCと一致しない。このため、局部発振周波数fSと搬送波周波数fCとの間に誤差(以下、搬送波周波数誤差と呼ぶ。)が存在することがある。局部発振器13は、後述する第1周波数誤差検出部21及び第2周波数誤差検出部22から供給された周波数誤差信号Ds1,Ds2に基づいて、搬送波周波数誤差を低減させるように局部発振周波数fSを可変制御する機能を有する。
The
直交復調部14は、発振信号Osを用いて搬送波帯域のディジタル受信信号に直交復調を施して基底帯域のベースバンド受信信号r(t)を生成する。ここで、r(t)のtは時間を表す。ベースバンド受信信号r(t)は、同相成分(In−phase component)と直交成分(Quadrature component)とからなる複素信号である。なお、当該複素信号で表される複素数をI+jQ(jは、虚数単位)と表すとき、同相成分は、当該複素数の実部Iを表す信号であり、直交成分は、当該複素数の虚部Qを表す信号である。
The
受信信号の伝送フォーマットとしては、たとえば、地上ディジタル音声放送規格の一種であるDAB(Digital Audio Broadcasting)規格の伝送フォーマットを採用することができる。図2(A)〜(C)は、DAB規格の伝送フレームの構成を概略的に示す図である。図2(A)に示されるように、各伝送フレームは、同期チャネル(Synchronization Channel)部と、FIC(Fast Information Channel)部と、MSC(Main Serice Channel)部とで構成されている。伝送フレームの周期は、約96ミリ秒である。図2(B)に示されるように、同期チャネル部は、ヌルシンボル(Null)と位相基準シンボル(PRS:Phase Reference Symbols)とを含む。 As a transmission format of the received signal, for example, a transmission format of DAB (Digital Audio Broadcasting) standard which is a kind of terrestrial digital audio broadcasting standard can be adopted. 2A to 2C are diagrams schematically showing the configuration of a DAB standard transmission frame. As shown in FIG. 2 (A), each transmission frame is composed of a synchronization channel (Synchronization Channel) section, a FIC (Fast Information Channel) section, and an MSC (Main Series Channel) section. The period of the transmission frame is about 96 milliseconds. As shown in FIG. 2 (B), the synchronization channel section includes a null symbol (Null) and a phase reference symbol (PRS: Phase Reference Symbols).
位相基準シンボル(PRS)は、送信機(図示せず)で既知のシンボル信号の系列を含み、たとえば、疑似ランダムバイナリ符号系列(PRBS:Pseudorandom Binary Bit Sequence)を用いて生成される。また、FIC部は、3つのFIB(Fast Information Blocks)からなる。このような伝送フレームは、ヌルシンボルを除いて、複数のOFDMシンボルで構成されている。 The phase reference symbol (PRS) includes a sequence of known symbol signals in a transmitter (not shown), and is generated using, for example, a pseudo random binary code sequence (PRBS). The FIC unit is composed of three FIBs (Fast Information Blocks). Such a transmission frame is composed of a plurality of OFDM symbols except for null symbols.
図2(C)に示されるように、1OFDMシンボルは、周波数多重化された複数のデータシンボルを含む有効シンボルと、この有効シンボルの末尾部分の信号と同一の冗長信号からなるGI部(ガードインターバル部)とを含む。位相基準シンボル(PRS)は、少なくとも1つのOFDMシンボルからなる。なお、本実施の形態では、GI部は、有効シンボルの直前に配置されているが、これに限定されるものではない。たとえば、GI部が有効シンボルの直後に配置されてもよい。 As shown in FIG. 2 (C), one OFDM symbol is a GI portion (guard interval) composed of an effective symbol including a plurality of frequency-multiplexed data symbols and the same redundant signal as the signal at the end of the effective symbol. Part). A phase reference symbol (PRS) consists of at least one OFDM symbol. In the present embodiment, the GI unit is arranged immediately before the effective symbol, but is not limited to this. For example, the GI unit may be arranged immediately after the effective symbol.
なお、OFDM信号で使用されるk番目のサブキャリア周波数fkは、たとえば、以下の式で与えられる。
fk=fc+k×f0
Note that the k-th subcarrier frequency f k used in the OFDM signal is given by the following equation, for example.
f k = fc + k × f 0
ここで、f0=1/Tuが成立する。Tuは、OFDMシンボルの有効シンボル期間、fcは、基準搬送波周波数である。また、kは、サブキャリア番号であり、0〜N−1(Nは正整数)の範囲内の任意の整数である。よって、サブキャリア周波数間隔は、f0であり、一定である。 Here, f 0 = 1 / Tu is established. Tu is an effective symbol period of the OFDM symbol, and fc is a reference carrier frequency. Moreover, k is a subcarrier number and is an arbitrary integer within the range of 0 to N-1 (N is a positive integer). Therefore, the subcarrier frequency interval is f 0 and is constant.
図1に示されるように、受信装置1は、離散高速フーリエ変換部(DFT)15、差動復調部16及びチャネルデコーダ17を備えている。DFT15は、1有効シンボル分のベースバンド受信信号を複数点サンプリングし、当該サンプリングされたベースバンド受信信号に離散高速フーリエ変換を施して周波数領域の複素シンボル信号を出力する。なお、離散高速フーリエ変換以外の他の種類の直交変換を使用して複素シンボル信号を生成してもよい。
As illustrated in FIG. 1, the
差動復調部16は、DFT15の出力のうち、同期チャネル部以外のFIC部及びMSC部に相当する複素シンボル信号を入力とし、これら複素シンボル信号を差動復調して受信データ系列を生成する。チャネルデコーダ17は、ビタビ復号部18及びリードソロモン復号部(RS復号部)19を含む。ビタビ復号部18及びRS復号部19は、差動復調部16から入力された受信データ系列にビタビ復号及びリードソロモン復号を施す。ソースデコーダ20は、チャネルデコーダ17の出力を復号して音声データを得ることができる。なお、差動復調部16、チャネルデコーダ17及びソースデコーダ20の構成は、一例であり、本発明がその構成に限定されるものではない。
The
本実施の形態の受信装置1は、図1に示されるように、搬送波周波数誤差を検出する第1周波数誤差検出部21及び第2周波数誤差検出部(狭周波数誤差検出部)22を備えている。第2周波数誤差検出部22は、サブキャリア周波数間隔以内の搬送波周波数誤差を検出する機能を有し、第1周波数誤差検出部21は、サブキャリア周波数間隔の整数倍の搬送波周波数誤差を検出する機能を有する。
As shown in FIG. 1, the receiving
図3は、第2周波数誤差検出部22の構成例を示す機能ブロック図である。図3に示されるように、第2周波数誤差検出部22は、遅延部41、相関演算部42、平均化部43及び演算部45を有する。
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a configuration example of the second frequency
遅延部41は、直交復調部14から入力されたベースバンド受信信号r(t)を有効シンボル期間Tuだけ遅延させて遅延ベースバンド受信信号r(t−Tu)を生成する。相関演算部42は、ベースバンド受信信号r(t)と遅延ベースバンド受信信号r(t−Tu)との相互相関を算出して相関信号Corr(t)を生成する機能を有する。具体的には、ベースバンド受信信号r(t)と遅延ベースバンド受信信号r(t−Tu)の複素共役信号r*(t−Tu)との積が相関信号Corr(t)として算出される。
The
今、局部発振周波数fSと搬送波周波数fCとの間にサブキャリア周波数間隔以内の搬送波周波数誤差Δfが存在する場合、ベースバンド受信信号r(t)は、次式(1)で示される位相誤差成分(=2π・Δf・t)を含む。
ここで、s(t)は、搬送波周波数誤差Δfが存在しない場合のベースバンド受信信号成分である。 Here, s (t) is a baseband received signal component when there is no carrier frequency error Δf.
