JP3486576B2 - Ofdm受信装置及びその周波数オフセット補償方法 - Google Patents

Ofdm受信装置及びその周波数オフセット補償方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、OFDM(Ort
hogonal Frequency Divisio
n Multiplexing:直交周波数分割多重)
信号を受信するOFDM受信装置に関し、より詳細に
は、サブキャリアの周波数オフセットを補償することが
可能なOFDM受信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、地上系デジタルテレビ放送や高速
無線LANに用いられる伝送方式として、大容量のデー
タ伝送が可能なOFDM方式が注目されている。OFD
M方式は、入力されるシンボル列を並列化した後、互い
に直交関係にある複数のサブキャリア(副搬送波)を用
いて、情報信号を伝送するマルチキャリア伝送方式の一
種である。
【0003】すなわち、OFDM信号は、変調器により
互いに直交する周波数関係にある複数のサブキャリア
に、直列並列変換された符号化データを割り当て、それ
ぞれを逆フーリエ変換(周波数領域を時間領域に変換)
することによってデジタル変調波に変換した後、並列直
列変換を行うことで生成される。尚、復調器側では、上
記変調器側の処理と逆の処理を行うことによって、元の
符号化データを再生することができる。
【0004】OFDM変調されたOFDM信号は、図4
3(b)に示すようなスペクトルを有しており、図43
(a)に示すようなスペクトルを有する単一搬送波によ
る変調(シングルキャリア変調)方式と比較して、伝送
路の周波数特性の変動に対しサブキャリアの帯域幅が小
さい場合、伝送路の周波数特性による周波数選択性フェ
ージングが信号品質に与える影響を小さくすることがで
きるという特徴の他に、周波数利用効率が良いという利
点も有する。
【0005】一方、OFDM方式は、伝送信号の周波数
帯域が移動するドップラー現象が発生したり、受信装置
の同調器が不安定化した場合、送信周波数と受信周波数
との同期化が行われなくなり、図44に示すように、周
波数オフセット(本来のサブキャリア周波数からの周波
数ずれ)が発生する。このような周波数オフセットは、
受信信号の位相を変化させて、システムの復号能力を低
下させる。
【0006】多重搬送波を用いるOFDM方式では、周
波数オフセットが発生する場合、各サブキャリア間の周
波数直交性が崩れてしまい、この状態でOFDM信号を
フーリエ変換器に入力した場合、フーリエ変換器出力に
隣接するサブキャリアの信号が相互変調成分として現
れ、元の符号化データを正しく再生するのを阻害し、再
生データの品質が劣化するという問題が存在する。
【0007】特に、OFDMのサブキャリア数が増加す
るほど、各サブキャリアが決まった帯域内に稠密に分布
して、小さい周波数オフセット値にも、隣接サブキャリ
ア間の干渉が激しく発生する。従って、周波数オフセッ
トの補償は、実際システムの具現時に考慮すべき最大の
課題の一つとなっている。
【0008】従来より、このような周波数オフセットの
検出・補償の技術に関して、例えば、鬼沢武,溝口匡
人,熊谷智明,高梨斉,守倉正博“高速無線LAN用O
FDM変調方式の同期系に関する検討”信学技報,TE
CHNICAL REPORTOF IEICE,DS
P97−165,SAT97−122,RCS97−2
10(1998−01),p137−142などにも見
られるように、様々な提案がなされている。
【0009】従来技術の一例を、変調方式としてDQP
SK(DifferentialQuadrature
Phase Shift Keying)を用いると
ともに、受信側では遅延検波を行うものについて、図4
5乃至図51とともに、以下に説明する。
【0010】まず、OFDM送信装置の構成について、
図45を参照して説明する。尚、図45中において、太
線は複素数信号(同相検波軸信号と直交検波軸信号とか
らなる信号)を、細線は実数信号をそれぞれ示してい
る。
【0011】従来のOFDM送信装置は、図45に示す
ように、入力情報信号に対して直列並列変換を行う直列
並列変換器1と、各サブキャリア毎の情報信号に対して
QPSK等の変調を行う符号化変調器2と、符号化変調
器2の出力信号を逆離散フーリエ変換する逆離散フーリ
エ変換器3と、逆離散フーリエ変換器3の出力信号を直
列信号に変換する並列直列変換器4と、並列直列変換器
4の出力信号の先頭にガード区間を付加してデータシン
ボルを生成するガード区間付加回路5とを備えている。
【0012】また、パケットの先頭に付加される既知の
シンボルを構成するプリアンブル、スタートシンボルを
保持するメモリ6と、プリアンブル、スタートシンボ
ル、及びデータシンボルを切替用クロックに応じて切り
替え出力する切替器7と、切替器7の出力における実成
分、虚成分を1つの信号成分として出力するデジタル直
交変調器8と、デジタル直交変調器8の出力をアナログ
データに変換するD/A変換器9と、D/A変換器9か
らのアナログデータを周波数変換し、OFDM信号を送
信する周波数変換器10とを備えている。
【0013】上記構成のOFDM送信装置によるOFD
M信号の信号フォーマットは、図46に示すように、パ
ケットの先頭に付加されたプリアンブル、スタートシン
ボルからなる既知のシンボルと、逆離散フーリエ変換後
のデータにガード区間を付加したデータシンボルとから
構成されている。
【0014】尚、データシンボルは、逆離散フーリエ変
換器3の出力(有効シンボル区間)の後半部分の信号
を、有効シンボル区間の前(ガード区間)に複写して付
加することによって生成されている。このガード区間の
付加により、ガード区間長Tgi以下の時間遅れで到達
する遅延波に対して耐性を持たせることが可能となって
いる。
【0015】また、既知のシンボルのプリアンブルは、
AGCのゲイン調整、シンボル同期などに用いられる信
号である。さらに、スタートシンボルは、変調方式とし
て差動符号化を行う場合に、その初期位相を決定するた
めのものであり、全サブキャリアを含む信号であり、ス
タートシンボル長は、データシンボルからガード区間を
取り除いた有効シンボル区間長Twと等しいものであ
る。
【0016】すなわち、周波数間隔dfのN本のサブキ
ャリアを用いる場合には、スタートシンボル長Tw(=
1/df)中で、信号振幅をN回サンプリングする必要
がある。
【0017】次に、従来のOFDM受信装置の構成につ
いて、図47を参照して説明する。尚、図47中におい
て、太線は複素数信号を、細線は実数信号をそれぞれ示
している。
【0018】従来のOFDM受信装置は、図47に示す
ように、受信信号を所定の帯域に周波数変換する周波数
変換器11と、周波数変換器11の出力をA/D変換す
るA/D変換器12と、A/D変換器12の出力を実成
分、虚成分に分離するデジタル直交検波器13と、周波
数オフセットの補償を行うとともに、シンボルタイミン
グの推定を行う周波数オフセット補償器14と、周波数
オフセット推定器14からのシンボル位置推定値に基づ
いて、シンボルクロックを発生するシンボルクロック発
生器15とを備えている。
【0019】また、シンボルクロック発生器15にて発
生されたシンボルクロックに基づいて得られるガード区
間除去用クロックに従って、デジタル直交検波器13の
出力から、ガード区間を取り除くガード区間除去回路1
6と、ガード区間除去回路16の出力を直列並列変換す
る直列並列変換器17と、直列並列変換器17の出力を
離散フーリエ変換する離散フーリエ変換器(FFT)1
8と、離散フーリエ変換器18の出力を復調する符号判
定回路19と、符号判定回路19の出力を並列直列変換
する並列直列変換器20とを備えている。
【0020】尚、上記構成において、デジタル直交検波
器13は、図48に示すように、一定周波数を発振する
局部発振器21と、局部発振器21の出力信号の位相を
π/2ずらすπ/2位相シフター22と、A/D変換器
12の出力と局部発振器21の出力との乗算を行う乗算
器23,24と、乗算器23,24の各々の出力から所
望の複素数信号を取り出すフィルター25,26とを備
えている。
【0021】また、周波数オフセット補償器14は、図
49に示すように、デジタル直交検波器13の出力信号
を有効シンボル区間長Tw遅延する遅延器31と、遅延
器31の出力とデジタル直交検波器13からの受信信号
との相関値を計算する相互相関器32と、デジタル直交
検波器13からの受信信号の自己相関値を計算する自己
相関器33とを備えている。
【0022】また、相互相関器32の出力を自己相関器
33の出力で除算することにより、受信信号レベルに拘
わらず、自己相関値のピーク位置を検出するピーク検出
器34と、ピーク検出器34の出力(自己相関値のピー
ク位置)から、シンボル位置の推定値を出力するシンボ
ル同期位置推定器35とを備えている。
【0023】さらに、相互相関器32の出力とピーク検
出器34の出力(自己相関値のピーク位置)とから、相
互相関値の回転角を推定し、周波数オフセットの推定値
を出力する回転角推定器36と、回転角推定器36から
の周波数オフセットの推定値に基づいて、デジタル直交
検波器13からの受信信号の位相を回転させることによ
り、周波数オフセットを補償した信号を出力する位相回
転回路37とを備えている。
【0024】尚、上述の相関器32,33は、図50に
示すように、遅延線41、タップ42、及び加算器43
から構成されており、第2の入力信号から得られるタッ
プ数を用いて、第1の入力信号を積分することにより、
相関値計算を行うものである。
【0025】すなわち、相互相関器32は、第1の入力
信号としてデジタル直交検波器13からの受信信号と、
第2の入力信号としてデジタル直交検波器13からの受
信信号をTw遅延させた信号とをそれぞれ入力し、タッ
プ数Mにわたって積分することにより、相互相関値を得
ることができる。
【0026】一方、自己相関器33は、第1及び第2の
入力信号としてデジタル直交検波器13からの受信信号
を入力し、タップ数Mにわたって積分することにより、
自己相関値を得ることができる。ここで、タップ数Mは
FFT18のポイント数(FFT回路構成に応じて決ま
るサブキャリアの数の最大値)と等しい値を用いる。
【0027】次に、周波数オフセット補償器14の動作
について、図49とともに説明する。
【0028】ピーク検出器34にて、相互相関器32の
出力を自己相関器33の出力で除算することにより、相
互相関値のピーク位置を求め、このピーク検出器34の
検出結果に基づき、シンボル同期位置推定器35よりシ
ンボル同期位置クロックを発生する。
【0029】このとき、図51に示すように、相関値は
複素数で計算されるため、相互相関値のピーク位置か
ら、相互相関値の実軸に対する回転角Δθを推定するこ
とが可能となる。この回転角Δθより、周波数オフセッ
ト値Δfを、次式により推定することができる。
【0030】Δf=Δθ/(2πTw) この周波数オフセット値Δfに基づいて、位相回転回路
37にてデジタル直交検波器13からの受信信号の周波
数オフセットを補償することが可能となる。ここで、相
互相関値の実軸に対する回転角Δθは、−πからπの間
の値をとるので、−1/(2Tw)から1/(2Tw)
の範囲の周波数オフセットを補償することが可能であ
る。
【0031】尚、上述した従来例においては、位相回転
回路37を用いて受信信号の周波数オフセットを補償す
るものについて説明したが、位相回転回路37を用いる
ことなく、回転角Δθより求められた周波数オフセット
値Δfを、図48に示すデジタル直交検波器13中の局
部発振器21に入力し、発振周波数を可変制御すること
により、受信信号の周波数オフセットを補償することも
できる。
【0032】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術のような、受信信号の遅延信号を参照信号と
して用いた遅延自己相関方式では、周波数オフセットの
検出・補償を行う場合、サブキャリアの周波数間隔で正
規化を行った正規化周波数オフセットにおいて、−0.
