JP3148090B2 - Ｏｆｄｍ信号同期復調器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特にキャリア同期及び
クロック同期を情報信号（シンボル）から得るようにし
たＯＦＤＭ信号同期復調器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、映像信号又は音声信号の伝送シス
テムにおいて、高品質で周波数利用効率が高いデジタル
変調方式を利用したシステムが開発されている。特に、
移動体通信においては、マルチパス干渉に強い直交周波
数分割多重（以下、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅｘ）という）の採用が検討されている。ＯＦＤＭ
は、伝送デジタルデータを互いに直交する多数（約２５
６ないし２０４８）の搬送波（以下、キャリアという）
に分散し、それぞれを変調する方式である。

【０００３】図１０は、ＯＦＤＭ被変調波の周波数スペ
クトルを示す波形図である。図１０に示すように、ＯＦ
ＤＭ被変調波は多数のキャリアによって構成されてお
り、各キャリアは例えばＱＡＭ変調（直交振幅変調）さ
れている。チャンネル内のＯＦＤＭ被変調波の周波数パ
ワースペクトルは、ＱＡＭ変調された多数のキャリアの
周波数スペクトルの重ね合わせで表される。また、各キ
ャリア同士は比較的小さく等しい周波数間隔で隔てられ
ていることから、ＯＦＤＭ被変調波の波形は白色雑音と
類似している。

【０００４】ところで、ＯＦＤＭ被変調波は直交変調さ
れて伝送される。受信側では同期復調によってＯＦＤＭ
被変調波を得る。この場合には、発振器の発振出力を伝
送波によって制御することにより、同期復調用の再生キ
ャリアを再生することが考えられる。ところが、伝送さ
れたＯＦＤＭ被変調波が白色雑音に類似した波形である
ため、ＯＦＤＭ被変調波を用いて周波数離調を０にする
ことは出来ない。そこで、従来のＯＦＤＭ同期復調回路
においては発振器の精度を可能な限り向上させて周波数
離調が発生しないようにしている。

【０００５】図１１は、このような従来のＯＦＤＭ同期
復調回路を含むＯＦＤＭ変復調回路を示すブロック図で
あり、１９９２年度ＮＨＫ技術研究所公開研究発表予稿
集ｐｐ．２８−３６に記載されたものである。

【０００６】ＯＦＤＭ変調回路１は、逆高速離散フーリ
ェ変換（以下、ＩＦＦＴという）回路によって送信デー
タをＯＦＤＭ変調した後、周波数がｆ１のキャリアを用
いて直交変調して加算器２から出力する。ＯＦＤＭ同期
復調回路３には加算器４を介してＯＦＤＭ被変調波が入
力される。このＯＦＤＭ被変調波は、帯域通過フィルタ
（ＢＰＦ）５に与えられて雑音が除去された後、乗算器
６，７に与えられる。乗算器６は発振器８から周波数が
ｆ１の同相軸の再生キャリアが与えられて、ＯＦＤＭ被
変調波との乗算によって同相検波を行う。また、乗算器
７は発振器８の出力が移相器９によって−９０度移相さ
れて入力され、ＯＦＤＭ被変調波との乗算によって直交
軸検波を行う。乗算器６，７からの検波出力はそれぞれ
低域通過フィルタ（ＬＰＦ）１０，１１を介してアナロ
グデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１２，１３に与えられてデ
ジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器１２，１３の出
力は高速離散フーリェ変換（以下、ＦＦＴという）回路
１４に与えられて各キャリアが復調される。ＦＦＴ回路
１４からの復調出力は、パラレルシリアル（Ｐ／Ｓ）変
換回路１５によってシリアルデータに変換されて出力さ
れる。

【０００７】図１１の装置においては、上述したように
発振器８の発振精度をきわめて高くすることにより周波
数離調の発生を防いでいる。しかしながら、発振器の精
度を維持することは極めて困難であり、また、高精度の
発振器は高価で普及型の受信機に搭載するには無理があ
る。

【０００８】また、ＯＦＤＭ被変調波の波形が白色雑音
に類似していることから、ＯＦＤＭ被変調波を用いて再
生クロックの周波数を高精度に維持することも困難であ
る。そこで、クロック同期を得るために基準信号を挿入
する方法が採用されることがある。例えば、数十シンボ
ル期間毎に無信号期間（ヌルシンボル期間）又はスロッ
トなどの基準信号を付加する。そして送信データ中に含
まれる基準信号を検出することにより、復調側において
クロック同期をとることが可能である。即ち、変調波の
エンベロープから基準信号の境界のタイミングを検出
し、この検出タイミングを基準としてクロック同期を得
る。