図2(C)に示したようにGI部内の冗長信号は、有効シンボルの末尾部分の信号と同一であるから、次式(2)が成立する。
相関演算部42は、次式(3)で与えられる相関信号Corr(t)を算出することができる。
よって、この相関信号Corr(t)の搬送波周波数誤差Δfは、次式(4)により求めることが可能である。
ここで、tan−1(x)は、変数xに関する逆正接関数を示し、Re(Corr(t))は、相関信号Corr(t)の実部すなわち同相成分であり、Im(Corr(t))は、相関信号Corr(t)の虚部すなわち直交成分である。 Here, tan −1 (x) represents an arctangent function with respect to the variable x, Re (Corr (t)) is a real part of the correlation signal Corr (t), that is, an in-phase component, and Im (Corr (t)) ) Is an imaginary part of the correlation signal Corr (t), that is, an orthogonal component.
受信信号は、雑音及びマルチパスフェージングの影響を受けて歪む場合がある。このような影響を排除するため、第2周波数誤差検出部22は、相関演算部42の出力をGI部の期間に亘って平均化する平均化部43を有する。演算部45は、この平均化部43の出力を基に上式(4)を用いて搬送波周波数誤差Δfを算出することができる。また、演算部45は、搬送波周波数誤差Δfを表す周波数誤差信号Ds2を局部発振器13に供給する。なお、第2周波数誤差検出部22の構成は、図3に示した構成に限定されるものではない。
The received signal may be distorted due to the influence of noise and multipath fading. In order to eliminate such influence, the second frequency
次に、第1周波数誤差検出部21の構成について説明する。
Next, the configuration of the first frequency
図4は、第1周波数誤差検出部21の概略構成を示す機能ブロック図である。図4に示されるように、第1周波数誤差検出部21は、同期シンボル抽出部31、第1複素演算部32、参照信号供給部33、相関演算部36及びピーク検出部37を有している。
FIG. 4 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the first frequency
同期シンボル抽出部31は、DFT15の出力である複素シンボル信号から、位相基準シンボル(図2(B))に対応する同期シンボルを受信既知信号として抽出する機能を有する。サブキャリア周波数fkに対応する同期シンボルをF(fk)で表すものとする。このとき、同期シンボル成分F(fk)を含むベースバンド受信信号r(t)は、たとえば、次式(5)で表現することができる。
DFT15は、このベースバンド受信信号r(t)にN点の離散フーリエ変換を施すことで、次に示されるようにN個の同期シンボルF(fk)(k=0〜N−1)を出力することができる。
しかしながら、DFT15による処理タイミングと位相基準シンボルとの間に時間的なズレ(以下、時間誤差と呼ぶ。)t0が生ずることがある。この時間誤差t0は、たとえば、DFT15がベースバンド受信信号r(t)をサンプリングするタイミングが適正なタイミングからずれた場合、あるいは、ベースバンド受信信号r(t)をサンプリングする開始位置がずれた場合に発生し得る。DFT15で時間誤差t0が発生した場合、DFT15は、次に示されるように、同期シンボルF(fk)に位相回転成分exp(−j2π・fk・t0)が付加された同期シンボルG(fk)を出力する。
よって、DFT15は、図6(A)に示されるように、各サブキャリア周波数fkに対応する同期シンボルG(fk)を出力する。第1複素演算部32には、サブキャリア番号の順番で同期シンボルG(f0),G(f1),G(f2),G(f3),…がシリアルに入力される。第1複素演算部32は、入力される同期シンボルG(fk)に第1の複素演算を実行して、位相回転成分exp(−j2π・fk・t0)をキャンセルする。図5は、本実施の形態の第1複素演算部32の概略構成を示す機能ブロック図である。図5に示されるように、この第1複素演算部32は、第1信号遅延部46、第1複素乗算部47、第2信号遅延部48及び第2複素乗算部49を有する。
Therefore, as shown in FIG. 6A, the
第1信号遅延部46は、第1複素演算部32にシリアルに入力される同期シンボルを1サブキャリア分遅延させる。第1複素演算部32に同期シンボルG(fk)が入力されるとき、第1信号遅延部46は、同期シンボルG(fk)よりも1サブキャリア分遅延した遅延同期シンボルG(fk−1)を出力する。第1複素演算部32は、遅延同期シンボルG(fk−1)と入力同期シンボルG(fk)の複素共役G*(fk)とを複素乗算して乗算信号S(fk)を出力する。この乗算信号S(fk)は、次式(6)で与えられる。
よって、第1複素乗算部47は、図6(B)に示されるように、各サブキャリア周波数fkに対応する乗算信号S(fk)を出力する。さらに、第2信号遅延部48は、第1複素乗算部47から入力される乗算信号S(fk)を1サブキャリア分遅延させて出力する。第2信号遅延部48に乗算信号S(fk)が入力されるとき、第2信号遅延部48は、乗算信号S(fk)よりも1サブキャリア分遅延した遅延乗算信号S(fk−1)を出力する。第2複素乗算部49は、遅延乗算信号S(fk−1)と入力乗算信号S(fk)の複素共役S*(fk)とを複素乗算して乗算信号D(fk)を出力する。この乗算信号D(fk)は、次式(7A)で与えられる。
上式(7A)を整理すると、乗算信号D(fk)は、次式(7B)で与えられる。
サブキャリア周波数間隔は一定である。よって、上式(7B)を整理すると、次式(7C)に示されるように、位相回転成分がキャンセルされた乗算信号D(fk)を得ることができる。
このように第2複素乗算部49は、図6(C)に示されるように、各サブキャリア周波数fkに対応する乗算信号D(fk)を出力することとなる。
Thus, as shown in FIG. 6C, the second
一方、図4に示されるように、参照信号供給部33は、送信機で使用された既知の同期シンボルの系列に対して上記第1の複素演算と同じ第2の複素演算を実行し、その結果得られた参照複素信号R(fk)を出力する。具体的には、参照信号供給部33は、既知の同期シンボルを供給する既知信号生成部34と、この既知信号生成部34の出力に対して上記第1の複素演算と同じ第2の複素演算を実行する第2複素演算部35とで構成されている。図7は、第2複素演算部35の概略構成を示す機能ブロック図である。図7に示されるように、この第2複素演算部35は、第1信号遅延部46と同じ遅延機能を有する第1信号遅延部61と、第1複素乗算部47と同じ複素乗算機能を有する第1複素乗算部62と、第2信号遅延部48と同じ遅延機能を有する第2信号遅延部63と、第2複素乗算部49と同じ複素乗算機能を有する第2複素乗算部64とを有している。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the reference
図4に示される相関演算部36は、参照複素信号R(fk)の系列に対する乗算信号D(fk)の系列の周波数軸上の相対位置を複数回ずらしつつ、参照複素信号R(fk)の系列と乗算信号D(fk)の系列との間の相互相関値の分布を複数個算出する。
The
図8は、相関演算部36の概略構成を示す機能ブロック図である。図8に示されるように、相関演算部36は、入力される乗算信号D(fk)と参照複素信号R(fk)とを一時的に蓄積するバッファ70を有する。このバッファ70は、参照複素信号R(fk)の系列を出力すると同時に、参照複素信号R(fk)の系列に対してサブキャリア位置(サブキャリア番号)がi(iは整数)だけずれた乗算信号D(fk−i)の系列を出力する。複素共役部71は、バッファ70から入力された参照複素信号R(fk)の複素共役R*(fk)を出力する。
FIG. 8 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of the
複素乗算部72は、バッファ70から入力された乗算信号D(fk−i)と複素共役R*(fk)とを乗算する。そして、複素乗算部72は、その乗算結果から実部と虚部とを分離し、実部を実部累積部73に供給し、虚部を虚部累積部74に供給する。
The
実部累積部73と虚部累積部74とは、全サブキャリア分の実部と虚部とをそれぞれ蓄積する。そして、電力算出部75は、実部累積部73から実部を読み出し、虚部累積部74から虚部を読み出して電力値の系列を相互相関値の分布として算出する。実部の値をRCとし、虚部の値をICとするとき、電力値Pwは、次式(8)で与えられる。
Pw=RC2+IC2 ・・・(8)
The real
Pw = RC 2 + IC 2 (8)
なお、電力値Pwに代えて、次式(9)に示すように振幅値Amを算出してもよい。
Am=(RC2+IC2)1/2 ・・・(9)
Instead of the power value Pw, the amplitude value Am may be calculated as shown in the following equation (9).
