JP3583013B2 - 復調装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重(OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing 以下OFDMと略記する )変調方式を用いるバースト信号伝送システムの復調装置において、高精度の搬送波周波数同期を実現する復調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3にOFDMバースト信号のフォーマットを示す。図3に示されるように各バーストの先頭には同期用のプリアンブルおよび伝搬路推定用のプリアンブルが配置される。
【0003】
図5に従来のOFDM復調装置の構成を示す。このOFDM復調装置は、バーストOFDM変調信号を受信するためのアンテナ1と、アンテナ1を介して受信された変調信号をアナログ複素ベースバンド信号に変換し、出力する直交検波回路2と、直交検波回路2から出力されたアナログ複素ベースバンド信号を標本量子化する標本量子化手段としてのA/D変換器3、4と、このA/D変換器3、4にて標本量子化されたベースバンド信号をタイミング同期処理するタイミング同期処理手段および前記ベースバンド信号を搬送波周波数同期処理する搬送波周波数同期処理手段を含み同期処理後の信号を出力する同期回路5と、同期回路から出力された同期処理後の信号をフーリエ変換しバーストOFDM変調信号をサブキャリア毎の信号に分離するフーリエ変換回路6と、フーリエ変換回路6から出力された信号から伝搬路歪を推定し、伝搬路歪情報を出力する伝搬路歪推定回路7と、フーリエ変換回路6から出力された信号を伝搬路歪推定回路7が出力する伝搬路歪情報を用いて歪補償し、歪補償後の信号を出力する伝搬路歪補償回路8と、この歪補償後の信号を各サブキャリア毎に復調し、復調データを出力するサブキャリア復調回路9とを備える構成である。
【0004】
この図5に示す従来の復調装置においては、同期回路5において同期用のプリアンブルを用いて搬送波周波数同期とシンボルタイミング同期を確立している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
OFDM変調方式は送信するデータを複数のサブキャリアに分割して変調するマルチキャリア変調方式である。マルチキャリア化することで各サブキャリアは狭帯域となり耐マルチパスフェージング特性に優れる。一方、搬送波の周波数ずれに対して特性劣化が大きくなる問題もある。そこで、受信側で高精度の搬送波周波数同期を実現することが望まれている。図5の従来の復調装置構成例において、同期回路5は、バースト信号の先頭に配置される同期用のプリアンブルを用いて搬送波周波数同期動作を行っており、ここで周波数検出誤差が生じると、そのバースト信号すべてについて復調データの信頼性が低下してしまう。
【0006】
本発明は、このような問題を解決するもので、搬送波周波数誤差を検出して搬送波周波数ずれに対する特性劣化を改善することを目的とする。また、回路規模の増加を大きくすることなく高精度の搬送波同期動作を実現することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の復調装置は、送信機から出力されるバーストOFDM変調信号を伝搬路を介して受信・復調するOFDM復調装置に関する。
【0008】
ここで本発明の復調装置の特徴は、受信されたバーストOFDM変調信号をベースバンド信号に変換する直交検波回路と、この直交検波回路から出力された前記ベースバンド信号を標本量子化する標本量子化手段と、この標本量子化手段で標本量子化されたベースバンド信号のタイミング同期処理および搬送波周波数同期処理を行う同期回路と、この同期回路から出力される同期処理後の信号をフーリエ変換し前記バースト直交周波数分割多重変調信号をサブキャリア毎の信号に分離するフーリエ変換回路と、このフーリエ変換回路から出力される信号から伝搬路歪を推定し伝搬路歪情報を出力する伝搬路歪推定回路と、前記フーリエ変換回路から出力される信号に対して前記伝搬路歪情報を用いて歪補償を行う伝搬路歪補償回路と、この伝搬路歪補償回路が出力する歪補償後の信号を各サブキャリア毎に復調し復調データを出力するサブキャリア復調回路と、前記伝搬路歪補償回路の出力する歪補償後の信号を用いて搬送波周波数誤差補償用の搬送波周波数誤差情報を生成し出力する周波数誤差推定回路とを備えたことにある。