【０００９】しかしながら、周期的に送信される基準信
号を基準としてクロック同期をとる方法では十分な精度
を得ることができない。また、基準信号が妨害を受けて
誤検出されることがあり、このときは次に基準信号が検
出されるまで長時間にわたって正常な復調動作を行うこ
とができない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のＯＦＤ
Ｍ信号同期復調器においては高精度の発振器を用いるこ
とによりキャリア同期を得ており、普及型の受信機に採
用することは困難であるという問題点があった。また、
伝送信号に基準信号を挿入してクロックを再生する方法
では精度が低く妨害にも弱いという問題点があった。そ
こでこの発明は、ＯＦＤＭ被変調波を用いてキャリア同
期及びクロック同期を得ることができるＯＦＤＭ信号同
期復調器を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、入力ＯＦＤ
Ｍ信号に含まれる複数のキャリアの中からベースバンド
に周波数変換されたときにその中心周波数がＤＣ（直
流）であるようなキャリアを選択する第１のキャリア選
択手段と、前記入力ＯＦＤＭ信号に含まれる複数のキャ
リアの中からベースバンドに周波数変換されたときにそ
の中心周波数がＤＣではないようなキャリアを選択する
第２のキャリア選択手段と、前記第１のキャリア選択手
段で選択されたキャリアの位相誤差を求める第１の位相
誤差検出手段と、前記第２のキャリア選択手段で選択さ
れたキャリアの位相誤差を求める第２の位相誤差検出手
段と、前記第１の位相誤差検出手段の出力によって発振
器の発振周波数を変更してＯＦＤＭ信号のキャリア位相
同期を行うキャリア再生手段と、前記第２の位相誤差検
出手段の出力によって発振器の発振周波数を変更してＯ
ＦＤＭ信号のクロック再生を行うクロック再生手段とを
備えたことを特徴とする。またこの発明は、入力ＯＦＤ
Ｍ信号に含まれる複数のキャリアの中からベースバンド
に周波数変換されたときに中心周波数がＤＣ（直流）と
なるキャリアの近傍にあらかじめ指定した領域に属する
複数のキャリアの中でもっともパワーの大きいキャリア
を選択する第１のキャリア選択手段と、前記入力ＯＦＤ
Ｍ信号に含まれる複数のキャリアの中からベースバンド
に周波数変換されたときにＤＣ以外の所定の周波数を中
心とする領域に属する複数のキャリアの中で、最もパワ
ーの大きいキャリアを選択する第２のキャリア選択手段
と、前記第１のキャリア選択手段で選択されたキャリア
の位相誤差を求める第１の位相誤差検出手段と、前記第
２のキャリア選択手段で選択されたキャリアの位相誤差
を求める第２の位相誤差検出手段と、前記第１の位相誤
差検出手段の出力によって発振器の発振周波数を変更し
てＯＦＤＭ信号のキャリア位相同期を行うキャリア再生
手段と、前記第２の位相誤差検出手段の出力によって発
振器の発振周波数を変更してＯＦＤＭ信号のクロック再
生を行うクロック再生手段とを備えたことを特徴とす
る。さらにこの発明は、入力ＯＦＤＭ信号が複数のデジ
タル変調方式によって変調されたキャリアを含む時に、
配置されるシンボルの総数が少ないことによる変調方式
の違いによってクロック再生やキャリア再生が行いやす
いキャリアの中から入力信号をベースバンドに復調した
ときの中心周波数がＤＣの近傍となるあらかじめ決めら
れたキャリアを選択する第１のキャリア選択手段と、上
記クロック再生やキャリア再生が行いやすいキャリアの
中から入力信号をベースバンドに周波数変換されたとき
にＤＤ近傍以外の周波数を中心とするあらかじめ決めら
れたキャリアを選択する第２のキャリア選択手段と、前
記第１のキャリア選択手段で選択されたキャリアの位相
誤差を求める第１の位相誤差検出手段と、前記第２のキ
ャリア選択手段で選択されたキャリアの位相誤差を求め
る第２の位相誤差検出手段と、前記第１の位相誤差検出
手段の出力によって発振器の発振周波数を変更してＯＦ
ＤＭ信号のキャリア位相同期を行うキャリア再生手段
と、前記第２の位相誤差検出手段の出力によって発振器
の発振周波数を変更してＯＦＤＭ信号のクロック再生を
行うクロック再生手段を備えたことを特徴とする。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【作用】上記の手段において、直交検波手段は再生キャ
リアを用いて検波出力を得、復調手段は、直交検波手段
の検波出力を再生クロックを用いてサンプリングした後
復調して復調信号を得る。復調信号の所定のキャリアの
復調シンボルのコンステレーションは位相誤差検出手段
に与えられてシンボルの位相誤差が求められる。復調シ
ンボルは、再生キャリアの周波数ずれ又は再生クロック
の周波数ずれが発生した場合に位相が回転する。ここ
で、位相回転の角度は再生キャリア周波数又は再生クロ
ック周波数のずれに基づき、また、異なるキャリアのあ
いだでは回転位相の符号は同符号であることから、キャ
リア再生手段はひとつの復調シンボルの位相ずれ、ある
いは二つ以上の復調シンボルの位相ずれの和に基づいて
再生キャリアを制御してキャリア同期を得る。再生クロ
ック周波数のずれに基づくコンステレーションの位相回
転は異なるキャリアのあいだでは符号が反転するか、ま
たは回転量が異なる。クロック再生手段は二つ以上の復
調シンボルの位相ずれの差に基づいて再生クロックを制
御してクロック同期を得る。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。図１はこの発明にかかわるＯＦＤＭ信号
同期復調器の一実施例を示すブロック図である。図中、
単線矢印は実数信号の経路を示し、複線矢印は複素信号
の経路を示している。