5から+0.5の範囲の周波数オフセットしか検出・補
償することができないという問題があった。
【0033】本発明は、上述したような点に鑑みてなさ
れたものであり、周波数オフセット補償範囲を拡大する
ことが可能なOFDM受信装置およびその周波数オフセ
ット補償法を提供することを目的とする。
【0034】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次のような手段を採用した。
【0035】第1の手段は、データシンボルに先立って
スタートシンボルが付加されたOFDM信号を受信して
復調するOFDM受信装置において、前記スタートシン
ボル中の任意の一部に相当する参照信号をN種類(Nは
2以上の自然数)保持するメモリ手段と、前記OFDM
信号と前記N種類の参照信号との相互相関値を計算する
相互相関手段と、前記相互相関手段により得られたN個
の相互相関値のピーク位置を検出するピーク位置検出手
段と、前記N個のピーク位置における相互相関値から、
周波数オフセット値を推定する周波数オフセット推定手
段とを備え、前記周波数オフセット推定手段にて推定さ
れた周波数オフセット値に基づいて、OFDM信号の周
波数オフセットを補償することを特徴とする。
【0036】第2の手段は、第1の手段に記載のOFD
M受信装置において、前記周波数オフセット推定手段
は、前記N個のピーク位置における各相互相関値間の位
相差を計算する位相回転角計算手段と、前記各参照信号
の組に対して、ある特定の周波数オフセットが存在する
状態における相互相関値の位相回転角に基づいた参照デ
ータを記憶する記憶手段と、前記位相回転角計算手段に
て求められた相互相関値間の位相差を、前記参照データ
で除算する除算手段とを有することを特徴とする。
【0037】第3の手段は、データシンボルに先立って
スタートシンボルが付加されたOFDM信号を受信して
復調するOFDM受信装置において、前記スタートシン
ボル中の任意の一部に相当する参照信号をN種類(Nは
3以上の自然数)保持するメモリ手段と、前記OFDM
信号と前記N種類の参照信号との相互相関値を計算する
相互相関手段と、前記相互相関手段により得られたN個
の相互相関値のピーク位置を検出するピーク位置検出手
段と、前記N個のピーク位置における相互相関値から、
推定された複数個の周波数オフセット値を平均して出力
する周波数オフセット推定手段とを備え、前記周波数オ
フセット推定手段にて平均化された周波数オフセット値
に基づいて、OFDM信号の周波数オフセットを補償す
ることを特徴とする。
【0038】第4の手段は、データシンボルに先立って
スタートシンボルが付加されたOFDM信号を受信して
復調するOFDM受信装置において、前記スタートシン
ボル中の任意の一部に相当する参照信号をN種類(Nは
2以上の自然数)保持する第1のメモリ手段と、受信し
たOFDM信号または第2のメモリ手段に保持されてい
る推定された周波数オフセット値に基づいて位相回転さ
れたOFDM信号と、前記N種類の参照信号との相互相
関値を計算する相互相関手段と、前記相互相関手段によ
り得られたN個の相互相関値のピーク位置における相互
相関値から周波数オフセット値を推定する周波数オフセ
ット推定手段と、前記周波数オフセット推定手段にて推
定された周波数オフセット値に基づいて、受信したOF
DM信号または推定された周波数オフセット値に基づい
て位相回転されたOFDM信号を位相回転して保持する
前記第2のメモリ手段と、前記周波数オフセット推定手
段にて推定された周波数オフセット値を加算する周波数
オフセット推定値加算手段とを備え、周波数オフセット
の推定を行う際、1組の参照信号(1組は2種類以上の
参照信号からなる)を用いて、繰り返し周波数オフセッ
トの推定・補償を行うことにより、周波数オフセット推
定値を求め、この周波数オフセット推定値の加算値に基
づいて、OFDM信号の周波数オフセットを補償するこ
とを特徴とする。
【0039】第5の手段は、データシンボルに先立って
スタートシンボルが付加されたOFDM信号を受信して
復調するOFDM受信装置において、前記スタートシン
ボル中の任意の一部に相当する参照信号をN種類(Nは
3以上の自然数)保持する第1のメモリ手段と、受信し
たOFDM信号または第2のメモリ手段に保持されてい
る推定された周波数オフセット推定値に基づいて位相回
転されたOFDM信号と、前記N種類の参照信号との相
互相関値を計算する相互相関手段と、前記相互相関手段
により得られたN個の相互相関値のピーク位置における
相互相関値から周波数オフセット値を推定する周波数オ
フセット推定手段と、前記周波数オフセット推定手段に
て推定された周波数オフセット値に基づいて、受信した
OFDM信号または推定された周波数オフセット値に基
づいて位相回転されたOFDM信号を位相回転して保持
する前記第2のメモリ手段と、前記周波数オフセット推
定手段にて推定された周波数オフセット値を加算する周
波数オフセット推定値加算手段とを備え、周波数オフセ
ットの推定を行う際、1組の参照信号(1組は3種類以
上の参照信号からなる)を用いて、繰り返し周波数オフ
セットの推定・補償を行うことにより、周波数オフセッ
ト推定値を求め、この周波数オフセット推定値の加算値
に基づいて、OFDM信号の周波数オフセットを補償す
ることを特徴とする。
【0040】第6の手段は、データシンボルに先立って
スタートシンボルが付加されたOFDM信号を受信して
復調するOFDM受信装置において、前記スタートシン
ボル中の任意の一部に相当するN種類(Nは2以上の自
然数)の参照信号、および参照信号の組(1組は2種類
以上の参照信号からなる)に対して、ある特定の周波数
オフセットが存在する状態における相互相関値の位相回
転角に基づいた複数の参照データを保持する第1のメモ
リ手段と、受信したOFDM信号または第2のメモリ手
段に保持されている推定された周波数オフセット値に基
づいて位相回転されたOFDM信号と、前記参照信号の
うち既に周波数オフセットの推定に使用された参照デー
タを除く最小の参照データに対応する参照信号の組との
相互相関値を計算する相互相関手段と、前記相互相関手
段により得られた相互相関値のピーク位置における相互
相関値および参照信号の組に対応する前記参照データに
基づいて周波数オフセット値を推定する周波数オフセッ
ト推定手段と、前記周波数オフセット推定手段にて推定
された周波数オフセット値に基づいて、受信したOFD
M信号または推定された周波数オフセット値に基づいて
位相回転されたOFDM信号を位相回転して保持する前
記第2のメモリ手段と、前記周波数オフセット推定手段
にて推定された周波数オフセット値を加算する周波数オ
フセット推定値加算手段とを備え、周波数オフセットの
推定を行う際、参照データの異なる複数の参照信号の組
を用いて、繰り返し周波数オフセットの推定・補償を行
うことにより、周波数オフセット値を求め、この周波数
オフセット推定値の加算値に基づいて、OFDM信号の
周波数オフセットを補償することを特徴とする。
【0041】第7の手段は、データシンボルに先立って
スタートシンボルが付加されたOFDM信号を受信して
復調するOFDM受信装置において、前記スタートシン
ボル中の任意の一部に相当するN種類(Nは2以上の自
然数)の参照信号を保持するとともに、それぞれの参照
信号について、ある任意のC/Nに対して最適とされる
参照信号幅データ、および前記各参照信号の組に対し
て、ある特定の周波数オフセットが存在する状態におけ
る相互相関値の位相回転角に基づいた参照データのテー
ブルを保持するメモリ手段と、受信されたOFDM信号
のC/Nを検出するC/N検出手段と、前記OFDM信
号と、前記検出されたC/Nに基づいて前記メモリ手段
から選択された参照信号幅データおよび参照データに対
応する前記N種類の参照信号との相互相関値を計算する
相互相関手段と、前記相互相関手段により得られたN個
の相互相関値のピーク位置における相互相関値から、周
波数オフセット値を推定する周波数オフセット推定手段
とを備え、前記周波数オフセット推定手段にて推定され
た周波数オフセット値に基づいて、OFDM信号の周波
数オフセットを補償することを特徴とする。
【0042】第8の手段は、第7の手段に記載のOFD
M受信装置において、前記相互相関手段は、前記C/N
検出手段が、相対的に小さなC/Nを検出した時は、前
記OFDM信号と、前記メモリ手段から選択された所定
の参照データおよび相対的に大きな前記参照信号幅デー
タに対応する前記N種類の参照信号との相互相関値を計
算する手段であることを特徴とする。
【0043】第9の手段は、第7の手段に記載のOFD
M受信装置において、前記相互相関手段は、前記C/N
検出手段が、相対的に小さなC/Nを検出した時は、前
記OFDM信号と、前記メモリ手段から選択された所定
の参照信号幅データおよび相対的に大きな前記参照デー
タに対応する前記N種類の参照信号との相互相関値を計
算する手段であることを特徴とする。
【0044】第10の手段は、第7の手段に記載のOF
DM受信装置において、前記相互相関手段は、前記C/
N検出手段が、相対的に小さなC/Nを検出した時は、
前記OFDM信号と、前記メモリ手段から選択された相
対的に大きな参照信号幅および相対的に大きな前記参照
データに対応する前記N種類の参照信号との相互相関値
を計算する手段であることを特徴とする。
【0045】第11の手段は、第1の手段乃至第10の
手段のいずれか1つの手段記載のOFDM受信装置にお
いて、前記周波数オフセット値に基づく、前記OFDM
信号の周波数オフセットの補償は、前記OFDM受信装
置に設けられる直交検波手段の局部発振器の周波数を制
御することにより行うことを特徴とする。
【0046】第12の手段は、データシンボルに先立っ
てスタートシンボルが付加されたOFDM信号を受信し
て復調するOFDM受信装置の周波数オフセット補償方
法において、前記OFDM信号と前記スタートシンボル
中の任意の一部に相当するN種類(Nは2以上の自然
数)の参照信号との相互相関値を計算するステップと、
得られたN個の相互相関値のピーク位置を検出するステ
ップと、前記N個のピーク位置における相互相関値か
ら、周波数オフセット値を推定するステップと、前記推
定された周波数オフセット値に基づいて、OFDM信号
の周波数オフセットを補償するステップと、からなるこ
とを特徴とする。
【0047】第13の手段は、データシンボルに先立っ
てスタートシンボルが付加されたOFDM信号を受信し
て復調するOFDM受信装置の周波数オフセット補償方
法において、受信したOFDM信号または保持されてい
る推定された周波数オフセット値に基づいて位相回転さ
れたOFDM信号と、前記スタートシンボル中の任意の
一部に相当するN種類(Nは2以上の自然数)の参照信
号との相互相関値を計算するステップと、前記相互相関
値計算により得られたN個の相互相関値のピーク位置に
おける相互相関値から周波数オフセット値を推定するス
テップと、前記推定された周波数オフセット値に基づい
て、受信したOFDM信号または推定された周波数オフ
セット値に基づいて位相回転されたOFDM信号を位相
回転して保持するステップと、前記推定された周波数オ
フセット値を加算するステップと、前記加算された周波
数オフセット値に基づいて、OFDM信号の周波数オフ
セットを補償するステップとからなることを特徴とす
る。
【0048】第14の手段は、データシンボルに先立っ
てスタートシンボルが付加されたOFDM信号を受信し
て復調するOFDM受信装置の周波数オフセット補償方
法において、受信したOFDM信号または保持されてい
る推定された周波数オフセット値に基づいて位相回転さ
れたOFDM信号と、前記参照信号のうち既に周波数オ
フセットの推定に使用された参照データを除く最小の参
照データに対応する参照信号の組との相互相関値を計算
するステップと、前記相互相関値計算により得られた相
互相関値のピーク位置における相互相関値および参照信
号の組に対応する参照データに基づいて周波数オフセッ
ト値を推定するステップと、前記推定された周波数オフ
セット値に基づいて、受信したOFDM信号または推定
された周波数オフセット値に基づいて位相回転されたO
FDM信号を位相回転して保持するステップと、前記推
定された周波数オフセット値を加算するステップと、前
記加算された周波数オフセット値に基づいて、OFDM
信号の周波数オフセットを補償するステップとからなる
ことを特徴とする。