【0009】
また周波数誤差推定回路は、前記伝搬路歪補償回路から出力される前記歪補償後の信号の基準信号点からのずれを積分し、搬送波周波数誤差情報を生成する積分手段あるいは受信パイロット信号の基準位相からのずれを積分する手段を含むことができる。
【0010】
また伝搬路歪推定回路は、前記周波数誤差推定回路から出力される搬送波周波数誤差情報を用い、前記伝搬路歪補償回路において搬送波周波数誤差を補償するよう前記伝搬路歪情報を補正する手段を備えることができる。
【0011】
また同期回路は、前記周波数誤差推定回路から出力される搬送波周波数誤差情報を用い、前記搬送波周波数同期処理手段において搬送波周波数誤差補償動作の補正を行う手段を含むことができる。
【0012】
上記のように構成された本発明においては、周波数誤差推定回路は同期回路における搬送波周波数同期動作後の残存周波数誤差を、後段の伝搬路歪補償後の各サブキャリア信号から検出しその補償を行うので、高精度の搬送波周波数同期動作を実現でき、搬送波の周波数ずれによる特性劣化を防止することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0014】
図1に本発明のOFDM復調装置の実施の形態の一例を示す。また図3にOFDMバースト信号のフォーマットを示す。図3のように各バーストの先頭には同期用のプリアンブルおよび伝搬路推定用のプリアンブルが配置される。
【0015】
この図1の復調装置は、送信側でOFDM変調されたバーストOFDM変調信号を受信するためのアンテナ1と、アンテナ1を介して受信された変調信号をアナログ複素ベースバンド信号に変換し出力する直交検波回路2と、直交検波回路から出力されたアナログ複素ベースバンド信号を標本量子化する標本量子化手段としてのA/D変換器3、4と、A/D変換器3、4にて標本量子化されたベースバンド信号をタイミング同期処理するタイミング同期処理手段および前記ベースバンド信号を搬送波周波数同期処理する搬送波周波数同期処理手段を含む同期処理後の信号を出力する同期回路5と、同期回路5から出力された同期処理後の信号をフーリエ変換しバーストOFDM変調信号をサブキャリア毎の信号に分離するフーリエ変換回路6と、フーリエ変換回路6から出力された信号から伝搬路歪を推定し伝搬路歪情報として出力する伝搬路歪推定回路7と、フーリエ変換回路6から出力された信号を伝搬路歪推定回路7が出力する伝搬路歪情報を用いて歪補償し、歪補償後の信号を出力する伝搬路歪補償回路8と、歪補償後の信号を各サブキャリア毎に復調し復調データを出力するサブキャリア復調回路9と、歪補償後の信号を用いて搬送波周波数誤差情報を生成し出力する周波数誤差推定回路10とを備えている。
【0016】
次に図1のOFDM復調装置の動作を説明する。
【0017】
図1において、アンテナ1に受信OFDMバースト変調信号が入力される。直交検波回路2は、入力される受信OFDMバースト変調信号を搬送波にほぼ近いローカル信号によりアナログ複素ベースバンド信号に変換する。A/D変換器3、4は直交検波回路2より出力されるアナログ複素ベースバンド信号を標本量子化する。同期回路5は同期用プリアンブル受信時にA/D変換器3、4より出力される標本量子化後のディジタル複素ベースバンド信号を入力し、搬送波周波数同期とシンボルタイミング同期を確立する。フーリエ変換回路6は、同期回路5の出力信号を高速フーリエ変換し、OFDM変調信号を各サブキャリア毎の信号に分離する。
【0018】
伝搬路歪推定回路7は、伝搬路推定用のプリアンブル受信時に、フーリエ変換回路6からの各サブキャリア毎に分離された信号を用いて伝搬路特性を推定し、伝搬路歪補償信号を出力する。伝搬路歪補償回路8は伝搬路推定用のプリアンブル後のデータ信号に対して、伝搬路歪推定回路7からの伝搬路歪補償信号を用いて伝搬路歪補償を行う。サブキャリア復調回路9は歪み補償後の信号を入力し、サブキャリアごとの復調を行う。周波数誤差推定回路10は伝搬路歪補償回路8からの各サブキャリア信号を用いて搬送波周波数誤差情報を生成し出力する。