Am = (RC 2 + IC 2 ) 1/2 (9)
第1複素演算部32は、参照複素信号R(fk)の系列に対する乗算信号D(fk)の系列の周波数軸上の相対位置(サブキャリア位置)を複数回ずらして複数の分布を生成し、図4のピーク検出部37に与える。ピーク検出部37は、相関演算部36で算出された複数の分布のうち電力値として最大ピーク値を持つ分布を検出し、当該分布に対応する相対位置のずれ量に基づいて搬送波周波数誤差を検出することができる。
The first
図9(A)は、搬送波周波数誤差が零の場合の相互相関値分布の一例を示すグラフであり、図9(B)は、+5個のサブキャリア分の搬送波周波数誤差が存在する場合の相互相関値分布の一例を示すグラフである。図9(A)の場合、相対位置が零のときに最大ピーク値が形成されている。また、図9(B)の場合には、相対位置が+5個のサブキャリアに相当する位置のときに最大ピーク値が形成されていることが分かる。 FIG. 9A is a graph showing an example of the cross-correlation value distribution when the carrier frequency error is zero, and FIG. 9B shows the mutual correlation when there are carrier frequency errors for +5 subcarriers. It is a graph which shows an example of correlation value distribution. In the case of FIG. 9A, the maximum peak value is formed when the relative position is zero. In the case of FIG. 9B, it can be seen that the maximum peak value is formed when the relative position is a position corresponding to +5 subcarriers.
このように第1周波数誤差検出部21は、サブキャリア周波数間隔の整数倍の搬送波周波数誤差を検出し、この搬送波周波数誤差を表す周波数誤差信号Ds1を局部発振器13に供給する。
Thus, the first
以上に説明したように本実施の形態では、第1周波数誤差検出部21における第1複素演算部32は、DFT15で時間誤差t0が発生した場合でも、その時間誤差0に起因する位相回転成分がキャンセルされた乗算信号D(fk)を生成する。また、相関演算部36は、当該乗算信号D(fk)を使用して相関演算を実行し、ピーク検出部37は、その演算結果に基づいて搬送波周波数誤差を検出することができる。このように本実施の形態の第1周波数誤差検出部21は、逆フーリエ変換を実行せずに、サブキャリア周波数間隔の整数倍の搬送波周波数誤差を検出することができる。
As described above, in the present embodiment, the first
特許文献1に開示されている従来技術は、時間誤差の影響を排除するために、受信信号と既知信号の複素共役とを複素乗算した後に、その乗算結果に対して逆フーリエ変換を実行して時間誤差による位相回転成分の影響を排除している。これに対し、本実施の形態では、そのような逆フーリエ変換を実行せずに、時間誤差による位相回転成分の影響を排除することが可能である。
In the prior art disclosed in
したがって、本実施の形態では、演算量を大幅に削減することができる。よって、第1周波数誤差検出部21をハードウェアで実現する場合には、その回路構成の小規模化及び低電力消費化を容易に実現することができる。
Therefore, in this embodiment, the amount of calculation can be greatly reduced. Therefore, when the first frequency
特許文献1に記載の従来のOFDM受信装置では、1サブキャリアずつずらしながら相関演算と逆フーリエ変換とが実行されている。ここで、一般に既知信号は、BPSK(Binary Phase Shift Keying)やDQPSKで変調されていることが多く、この場合には相関演算で複素乗算の必要は無い。対象シンボルのサブキャリア数をN、ずらす範囲(検出範囲)をDとした場合、逆フーリエ変換で必要になる複素乗算の演算量は、近似的に以下のようになる。
(N×log2(N))×D/2
In the conventional OFDM receiver described in
(N × log 2 (N)) × D / 2
一方、本実施の形態における複素乗算の演算量は、第1複素演算部32及び第2複素演算部35でそれぞれ実行される複素乗算の演算量と、相関演算部36で実行される複素乗算の演算量との総和であり、その回数は、以下のようになる。
N×4
On the other hand, the amount of computation of complex multiplication in the present embodiment is the amount of computation of complex multiplication executed by the first
N x 4
よって、N=1024、D=200とした場合、特許文献1の方法の場合の演算量は、約1024000となり、本実施の形態の場合の演算量は、4096となる。したがって、本実施の形態の演算量は、特許文献1の方法の演算量と比べると約1/250となり、大きな削減効果が得られる。
Therefore, when N = 1024 and D = 200, the amount of calculation in the method of
また、上記同期シンボルは、BPSKあるいはDQPSKで変調された信号であることが多い。かかる場合、第1複素演算部32,第2複素演算部35及び相関演算部36で実行される複素乗算は、実質的に複素加算と等価となる。このため、そのような場合に合わせて第1複素演算部32,第2複素演算部35及び相関演算部36の構成を最適化すれば、演算回数は、N×2となるので、さらなる演算量の削減効果を期待することができる。
The synchronization symbol is often a signal modulated by BPSK or DQPSK. In such a case, the complex multiplication executed by the first
実施の形態2.
次に、本発明に係る実施の形態2について説明する。実施の形態2は、上記実施の形態1の変形例である。本実施の形態では、N個のサブキャリア全てに対応する同期シンボルを処理対象としていたが、予め決められたサブキャリア範囲の同期シンボルのみを処理対象にすることが可能である。このような場合、さらなる演算量の削減効果を実現することができる。たとえば、N個のサブキャリアのうちの半分のサブキャリアに対応する同期シンボルを処理対象にする場合には、演算量もさらに半分に削減することができる。
Next, a second embodiment according to the present invention will be described. The second embodiment is a modification of the first embodiment. In the present embodiment, synchronization symbols corresponding to all N subcarriers are processed, but only synchronization symbols in a predetermined subcarrier range can be processed. In such a case, a further calculation amount reduction effect can be realized. For example, when a synchronization symbol corresponding to half of N subcarriers is to be processed, the amount of calculation can be further reduced to half.