【００１６】入力端子１０１には、図示しないチューナ
によって受信されＩＦ信号に変換されたＯＦＤＭ変調信
号波が導入される。ＯＦＤＭ変調信号波の各キャリアは
直交振幅変調（ＱＡＭ）や位相変調（ＰＭ）によって変
調されている。以下ではキャリアが直交振幅変調されて
いるとして説明するが、この発明はこれに制限されるも
のではない。ＱＡＭ信号波は複素表現の実部に対応する
Ｉデータと虚部に対応するＱデータによって情報を伝送
するシンボルを表現する。

【００１７】ＩＦ信号は帯域通過フィルタ（以下、ＢＰ
Ｆとする）１０２に与えられ、ＢＰＦ１０２は通過帯域
外の雑音を除去してアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器
１０３に与える。Ａ／Ｄ変換器１０３は、後述する発振
器１２１の出力に基づいてＢＰＦ１０２からのアナログ
信号入力をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１０
３の出力は乗算器１０４と１０５に入力する。乗算器１
０４と１０５はＡ／Ｄ変換器１０３から与えられた信号
にそれぞれｓｉｎ／ｃｏｓ変換器１０６が出力するｓｉ
ｎ波またはｃｏｓ波を乗算して直交検波し、入力信号を
ベースバンド信号に変換する。

【００１８】乗算器１０４からの同相検波軸出力は、ロ
ーパスフィルタ（以下、ＬＰＦとする）１０７を、乗算
器１０５からの直交検波軸出力（Ｑ信号）はＬＰＦ１０
８を介してそれぞれ信号の高周波成分を除去された後、
ＦＦＴ回路１１１と同期検出回路１０９に与えられる。
同期検出回路１０９は、ＬＰＦ１０７，１０８の出力と
発振器１２１の出力を入力とし、ＯＦＤＭシンボルのシ
ンボル同期タイミング信号１１０と、復調器各部で使用
されるシステムクロックを発生する。シンボル同期タイ
ミング信号１１０はＦＦＴ回路１１１に与えられる。Ｆ
ＦＴ回路１１１は、シンボル同期タイミング信号１１０
に同期して１ＯＦＤＭシンボルずつの入力データに対し
てＦＦＴ計算を行い、その結果をキャリアデータとして
出力する。このデータは、１ＯＦＤＭシンボル中のキャ
リアの復調データがあらかじめ決められた順序で出力さ
れるものである。ここで出力されたキャリアデータは等
化回路１１２とキャリア選択器１１４に与えられる。等
化回路１１２は復調されたＯＦＤＭ信号の波形等化を行
い復調器出力１１３として出力する。キャリア選択器１
１４は、入力するキャリアデータの時系列からキャリア
同期とクロック同期に用いるキャリアデータを取り出し
位相誤差検出回路１１５，１１６および位相検出回路１
２８に出力する。

【００１９】図２は、キャリア選択器１１４の構成を示
す。図２（Ａ）はキャリア選択器１１４の実施例であ
る。ＦＦＴ回路１１１からの入力は選択部８０１，８０
２に入力される。選択部８０１はカウンタ８０３の出力
によって入力信号を出力するかしないかを選択する。選
択部８０２はカウンタ８０４の出力によって同様に動作
する。カウンタ８０３はＯＦＤＭ信号のシンボル同期信
号１１０によってカウント値をリセットし、ＯＦＤＭキ
ャリアのサンプルタイミングに同期したシンボルクロッ
クによってＯＦＤＭキャリアの数を数える。カウンタ８
０３はカウントによってＯＦＤＭキャリアの中の図２
（Ｂ）に示すキャリア３０３がキャリア選択器１１４に
入力したことを知り、選択器８０１にこれを通知してこ
のキャリアデータを位相誤差検出回路１１５に出力させ
る。また、カウンタ８０４は同様にＯＦＤＭシンボル同
期信号１１０とシンボルクロックによって図２（Ｂ）に
示すキャリア３０２がキャリア選択器１１４に入力した
ことを知り、選択部８０２にこれを通知してキャリアデ
ータを位相誤差検出回路１１６に出力させる。

【００２０】位相誤差検出回路１１５および１１６は、
図３で説明するように動作する。図３（ａ）に示したの
は、復調器に入力した入力シンボル２０１と位相誤差検
出回路１１５，１１６が位相誤差検出に利用する基準点
２０２のＩ−Ｑ平面上での位置である。図３（ａ）では
基準点は１６ＱＡＭを理想的に同期復調してシンボルの
位置に配置されており、位相誤差検出回路は入力シンボ
ル２０１と、その近傍の基準点２０２の間の位相差２０
４を出力する。また位相誤差検出回路の別の構成例を図
３（ｂ）に示す。基準点２０４はＩ−Ｑ平面の各象限に
１つずつＩ軸とＱ軸に対して４５度の角度をなす方向に
ある。位相誤差検出回路は入力シンボル２０３とこの基
準点２０４の間の位相差２０５を位相誤差として出力す
る。図３（ａ）と（ｂ）では、１６ＱＡＭを例に取って
説明しているがこの発明はこの例に限定されない。