【0019】
ここで搬送波周波数誤差の検出は、例えばサブキャリア毎の歪補償後の信号において基準信号点からの位相ずれ情報を積分することにより得られる。また全サブキャリアの内指定された数キャリアについて既知のパイロット信号を挿入して送信し、受信側で受信パイロット信号の基準位相からのずれを積分することにより得る方法によっても搬送波周波数誤差を検出できる。伝搬路歪推定回路7は、搬送波の残存周波数誤差をキャンセルするように伝搬路歪補償用の係数を修正して、伝搬路歪補償回路8へ出力する。
【0020】
次に図2に本発明の第二の実施の形態の例を示す。図2の復調装置においても同様に、図3のフォーマットのOFDMバースト信号を受信し、同期用プリアンブルを用いた同期確立および伝搬路推定用プリアンブルを用いた伝搬路歪補償を行う。ここで周波数誤差推定回路10にて歪み補償後の信号から検出する、残存搬送波周波数誤差情報を同期回路5へ帰還する点が図1の第一の実施の形態と異なる。
【0021】
図4に図2に示す同期回路5の内部構成例を示す。図4に示される同期回路5では、入力される複素ベースバンド信号は、複素乗算器13において搬送波周波数推定回路11からの制御により搬送波周波数同期処理される。さらにシンボル同期回路14において、シンボルタイミング推定回路12からの制御によりタイミング同期処理される。ここで同期回路5において周波数誤差推定回路10より入力される搬送波周波数誤差情報により周波数同期用複素乗算器13の係数を修正する。
【0022】
以上の構成及び動作により高精度の搬送波周波数同期動作を行うことができる。例えば図1において伝搬路歪補償回路は、サブキャリア毎に複素乗算器を備え、伝搬路歪推定回路からの振幅及び位相の補正情報により歪補償を行う。今、i番目サブキャリアのnシンボル目の補正係数を
Ci(n)=(Ai(n), θi(n))
とする。ここでAi(n) は振幅、θi(n)は位相情報を表す。伝搬路推定用のプリアンブルにより設定する歪補償用の係数は、そのバースト中はnによらず一定である。つまり
Ai(n)= Ai(1)、θi(n)=θi(1)
となる。その後周波数誤差推定回路において搬送波周波数誤差により生じる1シンボル間隔での位相回転θeが検出されると補正係数は次のように修正される。
Ci(n)=(Ai(1), θi(1)+(n−1)* θe)
これにより搬送波周波数誤差を補償することができる。
【0023】
図2に示す復調装置においても同様にして搬送波周波数誤差により生じる位相回転を補償するよう同期回路の複素乗算器の係数を修正する。
【0024】
【発明の効果】
本発明は、同期回路における搬送波周波数同期動作に加えて、後段の伝搬路歪補償後の各サブキャリア信号から搬送波周波数誤差を検出し、伝搬路歪補償用の係数を修正することにより搬送波周波数補正の微調整を行うので高精度の搬送波周波数同期を実現でき、周波数ずれによる特性劣化を防止できる。
【0025】
また、伝搬路歪補償後の各サブキャリア信号から搬送波周波数誤差を検出し、この情報を同期回路に帰還することにより周波数補正の微調整を行うので高精度の搬送波周波数同期を実現でき、周波数ずれによる特性劣化を防止できる。
【0026】
また、いずれの場合にも同期回路における搬送波周波数同期動作後の残存搬送波周波数誤差を、後段の伝搬路歪補償後の各サブキャリア信号から検出しその補償を行う。これにより高精度の搬送波周波数同期動作を実現できる。
【0027】
さらに、その残存搬送波周波数誤差の補償はもともと備えている複素乗算器を用いるので回路規模の増加はほとんどない。従って従来と同程度の回路規模で高精度の搬送波周波数同期動作を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の復調装置の第一の実施の形態を示す図。
【図2】本発明の復調装置の第二の実施の形態を示す図。
【図3】バーストフォーマット構成例を示す図。