図10は、1つ置きのサブキャリアに対応する同期シンボルG(f0),G(f2),G(f4),G(f6),…を処理対象とする状態を示す図である。この場合、図5の第1信号遅延部46は、第1複素演算部32にシリアルに入力される同期シンボルを2サブキャリア分遅延させる。第1複素演算部32に同期シンボルG(fk)が入力されるとき、第1信号遅延部46は、同期シンボルG(fk)よりも2サブキャリア分遅延した遅延同期シンボルG(fk−2)を出力する。第1複素演算部32は、遅延同期シンボルG(fk−2)と入力同期シンボルG(fk)の複素共役G*(fk)とを複素乗算して乗算信号S(fk)を出力する。この乗算信号S(fk)は、次式(10)で与えられる。
さらに、第2信号遅延部48は、第1複素乗算部47から入力される乗算信号S(fk)を2サブキャリア分遅延させて出力する。第2信号遅延部48に乗算信号S(fk)が入力されるとき、第2信号遅延部48は、乗算信号S(fk)よりも2サブキャリア分遅延した遅延乗算信号S(fk−2)を出力する。第2複素乗算部49は、遅延乗算信号S(fk−2)と入力乗算信号S(fk)の複素共役S*(fk)とを複素乗算して乗算信号D(fk)を出力する。この乗算信号D(fk)は、次式(11A)で与えられる。
上式(11A)を整理すると、乗算信号D(fk)は、次式(11B)で与えられる。
サブキャリア周波数間隔は一定である。よって、上式(11B)を整理すると、次式(11C)に示されるように、位相回転成分がキャンセルされた乗算信号D(fk)を得ることができる。
よって、上記実施の形態1の場合と同様に、相関演算部36は、位相回転成分がキャンセルされた乗算信号D(fk)とこれに対応する参照複素信号R(fk)とを用いて相関演算を実行することができる。ピーク検出部37は、その演算結果に基づいて、搬送波周波数誤差を検出することができる。
Therefore, as in the case of the first embodiment, the
したがって、本実施の形態では、N個のサブキャリア全てに対応する同期シンボルを処理対象としないため、演算量を削減することができる。また、本実施の形態では、同期シンボルの全てが既知信号ではなくとも、一定間隔で既知信号が存在すれば、当該既知信号を利用して搬送波周波数誤差を検出することができる。伝送方式の異なる同期シンボルでも搬送波周波数誤差を検出することが可能である。 Therefore, in the present embodiment, since the synchronization symbols corresponding to all N subcarriers are not processed, the amount of calculation can be reduced. In the present embodiment, even if all the synchronization symbols are not known signals, if there are known signals at regular intervals, the carrier frequency error can be detected using the known signals. It is possible to detect a carrier frequency error even with synchronization symbols having different transmission methods.
上記実施の形態では、1つ置きのサブキャリアに対応する同期シンボルが処理対象とされていたが、M個(Mは2以上の整数)置きのサブキャリアに対応する同期シンボルを処理対象とすることも可能である。この場合、第1信号遅延部46及び第2信号遅延部48は、入力された信号をM個のサブキャリア分遅延させればよい。
In the above embodiment, the synchronization symbol corresponding to every other subcarrier is the processing target, but the synchronization symbol corresponding to every M subcarriers (M is an integer of 2 or more) is the processing target. It is also possible. In this case, the first
実施の形態3.
次に、本発明に係る実施の形態3について説明する。図11は、実施の形態3に係る第1周波数誤差検出部21Bの概略構成を示す機能ブロック図である。図11に示されるように、この第1周波数誤差検出部21Bは、同期シンボル抽出部31、第1複素演算部32、参照信号供給部33B、相関演算部36及びピーク検出部37を有している。本実施の形態の受信装置の構成は、第1周波数誤差検出部21Bを除いて、上記実施の形態1の受信装置1の構成と同じである。
Next, a third embodiment according to the present invention will be described. FIG. 11 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of the first frequency
図11に示されるように、参照信号供給部33Bは、上記の参照複素信号R(fk)が予め記憶されている信号記憶部34Bを含む。この信号記憶部34Bは、第1複素演算部32から出力された乗算信号D(fk)に対応する参照複素信号R(fk)の系列を相関演算部36に供給することができる。
As illustrated in FIG. 11, the reference
参照複素信号R(fk)の系列は、固定パターンの信号系列であるという性質を有するため、参照複素信号R(fk)を予め信号記憶部34Bに記憶しておくことで、演算量を削減することができる。このとき、本実施の形態で必要となる複素乗算の回数は、次のようになる。
N×2
Since the sequence of the reference complex signal R (f k ) has a property of being a fixed pattern signal sequence, the amount of calculation can be reduced by storing the reference complex signal R (f k ) in the
たとえば、N=1024、D=200とした場合、演算回数は2048となるので、特許文献1の方法の演算回数と比べると約1/500の削減効果が得られる。
For example, when N = 1024 and D = 200, the number of computations is 2048, so that a reduction effect of about 1/500 is obtained compared to the number of computations of the method of
実施の形態4.
次に、本発明に係る実施の形態4について説明する。図12は、実施の形態4に係る第1周波数誤差検出部21Cの概略構成を示す機能ブロック図である。図12に示されるように、この第1周波数誤差検出部21Cは、同期シンボル抽出部31、第1複素演算部32C、参照信号供給部33C、相関演算部36C、ピーク検出部37及び範囲選定部38を有している。参照信号供給部33Cは、既知信号生成部34と第2複素演算部35Cとを含む。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described. FIG. 12 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of the first frequency
本実施の形態の受信装置の構成は、この第1周波数誤差検出部21Cを除いて、上記実施の形態1の受信装置1の構成と同じである。また、図12に示される同期シンボル抽出部31,既知信号生成部34及びピーク検出部37の構成は、上記実施の形態1の同期シンボル抽出部31,既知信号生成部34及びピーク検出部37の構成とそれぞれ同じである。
The configuration of the receiving apparatus of the present embodiment is the same as that of the receiving
範囲選定部38は、同期シンボル抽出部31の出力の信号品位を判定し、その判定結果に基づいて、第1複素演算部32C及び相関演算部36Cの演算対象となるべき信号の範囲を選定する機能を有する。範囲選定部38は、当該選択された範囲を示す範囲選定情報を第1複素演算部32C、第2複素演算部35C及び相関演算部36Cに供給する。具体的には、範囲選定部38は、同期シンボルの電力値を算出し、この電力値を閾値と比較し、その比較結果に応じて同期シンボルの信号品位の良否を判定することができる。
The
第1複素演算部32Cは、範囲選定情報で指定されたサブキャリア範囲に対応する同期シンボルに対して上記の第1の複素演算を実行し、その演算結果である乗算信号D(fk)を出力する。第2複素演算部35Cは、範囲選定情報に基づいて乗算信号D(fk)に対応する参照複素信号R(fk)を出力することができる。相関演算部36Cは、範囲選定情報で指定されたサブキャリア範囲に対応する信号についてのみ上記の相関演算を実行する。
The first
これにより、第1周波数誤差検出部21Bは、マルチパスなどの影響に起因する歪みが小さく且つ信頼性の有る同期シンボルのみを用いて搬送波周波数誤差を検出することができる。図13は、歪みが大きい範囲内の同期シンボルと、歪みが小さい範囲内の同期シンボルとを概略的に示す図である。このような場合、歪みが大きい範囲内のサブキャリアを用いて伝送された同期シンボルの情報は信頼性が低いとみなして演算対象外とし、歪みが小さい範囲内の同期シンボルのみを用いて搬送波周波数誤差を検出することができる。範囲選定部38は、信号品位が良い(歪みが小さい)と判定されたサブキャリア範囲が規定の範囲以上連続して存在する場合に、その範囲選定情報を出力すればよい。
As a result, the first frequency
以上に説明したように本実施の形態では、信頼性のあるサブキャリア範囲に対応する同期シンボルのみを用いて搬送波周波数誤差が検出されるので、マルチパスなどの影響により同期シンボルの信号が歪んでいる場合でも、搬送波周波数誤差の検出精度を向上させることができる。 As described above, in the present embodiment, since the carrier frequency error is detected using only the synchronization symbol corresponding to the reliable subcarrier range, the signal of the synchronization symbol is distorted due to the influence of multipath or the like. Even in such a case, it is possible to improve the detection accuracy of the carrier frequency error.
