JP4124426B2 - マルチキャリア受信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話などの移動体通信システムおよび無線通信システムにおいて使用されるマルチキャリア受信装置に関するものであり、特に、周波数オフセットおよびクロック偏差を補償可能なマルチキャリア受信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、移動体通信システムおよび無線通信システムにおいては、送信装置側の局部発振器の周波数と受信装置側の局部発振器の周波数が完全に一致していない。そのため、受信装置にて受信した信号に周波数オフセットおよびクロック偏差が生じる。具体的にいうと、周波数オフセットは、高周波からベースバンド信号にダウンコンバートする際に発生し、これにより、ベースバンドの受信信号の位相が時間とともに回転することになる。また、クロック偏差により、アナログ信号からディジタル信号に変換する際のサンプリングタイミングが時間とともにずれることになる。特に、マルチキャリア通信においては、周波数オフセットおよびクロック偏差の影響により、通信品質が劣化しやすい。
【０００３】
そのため、マルチキャリア通信においては、受信装置側がサンプリングされた離散信号を一定周期単位にずらすことによって、サンプリングタイミングのずれを補償する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記、従来のマルチキャリア受信装置においては、離散信号をずらした場合に、サブキャリア毎に異なる位相回転が発生し、この位相回転により通信品質が劣化する、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タイミング補正時に発生するサブキャリア毎に異なる位相回転を補正することによって、良好な受信品質を実現可能なマルチキャリア受信装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるマルチキャリア受信装置にあっては、推定されたタイミング補正量を用いて受信信号のタイミングのずれを補正し、さらに、当該補正後の受信信号からサブキャリアシンボルを抽出するサブキャリア抽出手段と、推定されたサブキャリア位相回転補正量を用いて、各サブキャリアシンボルの位相回転をサブキャリア毎に補正するサブキャリア位相回転補正手段と、位相回転補正後の受信信号に基づいてサブキャリアシンボルを復調する復調手段と、復調後のサブキャリアシンボルに基づいて、各サブキャリアのサブキャリア位相回転補正量を推定する補正量推定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
つぎの発明にかかるマルチキャリア受信装置にあっては、さらに、前記サブキャリア位相回転補正手段により補正されたサブキャリアシンボルから拡散符号による位相回転を除去する拡散符号除去手段、を備え、前記サブキャリア抽出手段は、推定された周波数オフセット補正量およびタイミング補正量を用いて、受信信号の周波数オフセットによる位相回転およびタイミングのずれを補正し、さらに、当該補正後の受信信号からサブキャリアシンボルを抽出し、前記補正量推定手段は、拡散符号除去後のサブキャリアシンボルに基づいて、周波数オフセット補正量およびタイミング補正量を推定することを特徴とする。
【０００８】
つぎの発明にかかるマルチキャリア受信装置において、前記復調手段は、前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルに基づいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、前記伝送路特性の推定値に基づいて前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの位相補償を行う位相補償手段と、前記位相補償後のサブキャリアを合成する合成手段と、前記合成後の信号を用いて変調方式に対応したデータ判定を行うデータ判定手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