【0049】第15の手段は、データシンボルに先立っ
てスタートシンボルが付加されたOFDM信号を受信し
て復調するOFDM受信装置の周波数オフセット補償方
法において、受信されたOFDM信号のC/Nを検出す
るステップと、前記OFDM信号と、前記検出されたC
/Nに基づいて選択された参照信号幅データおよび参照
信号間ずれ量データを有する前記スタートシンボル中の
任意の一部に相当する前記N種類(Nは2以上の自然
数)の参照信号との相互相関値を計算するステップと、
前記相互相関手段により得られたN個の相互相関値のピ
ーク位置における相互相関値から、周波数オフセット値
を推定するステップと、前記推定された周波数オフセッ
ト値に基づいて、OFDM信号の周波数オフセットを補
償するステップと、からなることを特徴とする。
【0050】
【発明の実施の形態】以下、本発明のOFDM受信装置
の第1実施形態を、図1乃至図6とともに説明する。な
お、上記従来技術のものと同一部分については同一符号
を付して、その説明は省略する。
【0051】本実施形態のOFDM受信装置は、図47
とともに上述した従来例における周波数オフセット補償
器14を改良したものであって、周波数オフセット補償
器14の他は同様の構成である。
【0052】本実施形態のOFDM受信装置における周
波数オフセット補償器の構成について、図1を参照して
説明する。尚、図1中において、太線は複素数信号を、
細線は実数信号をそれぞれ示している。
【0053】図1において、51はスタートシンボル中
におけるN種類の任意部分(本実施形態では、N=2)
に相当する信号を、各々参照信号として保持しているメ
モリ、52,53はデジタル直交検波器13の出力信号
と、メモリ51に保持された2つの参照信号との間で相
互相関値を計算する相互相関器、54は相互相関器5
2,53の各出力におけるピーク位置を検出するピーク
検出器、55はピーク検出器54で検出された各ピーク
位置における相互相関値より、位相回転角を計算して、
周波数オフセット値を推定する周波数オフセット推定回
路である。
【0054】尚、上記構成において、周波数オフセット
推定回路55は、相互相関器52,53、ピーク検出器
54で検出されたピーク位置の各相互相関値より、位相
差を求める位相回転角計算回路56と、2つの参照信号
の組に対応した参照データ(等価的な推定時間差)2π
TEを保持する記憶部57と、位相回転角計算回路56
の出力を、記憶部57に保持された参照データ(等価的
な推定時間差)2πTEで除算する除算器58とを備え
ている。
【0055】ここで、予め特定の周波数オフセットΔf
refが存在する状態において、相互相関値算出に用い
る2つの参照信号の組に対し、相互相関値の位相回転角
Δθrefを算出することによって、参照信号波形及び
参照信号位置に基づく値である、参照データ(参照信号
の等価的な時間差)TEを、次式により求めることがで
きる。
【0056】TE=Δθref/(2πΔfref) 次に、上記構成の周波数オフセット補償器の動作を図2
を用いて説明する。スタートシンボル中の一部分に相当
する2つの参照信号は、図2に示すように、それぞれ幅
widthを有しており、shiftだけタイミングが
ずれているものとする。
【0057】すなわち、第1の参照信号は、スタートシ
ンボルの先頭から計算して、Ngi+Nw−(shif
t+width)/2からNgi+Nw−(shift
−width)/2で表される区間のスタートシンボ
ル、第2の参照信号は、スタートシンボルの先頭から計
算して、Ngi+Nw−(−shift+width)
/2からNgi+Nw−(−shift−width)
/2で表される区間のスタートシンボルである。但し、
Ngi,Nwは、時間Tgi,Tw中に含まれるサンプ
ル数とする。
【0058】そして、デジタル直交検波器13からの受
信信号と、上記の2つの参照信号との相互相関値を計算
し、各相互相関値から受信信号の位相回転角Δθを求め
る。この位相回転角Δθを記憶部57に保持された2π
TEで除算することにより、周波数オフセット推定値Δ
f=Δθ/(2πTE)を推定することができる。
【0059】この周波数オフセット推定値Δfに基づ
き、位相回転回路37にてデジタル直交検波器13から
の受信信号の周波数オフセットを補償することが可能と
なる。ここで、2つの参照信号を用いた場合には、位相
回転角の参照データ(等価的な推定時間差)TEによ
り、周波数オフセット値Δfの推定範囲が異なり、図3
に示すように、正規化周波数オフセットの推定範囲を、
−Tw/(2TE)から+Tw/(2TE)の間とする
ことができる。
【0060】すなわち、TE<Twとすると、本実施形
態のOFDM受信装置においては、上述した従来例に比
べて、周波数オフセット補償範囲を拡大することが可能
となることが理解される。
【0061】尚、図3においては、サンプリングクロッ
ク同期、シンボルタイミング同期が完全であり、有効シ
ンボル区間長Twに含まれるサンプル数Nw(FETの
ポイント数)が64、サブキャリア数Nが48とした場
合についての、正規化周波数オフセット(横軸)対ビッ
ト誤り率特性(BER:Bit Error Rat
e)(縦軸)を示している。
【0062】また、参照信号の幅(サンプル数)wid
thを16とし、TE/Twを0.25,1.5(参照
信号のずれ(サンプル数)shiftを16,96)と
した場合について、2つの参照信号の組がスタートシン
ボル中で占める位置を、図4に示している。
【0063】ところで、位相回転角の誤差nθによっ
て、周波数オフセット推定値は、Δf+nf=(Δθ+
nθ)/(2πTE)となり、周波数オフセット推定誤
差nfが生じる。すなわち、TE値が小さい場合には、
位相回転角の誤差nθによる影響(周波数オフセット推
定値Δfに対する周波数オフセット推定誤差nf)が大
きくなり、エラーフロアが発生することとなる。
【0064】従って、図5に示すように、雑音が小さい
場合(例えば、CNR=35dB)を例に取ると、ある
周波数オフセットΔfが存在する場合、 Δf=Δθ/(2πTE) (但し、−π<Δθ<π) より、図9,図10に示すように、TE/Tw=0.2
5としたときには、TE/Tw=1.5としたときに比
べ、回転角Δθが小さい値(TE/Tw=1.5のとき
の1/6)となる。
【0065】ところで、Δθのとりうる範囲は、−π<
Δθ<π、であるので、ある周波数オフセットΔfに対
する回転角Δθが小さいほど(つまりTE/Twが小さ
いほど)、推定可能な周波数オフセットの範囲は広くな
る(TE/Tw=1.5のときの6倍)。
【0066】このため、図5に示すように、雑音が小さ
い場合には、参照データ(等価的な推定時間差)TE値
を小さくすることによって、周波数オフセットの推定範
囲をより広げる事が可能となることが理解できる。
【0067】その一方で、雑音が存在する場合は、雑音
により相互相関値に誤差が生じ、その結果、図11、図
12に示すように、回転角Δθにも誤差nθが生じた形
で観測される。
【0068】このときの周波数オフセット推定値にも雑
音による誤差nfが生じ、周波数オフセット推定値は、 Δf+nf=(Δθ+nθ)/(2πTE) となる。従って、雑音の存在下においては、周波数オフ
セットの推定誤差nfは、TEを小さくした方が相対的
に大きくなる(TE/Tw=0.25のとき、TE/T
w=1.5のときの6倍)。
【0069】よって、図6に示すように、TE/Tw=
0.25のときには周波数オフセットの推定誤差nfが
大きいため、エラーフロアが発生するのに対し、TE/
Tw=1.5のときには周波数オフセットの推定誤差n
fが比較的小さく抑えられるためエラーフロアは発生し
ない。
【0070】従って、参照データ(等価的な推定時間
差)TE値を大きくすることによって、周波数オフセッ
トの推定誤差をより小さくすることが可能になることが
理解できる。
【0071】このように、参照信号の等価的な時間差参
照データ(等価的な推定時間差)TEの値、すなわち参
照信号の選び方によって、周波数オフセット値の推定範
囲及び精度を任意に設定することが可能である。
【0072】尚、本実施形態においては、データシンボ
ルの前に付加する既知のシンボルとして、Tgi+Tw
の長さを持つスタートシンボルを2つ連続させたものに
ついて説明したが、スタートシンボル長及び連続するス
タートシンボルの数は、これに限られるものではなく、
任意の長さ及び任意の数のスタートシンボルを付加する
ことができる。
【0073】本実施形態では、2つの参照信号を1組と
して(N=2)、周波数オフセットの推定を行うものに
ついて説明したが、2個以上の参照信号を1組とし(N
≧2)、周波数オフセットの推定を行うことによって、
雑音による周波数オフセット推定誤差を抑制することが
できる。
【0074】これについて、本発明のOFDM受信装置
の第2実施形態を、図7及び図8とともに説明する。な
お、上述した第1実施形態と同一部分については同一符
号を付して、その説明は省略する。
【0075】本実施形態のOFDM受信装置は、図7に
示すように、スタートシンボル中の任意の一部に相当す
る参照信号を3種類(N=3)保持しているメモリ51
と、デジタル直交検波器13の出力信号と、メモリ51
に保持された3つの参照信号との間で相互相関値を計算
する相互相関器52,53,61と、相互相関器52,
53,61の各出力におけるピーク位置を検出するピー
ク検出器54とを備えている。
【0076】また、ピーク検出器54で検出された各ピ
ーク位置における相互相関値より、周波数オフセット値
を推定する周波数オフセット推定回路65は、第1及び
第2の参照信号に対して求められた各相互相関値から受
信信号の位相回転角を計算する位相回転角計算回路56
と、該位相回転角計算回路56の出力を、記憶部57に
保持された参照データ(等価的な推定時間差)2πTE
1で除算する除算器58を有している。
【0077】さらに、周波数オフセット推定回路65
は、第2及び第3の参照信号に対して求められた各相互
相関値から受信信号の位相回転角を計算する位相回転角
計算回路66と、該位相回転角計算回路66の出力を、
記憶部67に保持された参照データ(等価的な推定時間
差)2πTE2で除算する除算器68と、除算器58の
出力と除算器68の出力との平均を求め、周波数オフセ
ット推定値として出力する平均化回路69とを有してい
る。
【0078】次に、この周波数オフセット補償器の動作
を図8を用いて説明する。ここで、各参照信号の幅をw
idth、各参照信号同士のずれをshiftとする。
この3種類の参照信号と受信信号との相互相関値を計算
することによって、各相互相関値から受信信号の位相回
転角を求め、この位相回転角同士を比較することによ
り、周波数オフセットの推定を行う。
【0079】ここでは、3個の参照信号を用いているた
め、3つの位相回転角(ピーク位置における相互相関
値)が求まる。これに基づき、位相回転角計算回路5
6,66において、2(=N−1)個の位相回転角差を
それぞれ計算することができる。
【0080】そして、位相回転角計算回路56による位
相回転角差を、記憶部57に保持されている第1及び第
2の参照信号の組に対する参照データ(等価的な推定時
間差)2πTE1で除算するとともに、位相回転角計算
回路66による位相回転角差を、記憶部67に保持され
ている第2及び第3の参照信号の組に対する参照データ
(等価的な推定時間差)2πTE2で除算する。これら
の除算結果を平均化し、周波数オフセット推定値とする
ことによって、周波数オフセット値を推定する際に、雑
音による推定誤差を抑えることが可能となる。
【0081】尚、本実施形態においても、第1実施形態
と同様に、予めある周波数オフセットをスタートシンボ
ルにかけたときの、各相互相関値の位相回転角から参照
データ(参照信号の等価的な時間差)TEn(n=1〜
N−1)を計算する。これを用いて各周波数オフセット
推定値Δfn=Δθ/(2πTEn)(n=1〜N−
1)を求め、次に、本発明のOFDM受信装置の第3実
施形態を、図13乃至図20とともに説明する。なお、
上述した第1実施形態と同一部分には同一符号を付し
て、その説明を省略する。
【0082】本実施形態の構成を説明する前に、繰り返
し、周波数オフセットを推定することにより推定の精度
がよくなる理由について説明する。
【0083】従来の周波数オフセット推定方法では、周
波数オフセットが大きくなるにつれて周波数オフセット