【図4】第二の実施の形態での同期回路の構成例を示す図。
【図5】従来の復調装置の構成例を示す図。
【符号の説明】
1 アンテナ
2 直交検波回路
3、4 A/D変換器
5 同期回路
6 フーリエ変換回路
7 伝搬路歪推定回路
8 伝搬路歪補償回路
9 サブキャリア復調回路
10 周波数誤差推定回路
11 搬送波周波数推定回路
12 シンボルタイミング推定回路
13 複素乗算器
14 シンボル同期回路

Claims (2)

  1. 受信されたバースト直交周波数分割多重変調信号をベースバンド信号に変換する直交検波回路と、
    この直交検波回路から出力された前記ベースバンド信号を標本量子化する標本量子化手段と、
    この標本量子化手段で標本量子化されたベースバンド信号のタイミング同期処理および搬送波周波数同期処理を行う同期回路と、
    この同期回路から出力される同期処理後の信号をフーリエ変換し前記バースト直交周波数分割多重変調信号をサブキャリア毎の信号に分離するフーリエ変換回路と、
    このフーリエ変換回路から出力される信号から伝搬路歪を推定し伝搬路歪情報を出力する伝搬路歪推定回路と、
    前記フーリエ変換回路から出力される信号に対して前記伝搬路歪情報を用いて歪補償を行う伝搬路歪補償回路と、
    この伝搬路歪補償回路が出力する歪補償後の信号を各サブキャリア毎に復調し復調データを出力するサブキャリア復調回路と、
    前記伝搬路歪補償回路の出力する歪補償後の信号を用いて搬送波周波数誤差補償用の搬送波周波数誤差情報を生成し出力する周波数誤差推定回路と
    を備え、
    前記伝搬路歪推定装置は、前記周波数誤差推定回路が出力する搬送波周波数誤差情報を入力し、前記伝搬路歪補償回路において搬送波周波数誤差を補償するように前記伝搬路歪情報を補正する手段を含
    前記周波数誤差推定回路は、前記伝搬路歪補償回路から出力される歪補償後の信号の基準信号点からのずれを積分し、または受信パイロット信号の基準位相からのずれを積分して搬送波周波数誤差情報を生成する積分手段を含み、
    前記同期回路と前記伝搬路歪補償回路の2段階で搬送波周波数ずれを補償する
    ことを特徴とする復調装置。
  2. 受信されたバースト直交周波数分割多重変調信号をベースバンド信号に変換する直交検波回路と、
    この直交検波回路から出力された前記ベースバンド信号を標本量子化する標本量子化手段と、
    この標本量子化手段で標本量子化されたベースバンド信号のタイミング同期処理および搬送波周波数同期処理を行う同期回路と、
    この同期回路から出力される同期処理後の信号をフーリエ変換し前記バースト直交周波数分割多重変調信号をサブキャリア毎の信号に分離するフーリエ変換回路と、
    このフーリエ変換回路から出力される信号から伝搬路歪を推定し伝搬路歪情報を出力する伝搬路歪推定回路と、
    前記フーリエ変換回路から出力される信号に対して前記伝搬路歪情報を用いて歪補償を行う伝搬路歪補償回路と、
    この伝搬路歪補償回路が出力する歪補償後の信号を各サブキャリア毎に復調し復調データを出力するサブキャリア復調回路と、
    前記伝搬路歪補償回路の出力する歪補償後の信号を用いて搬送波周波数誤差補償用の搬送波周波数誤差情報を生成し出力する周波数誤差推定回路と
    を備え、
    前記同期回路は、前記周波数誤差推定回路が出力する搬送波周波数誤差情報を入力し、前記搬送波周波数同期処理において搬送波周波数誤差補償動作の補正を行う手段を含み、
    前記周波数誤差推定回路は、前記伝搬路歪補償回路から出力される歪補償後の信号の基準信号点からのずれを積分し、または受信パイロット信号の基準位相からのずれを積分して搬送波周波数誤差情報を生成する積分手段を含み、
    前記同期回路は前記標本量子化されたベースバンド信号を用いた搬送波周波数同期処理と前記搬送波周波数誤差情報を用いた搬送波周波数誤差補償動作の2段階で搬送波周波数 ずれを補償する
    ことを特徴とする復調装置。
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