【００２１】また、位相検出回路１２８はキャリア選択
器１１４で選択された入力シンボルがＩ軸（又はＱ軸）
となす角度をシンボル位相として出力する。位相誤差検
出回路１１５の出力は、ループフィルタ１１９によって
高い周波数成分の雑音を取り除かれ、Ｄ／Ａ変換器１２
０でアナログ信号に変換される。このアナログ信号は、
発振器１２１の発振周波数を変化させるために使用さ
れ、この発振周波数は同期検出回路１０９とＡ／Ｄ変換
器１０３に入力される。さらに位相誤差検出回路１１５
の出力は、位相同期検出回路１１７に入力され、ここで
再生クロックの同期検出が行われる。

【００２２】図４は、位相同期検出回路１１７の構成を
示している。入力した位相誤差信号が入力９０１であ
る。閾値判定器９０２は入力信号９０１とあらかじめ与
えた閾値を比較してこの閾値よりも入力信号９０１が小
さくなったときに１を、そうでないときにゼロを出力す
る。カウンタ９０４は、閾値判定器９０２の出力を積算
するが、計時器９０３からのリセット信号９０５によっ
てその積算結果をゼロリセットする。計時器９０３は、
システムクロックをカウントすることであらかじめ与え
た一定の時間を計測し、その時間毎にリセット信号９０
５を出力する。カウンタ９０４の出力は、閾値判定器９
０６に与えられてあらかじめ与えた別の閾値と比較され
る。閾値判定器９０６は入力値が閾値よりも大きい時に
同期信号を出力し、小さい時に非同期信号を出力する。

【００２３】先の位相誤差検出回路１１６の出力は、ル
ープフィルタ１２２によって高い周波数成分の雑音を取
り除かれる。また、位相検出回路１２８の出力は、遅延
器１２３と加算器１２４とによって１シンボル分過去の
信号と加算された後にループフィルタ１２５によって高
い周波数成分の雑音を取り除かれる。ループフィルタ１
２２と１２５の出力は加算器１２６で加算され、ＮＣＯ
（数値制御発振器）１２７の発振周波数制御を行う。

【００２４】ここでループフィルタ１２２の出力は、キ
ャリア位相同期信号であり、ループフィルタ１２５の出
力は、キャリアの周波数同期信号である。これら２つの
信号を加算器１２６で加算しＮＣＯ１２７の制御信号と
することにより、ＮＣＯ１２７は、入力ＯＦＤＭ信号の
キャリアに位相同期するだけの発振周波数で発振する。
ＮＣＯ１２７の発振信号は、ｓｉｎ／ｃｏｓ変換器１０
６に与えられる。

【００２５】位相誤差検出回路１１６の出力は、さらに
位相同期検出回路１１８に入力され、ここでは再生クロ
ックの同期検出が行われる。位相同期検出回路１１８の
構成と動作は図４に示したような位相同期検出回路１１
７と同様である。位相同期検出回路１１７と１１８は、
ＯＦＤＭシンボルのクロック同期とキャリア同期を検出
し、これは復調システムの各部に送られる。復調システ
ムは、これらの同期判定結果によって、位相同期後はル
ープフィルタ１１９，１２２または１２５のフィルタ係
数を同期以前よりも小さく切り替えて位相同期動作の安
定をはかるなどする。

【００２６】図１の実施例の動作をさらに図５を参照し
て説明する。図５の３０１はＯＦＤＭ被変調波のパワー
スペクトル例である。ＯＦＤＭ変調波は複素変調されて
伝送されるので、そのパワースペクトルの中心には直流
（ＤＣ）成分を持つキャリア３０２が存在する。キャリ
ア３０３はＤＣ成分を持たないその他のキャリアであ
る。１ＯＦＤＭシンボルをＦＦＴ回路１１１によって復
調すると各ＯＦＤＭキャリアの周波数スペクトルが得ら
れ、それぞれのキャリアがＦＦＴ回路１１１から出力さ
れる順序は予め決定している。このため図２に示したカ
ウンタ８０１などによってＦＦＴ回路１１１から出力さ
れる復調信号の数を１ＯＦＤＭシンボルごとに数えるこ
とでキャリア３０２または３０３の復調データを得るこ
とが可能となる。