推定の精度は悪くなっていた。
【0084】図13に示すグラフは、周波数オフセット
値と従来の周波数オフセット推定方法における周波数オ
フセット推定値の関係を表している。このグラフよれ
ば、周波数オフセット値が大きくなるにつれて周波数オ
フセット推定誤差が大きくなっていることが分かる。こ
の原因としては、周波数オフセット値を推定する際に受
信信号中のスタートシンボルと参照信号の相互相関値を
求め、その相互相関値の位相回転角により周波数オフセ
ットを求めているが、周波数オフセットが大きいと相互
相関値の振幅が小さくなり、雑音の影響を大きく受けや
すくなることが考えられる。
【0085】図14は、相互相関値の振幅が小さくなる
と、相互相関値の振幅に対して雑音が大きくなるので、
相互相関値の位相角の推定誤差が大きくなってしまうこ
とを示してしている。
【0086】そこで、本実施形態では、繰り返し、周波
数オフセット推定を行うことにより、周波数オフセット
推定誤差を小さくしようとするものである。
【0087】本実施形態のOFDM受信装置の周波数オ
フセット補償器は、図15に示すように、参照信号を保
持するメモリ101,102、と、周波数オフセットを
計算する時間だけ受信信号を保持するメモリ103と、
位相回転回路108からの出力を保存するメモリ104
と、デジタル直交検波器13の出力もしくはメモリ10
4の受信スタートシンボルと、メモリ101,102中
の参照信号との間で相互相関値を計算する相互相関器1
05,106と、相互相関器出力よりピーク位置を検出
しシンボル同期位置を推定するピーク検出器114と、
相互相関器105,106の出力より位相回転角を計算
し周波数オフセット値を推定する周波数オフセット計算
器107と、メモリ103もしくはメモリ104からの
出力を周波数オフセット計算器107からの出力に基づ
き位相回転を行った後メモリ104に出力する位相回転
回路108と、直交検波器出力を周波数オフセットを補
償する時間だけ遅延させる遅延器109と、周波数オフ
セット計算器107からの出力に基づき遅延器109中
の信号の位相を回転させる位相回転回路110と、デジ
タル直交検波器出力とメモリ104からの出力の切り替
えを行い、相互相関器105,106に出力する切替器
111と、メモリ103とメモリ104の切り替えを行
い位相回転回路108に出力する切替器112と、メモ
リ104中の信号を相互相関器105,106と位相回
転回路108に出力を切り替える切替器113からな
る。
【0088】この周波数オフセット補償器の動作につい
て、図16乃至図18に示すブロック図を参照しながら
説明する。
【0089】最初、図16に示すように、切替器111
はデジタル直交検波器13側、切替器112はメモリ1
03側、切替器113は切替器111側に接続する。デ
ジタル直交検波器13からの信号は相互相関器105,
106でメモリ101,102中に保持されている参照
信号との間で相互相関を取られ、それぞれの相互相関器
から相互相関値が周波数オフセット計算器107に渡さ
れる。また、デジタル直交検波器13からの信号は同時
にメモリ103中に保持される。周波数オフセット計算
器107では相互相関値に基づいて周波数オフセット推
定値を計算する。周波数オフセット推定値に従い位相回
転回路110で遅延器109からの出力の位相を回転さ
せる。遅延器109は、周波数オフセット推定値を計算
している間、直交検波器出力を保持しておき、周波数オ
フセット推定が完了してから位相回転回路110に出力
し、受信データの最初から周波数オフセットを補償す
る。位相回転回路108では周波数オフセット値に基づ
いてメモリ103中の信号の位相を回転させ、その結果
をメモリ104に保持する。
【0090】次に、図17に示すように、切替器111
を切替器113側に、切替器112を切替器113側に
接続する。相互相関器105,106では、メモリ10
4中の信号とメモリ101,102中の参照信号の間で
相互相関値を計算し、その相互相関値に基づき周波数オ
フセット計算器107では周波数オフセット推定値を計
算し位相回転回路108,110に出力する。 次い
で、図18に示すように、切替器113を切替器112
側に接続する。位相回転回路108は周波数オフセット
推定値に基づき、メモリ104中の信号の位相を回転さ
せ、メモリ104に保持する。また、再び切替器113
を切替器111側に接続する。以降は、メモリ104中
の信号と参照信号の相互相関を取り、周波数オフセット
を推定し、発振周波数を制御し、位相を回転させた信号
をメモリ104に保持するという動作を繰り返す。
【0091】さらに、この周波数オフセット補償器にお
ける処理手順を図19に示すフローチヤートを用いて説
明する。
【0092】ここでは周波数オフセットの推定をN回行
うものとする。周波数オフセット推定器では、受信信号
と参照信号の相互相関値をピーク検出器114で監視す
ることによりスタートシンボル位置およびシンボル位置
の推定を行う。ステップ1において、切替器111をデ
ジタル直交検波器13側に、切替器112をメモリ10
3側に接続し、ステップ2では相互相関器105,10
6において受信信号と参照信号との間で相互相関値を求
める。ステップ3において、相互相関値のピーク位置を
検出したか否かを判定し、ピーク位置を検出しない場合
は、ステップ2の処理を繰り返し、ピーク位置を検出し
た場合は、ステップ4において、相互相関値から周波数
オフセット推定値(オフセット値#1)を求める。ステ
ップ5では、メモリ103に記憶されている直交検波器
からの信号を位相回転回路108に入力し、ステップ6
において、位相回転回路108において、メモリ103
からの入力信号と位相回転回路入力値(オフセット値#
1)に従って回転する。次に、ステップ7において、そ
の結果をメモリ104に記憶する。
【0093】次に、ステップ8において、切替器111
を切替器113側に、切替器112をメモリ103側に
接続し、ステップ9からステップ16間でメモリ中に保
持するN一1回の処理を行う。ステップ10では、相互
相関器105,106で、メモリ104に記憶されてい
る信号と参照信号間で相互相関をとり、ステップ11
で、周波数オフセット計算器107で周波数オフセット
推定値(オフセット値#n)を求める。次いで、ステッ
プ12において、切替器113を切替器112側に接続
し、ステップ13において、メモリ104に記憶されて
いる信号を位相回転回路入力値(オフセット値#n)に
従って回転する。ステップ14で再び、位相回転回路入
力値に従って回転された信号をメモリ104に記憶す
る。
【0094】次いで、ステップ15において、切替器1
13を切替器111側に接続し、再びステップ10から
の処理を所定回数繰り返す。その後、ステップ17にお
いて、オフセット値#1〜#Nを加算し、ステップ18
で、この加算値に従って遅延器109からの出力信号の
位相を回転する。
【0095】図20は、参照信号の幅をwidth=1
6、2つの参照信号のずれをshift=8としたとき
の、本実施形態の周波数オフセット補償器から得られる
正規化周波数オフセットとビット誤り率の関係を示すグ
ラフである。この図に示すように、1回目に、受信信号
中のスタートシンボルと参照信号との間で相互相関をと
り周波数オフセット推定値を求め、その値により周波数
オフセットを補償する。2回目として、周波数オフセッ
ト補償後のスタートシンボルと参照信号の間で周波数オ
フセット推定を行い、このとき求められる相互相関値
は、1回目に受信信号中のスタートシンボルと参照信号
との間で求めた相互相関値よりも振幅が大きく位相角も
小さくなっているので、2回目の推定で実際の周波数オ
フセット値により近い周波数オフセット推定値が求まっ
ている。さらに、3回目として2回目と同様の処理を繰
り返すことにより推定回数を増やすにつれて、より大き
な周波数オフセットを補償できることが分かる。
【0096】上記の第3実施形態では、2つの参照信号
を1組として(N=2)、周波数オフセットの推定を行
うものについて説明したが、2個以上の参照信号を1組
とし(N≧2)、周波数オフセットの推定を行うことに
よって、さらに雑音による周波数オフセット推定誤差を
抑制することができる。
【0097】これについて、本発明のOFDM受信装置
の第4実施形態を図21とともに説明する。なお、第3
実施形態と同一部分については同一符号を付して、その
説明は省略する。
【0098】本実施形態に係る周波数オフセット補償器
は、図21に示すように、スタートシンボル中の任意の
一部に相当する参照信号を3種類(N=3)保持してい
るメモリ105,106,115と、デジタル直交検波
器13の出力信号とメモリ105,106,115に保
持された3つの参照信号との間で相互相関値を計算する
相互相関器105,106,116を備えている。
【0099】このように、本実施形態の発明によれば、
3個の相互相関器105,106,116により位相回
転角を計算し、周波数オフセット計算器107において
2個の周波数オフセット値を推定し、その平均値を周波
数オフセット推定として用いるので、周波数オフセット
値を推定する際に、雑音による推定誤差を抑えることが
可能となる。
【0100】次に、本発明のOFDM受信装置の第5実
施形態を図22乃至図24とともに説明する。なお、第
1実施形態と同一部分には同一符号を付して、説明を省
略する。
【0101】本実施形態の構成を説明する前に、本実施
形態による周波数オフセット推定方法の推定精度がよく
なる理由について説明する。
【0102】先にも述べたように、一対の相互相関値か
ら周波数オフセット推定値を求めることができるが、周
波数オフセット推定値導出式Δf=Δθ/(2πTE)
より、参照データ(等価的な推定時間差)TEの値を小
さくとるほど広範囲に周波数オフセットの推定を行うこ
とができ、逆に参照データ(等価的な推定時間差)TE
の値を大きくとるほど周波数オフセットの推定範囲が狭
くなることが分かる。
【0103】しかし、受信信号に雑音が付加された場合
を考えると、求められる位相回転角Δθには雑音の影響
で誤差nθが含まれることになる。この誤差nθより、
雑音が付加された場合の周波数オフセット推定値は、Δ
f+nf=(Δθ+nθ)/(2πTE)で表され、周
波数オフセット推定値は参照データ(等価的な推定時間
差)TEの値が小さいほど雑音による誤差nθの影響が
大きくなり、参照データ(等価的な推定時間差)TEの
値が大きいほど雑音による誤差nθの影響が小さくなる
ことが分かる。
【0104】従って、参照データ(等価的な推定時間
差)TEの値を小さくとった場合には、広範囲に周波数
オフセットの推定を行えるが、雑音による周波数オフセ
ット推定誤差nfが大きくなることが理解される。
【0105】このことから、本実施形態では、広範囲の
周波数オフセットを高精度に補償するために、まず参照
データ(等価的な推定時間差)TEの値を小さくとるこ
とにより広範囲にわたって周波数オフセット推定値を求
め、周波数オフセット補償を行ない、次に参照データ
(等価的な推定時間差)TEの値を大きくとることによ
って、はじめに行なった周波数オフセット補償の誤差が
小さくなるように周波数オフセットの推定・補償を行な
う。
【0106】このようにして異なる参照データ(等価的
な推定時間差)TEを持つ参照信号の組(2つの参照信
号)を用いて、参照データ(等価的な推定時間差)TE
の小さな参照信号の組みから順に周波数オフセットの推
定・補償を行い、その都度得られた周波数オフセット推
定値を加算して求められた周波数オフセット推定値を位
相回転回路に入力し、直交検波出力の位相回転を行うこ
とにより、広範囲かつ雑音に対してロバストな周波数オ
フセット推定を行なうことを可能とするものである。
【0107】本実施形態に係る周波数オフセット推定器
は、図22に示すように、受信スタートシンボルの始ま
り位置から参照信号の終わり位置までの長さであるLe
ngthの値と複数の参照信号とこれらの参照信号の組
みに対応する参照データ(等価的な推定時間差)TEの
値とを保持するメモリ211と、受信スタートシンボル
を保持するためのメモリ212と、デジタル直交検波器
13の出力とメモリ212の出力を切り替えて出力する
ことのできる切替器203と、切替器203の出力とメ
モリ211の参照信号の値との相互相関値を計算する相
互相関器204,205と、相互相関器204,205
の出力から相関のピークを検出し、シンボル位置推定値