実施の形態5.
次に、本発明に係る実施の形態5について説明する。図14は、実施の形態5に係る第1周波数誤差検出部21Dの概略構成を示す機能ブロック図である。図14に示されるように、この第1周波数誤差検出部21Dは、同期シンボル抽出部31、第1複素演算部32D、参照信号供給部33D、相関演算部36D、ピーク検出部37、範囲選定部38D、位置情報記憶部39及び演算対象指定部40を有している。参照信号供給部33Dは、既知信号生成部34と第2複素演算部35Dとを含む。
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described. FIG. 14 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the first frequency
本実施の形態の受信装置の構成は、この第1周波数誤差検出部21Dを除いて、上記実施の形態1の受信装置1の構成と同じである。また、図14に示される同期シンボル抽出部31,既知信号生成部34及びピーク検出部37の構成は、上記実施の形態1の同期シンボル抽出部31,既知信号生成部34及びピーク検出部37の構成とそれぞれ同じである。
The configuration of the receiving apparatus of the present embodiment is the same as that of the receiving
位置情報記憶部39は、上記N個のサブキャリアの中から予め選択されたサブキャリアの位置情報を記憶している。範囲選定部38Dは、位置情報記憶部39に記憶された位置情報で指定されるサブキャリア範囲を選択する範囲選定情報を第1複素演算部32D及び第2複素演算部35Dに供給する。
The position
第1複素演算部32Dは、範囲選定情報で指定されたサブキャリア範囲に対応する同期シンボルに対して上記の第1の複素演算を実行し、その演算結果である乗算信号D(fk)を出力する。第2複素演算部35Dは、範囲選定情報に基づいて乗算信号D(fk)に対応する参照複素信号R(fk)を出力することができる。
The first
一方、演算対象指定部40は、位置情報記憶部39に記憶された位置情報で指定されるサブキャリア範囲に対応する信号を相関演算部36Dに指定する。これにより、相関演算部36Dは、位置情報記憶部39に記憶されている位置情報で指定されたサブキャリア範囲に対応する信号についてのみ上記の相関演算を実行する。
On the other hand, the calculation
このように第1周波数誤差検出部21Dが構成されることで、同期シンボルを伝送するサブキャリアがN個ある場合でも、そのN個のサブキャリアの中からK個(K<N)のサブキャリアについてのみ複素演算及び相関演算が行われる。よって、相関演算の演算量をK/Nに削減することができる。
By configuring the first frequency
なお、参照信号供給部33Dに代えて、上記実施の形態2の信号記憶部34Bを用いてもよい。これにより、演算量を削減することができる。
Note that the
特に、位置情報記憶部39は、サブキャリアを規則性の無いランダムな間隔で選択する位置情報を記憶することで、等サブキャリア間隔で受信信号が歪むようなマルチパスの影響を軽減させることができる。
In particular, the position
実施の形態6.
上記実施の形態1〜5の第1周波数誤差検出部21,21B〜21Dの機能の全部または一部は、ハードウェア資源により実現され得るが、ハードウェア資源とソフトウェアとの協働により実現されてもよい。当該機能は、CPU(central processing unit)を含むマイクロプロセッサにより実行されるコンピュータプログラムで実現することもできる。当該機能の一部がコンピュータプログラムで実現される場合には、マイクロプロセッサは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体から当該コンピュータプログラムをロードし実行することによって当該機能の一部を実現することができる。
Embodiment 6 FIG.
Although all or part of the functions of the first frequency
このようなコンピュータプログラムは、光ディスクなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されてもよいし、インターネットなどの通信回線を介して提供されてもよい。 Such a computer program may be provided by being recorded on a computer-readable recording medium such as an optical disk, or may be provided via a communication line such as the Internet.
図15は、上記実施の形態1〜5の第1周波数誤差検出部21,21B〜21Dの機能をコンピュータプログラムで実現する場合の構成を示す演算装置21Eの機能ブロック図である。図15に示されるように、この演算装置21Eは、CPUを含むプロセッサ51、RAM(Random Access Memory)52、不揮発性メモリ53、大容量記録媒体54、入出力インタフェース55及びバス56を備えている。不揮発性メモリ53としては、たとえば、フラッシュメモリを使用することができる。また、大容量記録媒体54としては、たとえば、ハードディスク(磁気ディスク)や光ディスクを使用することが可能である。入出力インタフェース55は、直交復調部14から転送されたディジタル信号をプロセッサ51に転送する機能と、プロセッサ51から転送された信号を外部に出力する機能とを有する。
FIG. 15 is a functional block diagram of an
プロセッサ51は、不揮発性メモリ53または大容量記録媒体54からコンピュータプログラムをロードし実行することによって上記実施の形態1〜5の第1周波数誤差検出部21,21B〜21Dの機能を実現することができる。
The
図16は、上記実施の形態1の第1周波数誤差検出部21の機能を実現するコンピュータプログラムをプロセッサ51が実行する場合の実施の形態6に係る処理手順の一例を示すフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure according to the sixth embodiment in the case where the
図16に示されるように、プロセッサ51は、DFT15の出力から同期シンボルを抽出し(ステップS11)、上記第1の複素演算を実行する(ステップS12)。図17は、この第1の複素演算の処理手順を概略的に示すフローチャートである。図17に示されるように、プロセッサ51は、上記第1信号遅延部46と同様に同期シンボルを遅延させ(ステップS21)、第1複素乗算部47と同様に遅延同期シンボルと同期シンボルの複素共役との複素乗算を実行する(ステップS22)。さらに、プロセッサ51は、上記第2信号遅延部48と同様に、ステップS22で得られた乗算信号を遅延させ(ステップS23)、上記第2複素乗算部49と同様にその遅延乗算信号と乗算信号の複素共役との複素乗算を実行する(ステップS24)。
As shown in FIG. 16, the
その後、図16に示されるように、プロセッサ51は、上記相関演算部36と同様に、サブキャリアの相対位置をシフトさせつつ(ステップS17)、相互相関値を算出する(ステップS15)。ステップS15及びS17は、所定のサブキャリア範囲内の信号処理が完了するまで実行される(ステップS16のNO)。そして、所定のサブキャリア範囲内の信号処理が完了したとき(ステップS16のYES)、プロセッサ51は、上記ピーク検出部37と同様のピーク検出処理を実行し(ステップS18)、搬送波周波数誤差を示す周波数誤差信号Ds1を出力する(ステップS19)。
After that, as shown in FIG. 16, the
このようにして本実施の形態は、上記の実施の形態1と同様に、逆フーリエ変換を実行せずに搬送波周波数誤差を検出するため、演算量が少なく、計算時間及び計算に要する消費電力を削減することができる。 In this way, the present embodiment detects the carrier frequency error without performing the inverse Fourier transform in the same manner as in the first embodiment, so the calculation amount is small, and the calculation time and the power consumption required for the calculation are reduced. Can be reduced.
