JP3616550B2 - Ofdm復調装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:以下、OFDMと称する)変調方式を用いるバースト信号伝送システムのOFDM復調装置に関し、特に、同期回路の処理遅延が短縮できるOFDM復調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
高速無線LANなどの高速データ伝送用に有望な変調方式としてOFDM変調方式が検討されている。そして、OFDM変調された変調信号を受信する従来のOFDM復調装置を図面を用いて説明する。
【0003】
図4は、従来のOFDM復調装置の構成を示すブロック図である。また、図5は、OFDMバースト信号のフォーマットを示した図である。
【0004】
図5のように各バーストデータ23の先頭にはシンボル同期用のシンボル同期用プリアンブル21および搬送波周波数・伝搬路推定用プリアンブル22が配置されている。
【0005】
図4において、アンテナ1に受信OFDMバースト信号が入力される。直交検波回路2は、搬送波周波数にほぼ近い周波数のローカル信号により受信信号をアナログ複素ベースバンド信号に準同期検波する。
【0006】
A/D変換器3,4は、直交検波回路2より出力される直交成分と同相成分のアナログ複素ベースバンド信号をそれぞれ標本量子化する。
【0007】
同期回路10は、A/D変換器3,4より出力される標本量子化されたデジタル複素ベースバンド信号を入力して同期動作を行う。
【0008】
図6は同期回路10を示すブロック図である。図6において、デジタル複素ベースバンド信号を入力したシンボルタイミング推定回路14は、図5に示したシンボル同期用プリアンブル21を受信時に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によりシンボル同期を確立する。
【0009】
そして、シンボルタイミング推定回路14は、シンボルタイミングを搬送波周波数推定回路11およびシンボル同期処理回路13に出力する。
【0010】
搬送波周波数推定回路11は、繰り返しパタンをもつ搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブル22を受信時に、周期的に現れる同じパタン間の位相回転を検出して、搬送波周波数誤差を推定し、周波数誤差補償信号を複素乗算器12に出力する。搬送波周波数推定回路の具体的構成としては、例えばF.Daffara and O.Adami,”A new frequency detector for orthogonal muliticarrier transmission techniques.” Proc. of VTC’95, pp804−809に記載されている。
遅延回路15は、ディジタル複素ベースバンド信号を入力して一定時間(ほぼ搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブル22の時間)遅延した後複素乗算器12に入力する。
【0011】
複素乗算器12では、周波数誤差補償信号と遅延回路15の出力とを複素乗算して搬送波の周波数ずれを補償する。
【0012】
搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブル22は、複素乗算器12の出力をシンボル同期処理回路13によりシンボル同期化した後、同期回路10から出力される。
【0013】
また、図4のフーリエ変換回路(FFT)6は、同期回路5の出力信号をフーリエ変換し、OFDM変調信号を各サブキャリア毎の信号に分離する。
【0014】
伝搬路歪推定回路16は、搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブル22を受信時に、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入力し、伝搬路特性H(ω)を推定する。
【0015】
ここで、搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブル22は、伝搬路歪推定回路16において伝搬路特性H(ω)の推定に用いられる。
【0016】
その推定結果により伝搬路歪推定回路16は伝搬路歪補償用の係数1/H(ω)を伝搬路歪補償回路8へ出力する。
【0017】
伝搬路歪補償回路8は、各サブキャリア毎に分離された信号を入力し、伝搬路歪補償用の係数1/H(ω)を複素乗算することにより伝搬路歪補償を行う。
【0018】
図7は具体的な伝搬路歪推定回路16のブロック図を示した図である。
本図において,搬送波周波数・伝搬路推定用プリアンブル信号22は、伝搬路推定回路16の複素乗算器161に入力される。また、基準信号記憶回路163には搬送波周波数・伝搬路推定用プリアンブル信号22のパタンの逆数が記憶されて、伝搬路推定回路16の複素乗算器161の他の入力に入力される。複素乗算器161の出力では、両入力信号の乗算が行われて伝搬路特性の推定結果H(ω)が得られる.複素乗算器161の出力H(ω)は、逆数回路162に入力されて、伝搬路歪補償用の係数1/H(ω)が計算される。そして、この伝搬路歪補償係数1/H(ω)とFFT6の出力が複素乗算器8で乗算されて伝搬路歪が補償される。
次に,サブキャリア復調回路9は歪み補償後の信号を入力し、サブキャリア毎の復調を行う。