を出力するピーク検出器209と、相互相関器204,
205の出力とピーク検出器209の出力とメモリ21
1の参照データ(等価的な推定時間差)TEの値を用い
て周波数オフセットを計算する周波数オフセット計算器
206と、周波数オフセット計算器23の出力からメモ
リ212に保持されている受信スタートシンボルの位相
を回転させる位相回転回路207と、周波数オフセット
計算器206の出力を加算して出力する周波数オフセッ
ト推定値加算器214と、受信信号を周波数オフセット
推定値加算器214の計算が終了するまで遅延させる遅
延器213と、周波数オフセット推定値加算器214の
出力により遅延器213の出力を位相回転させる位相回
転回路208と、ピーク検出器209からの信号の出力
を制御するスイッチ210と、スイッチ210から出力
されるピーク値とLengthの値をもとにデータシン
ボルの位置を推定するシンボル同期位置推定器201
と、スイッチ210から出力されるピーク値とLeng
thの値を基にスタートシンボル区間の信号をメモリ2
12に書き込むスタートシンボル抽出器202からな
る。
【0108】メモリ211には、図23に示すように、
一対の参照信号Ref(n,1),Ref(n,2)
と、各参照信号の「位相回転角の等価的な推定位置」間
の距離をTE(n)としたものを一組としてN組(Nは
非負整数)保持し、スタートシンボルの始まりからRe
f(n,1)の終わりまでの距離をLengthとして
保持している。ここで、参照信号Ref(n,1),R
ef(n,2)はスタートシンボル内に収まっており、
その長さは等しく一定としている。
【0109】また、メモリ212に対する読み書きは、
まずスタートシンボル抽出器202がスタートシンボル
を書き込み始める。相互相関器204のピーク出力があ
ったのち、相互相関器205のピーク出力があると周波
数オフセット計算器206が周波数オフセットの推定を
行ない、位相回転回路207によってメモリ212の内
容が書き換え始められるが、スタートシンボル抽出器2
02の書き込みを追い抜いて書き換えることがないもの
とする。1回目の位相回転が終了するとスタートシンボ
ル抽出器202からの書き込みは次のパケットのスター
トシンボルが到達するまで行なわれないので、2回目以
降はメモリ212に対して書き込みを行なうものは位相
回転回路207のみとなり、切替器203には位相回転
回路207によって書き換えられたデータが出力され
る。なお、ピーク検出器209の動作については、閾値
を設定して、その閾値を越えた時点でピークと判定する
ものとする。
【0110】次に、この周波数オフセット推定器の動作
について、図22を参照しながら説明する。
【0111】ここで、メモリ211は、3対の2つの参
照信号Ref(n,1),Ref(n,2)間の参照デ
ータ(等価的な推定時間差)TE(n)を保持するもの
とし、対応するTE(n)(n=1,2,3)の値はそ
れぞれTE(1)=TW/50, TE(2)=TW/
8, TE(3)=TW/2でありLength=20
であるとする。
【0112】まず、デジタル直交検波器13からの信号
がスタートシンボル抽出器202及び相互相関器20
4,205に入力される。相互相関器204,205で
は入力された信号と、メモリ211に保持されている一
対の参照信号Ref(1,1),Ref(1,2)との
相関値を求め、ピーク検出器209にて相互相関のピー
クを検出し、それぞれのピークにおける相互相関値とメ
モリ211に保持されているTE(1)の値を用いて周
波数オフセット計算器206にて周波数オフセット値#
1を推定する。さらに、ピーク検出器209出力はスイ
ッチ210を介してシンボル同期位置推定器201に入
り、その出力は、図13に示すシンボルクロック発生器
15に出力される。また、ピーク検出器209の出力は
スイッチ210を介してスタートシンボル抽出器202
に入力されメモリ212に対してスタートシンボルを記
憶させる。スイッチ210は相互相関器204のピーク
検出が行なわれた後に切る。ここで、条件のように受信
信号に雑音が付加されている場合は推定されるオフセッ
トに誤差が含まれるため、正確なオフセット推定がなさ
れない。このオフセット推定値#1を用いてメモリ21
2に保持されているスタートシンボルを位相回転回路2
07で位相回転させる。またオフセット値#1を周波数
オフセット推定値加算器214に出力する。次に切替器
203を切り替えて、メモリ212の信号を相互相関器
204、205に入力する。相互相関器204,205
では入力された信号と、メモリ211に保持されている
一対の参照信号Ref(2,1),Ref(2,2)と
の相関値を求め、ピーク検出器209にて相互相関のピ
ークを検出し、それぞれのピークにおける相互相関値と
メモリ211に保持されているTE(2)の値を用いて
周波数オフセット計算器206にて周波数オフセット推
定値#2を求める。またオフセット推定値#2を周波数
オフセット推定値加算器214に出力する。ここでも推
定されるオフセットには誤差が含まれるが最初の推定時
よりも小さい。このオフセット推定値#2を用いてメモ
リ212に保持されているスタートシンボルを位相回転
回路207で位相回転させる。そして最後にもう一度メ
モリの信号を相互相関器204,205に入力する。相
互相関器204,205では入力された信号と、メモリ
211に保持されている一対の参照信号Ref(3,
1),Ref(3,2)との相関値を求め、ピーク検出
器209にて相互相関のピークを検出し、それぞれのピ
ークにおける相互相関値とメモリ211に保持されてい
るTE(3)の値を用いて周波数オフセット計算器20
6にて周波数オフセット値#3を推定する。そしてオフ
セット値#3を周波数オフセット推定値加算器25に出
力する。ここでも推定されるオフセットには誤差は含ま
れているが先ほどの推定時よりも小さい。このようにし
て計算されたオフセット推定値#1,#2,#3を加算
したものが最終的な周波数オフセット推定値であり、周
波数オフセット推定値加算器25より位相回転回路20
8に送る。位相回転回路208では周波数オフセット推
定値加算器214から出力された周波数オフセット推定
値をもとに、遅延器213から出力される受信信号の位
相回転を行なって周波数オフセットを補償する。
【0113】さらに、この周波数オフセット推定器にお
ける処理手順を図24に示すフローチャートを用いて説
明する。
【0114】はじめに、ステップ21において、n=1
にセットし、ステップ22においてn=1か否かを判定
し、n=1の場合は、ステップ23において、切替器2
03の出力をデジタル直交検波器13からの入力とし、
n≠1の場合は、ステップ24において、切替器203
の出力をメモリ212側に切替える。ステップ25で
は、切替器203の出力とメモリ211の参照信号Re
f(n,1)との相互相関を求める。ステップ26では
相互相関のピーク位置を判定し、判定されない場合は、
ステップ25からの処理を繰り返す。ピーク位置が判定
された場合は、ステップ27に移行し、スイッチ210
を切り、ステップ28において、切替器203の出力と
メモリ211の参照信号Ref(n,2)との相互相関
を求める。ステップ29において、前記と同様にピーク
位置を判定し、判定された場合は、ステップ30におい
て、各相互相関値およびメモリ211のTE(n)より
周波数オフセット(オフセット推定値n)を推定する。
次いで、ステップ31で、nが所定回数Nまで周波数オ
フセット推定処理を行ったか否かを判定し、行っていな
い場合は、ステップ32で、メモリ212中の信号を位
相回転入力値(オフセット推定値n)に従って回転さ
せ、nをカウントアップしてステップ22からの処理を
繰り返す。すなわち、メモリ212中の信号と、受信信
号との相互相関に用いたものとは別の対の参照信号Re
f(n,1),Ref(n,2)との間で相互相関値を
計算し、メモリ211中のTE(n)(TE(1)<T
E(2)<…<TE(N))の値を用いて同様に周波数
オフセット推定値#nを求め、推定値#nに基づいてメ
モリ212中の受信スタートシンボルに位相回転を行な
う作業をN−1回行なう(n=2,3,…,N)。ま
た、ステップ31において、n=Nの場合は、ステップ
34において、これまでの処理で算出されたオフセット
推定値#1〜#nを周波数オフセット推定値加算器21
4で加算して位相回転回路208に出力する。
【0115】このように、本実施形態の発明によれば、
必要な回数参照データ(等価的な推定時間差)TEの値
を大きくとっていき、周波数オフセット推定値を求め、
補正を行ない、その都度得られた周波数オフセット推定
値を加算して求められた周波数オフセット推定値により
周波数オフセット補償するので、周波数オフセット補償
を高精度に行うことができる。
【0116】次に、本発明のOFDM受信装置の第6実
施形態を図25を用いて説明する。
【0117】第5実施形態では、メモリ211内には、
図23に示すように、一対の参照信号Ref(n,
1),Ref(n,2)を用意したが、本実施形態で
は、図25に示すように、一対の参照信号Ref
(1),Ref(n,2)と、各参照信号の「位相回転
角の等価的な推定位置」間の距離をTE(n)としたも
のを一組としてN組(Nは非負整数)保持し、スタート
シンボルの始まりからRef(1)の終わりまでの距離
をLengthとして保持するようにする。ここでRe
f(1),Ref(n,2)はスタートシンボル内に収
まっており、その長さは等しく一定とする。
【0118】本実施形態の発明によれば、参照信号の片
方にRef(1)のみを用いることにより、メモリの使
用量を減らすことができる。
【0119】次に、本発明のOFDM受信装置の第7実
施形態を図26乃至図28を用いて説明する。
【0120】第5乃至第6実施形態では、図22に示し
たように、周波数オフセット推定器では、周波数オフセ
ット推定値加算器214で加算して出力された周波数オ
フセット推定値は位相回転回路208に出力して周波数
オフセットを補償したが、本実施形態では、推定して加
算された周波数オフセット推定値を図47に示すデジタ
ル直交検波器13の局部発振器に入力して発振周波数を
可変制御することにより受信信号の周波数オフセットを
補償しようとするものである。
【0121】図26は本実施形態に係る周波数オフセッ
ト補償直交検波部の構成を示すブロック図、図27は図
26に示す周波数オフセット推定器218の構成を示す
ブロック図、図28は図26に示すデジタル直交検波器
217の構成を示すブロック図である。なお、図28に
示す周波数オフセット推定器218の構成およびその動
作は図22に示す周波数オフセット推定器と略同一であ
るので説明を省略する。
【0122】周波数オフセット補償直交検波部は、図2
6に示すように、図47に示すA/D変換器12の出力
を一定時間遅延させる遅延器215と、遅延器215と
A/D変換器12を選択して出力する切替器216と、
図28に示すように発振周波数を制御することができ、
また切替器216の出力を実成分、虚成分に分離するデ
ジタル直交検波器217と、デジタル直交検波器217
の出力の周波数オフセット値を推定する周波数オフセッ
ト推定器218から構成される。
【0123】周波数オフセット補償直交検波部の動作に
ついて説明すると、はじめに、A/D変換器12からの
出力が、遅延器215と切替器216に送られる。切替
器216ではまずA/D変換器12からの出力をデジタ
ル直交検波器217に出力し、デジタル直交検波器21
7にて実成分と虚成分に分解され、周波数オフセット推
定器218に入る。周波数オフセット推定器218で
は、周波数オフセット推定値は、第5実施形態と同様
に、周波数オフセット推定値加算器214から出力され
るが、その後その周波数オフセット推定値はデジタル直
交検波器217に送られ、図28に示すように、切替器
216から出力される遅延器215からの出力の直交検
波で用いる局部発信器21の周波数を調節する。デジタ
ル直交検波器217からは周波数オフセット補償済みの
信号が出力される。
【0124】なお、本実施形態も、メモリ211内の参
照信号を第6実施形態のものと同じように構成すること
により、メモリを節約することができる。
【0125】次に、本発明のOFDM受信装置の第8実
施形態を図29乃至図41を用いて説明する。
【0126】本実施形態に係る周波数オフセット推定器
300は、図29に示すように、デジタル直交検波器3