実施の形態7.
次に、本発明に係る実施の形態7について説明する。図18は、上記実施の形態3の第1周波数誤差検出部21Bの機能を実現するコンピュータプログラムを図15のプロセッサ51が実行する場合の実施の形態7に係る処理手順の一例を示すフローチャートである。
Embodiment 7 FIG.
Next, a seventh embodiment according to the present invention will be described. FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure according to the seventh embodiment when the
図18のフローチャートは、図16のステップS13,S14に代えてステップS13Bを有する点を除いて、図16のフローチャートと同じである。ステップS13Bでは、プロセッサ51は、上記信号記憶部34Bと同様に、参照複素信号R(fk)の系列を不揮発性メモリ53から読み出して供給する。したがって、実施の形態3と同様に演算量を削減することができる。
The flowchart in FIG. 18 is the same as the flowchart in FIG. 16 except that step S13B is provided instead of steps S13 and S14 in FIG. In step S13B, the
以上、図面を参照して本発明に係る種々の実施の形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な形態を採用することもできる。たとえば、上記実施の形態1〜5では、第1複素乗算部47は、遅延同期シンボルと入力同期シンボルの複素共役とを複素乗算し、第2複素乗算部49は、遅延乗算信号と第1複素乗算部47から入力された乗算信号の複素共役とを複素乗算するが、これに限定されるものではない。たとえば、第1複素乗算部47が、入力同期シンボルと遅延同期シンボルの複素共役とを複素乗算し、第2複素乗算部49が、第1複素乗算部47から入力された乗算信号と遅延乗算信号の複素共役とを複素乗算する形態もあり得る。この場合でも、第2複素乗算部49は、位相回転成分がキャンセルされた乗算信号を出力することができる。
Although various embodiments according to the present invention have been described above with reference to the drawings, these are examples of the present invention, and various forms other than the above can be adopted. For example, in the first to fifth embodiments, the first
1 受信装置、 11 チューナ部、 12 A/D変換器(ADC)、 13 局部発振器、 14 直交復調部、 15 離散高速フーリエ変換部(DFT)、 16 差動復調部、 17 チャネルデコーダ、 18 ビタビ復号部、 19 リードソロモン復号部(RS復号部)、 20 ソースデコーダ、 21,21B〜21D 第1周波数誤差検出部、 22 第2周波数誤差検出部、 31 同期シンボル抽出部、 32,32C,32D 第1複素演算部、 33,33B,33C,33D 参照信号供給部、 34 既知信号生成部、 34B 信号記憶部、 35,35C,35D 第2複素演算部、 36,36C,36D 相関演算部、 37 ピーク検出部、 38,38D 範囲選定部、 39 位置情報記憶部、 40 演算対象指定部、 41 遅延部、 42 相関演算部、 43 平均化部、 44 ピーク検出部、 45 演算部、 46 第1信号遅延部、 47 第1複素乗算部、 48 第2信号遅延部、 49 第2複素乗算部、 51 プロセッサ、 61 第1信号遅延部、 62 第1複素乗算部、 63 第2信号遅延部、 64 第2複素乗算部、 70 バッファ、 71 複素共役部、 72 複素乗算部、 73 実部累積部、 74 虚部累積部、 75 電力算出部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Receiver, 11 Tuner part, 12 A / D converter (ADC), 13 Local oscillator, 14 Quadrature demodulator, 15 Discrete fast Fourier transform part (DFT), 16 Differential demodulator, 17 Channel decoder, 18 Viterbi decoding 19, Reed-Solomon decoding unit (RS decoding unit), 20 source decoder, 21, 21B to 21D first frequency error detecting unit, 22 second frequency error detecting unit, 31 synchronization symbol extracting unit, 32, 32C, 32D first Complex operation unit, 33, 33B, 33C, 33D Reference signal supply unit, 34 Known signal generation unit, 34B Signal storage unit, 35, 35C, 35D Second complex operation unit, 36, 36C, 36D Correlation operation unit, 37 Peak detection Part, 38, 38D range selection part, 39 position information storage part, 40 calculation target designation part, 1 delay unit, 42 correlation calculation unit, 43 averaging unit, 44 peak detection unit, 45 calculation unit, 46 first signal delay unit, 47 first complex multiplication unit, 48 second signal delay unit, 49 second complex multiplication unit 51 processor, 61 first signal delay unit, 62 first complex multiplication unit, 63 second signal delay unit, 64 second complex multiplication unit, 70 buffer, 71 complex conjugate unit, 72 complex multiplication unit, 73 real part accumulating unit 74 Imaginary part accumulating part, 75 Power calculating part.
Claims (19)
前記複素シンボル信号から受信既知信号を抽出する既知信号抽出部と、
前記受信既知信号の系列に対して第1の複素演算を実行することにより、前記直交変換の際に前記受信既知信号に与えられた位相回転成分をキャンセルする複素演算部と、
前記送信機で使用された既知信号の系列と同じ既知信号の系列に対して前記第1の複素演算と同じ第2の複素演算を実行することで生成された参照複素信号の系列を供給する参照信号供給部と、
前記複素演算部から出力された複素信号の系列と前記参照複素信号の系列との間の相互相関値の分布を複数個算出する相関演算部と、
前記複数個の分布から最大ピークを持つ分布を検出するピーク検出部と
を備え、
前記相関演算部は、前記参照複素信号の系列に対する前記複素信号の系列の周波数軸上の相対位置を複数回ずらして前記複数個の分布を算出し、
前記ピーク検出部は、前記最大ピークを持つ分布に対応する前記相対位置のずれ量に基づいて前記搬送波周波数誤差を検出する
ことを特徴とする周波数誤差検出装置。 A reception unit that receives a transmission signal frequency-division multiplexed using a plurality of subcarriers having different subcarrier frequencies from a transmitter and outputs a reception signal in a carrier band; and orthogonally demodulates the reception signal. A frequency error for detecting a carrier frequency error in a receiving apparatus comprising: an orthogonal demodulator that generates a complex baseband signal; and an orthogonal transformer that performs orthogonal transform on the complex baseband signal to generate a complex symbol signal in a frequency domain A detection device,
A known signal extraction unit for extracting a received known signal from the complex symbol signal;
A complex operation unit that cancels a phase rotation component given to the received known signal during the orthogonal transform by performing a first complex operation on the sequence of the received known signal;
A reference providing a reference complex signal sequence generated by performing a second complex operation that is the same as the first complex operation on the same known signal sequence as the known signal sequence used in the transmitter. A signal supply unit;
A correlation calculation unit that calculates a plurality of cross-correlation value distributions between the complex signal sequence output from the complex calculation unit and the reference complex signal sequence;
A peak detector for detecting a distribution having a maximum peak from the plurality of distributions;
The correlation calculation unit calculates the plurality of distributions by shifting a relative position on the frequency axis of the complex signal sequence with respect to the reference complex signal sequence a plurality of times,
The frequency detector according to claim 1, wherein the peak detector detects the carrier frequency error based on a shift amount of the relative position corresponding to the distribution having the maximum peak.