つぎの発明にかかるマルチキャリア受信装置にあっては、推定された周波数オフセット補正量およびタイミング補正量を用いて、受信信号の周波数オフセットによる位相回転およびタイミングのずれを補正し、さらに、当該補正後の受信信号からサブキャリアシンボルを抽出するサブキャリア抽出手段と、前記サブキャリアシンボルから拡散符号による位相回転を除去する拡散符号除去手段と、推定されたサブキャリア位相回転補正量を用いて、前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの位相回転を補正しつつ、復調処理を行う復調手段と、前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルに基づいて、周波数オフセット補正量、タイミング補正量およびサブキャリア位相回転補正量を推定する補正量推定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
つぎの発明にかかるマルチキャリア受信装置において、前記復調手段は、前記サブキャリア位相回転補正量を用いて、前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの位相回転を補正しつつ、伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、前記伝送路特性の推定値に基づいて前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの位相補償を行う位相補償手段と、前記位相補償後のサブキャリアを合成する合成手段と、前記合成後の信号を用いて変調方式に対応したデータ判定を行うデータ判定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
つぎの発明にかかるマルチキャリア受信装置において、前記補正量推定手段は、前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの変調成分を除去する変調成分除去手段と、前記変調成分除去後のサブキャリアシンボルに基づいてシンボル間の位相偏差を推定し、さらに当該推定位相偏差に基づいて前記周波数オフセット補正量を推定する周波数オフセット補正量推定手段と、前記変調成分除去後のサブキャリアシンボルに基づいてサブキャリア間の位相偏差を推定し、さらに当該推定位相偏差および前回のサブキャリア位相回転補正量の推定結果に基づいてタイミング補正量を推定するタイミング補正量推定手段と、前記タイミング補正量に基づいて最新のサブキャリア位相回転補正量を推定するサブキャリア位相回転補正量推定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
つぎの発明にかかるマルチキャリア受信装置において、前記補正量推定手段は、前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルに加えて、さらに、前記受信信号または周波数オフセット補正後の受信信号に基づいて、周波数オフセット補正量、タイミング補正量およびサブキャリア位相回転補正量を推定することを特徴とする。
【００１３】
つぎの発明にかかるマルチキャリア受信装置において、前記補正量推定手段は、前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの変調成分を除去する変調成分除去手段と、前記変調成分除去後のサブキャリアシンボルに基づいてシンボル間の位相偏差を推定し、さらに当該推定位相偏差に基づいて前記周波数オフセット補正量を推定する周波数オフセット補正量推定手段と、前記変調成分除去後のサブキャリアシンボルに基づいてサブキャリア間の位相偏差を推定し、さらに当該推定位相偏差、前回のサブキャリア位相回転補正量の推定結果および前回のクロック偏差推定値に基づいてタイミング補正量を推定するタイミング補正量推定手段と、前記タイミング補正量に基づいて最新のサブキャリア位相回転補正量を推定するサブキャリア位相回転補正量推定手段と、前記タイミング補正量に基づいて最新のクロック偏差を推定するクロック偏差推定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