一般にコサインロールオフフィルタは、矩形波を伝送する際、反射による干渉が起こらないようにタップ数の倍数の位置に波形が位置するように調整する場合に用いられる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明したように従来のOFDM復調装置は、搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブルについて搬送波周波数ずれの補償のために用いられる同期回路10内に遅延回路15を有していた。
【0020】
ここで、直交周波数分割多重(OFDM)変調方式は送信するデータを複数の低速のサブキャリアに分割して伝送している。このため、1シンボルの間隔が長く(一般には、約4μsec程度)、遅延回路15の遅延時間はシンボル単位の整数倍となる。この場合、このような長い遅延時間を同期回路10内に持つことは、そのままシンボル単位での同期処理時間の増大となることになる。
【0021】
従って、この同期回路内の遅延回路による遅延時間のために、OFDM通信方式全体のスループットを低下させる問題を有していた。
【0022】
【問題を解決するための手段】
上述した問題を解決するため本発明のOFDM復調装置は、直交周波数分割多重(OFDM)変調信号を復調するOFDM復調装置において、前記OFDM変調信号を2系列の複素ベースバンド信号に直交検波する準同期検波回路と、前記複素ベースバンド信号が入力され、複素ベースバンド信号から搬送波周波数誤差を推定して周波数誤差補償信号として出力すると伴に、シンボル同期を確立する同期回路と、前記同期回路の出力をフーリエ変換して、各サブキャリア毎の信号に分離するFFTと、前記FFTの出力と前記同期回路から出力される周波数誤差補償信号に基づき搬送波周波数誤差を補償し、伝搬路歪の推定を行う伝搬路歪推定回路と、前記伝搬路歪推定回路の出力に基づき前記FFTの出力の伝搬路歪を補償する伝搬路歪補償回路と、前記伝搬路歪補償回路の出力からサブキャリア毎の復調を行う復調回路とを有して、FFT前の複素ベースバンド信号からの前記周波数誤差補償信号に基づき、FFT後の信号に対して伝播路歪補償を行うことを特徴とする。
【0023】
具体的には、遅延回路を持たない同期回路内の搬送波周波数推定回路で搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブル信号を用いて周波数誤差補償信号が検出される。そして、周波数誤差補償信号は伝搬路歪推定回路の複素乗算器へ出力されて、複素乗算器の出力にて周波数誤差により生ずる位相回転が補正された後,伝搬路歪が推定されれて伝搬路歪補償を行う。この結果,搬送波周波数ずれの補償をFFT前段の同期回路で行わずにFFT後に行う。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【0025】
図1は本発明のOFDM復調装置の構成を示すブロック図である。また、OFDMバースト信号のフォーマットは、図5に示した構成である。図1において、アンテナ1に受信OFDMバースト信号が入力される。直交検波回路2は、搬送波周波数にほぼ近い周波数のローカル信号により受信信号をアナログ複素ベースバンド信号に準同期検波する。
【0026】
A/D変換器3,4は、直交検波回路2より出力される直交成分と同相成分のアナログ複素ベースバンド信号をそれぞれ標本量子化する。
【0027】
同期回路5は、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、同期動作を行う。
【0028】
図2に同期回路5の構成を示す。図2において、シンボルタイミング推定回路14は、シンボル同期用プリアンブル21を受信時に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によりシンボル同期を確立する。
【0029】
そして、シンボルタイミング推定回路14は、シンボルタイミングを搬送波周波数推定回路15およびシンボル同期処理回路13に出力する。
【0030】
搬送波周波数推定回路15は、繰り返しパタンを有する搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブル22を受信し、周期的に現れる同一パタン間の位相回転を検出して搬送波周波数誤差を推定し、周波数誤差補償信号10として伝搬路歪推定回路7に出力する。一方,搬送波周波数推定回路15は、他の出力としてこの結果と共に出力する。
【0031】
この時、図6に示した従来の同期回路10では、複素乗算器12の前に遅延回路15が設けられていた。しかし、本発明の同期回路5では、複素乗算器12の前に遅延回路がないため搬送波周波数推定結果が出る前に搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブル22は複素乗算器12を通過することになる。従って、本発明の同期回路5では、搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブル22区間では、周波数補償が施されないことになる。
【0032】
搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブル22は、その後シンボル同期処理回路13によりシンボル同期した後、同期回路5より出力される。
【0033】
また、プリアンブル21,22以後のデータ23については、搬送波周波数推定回路15から周波数誤差補償信号16を複素乗算器12に入力させて、周波数補償が行われ、また、シンボルタイミングがシンボル同期処理回路13に出力されシンボル同期処理がなされる。
【0034】
図1のフーリエ変換回路(FFT)6は、同期回路5の出力信号をフーリエ変換し、OFDM変調信号を各サブキャリア毎の信号に分離する。
【0035】