前記複素演算部は、
前記受信既知信号を遅延させて遅延既知信号を出力する第1信号遅延部と、
前記受信既知信号及び前記遅延既知信号のうちの一方に他方の複素共役を乗算して第1の乗算信号の系列を出力する第1複素乗算部と、
前記第1の乗算信号を遅延させて遅延乗算信号の系列を出力する第2信号遅延部と、
前記第1の乗算信号及び前記遅延乗算信号のうちの一方に他方の複素共役を乗算して第2の乗算信号の系列を出力する第2複素乗算部と
を含むことを特徴とする周波数誤差検出装置。 The frequency error detection device according to claim 1,
The complex arithmetic unit is:
A first signal delay unit that delays the received known signal and outputs a delayed known signal;
A first complex multiplier for multiplying one of the received known signal and the delayed known signal by the other complex conjugate and outputting a first multiplied signal sequence;
A second signal delay unit that delays the first multiplication signal and outputs a series of delayed multiplication signals;
And a second complex multiplier for multiplying one of the first multiplied signal and the delayed multiplied signal by the other complex conjugate and outputting a second multiplied signal sequence. apparatus.
前記第1信号遅延部は、前記受信既知信号をM個(Mは1以上の整数)のサブキャリア分遅延させて前記遅延既知信号を出力し、
前記第2信号遅延部は、前記第1の乗算信号をM個のサブキャリア分遅延させて前記遅延乗算信号の系列を出力する
ことを特徴とする周波数誤差検出装置。 The frequency error detection device according to claim 2,
The first signal delay unit delays the received known signal by M (M is an integer of 1 or more) subcarriers and outputs the delayed known signal,
The frequency error detection apparatus, wherein the second signal delay unit delays the first multiplication signal by M subcarriers and outputs the delayed multiplication signal sequence.
前記受信既知信号の信号品位を判定し、その判定結果に基づいて前記第1の複素演算の対象となるべき信号の範囲を選定する範囲選定部をさらに備え、
前記複素演算部は、前記受信既知信号の系列のうち、前記範囲選定部により選定された範囲内の受信既知信号に対して前記第1の複素演算を実行する
ことを特徴とする周波数誤差検出装置。 The frequency error detection device according to any one of claims 1 to 4,
Further comprising: a range selection unit that determines a signal quality of the received known signal, and selects a range of the signal to be subjected to the first complex operation based on the determination result;
The complex operation unit performs the first complex operation on a received known signal within a range selected by the range selecting unit in the received known signal sequence. .
前記複数のサブキャリアの中から予め選択されたサブキャリアの位置情報が記憶されている位置情報記憶部をさらに備え、
前記複素演算部は、前記受信既知信号の系列のうち、前記位置情報で指定されたサブキャリアに対応する受信既知信号に対して前記第1の複素演算を実行し、
前記相関演算部は、前記参照複素信号の系列のうち前記位置情報で指定されたサブキャリアに対応する複数の参照複素信号と前記複素演算部から出力された複素信号の系列との間の相互相関値の分布を複数個算出する
ことを特徴とする周波数誤差検出装置。 The frequency error detection device according to any one of claims 1 to 4,
A position information storage unit storing position information of subcarriers preselected from the plurality of subcarriers;
The complex operation unit performs the first complex operation on the received known signal corresponding to the subcarrier specified by the position information in the received known signal series,
The correlation calculation unit includes a cross-correlation between a plurality of reference complex signals corresponding to subcarriers specified by the position information in the reference complex signal sequence and the complex signal sequence output from the complex calculation unit. A frequency error detection apparatus that calculates a plurality of value distributions.
局部発振周波数を有する発振信号を生成する局部発振器と、
前記発振信号を用いて前記受信信号を直交復調して複素ベースバンド信号を生成する直交復調部と、
前記複素ベースバンド信号に直交変換を施して周波数領域の複素シンボル信号を生成する直交変換部と、
前記複素シンボル信号から受信既知信号を抽出する既知信号抽出部と、
前記受信既知信号の系列に対して第1の複素演算を実行することにより、前記直交変換の際に前記受信既知信号に与えられた位相回転成分をキャンセルする複素演算部と、
前記送信機で使用された既知信号の系列と同じ既知信号の系列に対して前記第1の複素演算と同じ第2の複素演算を実行することで生成された参照複素信号の系列を供給する参照信号供給部と、
前記複素演算部から出力された複素信号の系列と前記参照複素信号の系列との間の相互相関値の分布を複数個算出する相関演算部と、
前記複数個の分布から最大ピークを持つ分布を検出するピーク検出部と
を備え、
前記相関演算部は、前記参照複素信号の系列に対する前記複素信号の系列の周波数軸上の相対位置を複数回ずらして前記複数個の分布を算出し、
前記ピーク検出部は、前記最大ピークを持つ分布に対応する前記相対位置のずれ量に基づいて前記搬送波周波数誤差を検出し、
前記局部発振器は、前記搬送波周波数誤差を低減させるように前記局部発振周波数を制御する
ことを特徴とする受信装置。 A receiving unit that receives a transmission signal subjected to frequency division multiplexing using a plurality of subcarriers having different subcarrier frequencies from a transmitter and outputs a reception signal in a carrier band; and
A local oscillator that generates an oscillation signal having a local oscillation frequency;
An orthogonal demodulator for generating a complex baseband signal by orthogonally demodulating the received signal using the oscillation signal;
An orthogonal transform unit that performs orthogonal transform on the complex baseband signal to generate a frequency-domain complex symbol signal;
A known signal extraction unit for extracting a received known signal from the complex symbol signal;
A complex operation unit that cancels a phase rotation component given to the received known signal during the orthogonal transform by performing a first complex operation on the sequence of the received known signal;
A reference providing a reference complex signal sequence generated by performing a second complex operation that is the same as the first complex operation on the same known signal sequence as the known signal sequence used in the transmitter. A signal supply unit;
A correlation calculation unit that calculates a plurality of cross-correlation value distributions between the complex signal sequence output from the complex calculation unit and the reference complex signal sequence;
A peak detector for detecting a distribution having a maximum peak from the plurality of distributions;
The correlation calculation unit calculates the plurality of distributions by shifting a relative position on the frequency axis of the complex signal sequence with respect to the reference complex signal sequence a plurality of times,
The peak detection unit detects the carrier frequency error based on a shift amount of the relative position corresponding to the distribution having the maximum peak,
The receiving apparatus, wherein the local oscillator controls the local oscillation frequency so as to reduce the carrier frequency error.
前記複素演算部は、
前記受信既知信号を遅延させて遅延既知信号を出力する第1信号遅延部と、
前記受信既知信号及び前記遅延既知信号のうちの一方に他方の複素共役を乗算して第1の乗算信号の系列を出力する第1複素乗算部と、
前記第1の乗算信号を遅延させて遅延乗算信号の系列を出力する第2信号遅延部と、
前記第1の乗算信号及び前記遅延乗算信号のうちの一方に他方の複素共役を乗算して第2の乗算信号の系列を出力する第2複素乗算部と
を含むことを特徴とする受信装置。 The receiving device according to claim 11,
The complex arithmetic unit is:
A first signal delay unit that delays the received known signal and outputs a delayed known signal;
A first complex multiplier for multiplying one of the received known signal and the delayed known signal by the other complex conjugate and outputting a first multiplied signal sequence;
A second signal delay unit that delays the first multiplication signal and outputs a series of delayed multiplication signals;
A receiving apparatus comprising: a second complex multiplier that multiplies one of the first multiplied signal and the delayed multiplied signal by the other complex conjugate to output a second multiplied signal sequence.