つぎの発明にかかるマルチキャリア受信装置において、前記サブキャリア抽出手段は、前記推定された周波数オフセット補正量を用いて、受信信号の周波数オフセットによる位相回転を補正する周波数オフセット補正手段と、前記推定されたタイミング補正量を用いて、周波数オフセット補正後の受信信号のタイミングのずれを補正するとともに、当該受信信号に含まれるガードインターバル部分を除去するタイミング補正手段と、前記ガードインターバル除去後の受信信号に対して所定のフーリエ変換を実行することによってサブキャリアシンボルを生成するフーリエ変換手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
つぎの発明にかかるマルチキャリア受信装置において、前記サブキャリア抽出手段は、前記推定されたタイミング補正量を用いて、受信信号のタイミングのずれを補正するとともに、当該受信信号に含まれるガードインターバル部分を除去するタイミング補正手段と、前記推定された周波数オフセット補正量を用いて、ガードインターバル除去後の受信信号の周波数オフセットによる位相回転を補正する周波数オフセット補正手段と、前記周波数オフセット補正後の受信信号に対して所定のフーリエ変換を実行することによってサブキャリアシンボルを生成するフーリエ変換手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
つぎの発明にかかるマルチキャリア受信装置において、前記サブキャリア抽出手段は、前記推定されたタイミング補正量を用いて、受信信号のタイミングのずれを補正するとともに、当該受信信号に含まれるガードインターバル部分を除去するタイミング補正手段と、前記ガードインターバル除去後の受信信号に対して所定のフーリエ変換を実行することによってサブキャリアシンボルを生成するフーリエ変換手段と、前記推定された周波数オフセット補正量を用いて、前記サブキャリアシンボルの周波数オフセットによる位相回転を補正する周波数オフセット補正手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかるマルチキャリア受信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明にかかるマルチキャリア受信装置の構成を示す図である。図１において、１はアンテナであり、２はアナログ受信処理部であり、３は発振器であり、４はサブキャリア抽出部であり、５は周波数オフセット補正部であり、６はタイミング補正部であり、７は離散フーリエ変換処理部であり、８はサブキャリア位相回転補正部であり、９は拡散符号除去部であり、１０は復調処理部であり、１１は補正量推定部である。
【００１９】
ここで、上記マルチキャリア受信装置における特徴的な動作を説明する前に、まず、送信側の構成および動作について説明する。図２は、上記マルチキャリア受信装置に対応する送信装置の構成例を示す図である。図２において、２１は変調処理部であり、２２は拡散処理部であり、２３は逆離散フーリエ変換処理部であり、２４はアナログ送信処理部であり、２５は発振器であり、２６はアンテナである。
【００２０】
また、図３は、送信データのフォーマットを示す図である。送信データは、受信装置側で既知の共通パイロット部分とデータ部分で構成され、共通パイロット部分の拡散率は１であり、データ部分は適当な拡散率で周波数方向に拡散される。さらに、データ部分は、時間方向に拡散することも可能である。なお、データ部分および共通パイロット部分の各シンボルは、どちらもガードインターバル（ＧＩ）波形およびシンボル波形により構成される。また、ガードインターバル波形がない場合もある。また、ガードインターバル波形は、シンボルの最後尾の一部をコピーした波形である。