【００２７】これらのキャリア３０２と３０３を用いた
周波数および位相同期について説明する。図５（ｂ）に
示すように、もしＯＦＤＭキャリアと再生キャリア周波
数の間にΔｆの周波数ずれがあるとキャリア３０２，３
０３共にΔｆだけ周波数軸上を平行移動したように観察
される。この平行移動の量と方向は再生キャリア周波数
ずれの量と正負による。また、クロック周波数ずれがあ
る場合には、図５（ｃ）のキャリア３０３に示すように
キャリア３０２を中心にしてその両側のキャリアが同時
にキャリア３０２から離れる方向あるいは近づく方向に
移動する。これらが離れるか近づくかは再生クロック周
波数ずれの量と正負による。よってキャリア３０２の周
波数ずれをシンボル位相誤差によって検出すれば、キャ
リア同期に利用することができ、キャリア３０２以外の
キャリア３０３のＱＡＭシンボル位相ずれを検出して発
振器にフィードバックすることで再生クロック同期を得
ることができる。キャリア３０３とするＱＡＭキャリア
は伝送時に妨害を受けにくいと考えられる周波数のもの
をあらかじめ決定しておく。

【００２８】さらに、これらのキャリア３０２と３０３
が伝送時に妨害を受けることを考えて、これらのキャリ
ア近傍にある数本のキャリアを３０２と３０３とともに
キャリア選択器に入力し、キャリア選択器は、図６で説
明するように妨害の程度に応じてこれらのキャリアのう
ちから位相誤差検出に用いるキャリアを選択することが
できるようにしてもよい。これらのどのキャリアにおい
ても上記の同期方法は適用可能である。

【００２９】図６において、キャリア３０２および３０
３近傍の周期にあるキャリア群からキャリア再生および
クロック再生に適したキャリアを選択してキャリア再
生、クロック再生を行う場合のキャリア選択回路につい
て説明する。

【００３０】ＦＦＴ回路１１１の出力は、選択器８０
５，８１２に入力する。選択器８０５はカウンタ８０９
の出力によって入力信号を出力するかしないかを選択す
る。選択器８１２はカウンタ８１６によって同様に動作
する。選択器８０５の出力は振幅計算機８０６に入力す
る。カウンタ８０９および８１６はＯＦＤＭシンボル同
期信号１１０によってリセットされ、シンボルクロック
に同期してカウントアップする。ここでカウントアップ
した数値があらかじめ定めた数になった時にこれを選択
器８０５，８１２に通知することでＦＦＴ回路１１１の
出力系列から希望のキャリアデータを選択することがで
きる。このようにして選択したキャリア群は振幅計算機
８０６と８１３に入力する。振幅計算機８０６，８１３
は入力したキャリアのシンボル振幅すなわちパワーを計
算する。パワーが小さいキャリアはノイズ成分から大き
な妨害を受けている可能性が大きいのでこれを除去する
必要がある。しかし、多値ＱＡＭなどシンボル振幅が幾
つかの値をとる変調方式が採用されている場合、入力し
たキャリアから計算されたシンボルのパワーが小さいこ
とがそのままキャリアのパワーが小さいことを意味しな
い。このため幾つかのＯＦＤＭシンボルにわたって周波
数成分ごとにキャリアのシンボルパワーの計算結果を平
滑器８０７および８１４で平均化し、キャリアのパワー
の大きさを推定する。平滑器８０７，８１４の出力をキ
ャリアパワーの代表値とし、これを比較器８０８，８１
５で比較してパワーがもっとも大きいキャリアを選択す
る。

【００３１】そして比較器８０８，８１５はパワーが最
も大きいキャリアデータがＦＦＴ回路１１１から出力さ
れる順番データを、タイミング発生器８１０，８１７に
与える。タイミング発生器８１０，８１７は、ＯＦＤＭ
シンボル同期信号１１０によってリセットされシンボル
クロックを計数して、シンボルクロックの係数結果が比
較器８０８，８１５からの値に等しくなったときタイミ
ング信号を選択器８１１，８１８に与える。選択器８１
１，８１８は、与えられたタイミング信号で入力信号を
そのまま出力し、その他は出力しない。

【００３２】以上のようにしてクロック再生やキャリア
再生に適したキャリアデータを選択するキャリア選択器
１１４を構成することができる。また、選択器８０５お
よび８１２で選択するキャリアについてあらかじめわか
っている条件により様々な制限をかけることができる。
例えば、復調器に入力するＯＦＤＭ信号１０１のキャリ
アが複数種類の変調方式によって変調されている場合、
各キャリアの変調方式はあらかじめ決定されている。こ
れらキャリアのデータがＦＦＴ回路１１１から出力され
る順番をカウンタ８０９，８１６に与え、カウンタ８０
２および８１６がカウントした数をこの順番と比較して
合致した時に選択器８０５，８１２に信号を出力する。
このようにカウンタ８０９，８１６を構成することでキ
ャリア選択器１１４は、例えば６４ＱＡＭの変調キャリ
アとＱＰＳＫの変調キャリアを混成してＯＦＤＭ伝送が
行われているときにキャリア再生やクロック再生を行い
やすいＱＰＳＫ変調キャリアだけを用いてこれらの同期
を行うことができる。