前記受信既知信号の信号品位を判定し、その判定結果に基づいて前記第1の複素演算の対象となるべき信号の範囲を選定する範囲選定部をさらに備え、
前記複素演算部は、前記受信既知信号の系列のうち、前記範囲選定部により選定された範囲内の受信既知信号に対して前記第1の複素演算を実行する
ことを特徴とする受信装置。 The receiving device according to claim 11 or 12,
Further comprising: a range selection unit that determines a signal quality of the received known signal, and selects a range of the signal to be subjected to the first complex operation based on the determination result;
The receiving apparatus according to claim 1, wherein the complex operation unit performs the first complex operation on a received known signal within a range selected by the range selecting unit in the received known signal series.
前記複数のサブキャリアの中から予め選択されたサブキャリアの位置情報が記憶されている位置情報記憶部をさらに備え、
前記複素演算部は、前記受信既知信号の系列のうち、前記位置情報で指定されたサブキャリアに対応する受信既知信号に対して前記第1の複素演算を実行し、
前記相関演算部は、前記参照複素信号の系列のうち前記位置情報で指定されたサブキャリアに対応する複数の参照複素信号と前記複素演算部から出力された複素信号の系列との間の相互相関値の分布を複数個算出する
ことを特徴とする受信装置。 The receiving device according to claim 11 or 12,
A position information storage unit storing position information of subcarriers preselected from the plurality of subcarriers;
The complex operation unit performs the first complex operation on the received known signal corresponding to the subcarrier specified by the position information in the received known signal series,
The correlation calculation unit includes a cross-correlation between a plurality of reference complex signals corresponding to subcarriers specified by the position information in the reference complex signal sequence and the complex signal sequence output from the complex calculation unit. A receiving apparatus that calculates a plurality of distributions of values.
前記複素ベースバンド受信信号に基づいて、前記複数のサブキャリア周波数の間隔以内の搬送波周波数誤差を検出する狭周波数誤差検出部をさらに備え、
前記局部発振器は、前記狭周波数誤差検出部で検出された搬送波周波数誤差を低減させるように前記局部発振周波数を制御する
ことを特徴とする受信装置。 A receiving device according to any one of claims 11 to 14,
A narrow frequency error detector for detecting a carrier frequency error within an interval of the plurality of subcarrier frequencies based on the complex baseband received signal;
The local oscillator controls the local oscillation frequency so as to reduce a carrier frequency error detected by the narrow frequency error detection unit.
前記複素ベースバンド信号に直交変換を施すことで生成された複素シンボル信号から受信既知信号を抽出するステップと、
前記受信既知信号の系列に対して第1の複素演算を実行することにより、前記直交変換の際に前記受信既知信号に与えられた位相回転成分をキャンセルするステップと、
前記送信機で使用された既知信号の系列と同じ既知信号の系列に対して前記第1の複素演算と同じ第2の複素演算を実行することで生成された参照複素信号の系列を供給するステップと、
前記第1の複素演算の実行結果である複素信号の系列に対する前記参照複素信号の系列の周波数軸上の相対位置を複数回ずらして、前記複素信号の系列と前記参照複素信号の系列との間の相互相関値の分布を複数個算出するステップと、
前記複数個の分布から最大ピークを検出するステップと、
前記最大ピークに対応する前記相対位置のずれ量に基づいて前記搬送波周波数誤差を検出するステップと
を備えることを特徴とする周波数誤差検出方法。 Receives a transmission signal that has been subjected to frequency division multiplexing using a plurality of subcarriers having different subcarrier frequencies from a transmitter, outputs a reception signal in a carrier band, and orthogonally demodulates the received signal to perform complex baseband A frequency error detection method for detecting a carrier frequency error in a receiving device that generates a signal,
Extracting a received known signal from a complex symbol signal generated by performing orthogonal transform on the complex baseband signal;
Canceling a phase rotation component given to the received known signal during the orthogonal transformation by performing a first complex operation on the received known signal sequence;
Supplying a reference complex signal sequence generated by performing a second complex operation that is the same as the first complex operation on the same known signal sequence as the known signal sequence used in the transmitter; When,
The relative position on the frequency axis of the reference complex signal sequence with respect to the complex signal sequence that is the execution result of the first complex operation is shifted a plurality of times between the complex signal sequence and the reference complex signal sequence. Calculating a plurality of cross-correlation value distributions of
Detecting a maximum peak from the plurality of distributions;
Detecting the carrier frequency error based on a shift amount of the relative position corresponding to the maximum peak.
前記相互相関値の分布を複数個算出する当該ステップは、
前記受信既知信号を遅延させて遅延既知信号の系列を出力するステップと、
前記受信既知信号及び前記遅延既知信号のうちの一方に他方の複素共役を乗算して第1の乗算信号の系列を出力するステップと、
前記第1の乗算信号を遅延させて遅延乗算信号の系列を出力するステップと、
前記第1の乗算信号及び前記遅延乗算信号のうちの一方に他方の複素共役を乗算して第2の乗算信号の系列を出力するステップと
を含むことを特徴とする周波数誤差検出方法。 The frequency error detection method according to claim 16, comprising:
The step of calculating a plurality of cross-correlation value distributions includes:
Delaying the received known signal and outputting a sequence of delayed known signals;
Multiplying one of the received known signal and the delayed known signal by the other complex conjugate and outputting a first series of multiplied signals;
Delaying the first multiplication signal to output a sequence of delayed multiplication signals;
And a step of multiplying one of the first multiplication signal and the delayed multiplication signal by the other complex conjugate and outputting a second series of multiplication signals.
前記受信既知信号の信号品位を判定し、その判定結果に基づいて前記第1の複素演算の対象となるべき信号の範囲を選定するステップをさらに備え、
前記第1の複素演算は、前記受信既知信号の系列のうち、当該選定された範囲内の受信既知信号に対して実行される
ことを特徴とする周波数誤差検出方法。 The frequency error detection method according to claim 16 or 17,
Determining the signal quality of the received known signal, further comprising the step of selecting a signal range to be subjected to the first complex operation based on the determination result;
The frequency error detection method, wherein the first complex operation is performed on a received known signal within the selected range of the series of received known signals.
前記複数のサブキャリアの中から予め選択されたサブキャリアの位置情報が記憶されている位置情報記憶部を参照するステップをさらに備え、
前記第1の複素演算は、前記受信既知信号の系列のうち、前記位置情報で指定されたサブキャリアに対応する受信既知信号に対して実行され、
前記相互相関値の分布は、前記参照複素信号の系列のうち前記位置情報で指定されたサブキャリアに対応する複数の参照複素信号と前記複素信号の系列との間の相互相関値の分布である
ことを特徴とする周波数誤差検出方法。 The frequency error detection method according to claim 16 or 17,
A step of referring to a position information storage unit in which position information of a subcarrier preselected from the plurality of subcarriers is stored;
The first complex operation is performed on a received known signal corresponding to a subcarrier specified by the position information in the received known signal series,
The cross-correlation value distribution is a cross-correlation value distribution between a plurality of reference complex signals corresponding to subcarriers specified by the position information in the reference complex signal sequence and the complex signal sequence. A frequency error detection method characterized by the above.
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