【００２１】
変調処理部２１では、送信データを、たとえば、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）変調信号に対応したシンボルに変換する。拡散処理部２２では、変調処理部２１が出力する変調シンボルに、拡散符号を乗算して拡散信号を生成する。なお、図３に示す共通パイロット部分は拡散率１で拡散し、データ部分は１以上の拡散率で拡散する。また、拡散率が１の場合、拡散処理部を省くこともできる。
【００２２】
逆離散フーリエ変換処理部２３では、拡散信号に対して離散フーリエ変換を施すことによりシンボル波形を生成し、さらに、ＧＩ波形を付加し、送信信号を生成する。アナログ送信処理部２４では、上記のように生成した送信信号を受け取り、発振器２５の出力周波数に基づいて、ディジタル信号からアナログ信号への変換およびアップコンバート処理等を行う。そして、アンテナ２６を介して高周波の送信信号を送信する。
【００２３】
つぎに、本発明の特徴となるマルチキャリア受信装置の動作について説明する。まず、アンテナ１を介して高周波の受信信号を受け取ったアナログ受信処理部２では、発振器３の発信周波数を基準にして、ベースバンド信号へのダウンコンバートおよびアナログ信号からディジタル信号への変換（Ａ／Ｄ変換）処理を行う。
【００２４】
サブキャリア抽出部４では、アナログ受信処理部２の出力するベースバンドのディジタル信号（以下、受信信号と呼ぶ）を受け取り、後述する補正量推定部１１出力の周波数オフセット補正量およびタイミング補正量に基づいて、受信信号の周波数オフセット補正（周波数オフセット補正部５）およびタイミング補正（タイミング補正部６）を行う。そして、離散フーリエ変換（離散フーリエ変換処理部７）によりサブキャリアシンボルを生成する。
【００２５】
サブキャリア位相回転補正部８では、補正量推定部１１の出力するサブキャリア補正量に基づいて、サブキャリア補正を次式（１）により行う。
Ｙ１（ｌ，ｎ，ｍ）＝Ｙ０（ｌ，ｎ，ｍ）×ｅｘｐ（ｊ×Ａ（ｌ）×（ｍ−Ｍ／２）） …（１）
なお、Ｙ０（ｌ，ｎ，ｍ）は、ｌスロット目，ｎシンボル目のシンボル波形から抽出されるｍ番目のサブキャリアシンボルを表し、Ｙ１（ｌ，ｎ，ｍ）は、サブキャリア位相回転補正部８から出力されるサブキャリアシンボルを表し、Ａ（ｌ）はｌスロット目のサブキャリア位相回転補正量を表し、Ｍはサブキャリア数を表す。また、ｊの２乗は−１である。
【００２６】
拡散符号除去部９では、送信装置における拡散処理で使用した拡散符号の複素共役を乗じて、拡散符号による位相回転を除去する（式（２）参照）。
Ｙ２（ｌ，ｎ，ｍ）＝ Ｙ１（ｌ，ｎ，ｍ）
×ＣＯＮＪＧ（Ｃ（ｌ，ｎ，ｍ）） …（２）
なお、Ｙ２（ｌ，ｎ，ｍ）は、拡散符号除去部９の出力するサブキャリアシンボルを表し、Ｃ（ｌ，ｎ，ｍ）は、拡散符号もしくはスクランブルコードを表し、ＣＯＮＪＧ（ａ）はａの複素共役を表す。
【００２７】
復調処理部１０では、拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの位相補償およびサブキャリア合成を行い、サブキャリア群シンボルを生成する。さらに、変調方式に対応したデータ判定を行い、その結果を復調データとして出力する。
【００２８】
補正量推定部１１では、拡散符号除去後のサブキャリアシンボルに基づいて、周波数オフセット補正量，タイミング補正量およびサブキャリア位相回転補正量を推定する。
【００２９】
つぎに、上記サブキャリア抽出部４の詳細な動作について説明する。サブキャリア抽出部４は、周波数オフセット補正部５，タイミング補正部６および離散フーリエ変換処理部７から構成される。
【００３０】
周波数オフセット補正部５では、次式（３）を用いて、受信信号の周波数オフセット補正を行う。