伝搬路歪推定回路7は、搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブル22を受信時に、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入力し、伝搬路特性H(ω)を推定する。
【0036】
ここで、搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブル22は、伝搬路歪推定回路7において、同期回路5からの周波数誤差情報によりまず搬送波周波数が補償され、その後伝搬路特性H(ω)の推定に用いられる。
その推定結果により伝搬路歪推定回路7は伝搬路歪補償用の係数1/H(ω)を伝搬路歪補償回路8へ出力する。
【0037】
伝搬路歪補償回路8は、各サブキャリア毎に分離された信号を入力し、伝搬路歪補償用の係数1/H(ω)を複素乗算することにより伝搬路歪補償を行う。
図3は、具体的な伝搬路歪推定回路7のブロック図を示すブロック図である。本図において,搬送波周波数・伝搬路推定用プリアンブル信号22は、伝搬路推定回路7の複素乗算器71に入力される。また、複素乗算器71には同期回路5から出力された周波数誤差補償信号10が入力される。複素乗算器71では、周波数誤差補償信号10からの周波数誤差情報を利用して周波数誤差により生ずる位相回転が補正される。複素乗算器71の出力は、搬送波周波数・伝搬路推定用プリアンブル信号22のパタンの逆数が記憶された基準信号記憶回路74の出力と複素乗算器72で乗算されされて伝搬路歪推定結果H(ω)が得られる.さらに、複素乗算器72の出力H(ω)は、逆数回路75に入力されて、伝搬路歪補償用の係数1/H(ω)が計算される。そして、この伝搬路歪補償係数1/H(ω)とFFT6の出力が複素乗算器8で乗算されて伝搬路歪が補償される。
【0038】
次に、サブキャリア復調回路9は歪み補償後の信号を入力し、サブキャリア毎の復調を行う。
【0039】
図1に示した実施例では、準同期検波回路として、受信信号を入力して最初に直交検波してからA/D変換をする構成で示したが、逆に、最初にA/D変換した後直交検波する準同期検波の構成でも良いことは勿論である。
【0040】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は同期回路の処理遅延時間を短くするため、搬送波周波数・伝搬路推定用のプリアンブルについて、搬送波周波数ずれの補償を同期回路で行わずFFT後に行う。
【0041】
この結果、従来のように同期回路に遅延回路を設けことなくFFTの処理遅延を利用す
ることにより、同期回路の処理遅延を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のOFDM復調装置のブロック図である。
【図2】図1の同期回路5の構成を示すブロック図である。
【図3】図1の伝搬路歪推定回路7の構成を示すブロック図である。
【図4】従来のOFDM復調装置にブロック図である。
【図5】OFDMバースト信号のフォーマットを示す図である。
【図6】図4の同期回路5の構成を示すブロック図である。
【図7】図4の伝搬路歪推定回路16の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 アンテナ
2 直交検波回路
3、4 A/D変換喜
5 同期回路
6 FFT
7 伝送路歪推定回路
8 伝搬路歪補償回路
9 サブキャリア復調器
10 同期回路
11 搬送波周波数推定回路
12 複素乗算器
13 シンボル同期処理回路
14 シンボルタイミング推定回路
15 遅延回路
16 伝搬路歪推定回路
21 シンボル同期用プリアンブル
22 搬送波周波数・伝搬路推定用プリアンブル
23 データ
Claims (4)
- 直交周波数分割多重(OFDM)変調信号を復調するOFDM復調装置において、
前記OFDM変調信号を2系列の複素ベースバンド信号に直交検波する準同期検波回路と、
前記複素ベースバンド信号が入力され、複素ベースバンド信号から搬送波周波数誤差を推定して周波数誤差補償信号として出力すると伴に、シンボル同期を確立する同期回路と、
前記同期回路の出力をフーリエ変換して、各サブキャリア毎の信号に分離するFFTと、
前記FFTの出力と前記同期回路から出力される周波数誤差補償信号に基づき搬送波周波数誤差を補償し、伝搬路歪の推定を行う伝搬路歪推定回路と、前記伝搬路歪推定回路の出力に基づき前記FFTの出力の伝搬路歪を補償する伝搬路歪補償回路と、
前記伝搬路歪補償回路の出力からサブキャリア毎の復調を行う復調回路とを有して、
FFT前の複素ベースバンド信号からの前記周波数誤差補償信号に基づき、FFT後の信号に対して伝播路歪補償を行うことを特徴とするOFDM復調装置。 - 前記OFDM変調信号は、先頭からシンボル同期用プリアンブル、搬送波周波数・伝搬路推定用プリアンブル、データが順次配列されたバースト信号であることを特徴とする請求項1記載のOFDM復調装置。
- 前記同期回路は、前記複素ベースバンド信号からシンボルタイミングを推定する手段と、前記複素ベースバンド信号から搬送波周波数を推定し搬送波誤差補償信号を出力する手段と、前記複素ベースバンド信号と前記搬送波誤差補償信号を乗算する手段と、
その乗算結果を前記推定されたシンボルタイミングに基づきシンボル同期する手段と
からなることを特徴とする請求項1記載のOFDM復調装置。 - 前記シンボル同期用プリアンブルと搬送波周波数・伝搬路推定用プリアンブルは、それぞれの信号に基づき前記シンボル同期と前記搬送波周波数誤差の補償が行われることを特徴とする請求項1記載のOFDM復調装置。
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