01から受信信号を入力して周波数オフセットを推定
し、その推定値をデジタル直交検波器301に出力す
る。なお、デジタル直交検波器301の構成は図28に
示すものと同様であり、また、その他の構成は図13に
示すものと同様であるので、説明を省略する。
【0127】周波数オフセット推定器300は、図30
に示すように、C/Nに対する参照信号最適データテー
ブルを保持しているメモリ302と、受信信号のC/N
から、メモリ302の情報より最適参照信号を選定し、
その選定データでメモリ304に命令を出す参照信号調
節器303と、参照信号を保持しており参照信号調節器
303の命令により参照信号を排出するメモリ304
と、デジタル直交検波器301出力と、メモリ304か
らの参照信号との間で相互相関値を計算する相互相関器
305、306と、相互相関器出力よりピーク位置を検
出しシンボル同期位置を推定するピーク検出器307
と、相互相関器305,306の出力より位相回転角を
計算し、周波数オフセット位置を推定する周波数オフセ
ット計算器308からなる。
【0128】次に、この周波数オフセット推定器300
の動作を図30を参照して説明する。
【0129】まず、参照信号調節器303は、受信信号
のC/Nに関する情報を得る。メモリ302には、ある
基準に基づいて、C/Nに対する参照信号幅データおよ
び前記参照データ(等価的な推定時間差)TEのデータ
テーブルを保持しており、参照信号調節器303は、前
記のC/N情報より、前記テーブル内から参照信号幅デ
ータおよび前記参照データ(等価的な推定時間差)TE
に対応する参照信号の組みを選択する。
【0130】次に、参照信号調節器303は、前記で選
択した情報の参照信号を排出するようにメモリ304に
命令する。メモリ304には、スタートシンボルが保持
されており、前記参照信号調節器303からの命令を満
たすようにスタートシンボルの一部を参照信号として排
出する。排出された参照信号と直交検波器出力とから相
互相関器305、306で相互相関値が得られ、その相
互相関値が周波数オフセット計算器308に入力され、
そこで周波数オフセット推定値を求める。なお、周波数
オフセット推定器301は、メモリ302の受信信号と
参照信号の相互相関値をピーク検出器307で監視する
ことによりスタートシンボル位置およびシンボル位置の
推定を行い、相互相関値のピーク位置において、参照信
号と相関検波器出力の相互相関値より周波数オフセット
推定値を求める。
【0131】さらに、メモリ302に保持されているC
/Nに対する参照信号の最適値データテーブルの例につ
いて図31乃至図41を参照して説明する。
【0132】ここで、前記参照データ(等価的な推定時
間差)TEは、複数の参照信号の時間差shift(各
参照信号の先頭同士の時間差)と単調増加の関係にある
ため、shiftを増加させることにより、参照データ
(等価的な推定時間差)TEを増加させることができ
る。従って、参照データ(等価的な推定時間差)TEの
代わりに、shiftをパラメータとして取り扱うこと
も可能となる。なお、本来はパラメータとして、参照デ
ータ(等価的な推定時間差)TEを用いるべきである
が、以下では簡単化のためshiftをパラメータとし
て用いて説明する。
【0133】図31,32,33は、それぞれ比較的C
/Nが小さい場合、中程度の場合、大きい場合におけ
る、それぞれの参照信号の幅widthを一定とし、参
照信号間の時間差データshiftを変化させた場合の
正規化周波数オフセット対ビット誤り率特性(以下BE
R特性とする。)を示すグラフである。
【0134】ここで、横軸は正規化周波数オフセット
を、縦軸はBER特性を示す。またサンプリングクロッ
ク同期、シンボルタイミング同期は完全と仮定し、有効
シンボル区間Tw=64、FFTのポイント数は64、
サブキャリア数は48とし、変調方式は差動QPSK
(Differential Quadrature
Shift Keying:DQPSK)を用い、復調
は遅延検波とする。また、これらの図に示す括弧内の数
値はwidth,shiftである。
【0135】これらの図から明らかなように、C/Nの
大小にかかわらずいずれの場合も、shiftを大きく
すると周波数オフセット推定精度が向上していることが
分かる。また、C/Nが低くなると所望のBER特性を
得るためのshiftが大きくなることが分かる。
【0136】ここで、所望のBERを1.0E−3とし
た場合に、受信信号のC/N<23dBの時、(wid
th,shift)=(16,96)、23dB≦C/
N<30dBの時、(width,shift)=(1
6,16)、30dB≦C/Nの時、(width,s
hift)=(16,8)に設定し、その設定をC/N
に対する(width,shift)のテーブルとし
て、予めメモリ302に保持する。参照信号調節器30
3では、受信信号のC/Nに応じて前記テーブルを基に
得られた(width,shift)に対する参照信号
を選択し、メモリ304から排出し、相互相関器30
5、306において相互相関値計算を行うものとする。
ただし、所望のBER特性を満たしているshiftの
値が2つ以上存在する場合は、shiftが小さい方を
選定する。小さい方を選定することにより、図34から
わ分かるように、shiftが小さい方が演算完了時間
を短くすることができる。
【0137】このようにして設定したC/Nに対する
(width,shift)のデータテーブルをメモリ
に保持し、受信信号のC/Nに応じてテーブルから参照
信号を選定していくことにより、所望の精度での周波数
オフセット推定が可能となる。
【0138】次に、図35,36,37は、それぞれ比
較的C/Nが小さい場合、中程度の場合、大きい場合に
おける、それぞれの参照信号のshiftを一定とし、
widthを変化させた場合の正規化周波数オフセット
対ビット誤り率特性(以下BER特性とする。)を示す
グラフである。
【0139】これらの図から明らかなように、widt
hを大きくすると周波数オフセット推定精度が向上して
いることが分かる。また、C/Nが低くなるとある所望
のBERを得るためのwidthが大きくなっているこ
とが分かる。
【0140】ここで、所望のBERに設定して、受信信
号がC/N<25dBの時、(width,shif
t)=(32,16)、25dB≦C/N<30dBの
時、(width,shift)=(16,16)、3
0dB≦C/Nの時、(width,shift)=
(8,16)と設定し、その設定をC/Nに対する(w
idth,shift)のテーブルとして、予めメモリ
302に保持するようにする。参照信号調節器303で
は、受信信号のC/Nに応じて前記テーブルを基に得ら
れた(width,shift)に対応する参照信号を
選択し、メモリ304から排出し、相互相関器305、
306において相互相関値計算を行うものとする。ただ
し、所望のBER特性を満たしているwidthの値が
2つ以上存在する場合は、その中で最も小さいものを選
定する。小さい方を選定することにより、図38から分
かるように、演算完了時間を短く、かつハードウェア規
模を小さくすることができる。このようにして設定され
たデータテーブルを保持し、受信信号のC/Nに応じて
選定していくことにより所望の精度での周波数オフセッ
ト推定が可能となる。
【0141】次に、図39,40,41は、それぞれ比
較的C/Nが小さい場合、中程度の場合、大きい場合に
おける、それぞれの参照信号のshiftおよびwid
thを変化させた場合の正規化周波数オフセット対ビッ
ト誤り率特性(以下BER特性とする。)を示すグラフ
である。
【0142】ここで、所望のBERに設定して、受信信
号がC/N<23dBの時、(width,shif
t)=(32,16)、23dB≦C/N<30dBの
時、(width,shift)=(32,8)、30
dB<C/Nの時、(width,shift)=(1
6,8)と設定し、その設定をC/Nに対する(wid
th,shift)のテーブルとして、予めメモリ30
2に保持するようにする。参照信号調節器303では、
受信信号のC/Nに応じて前記テーブルを基に得られた
(width,shift)に対応する参照信号を選択
し、メモリ304から排出し、相互相関器305,30
6において相互相関値計算を行うものとする。ただし、
所望のBER特性を満たしている(width,shi
ft)の値が2つ以上存在する場合は、その中で最も演
算完了時間を短くできるものを選定する。
【0143】このようにして設定されたデータテーブル
を保持し、受信信号のC/Nに応じて選定していくこと
により所望の精度での周波数オフセット推定が可能とな
る。
【0144】次に、本発明のOFDM受信装置の第9実
施形態を図42を用いて説明する。
【0145】図42は、図30に示す周波数オフセット
推定器300における受信信号のC/N情報の入手手段
の一例を示すものであり、ここで、309は離散フーリ
エ変換器18からの各出力信号レベルを検出し、その検
出レベルから受信信号のC/Nを検出するC/N検出器
である。なお、その他の構成は図29に示すものと同様
であるので、説明を省略する。
【0146】OFDM信号生成過程において、サブキャ
リア数<FFTサンプル数の関係にあり、図45に示す
逆離散フーリエ変換器3において、情報データを割り当
てないサブキャリアには振幅0を割り当てて、OFDM
信号を生成する。一方、図42に示す受信器の離散フー
リエ変換器18において、前記で生成されたOFDM信
号を入力する。前記離散フーリエ変換器18の出力にお
いて、もし雑音がない場合には、振幅0を割り当てたサ
ブキャリアの出力は振幅0であるが、雑音があると、振
幅0を割り当てたサブキャリアの出力は、振幅が雑音レ
ベルとなる。よって、振幅0を割り当てたサブキャリア
の出力と情報データを割り当たサブキャリの出力から受
信信号のC/Nを検出することができる。このC/N検
出器309はこの原理により受信信号のC/Nを検出
し、その情報を周波数オフセット推定器300に得るこ
とができる。
【0147】
【発明の効果】本願請求項1または請求項12に記載の
発明は、スタートシンボル中の任意の一部に相当する参
照信号をN種類(Nは2以上の自然数)保持しておき、
このN種類の参照信号とOFDM信号との間で相互相関
値を計算し、その相互相関値の位相差から周波数オフセ
ット値の推定を行うので、N種類の参照信号とOFDM
信号との相関検出のタイミングを任意に設定することが
でき、周波数オフセット補償範囲を拡大することが可能
となる。
【0148】本願請求項2に記載の発明は、各参照信号
の組に対して、ある特定の周波数オフセットが存在する
状態における相互相関値の位相回転角に基づいた参照デ
ータ(等価的な推定時間差)TEを記憶手段に記憶して
おき、これを用いて位相回転角手段の出力を除算するこ
とにより、任意の参照信号を用いた場合にも、周波数オ
フセット値を求めることが可能となる。
【0149】本願請求項3または請求項5に記載の発明
は、推定された複数個の周波数オフセット値を平均して
出力された周波数オフセット値に基づいて、OFDM信
号の周波数オフセットを補償するので、雑音による推定
誤差を抑えることができる。
【0150】本願請求項4または請求項13に記載の発
明は、周波数オフセット値が推定される毎にその推定さ
れた周波数オフセット値に基づいてOFDM信号を位相
回転し、位相回転されたOFDM信号とN種類の参照信
号との相互相関値を計算し、それに基づいて周波数オフ
セット値を推定して周波数オフセットを補償するので、
推定回数を増やすにつれてより大きな周波数オフセット
を補償できる。
【0151】本願請求項6または請求項14に記載の発
明は、周波数オフセット値が推定される毎に、新たに求
められた相互相関値と参照信号間の時間差データのうち
既に周波数オフセットの推定に使用された時間差データ
を除く最小の時間差データに基づいて周波数オフセット
値を推定し、加算された周波数オフセット推定値により
周波数オフセットを補償するので、広範囲の周波数オフ
セットを高精度に補償できる。
【0152】本願請求項7乃至請求項10または請求項
14に記載の発明は、C/N情報を検出し、OFDM信
号と検出されたC/Nに基づいて最適な参照信号幅デー
タおよび参照信号間ずれ量データを有するN種類の参照
信号との相互相関値を計算し、それに基づいて周波数オ
フセット値を推定して周波数オフセットを補償するの