Ｘ１（ｋ）＝Ｘ０（ｋ）×ｅｘｐ（ｊ×（Ｂ（ｌ）×ｋ＋φ（ｌ）））…（３）
なお、Ｘ０（ｋ）はｋサンプル目の受信信号を表し、Ｘ１（ｋ）は周波数オフセット補正部５の出力する受信信号を表し、Ｂ（ｌ）はｌスロット目の周波数オフセット補正量を表し、φ（ｌ）はｌスロット目の補正時の初期位相を表す。
【００３１】
タイミング補正部６では、周波数オフセット補正後の受信信号を受け取り、ガードインターバル（ＧＩ）に相当する部分を除いたシンボル波形のみ取り出す。また、補正量推定部１１から受け取るタイミング補正量Ｔ（ｌ）に基づいて、各シンボル波形の取り出し位置を前後にずらすことによって、タイミングを補正する。
【００３２】
図４は、シンボル波形の抽出手順を示す図である。この例では、ガードインターバル（ＧＩ）波形３１の中央からシンボル波形に相当するデータ３２を取り出している。ＧＩ波形３１は、シンボル波形の繰り返しであるため、シンボル波形自体を厳密に取り出す必要はなく、ＧＩ波形３１およびシンボル波形に含まれる範囲のサンプル信号を取り出せればよい。なお、ＧＩ波形３１を必ず含む必要はない。
【００３３】
離散フーリエ変換処理部７では、タイミング補正部６からシンボル波形を受け取り、離散フーリエ変換などの公知の技術によりサブキャリアシンボルを生成する。なお、ここでは、離散フーリエ変換を、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transfer）などの同等の処理に置き換えることも可能である。
【００３４】
つぎに、上記補正量推定部１１の詳細な動作について説明する。図５は、実施の形態１の補正量推定部１１の構成例を示す図である。図５において、４１は変調成分除去部であり、４２はシンボル間位相偏差推定部であり、４３は周波数オフセット補正量推定部であり、４４はサブキャリア間位相偏差推定部であり、４５はタイミングオフセット補正量推定部であり、４６はサブキャリア位相回転補正量計算部である。この例では、受信信号に含まれる共通パイロット部分のみを利用して補正量を推定する。
【００３５】
変調成分除去部４１では、拡散符号除去部９の出力する拡散符号除去後のサブキャリアシンボルを受け取り、次式（４）の処理により変調成分を除去する。
Ｙ３（ｌ，ｎ，ｍ）＝Ｙ２（ｌ，ｎ，ｍ）
×ＣＯＮＪＧ（Ｉ（ｌ，ｎ，ｍ）） …（４）
なお、Ｉ（ｌ，ｎ，ｍ）は共通パイロット部分の既知パターンを表し、Ｙ３（ｌ，ｎ，ｍ）は変調成分除去部４１の出力を表す。
【００３６】
シンボル間位相偏差推定部４２では、変調除去後の受信信号を受け取り、同じサブキャリアにおいて時間軸上で連続したシンボルの位相偏差ｐｔ（ｌ）を次式（５）により計算する。
ｐｔ（ｌ）＝Σ（Σ（Ｙ３（ｌ，ｎ＋１，ｍ）×ＣＯＮＪＧ（Ｙ３（ｌ，ｎ，ｍ）））） …（５）
ただし、内側のΣでは、ｍ＝０，１，…，Ｍ−１についての総和を計算し、外側のΣでは、ｎ＝Ｎ０，Ｎ０＋１，…，Ｎ０＋Ｎｃｐ−２についての総和を計算する。なお、Ｎ０は共通パイロット部分の先頭シンボルの位置を表し、Ｎｃｐは共通パイロット部分のシンボル数を表す。
【００３７】
サブキャリア間位相偏差推定部４４では、変調除去後の受信信号を受け取り、サブキャリア間の位相偏差ｐｆ（ｌ）を次式（６）により計算する。
ｐｆ（ｌ）＝Σ（Σ（Ｙ３（ｌ，ｎ，ｍ＋１）×ＣＯＮＪＧ（Ｙ３（ｌ，ｎ，ｍ）））） …（６）
ただし、内側のΣでは、ｍ＝０，１，…，Ｍ−２についての総和を計算し、外側のΣでは、ｎ＝Ｎ０，Ｎ０＋１，…，Ｎ０＋Ｎｃｐ−１についての総和を計算する。
【００３８】
周波数オフセット補正量推定部４３では、シンボル間位相偏差推定部４２より出力された位相偏差ｐｔ（ｌ）を用いて、周波数オフセット補正量ｗｔ（ｌ）を次式（７）により計算する。
ｗｔ（ｌ）＝ｐｔ（ｌ）＋ｗｔ（ｌ−１）
Ｂ（ｌ＋１）＝−ａｒｃｔａｎ（ｗｔ（ｌ））／（Ｎｓｍｐ＋Ｎｇｉ）…（７）