【００３３】図７は、別の実施例の動作を説明するため
に示した。図７はＯＦＤＭシンボルのパワースペクトル
を示す。ＯＦＤＭ復調を行ったあとベースバンドでＤＣ
成分を持つＱＡＭキャリアがキャリア７０３である。キ
ャリア７０１，７０２はキャリア７０３から周波数軸上
の正負の方向に同じ周波数ｆｃだけ離れている。ここ
で、入力キャリアと再生キャリアの周波数ずれがΔｆだ
けある場合にキャリア７０１，７０２は図７（ｂ）に示
したように周波数軸上でΔｆだけ移動する。これらのキ
ャリアの周波数の和を取ると周波数ずれΔｆの２倍の周
波数ずれが得られる。

【００３４】ＱＡＭシンボルの位相誤差は、キャリア周
波数ずれに比例するので、キャリア７０１，７０２それ
ぞれから得られたシンボル位相誤差の和を得、この和を
なくすようにキャリア周波数制御を行うことでキャリア
同期が可能である。また、入力信号のクロック周波数と
再生クロック周波数にΔｆの周波数ずれがある場合には
図７（ｃ）に示したようにキャリア７０１，７０２が周
波数軸上を移動する。この場合、２つのキャリア周波数
の差を取ると周波数ずれΔｆの２倍の周波数ずれが得ら
れる。ここでも前記と同様にＱＡＭシンボルの位相誤差
は周波数ずれに比例するのでＱＡＭシンボル位相誤差の
差をとって、これをなくすようにクロック再生すること
でクロック同期が可能である。

【００３５】図８は、このような動作にもとづく実施例
を示している。図８の実施例ではキャリア選択器４０１
は、ＤＣ成分を持つキャリアに対してｆｃまたは約ｆｃ
離れた２つのキャリアを選択する。キャリア選択器４０
１の構成は例えば図２（Ａ）に示したものと同様であ
る。図２（Ａ）でカウンタ８０２，８０４が数えるべき
キャリアデータの数を図７のキャリア７０１，７０２に
対応する数にすればよい。このキャリア選択器４０１の
出力は、位相誤差検出回路１１５と１１６および位相検
出回路４０４と４０５に与えられる。位相誤差検出器１
１５と１１６はシンボル位相誤差を求め、位相検出回路
４０４と４０５はキャリアに割り当てられたシンボルが
Ｉ軸やＱ軸に対してなす角度を求める。位相誤差検出回
路１１５，１１６の出力は差分器４０６と加算器４０７
によって差と和を計算され、和がクロック位相となり差
がキャリア位相となる。これらのクロック位相とキャリ
ア位相は図１の実施例と同様にキャリア同期再生とクロ
ック同期再生に用いられる。

【００３６】位相検出回路４０４と４０５の出力は、加
算器４０８で加算される。この和は遅延器１２３および
加算器１２４に与えられて周波数同期に用いられる。差
分器４０６と加算器４０７の出力は上記以外に位相同期
判定回路１１７と１１８に与えられ、それぞれ位相同期
判定が行われる。

【００３７】図７と図８で説明した実施例においても、
図１と図５で説明した実施例と同様に、選ばれた複数本
のＯＦＤＭキャリアから最もクロック同期とキャリア同
期に適したキャリアを選択して同期を行うことができ
る。この場合、キャリア選択器１１４の構成として図６
に示した構成が利用できる。まず、カウンタ８０９と選
択器８０５で選択されるＯＦＤＭキャリアはＤＣ成分を
中心周波数とするキャリアからｆｃだけ離れた図７のキ
ャリア７０２に相当するキャリアの近傍にあるキャリア
であるとする。また、カウンタ８１６と選択器８１２で
選択されるＯＦＤＭキャリアはＤＣ成分を中心周波数と
するキャリアから−ｆｃだけ離れた図７のキャリア７０
１に相当するキャリアの近傍にあるキャリアであるとす
る。これらのキャリアは以下で述べるように変調方式が
クロックまたはキャリア同期に適している変調方式であ
るものに限ってもよい。

【００３８】図６において、カウンタ８０９および８１
６は、ＯＦＤＭシンボル同期信号１１０によってリセッ
トされ、シンボルクロックに同期してキャリアデータの
数を数える。ここで数えた数値をあらかじめ定めた数に
なった時にこれを選択器８０５、８１２に通知すること
でＦＦＴ回路１１１の出力系から希望のキャリアデータ
を選択することができる。このようにして選択したキャ
リア群の振幅計算機８０６と８１３に入力する。振幅計
算機８０６，８１３は入力したキャリアのシンボル振幅
すなわちパワーを計算する。パワーが小さいキャリアは
ノイズ成分から大きな妨害を受けている可能性が大きい
のでこれを除去する必要がある。しかし、多値ＱＡＭな
どシンボル振幅が幾つかの値をとる変調方式が採用され
ている場合、入力したキャリアから計算されたシンボル
のパワーが小さいことがそのままキャリアのパワーが小
さいことを意味しない。このため幾つかのＯＦＤＭシン
ボルにわたって周波数成分ごとにキャリアのシンボルパ
ワーの計算結果を平滑器８０７および８１４で平均し、
キャリアのパワーの大きさを推定する。平滑器８０７，
８１４の出力をキャリアパワーの代表値とし、これを比
較器８０８，８１５で比較してパワーがもっとも大きい
キャリアを選択する。比較器８０８，８１５は、パワー
が最も大きいキャリアデータがＦＦＴ回路１１１から出
力される順番を示すデータを、タイミング発生器８１
０，８１７に与える。タイミング発生器８１０，８１７
は、ＯＦＤＭシンボル同期信号１１０によってリセット
され、シンボルクロックを計数して、シンボルクロック
の係数結果が比較器８０８，８１５からの値に等しくな
ったときにタイミング信号を選択器８１１，８１８に与
える。選択器８１１，８１８は与えられたタイミング信
号で入力信号をそのまま出力し、その他は出力しない。