で、所望の精度で迅速に周波数オフセットを補償でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るOFDM受信装置
の周波数オフセット補償器を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係るOFDM受信装置
の周波数オフセット補償器の動作を示す説明図である。
【図3】本発明の第1実施形態に係るOFDM受信装置
の周波数オフセット補償器の正規化周波数オフセット対
ビット誤り率特性を示す説明図である。
【図4】本発明の第1実施形態に係るOFDM受信装置
の周波数オフセット補償器のスタートシンボルに対する
参照信号の位置を示す説明図である。
【図5】本発明の第1実施形態に係るOFDM受信装置
の周波数オフセット補償器の高CNR時で参照データ
(等価的な推定時間差)TEが異なる参照信号を用いた
場合の正規化周波数オフセット対ビット誤り率特性を示
す説明図である。
【図6】本発明の第1実施形態に係るOFDM受信装置
の周波数オフセット補償器の低CNR時で参照データ
(等価的な推定時間差)TEが異なる参照信号を用いた
場合の正規化周波数オフセット対ビット誤り率特性を示
す説明図である。
【図7】本発明の第2実施形態に係るOFDM受信装置
の周波数オフセット補償器を示すブロック図である。
【図8】本発明の第2実施形態に係るOFDM受信装置
の周波数オフセット補償器の動作の説明図である。
【図9】OFDM受信装置の周波数オフセット補償器に
おいて、比較的雑音が小さく、TE/Twが小さい場合
には、推定可能な周波数オフセットが大きくなることを
示す説明図である。
【図10】OFDM受信装置の周波数オフセット補償器
において、TE/Twが大きい場合には、推定可能な周
波数オフセットが小さくなることを示す説明図である。
【図11】OFDM受信装置の周波数オフセット補償器
において、TE/Twが小さい場合には、雑音により周
波数オフセット推定誤差が大きくなることを示す説明図
である。
【図12】OFDM受信装置の周波数オフセット補償器
において、TE/Twが大きい場合には、雑音による周
波数オフセット推定誤差が小さくなることを示す説明図
である。
【図13】OFDM受信装置の周波数オフセット補償器
において、周波数オフセット推定値と従来の周波数オフ
セット推定方法における周波数オフセット推定値との関
係を示すグラフである。
【図14】OFDM受信装置の周波数オフセット補償器
において、相互相関値の振幅が小さくなると、相互相関
値の位相角の推定誤差が大きくなることを示す説明図で
ある。
【図15】本発明の第3実施形態に係るOFDM受信装
置の周波数オフセット補償器を示すブロック図である。
【図16】本発明の第3実施形態に係るOFDM受信装
置の周波数オフセット補償器の動作を説明するためのブ
ロック図である。
【図17】本発明の第3実施形態に係るOFDM受信装
置の周波数オフセット補償器の動作を説明するためのブ
ロック図である。
【図18】本発明の第3実施形態に係るOFDM受信装
置の周波数オフセット補償器の動作を説明するためのブ
ロック図である。
【図19】本発明の第3実施形態に係るOFDM受信装
置の周波数オフセット補償器における処理手順を示すフ
ローチャートである。
【図20】本発明の第3実施形態に係るOFDM受信装
置の周波数オフセット補償器から得られる正規化周波数
オフセットとビット誤り率の関係を示すグラフである。
【図21】本発明の第4実施形態に係るOFDM受信装
置の周波数オフセット補償器を示すブロック図である。
【図22】本発明の第5実施形態に係るOFDM受信装
置の周波数オフセット推定器を示すブロック図である。
【図23】図22に示す周波数オフセット推定器のメモ
リ211に保持される参照信号間の関係を示す図であ
る。
【図24】本発明の第5実施形態に係るOFDM受信装
置の周波数オフセット推定器における処理手順を示すフ
ローチャートである。
【図25】本発明の第6実施形態に係る周波数オフセッ
ト推定器のメモリ211に保持される参照信号間の関係
を示す説明図である。
【図26】本発明の第7実施形態に係るOFDM受信装
置の周波数オフセット補償直交検波部を示すブロック図
である。
【図27】本発明の第7実施形態に係るOFDM受信装
置の周波数オフセット推定器を示すブロック図である。
【図28】図26に示す周波数オフセット補償直交検波
部のデジタル直交検波器を示すブロック図である。
【図29】本発明の第8実施形態に係るOFDM受信装
置の周波数オフセット推定器とデジタル直交検波器との
関係を示すブロック図である。
【図30】図29に示す周波数オフセット推定器を示す
ブロック図である。
【図31】比較的C/Nが小さい時の、参照信号の幅w
idthを一定とし、参照信号の時間差shiftを変
化させた場合の、正規化周波数オフセット対ビット誤り
率特性を示すグラフである。
【図32】比較的C/Nが中程度に大きい時の、参照信
号の幅widthを一定とし、参照信号の時間差shi
ftを変化させた場合の、正規化周波数オフセット対ビ
ット誤り率特性を示すグラフである。
【図33】比較的C/Nが大きい時の、参照信号の幅w
idthを一定とし、参照信号の時間差shiftを変
化させた場合の、正規化周波数オフセット対ビット誤り
率特性を示すグラフである。
【図34】参照信号の時間差shiftが小さい方が演
算完了時間が短くなることを示す説明図である。
【図35】比較的C/Nが小さい時の、参照信号の時間
差shiftをを一定とし、参照信号の幅widthを
変化させた場合の、正規化周波数オフセット対ビット誤
り率特性を示すグラフである。
【図36】比較的C/Nが中程度に大きい時の、参照信
号の時間差shiftを一定とし、参照信号の幅wid
thを変化させた場合の、正規化周波数オフセット対ビ
ット誤り率特性を示すグラフである。
【図37】比較的C/Nが大きい時の、参照信号の時間
差shiftを一定とし、参照信号の幅widthを変
化させた場合の、正規化周波数オフセット対ビット誤り
率特性を示すグラフである。
【図38】参照信号のwidthが小さい参照信号の方
が演算完了時間を短くなることを示す説明図である。
【図39】比較的C/Nが小さい時の、参照信号の時間
差shiftおよび参照信号の幅widthを変化させ
た場合の、正規化周波数オフセット対ビット誤り率特性
を示すグラフである。
【図40】比較的C/Nが中程度に大きい時の、参照信
号の時間差shiftおよび参照信号の幅widthを
変化させた場合の、正規化周波数オフセット対ビット誤
り率特性を示すグラフである。
【図41】比較的C/Nが大きい時の、参照信号の時間
差shiftおよび参照信号の幅widthを変化させ
た場合の、正規化周波数オフセット対ビット誤り率特性
を示すグラフである。
【図42】本発明の第9実施形態に係るOFDM受信装
置の受信信号のC/N情報を入手するC/N検出器を示
す図である。
【図43】(a)シングルキャリア変調信号のスペクト
ルと、(b)OFDM信号のスペクトルとを示す説明図
である。
【図44】OFDM信号における周波数オフセットの影
響を示す説明図である。
【図45】従来技術に係るOFDM送信装置を示すブロ
ック図である。
【図46】従来技術に係るOFDM送信装置のOFDM
信号のパケット構成を示す説明図である。
【図47】従来技術に係るOFDM受信装置を示すブロ
ック図である。
【図48】従来技術に係るOFDM受信装置におけるデ
ジタル直交検波器の一例を示すブロック図である。
【図49】従来技術に係るOFDM受信装置における周
波数オフセット補償器の一例を示すブロック図である。
【図50】従来技術に係るOFDM受信装置における周
波数オフセット補償器の相関器を示すブロック図であ
る。
【図51】従来技術に係るOFDM受信装置における周
波数オフセット補償器の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
35 シンボル同期位置推定器 37,108,110,207,208 位相回転回路 51,57,67,101,102,103,104,
115,211,212,302,304 メモリ 52,53,61,105,106,116,204,
205,305,306相互相関器 54、114,209,307 ピーク検出器 55,65 周波数オフセット推定回路 56,66 位相回転角計算回路 58,68 除算器 69 平均化回路 107,206,308 周波数オフセット計算器 109,213,215 遅延器 111,112,113,203,216 切替器 201 シンボル同期位置推定器 202 スタートシンボル抽出器 210 スイッチ 214 周波数オフセット推定値加算器 217,302 デジタル直交検波器 218,301 周波数オフセット推定器 303 参照信号調節器 309 C/N検出器
フロントページの続き (72)発明者 吉本 貴司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−219692(JP,A) 特開 平9−321733(JP,A) 特開 平7−143097(JP,A) 鬼沢武、溝口匡人、熊谷智明、高梨 斉、森倉正博,高速無線LAN用OFD M変調方式の同期系に関する検討,電子 情報通信学会技術研究報告,日本,社団 法人電素子情報通信学会,1998年 1月 23日,Vol.97 No.489,p.137 −142 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04J 11/00

Claims (15)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 データシンボルに先立ってスタートシン
    ボルが付加されたOFDM信号を受信して復調するOF
    DM受信装置において、 前記スタートシンボル中の任意の一部に相当する参照信
    号をN種類(Nは2以上の自然数)保持するメモリ手段
    と、 前記OFDM信号と前記N種類の参照信号との相互相関
    値を計算する相互相関手段と、 前記相互相関手段により得られたN個の相互相関値のピ
    ーク位置を検出するピーク位置検出手段と、 前記N個のピーク位置における相互相関値から、周波数
    オフセット値を推定する周波数オフセット推定手段とを
    備え、 前記周波数オフセット推定手段にて推定された周波数オ
    フセット値に基づいて、OFDM信号の周波数オフセッ
    トを補償することを特徴とするOFDM受信装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のOFDM受信装置にお
    いて、 前記周波数オフセット推定手段は、前記N個のピーク位
    置における各相互相関値間の位相差を計算する位相回転
    角計算手段と、 前記各参照信号の組に対して、ある特定の周波数オフセ
    ットが存在する状態における相互相関値の位相回転角に
    基づいた参照データを記憶する記憶手段と、 前記位相回転角計算手段にて求められた相互相関値間の
    位相差を、前記参照データで除算する除算手段とを有す
    ることを特徴とするOFDM受信装置。
  3. 【請求項3】 データシンボルに先立ってスタートシン
    ボルが付加されたOFDM信号を受信して復調するOF
    DM受信装置において、 前記スタートシンボル中の任意の一部に相当する参照信
    号をN種類(Nは3以上の自然数)保持するメモリ手段
    と、 前記OFDM信号と前記N種類の参照信号との相互相関
    値を計算する相互相関手段と、 前記相互相関手段により得られたN個の相互相関値のピ
    ーク位置を検出するピーク位置検出手段と、 前記N個のピーク位置における相互相関値から、推定さ
    れた複数個の周波数オフセット値を平均して出力する周
    波数オフセット推定手段とを備え、 前記周波数オフセット推定手段にて平均化された周波数
    オフセット値に基づいて、OFDM信号の周波数オフセ
    ットを補償することを特徴とするOFDM受信装置。
  4. 【請求項4】 データシンボルに先立ってスタートシン
    ボルが付加されたOFDM信号を受信して復調するOF
    DM受信装置において、 前記スタートシンボル中の任意の一部に相当する参照信
    号をN種類(Nは2以上の自然数)保持する第1のメモ