【００３９】以上のようにしてクロック再生やキャリア
再生に適したキャリアデータを選択するキャリア選択回
路１１４を構成することができる。また、図９にキャリ
ア選択器４０１の別の実施例を示す。

【００４０】この回路ではカウンタ８２１は、ＯＦＤＭ
シンボル同期信号１１０によってリセットされ、シンボ
ルクロックに同期してキャリアデータの数を数える。こ
こで数えた数値があらかじめ定めた数になった時にこれ
を選択器に通知することでＦＦＴ回路１１１の出力系列
から希望のキャリアデータを選択することができる。こ
こで選択したキャリア群の振幅計算機８３０に与えられ
パワーを計算される。パワーが小さいキャリアはノイズ
成分から大きな妨害を受けている可能性が大きいのでこ
れを除去するため、図６の実施例と同様に平滑器８２２
でキャリア毎に平均パワーを求める。平滑器８２２の出
力はメモリ回路８２３または８３２に入力する。まず、
スイッチ８３１によって図７に示すキャリア７０１また
は７０２近傍から選ばれたキャリア群のどちらかがメモ
リ回路８２３に入力し、メモリ回路８２３に入力されな
かったキャリア群はメモリ回路８３２に入力する。メモ
リ回路８２３と８３２は互いにスイッチ８３１からの入
力を受けつつ、図７においてベースバンドでの周波数が
ＤＣ成分を挟んで正負同じ絶対値の周波数を中心周波数
に持つキャリアのパワーデータを同時に加算器８２４に
出力する。加算器８２４はこれらのパワーの和を計算し
て比較器８２５に入力する。比較器８２５は、１ＯＦＤ
Ｍシンボル中でパワーの和が最も大きくなるメモリ回路
８２３と８２４の出力からの一対のキャリアデータのそ
れぞれがＦＦＴ回路１１１から出力される順番をタイミ
ング発生器８２６と８２８に１つずつ与える。タイミン
グ発生器８２６，８２８は、ＯＦＤＭシンボル同期信号
１１０によってリセットされシンボルクロックを計数し
て、シンボルクロックの係数結果が比較器８２５からの
値に等しくなった時にタイミング信号を選択器８２７，
８２９に与え、これらの選択器８２７，８２９は、タイ
ミング信号が与えられたときに入力信号をそのまま出力
し、その他は出力しない。以上のようにしてクロック再
生やキャリア再生に適したキャリアデータを選択するキ
ャリア選択器４０１を構成することができる。

【００４１】以上説明したように、この実施例において
はＦＦＴ回路１１１からの復調信号のシンボル位相ずれ
から再生キャリアと再生クロックの周波数ずれや位相ず
れを検出し、検出結果に基づいて制御する。情報信号自
体からキャリア同期及びクロック同期の制御信号を得て
おり、高価な発振器を用いることなくまた、特別な基準
信号を挿入することなく確実で高速にキャリア同期及び
クロック同期を得ることができ、妨害に強いＯＦＤＭ復
調が可能である。

【００４２】また、上記の２つの実施例においてはそれ
ぞれ位相誤差検出回路１１５，１１６の２つを使用して
いるが、これらの位相誤差検出回路で行われる処理は同
じ入力信号に対して同じ結果を与えるものであってもよ
い。また、ＦＦＴ回路１１１から位相誤差検出器１１
５，１１６それぞれに与えられていた入力をパラレル／
シリアル変換器を通してシリアル信号にした後、ひとつ
の位相誤差検出回路に与えて、それぞれの信号に対する
位相誤差を得てもよい。この場合、位相誤差検出回路の
出力信号をシリアル・パラレル変換器によってパラレル
信号に戻し、その後、このパラレルな位相誤差信号によ
ってクロック再生またはキャリア再生を行える。これら
の再生動作は、上記２つの実施例に準じることができ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ＯＦＤＭ被変調波を用いてキャリア同期およびクロ
ック同期を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のＯＦＤＭ信号同期復調器の一実施例
を示す図。

【図２】図１のキャリア選択器の例とその動作を説明す
るための図。

【図３】図１の位相検出回路の動作を説明するために示
したシンボル図。

【図４】図１の位相同期検出回路の具体的構成例を示す
図。

【図５】位相誤差を検出されるキャリアの関係を示す
図。

【図６】キャリア選択器の更に他の実施例を示す図。

【図７】位相誤差を検出されるキャリアの関係の他の例
を示す図。

【図８】この発明のＯＦＤＭ同期信号復調器の別の実施
例を示す図。

【図９】キャリア選択器のまた他の実施例を示す図。

【図１０】ＯＦＤＭ被変調波の周波数スペクトルを示す
波形図。

【図１１】ＯＦＤＭ変復調システムを示すブロック図。

【符号の説明】

１０２…帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、１０３…アナロ
グデジタル（Ａ／Ｄ）変換器、１０４、１０５…乗算
器、１０６…ｓｉｎ／ｃｏｓ変換器、１０７、１０８…
低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、１１１…ＦＦＴ回路、１
１２…等化回路、１１４、４０１…キャリア選択器、１
１５…位相誤差検出回路、１１６…位相誤差検出回路、
１１７、１１８…位相同期検出回路、１２０…Ｄ／Ａ変
換器、１２１…発振器、１１９、１２２、１２５…ルー
プフィルタ、１２３…遅延器、１２４、１２６、４０
７、４０８…加算器、１２７…ＮＣＯ、１２８、４０
４、４０５…位相検出回路、４０６…減算器。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力ＯＦＤＭ信号に含まれる複数のキャ
   リアの中からベースバンドに周波数変換されたときにそ
   の中心周波数がＤＣ（直流）であるようなキャリアを選
   択する第１のキャリア選択手段と、 前記入力ＯＦＤＭ信号に含まれる複数のキャリアの中か
   らベースバンドに周波数変換されたときにその中心周波
   数がＤＣではないようなキャリアを選択する第２のキャ
   リア選択手段と、 前記第１のキャリア選択手段で選択されたキャリアの位
   相誤差を求める第１の位相誤差検出手段と、 前記第２のキャリア選択手段で選択されたキャリアの位
   相誤差を求める第２の位相誤差検出手段と、 前記第１の位相誤差検出手段の出力によって発振器の発
   振周波数を変更してＯＦＤＭ信号のキャリア位相同期を
   行うキャリア再生手段と、 前記第２の位相誤差検出手段の出力によって発振器の発
   振周波数を変更してＯＦＤＭ信号のクロック再生を行う
   クロック再生手段とを備えたことを特徴とするＯＦＤＭ
   信号同期復調器。
2. 【請求項２】 入力ＯＦＤＭ信号に含まれる複数のキャ
   リアの中からベースバンドに周波数変換されたときに中
   心周波数がＤＣ（直流）となるキャリアの近傍にあらか
   じめ指定した領域に属する複数のキャリアの中でもっと
   もパワーの大きいキャリアを選択する第１のキャリア選
   択手段と、 前記入力ＯＦＤＭ信号に含まれる複数のキャリアの中か
   らベースバンドに周波数変換されたときにＤＣ以外の所
   定の周波数を中心とする領域に属する複数のキャリアの
   中で、最もパワーの大きいキャリアを選択する第２のキ
   ャリア選択手段と、 前記第１のキャリア選択手段で選択されたキャリアの位
   相誤差を求める第１の位相誤差検出手段と、 前記第２のキャリア選択手段で選択されたキャリアの位
   相誤差を求める第２の位相誤差検出手段と、 前記第１の位相誤差検出手段の出力によって発振器の発
   振周波数を変更してＯＦＤＭ信号のキャリア位相同期を
   行うキャリア再生手段と、 前記第２の位相誤差検出手段の出力によって発振器の発
   振周波数を変更してＯＦＤＭ信号のクロック再生を行う
   クロック再生手段とを備えたことを特徴とするＯＦＤＭ
   信号同期復調器。
3. 【請求項３】 入力ＯＦＤＭ信号が複数のデジタル変調
   方式によって変調されたキャリアを含む時に、 配置されるシンボルの総数が少ないことによる変調方式
   の違いによってクロック再生やキャリア再生が行いやす
   いキャリアの中から入力信号をベースバンドに復調した
   ときの中心周波数がＤＣの近傍となるあらかじめ決めら
   れたキャリアを選択する第１のキャリア選択手段と、 上記クロック再生やキャリア再生が行いやすいキャリア
   の中から入力信号をベースバンドに周波数変換されたと
   きにＤＤ近傍以外の周波数を中心とするあらかじめ決め
   られたキャリアを選択する第２のキャリア選択手段と、 前記第１のキャリア選択手段で選択されたキャリアの位
   相誤差を求める第１の位相誤差検出手段と、 前記第２のキャリア選択手段で選択されたキャリアの位
   相誤差を求める第２の位相誤差検出手段と、前記第１の
   位相誤差検出手段の出力によって発振器の発振周波数を
   変更してＯＦＤＭ信号のキャリア位相同期を行うキャリ
   ア再生手段と、 前記第２の位相誤差検出手段の出力によって発振器の発
   振周波数を変更してＯＦＤＭ信号のクロック再生を行う
   クロック再生手段を備えたことを特徴とするＯＦＤＭ信
   号同期復調器。