    リ手段と、 受信したOFDM信号または第2のメモリ手段に保持さ
    れている推定された周波数オフセット値に基づいて位相
    回転されたOFDM信号と、前記N種類の参照信号との
    相互相関値を計算する相互相関手段と、 前記相互相関手段により得られたN個の相互相関値のピ
    ーク位置における相互相関値から周波数オフセット値を
    推定する周波数オフセット推定手段と、 前記周波数オフセット推定手段にて推定された周波数オ
    フセット値に基づいて、受信したOFDM信号または推
    定された周波数オフセット値に基づいて位相回転された
    OFDM信号を位相回転して保持する前記第2のメモリ
    手段と、 前記周波数オフセット推定手段にて推定された周波数オ
    フセット値を加算する周波数オフセット推定値加算手段
    とを備え、 周波数オフセットの推定を行う際、1組の参照信号(1
    組は2種類以上の参照信号からなる)を用いて、繰り返
    し周波数オフセットの推定・補償を行うことにより、周
    波数オフセット推定値を求め、この周波数オフセット推
    定値の加算値に基づいて、OFDM信号の周波数オフセ
    ットを補償することを特徴とするOFDM受信装置。
  5. 【請求項5】 データシンボルに先立ってスタートシン
    ボルが付加されたOFDM信号を受信して復調するOF
    DM受信装置において、 前記スタートシンボル中の任意の一部に相当する参照信
    号をN種類(Nは3以上の自然数)保持する第1のメモ
    リ手段と、 受信したOFDM信号または第2のメモリ手段に保持さ
    れている推定された周波数オフセット推定値に基づいて
    位相回転されたOFDM信号と、前記N種類の参照信号
    との相互相関値を計算する相互相関手段と、 前記相互相関手段により得られたN個の相互相関値のピ
    ーク位置における相互相関値から周波数オフセット値を
    推定する周波数オフセット推定手段と、 前記周波数オフセット推定手段にて推定された周波数オ
    フセット値に基づいて、受信したOFDM信号または推
    定された周波数オフセット値に基づいて位相回転された
    OFDM信号を位相回転して保持する前記第2のメモリ
    手段と、 前記周波数オフセット推定手段にて推定された周波数オ
    フセット値を加算する周波数オフセット推定値加算手段
    とを備え、 周波数オフセットの推定を行う際、1組の参照信号(1
    組は3種類以上の参照信号からなる)を用いて、繰り返
    し周波数オフセットの推定・補償を行うことにより、周
    波数オフセット推定値を求め、この周波数オフセット推
    定値の加算値に基づいて、OFDM信号の周波数オフセ
    ットを補償することを特徴とするOFDM受信装置。
  6. 【請求項6】 データシンボルに先立ってスタートシン
    ボルが付加されたOFDM信号を受信して復調するOF
    DM受信装置において、 前記スタートシンボル中の任意の一部に相当するN種類
    (Nは2以上の自然数)の参照信号、および参照信号の
    組(1組は2種類以上の参照信号からなる)に対して、
    ある特定の周波数オフセットが存在する状態における相
    互相関値の位相回転角に基づいた複数の参照データを保
    持する第1のメモリ手段と、 受信したOFDM信号または第2のメモリ手段に保持さ
    れている推定された周波数オフセット値に基づいて位相
    回転されたOFDM信号と、前記参照信号のうち既に周
    波数オフセットの推定に使用された参照データを除く最
    小の参照データに対応する参照信号の組との相互相関値
    を計算する相互相関手段と、 前記相互相関手段により得られた相互相関値のピーク位
    置における相互相関値および参照信号の組に対応する前
    記参照データに基づいて周波数オフセット値を推定する
    周波数オフセット推定手段と、 前記周波数オフセット推定手段にて推定された周波数オ
    フセット値に基づいて、受信したOFDM信号または推
    定された周波数オフセット値に基づいて位相回転された
    OFDM信号を位相回転して保持する前記第2のメモリ
    手段と、 前記周波数オフセット推定手段にて推定された周波数オ
    フセット値を加算する周波数オフセット推定値加算手段
    とを備え、 周波数オフセットの推定を行う際、参照データの異なる
    複数の参照信号の組を用いて、繰り返し周波数オフセッ
    トの推定・補償を行うことにより、周波数オフセット値
    を求め、この周波数オフセット推定値の加算値に基づい
    て、OFDM信号の周波数オフセットを補償することを
    特徴とするOFDM受信装置。
  7. 【請求項7】 データシンボルに先立ってスタートシン
    ボルが付加されたOFDM信号を受信して復調するOF
    DM受信装置において、 前記スタートシンボル中の任意の一部に相当するN種類
    (Nは2以上の自然数)の参照信号を保持するととも
    に、それぞれの参照信号について、ある任意のC/Nに
    対して最適とされる参照信号幅データ、および前記各参
    照信号の組に対して、ある特定の周波数オフセットが存
    在する状態における相互相関値の位相回転角に基づいた
    参照データのテーブルを保持するメモリ手段と、 受信されたOFDM信号のC/Nを検出するC/N検出
    手段と、 前記OFDM信号と、前記検出されたC/Nに基づいて
    前記メモリ手段から選択された参照信号幅データおよび
    参照データに対応する前記N種類の参照信号との相互相
    関値を計算する相互相関手段と、 前記相互相関手段により得られたN個の相互相関値のピ
    ーク位置における相互相関値から、周波数オフセット値
    を推定する周波数オフセット推定手段とを備え、 前記周波数オフセット推定手段にて推定された周波数オ
    フセット値に基づいて、OFDM信号の周波数オフセッ
    トを補償することを特徴とするOFDM受信装置。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載のOFDM受信装置にお
    いて、 前記相互相関手段は、前記C/N検出手段が、相対的に
    小さなC/Nを検出した時は、前記OFDM信号と、前
    記メモリ手段から選択された所定の参照データおよび相
    対的に大きな前記参照信号幅データに対応する前記N種
    類の参照信号との相互相関値を計算する手段であること
    を特徴とするOFDM受信装置。
  9. 【請求項9】 請求項7に記載のOFDM受信装置にお
    いて、 前記相互相関手段は、前記C/N検出手段が、相対的に
    小さなC/Nを検出した時は、前記OFDM信号と、前
    記メモリ手段から選択された所定の参照信号幅データお
    よび相対的に大きな前記参照データに対応する前記N種
    類の参照信号との相互相関値を計算する手段であること
    を特徴とするOFDM受信装置。
  10. 【請求項10】 請求項7に記載のOFDM受信装置に
    おいて、 前記相互相関手段は、前記C/N検出手段が、相対的に
    小さなC/Nを検出した時は、前記OFDM信号と、前
    記メモリ手段から選択された相対的に大きな参照信号幅
    および相対的に大きな前記参照データに対応する前記N
    種類の参照信号との相互相関値を計算する手段であるこ
    とを特徴とするOFDM受信装置。
  11. 【請求項11】 請求項1乃至請求項10のいずれか1
    つの請求項記載のOFDM受信装置において、 前記周波数オフセット値に基づく、前記OFDM信号の
    周波数オフセットの補償は、前記OFDM受信装置に設
    けられる直交検波手段の局部発振器の周波数を制御する
    ことにより行うことを特徴とするOFDM受信装置。
  12. 【請求項12】 データシンボルに先立ってスタートシ
    ンボルが付加されたOFDM信号を受信して復調するO
    FDM受信装置の周波数オフセット補償方法において、 前記OFDM信号と、前記スタートシンボル中の任意の
    一部に相当するN種類(Nは2以上の自然数)の参照信
    号との相互相関値を計算するステップと、 得られたN個の相互相関値のピーク位置を検出するステ
    ップと、 前記N個のピーク位置における相互相関値から、周波数
    オフセット値を推定するステップと、 前記推定された周波数オフセット値に基づいて、OFD
    M信号の周波数オフセットを補償するステップと、 からなることを特徴とするOFDM受信装置の周波数オ
    フセット補償方法。
  13. 【請求項13】 データシンボルに先立ってスタートシ
    ンボルが付加されたOFDM信号を受信して復調するO
    FDM受信装置の周波数オフセット補償方法において、 受信したOFDM信号または保持されている推定された
    周波数オフセット値に基づいて位相回転されたOFDM
    信号と、前記スタートシンボル中の任意の一部に相当す
    るN種類(Nは2以上の自然数)の参照信号との相互相
    関値を計算するステップと、 前記相互相関値計算により得られたN個の相互相関値の
    ピーク位置における相互相関値から周波数オフセット値
    を推定するステップと、 前記推定された周波数オフセット値に基づいて、受信し
    たOFDM信号または推定された周波数オフセット値に
    基づいて位相回転されたOFDM信号を位相回転して保
    持するステップと、 前記推定された周波数オフセット値を加算するステップ
    と、 前記加算された周波数オフセット値に基づいて、OFD
    M信号の周波数オフセットを補償するステップと、 からなることを特徴とするOFDM受信装置の周波数オ
    フセット補償方法。
  14. 【請求項14】 データシンボルに先立ってスタートシ
    ンボルが付加されたOFDM信号を受信して復調するO
    FDM受信装置の周波数オフセット補償方法において、 受信したOFDM信号または保持されている推定された
    周波数オフセット値に基づいて位相回転されたOFDM
    信号と、前記スタートシンボル中の任意の一部に相当す
    るN種類(Nは2以上の自然数)の参照信号のうち既に
    周波数オフセットの推定に使用された参照データを除く
    最小の参照データに対応する参照信号の組との相互相関
    値を計算するステップと、 前記相互相関値計算により得られた相互相関値のピーク
    位置における相互相関値および参照信号の組に対応する
    参照データに基づいて周波数オフセット値を推定するス
    テップと、 前記推定された周波数オフセット値に基づいて、受信し
    たOFDM信号または推定された周波数オフセット値に
    基づいて位相回転されたOFDM信号を位相回転して保
    持するステップと、 前記推定された周波数オフセット値を加算するステップ
    と、 前記加算された周波数オフセット値に基づいて、OFD
    M信号の周波数オフセットを補償するステップと、 からなることを特徴とするOFDM受信装置の周波数オ
    フセット補償方法。
  15. 【請求項15】 データシンボルに先立ってスタートシ
    ンボルが付加されたOFDM信号を受信して復調するO
    FDM受信装置の周波数オフセット補償方法において、 受信されたOFDM信号のC/Nを検出するステップ
    と、 前記OFDM信号と、前記検出されたC/Nに基づいて
    選択された参照信号幅データおよび参照信号間ずれ量デ
    ータを有する前記スタートシンボル中の任意の一部に相
    当する前記N種類(Nは2以上の自然数)の参照信号と
    の相互相関値を計算するステップと、 前記相互相関手段により得られたN個の相互相関値のピ
    ーク位置における相互相関値から、周波数オフセット値
    を推定するステップと、 前記推定された周波数オフセット値に基づいて、OFD
    M信号の周波数オフセットを補償するステップと、 からなることを特徴とするOFDM受信装置の周波数オ
    フセット補償方法。
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