なお、Ｂ（ｌ＋１）は（ｌ＋１）スロット番目の周波数オフセット補正量を表し、Ｎｓｍｐはシンボル波形のサンプル数を表し、Ｎｇｉはガードインターバルのサンプル数を表し、ａｒｃｔａｎ（ａ）は複素数ａの逆正接を表す。また、上記周波数オフセット補正量推定部４３では、さらに、ｐｔ（ｌ）を複数スロットにわたって平均化し、雑音などによる影響を軽減してから周波数オフセット補正量を計算することとしてもよい。
【００３９】
タイミングオフセット補正量推定部４５では、サブキャリア間位相偏差推定部４４から出力された位相偏差ｐｆ（ｌ）を用いて、タイミング補正量を次式（８）により計算する。
ｗｆ（ｌ）＝ｐｆ（ｌ）×ｅｘｐ（−ｊ×Ａ（ｌ））
Ｔ（ｌ＋１）＝ＩＮＴ（ａｒｃｔａｎ（ｗｆ（ｌ））／（２π／Ｎｓｍｐ））…（８）
なお、ＩＮＴ（ａ）は実数ａを四捨五入した整数を表し、ｗｆ（ｌ）は与えられたサブキャリア間の位相偏差を取り除いた後の位相偏差量を表す。また、上記タイミングオフセット補正量推定部４５では、さらに、ｗｆ（ｌ）を複数スロットにわたって平均化し、雑音などによる影響を軽減してからタイミング補正量を計算することとしてもよい。本実施の形態のタイミング補正部６では、タイミング補正量Ｔ（ｌ＋１）の符号が正の場合、シンボル波形の取り出し位置を、時間を進める方向にずらし、一方、符号が負の場合には、シンボル波形の取り出し位置を、時間を遅らせる方向にずらす。
【００４０】
サブキャリア位相回転補正量計算部４６では、上記タイミング補正量Ｔ（ｌ＋１）を用いて、サブキャリア位相回転補正量Ａ（ｌ＋１）を次式（９）により計算する。
Ａ（ｌ＋１）＝（２π／Ｎｓｍｐ）×Ｔ（ｌ＋１） …（９）
【００４１】
つぎに、上記復調処理部１０の詳細な動作について説明する。図６は、復調処理部１０の構成例を示す図である。図６において、５１は伝送路特性推定部であり、５２は位相補償処理部であり、５３はサブキャリア合成処理部であり、５４はデータ判定部である。
【００４２】
伝送路特性推定部５１では、拡散符号除去部９から出力される拡散符号除去後のサブキャリアシンボルを受け取り、図３に示す共通パイロット部分を利用して、サブキャリア毎に伝送路特性を推定する。また、伝送路特性の推定精度を良くするため、たとえば、図７に示すように、複数スロットの共通パイロット部分６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄを平均化し、その結果をデータ部分６２の復調に利用する。
【００４３】
位相補償処理部５２では、拡散符号除去部９から出力される拡散符号除去後のサブキャリアシンボルと、上記伝送路特性の推定値と、を受け取り、図７に示すデータ部分６２の各サブキャリアを、たとえば、次式（１０）により位相補償する。
Ｙ３（ｌ，ｎ，ｍ）＝Ｙ２（ｌ，ｎ，ｍ）×ＣＯＮＪＧ（Ｈ（ｌ，ｍ））／ＡＢＳ（Ｈ（ｌ，ｍ）） …（１０）
なお、Ｙ３（ｌ，ｎ，ｍ）は、位相補償処理部５２の出力するサブキャリアシンボルを表し、Ｈ（ｌ，ｍ）は、ｌスロット目のｍ番目のサブキャリアの伝送路特性の推定値を表し、ＡＢＳ（ａ）は複素数ａの絶対値を表す。
【００４４】
サブキャリア合成処理部５３では、位相補償後のサブキャリアシンボルを受け取り、たとえば、次式（１１）によりサブキャリア合成を行い、復調シンボルＺ（ｌ，ｎ，ｉ）を生成する。
Ｚ（ｌ，ｎ，ｉ）＝Σ（Ｙ３（ｌ，ｎ，ｍ）） …（１１）
ただし、Σでは、ｌスロット目のｎシンボル目のｉ番目の復調シンボルＺ（ｌ，ｎ，ｉ）を構成するＹ３（ｌ，ｎ，ｍ）についての総和を計算する。
【００４５】
データ判定部５４では、復調シンボルＺ（ｌ，ｎ，ｉ）に基づいて硬判定もしくは軟判定を行い、ビット毎の復調データを出力する。
【００４６】
図８は、サンプルタイミングのずれた受信信号のタイミング補正を行う時の、各サブキャリアにおいて発生する位相回転を示す図である。位相回転は、外側のサブキャリアほど回転量が大きくなるため、たとえば、従来のマルチキャリア受信装置では、外側のサブキャリアを含む復調シンボルの誤り発生確率が高くなる。また、位相補償の精度を向上させるために、たとえば、複数のスロットにわたったシンボルを利用して伝送路特性を推定する場合には、上記位相回転により外側のサブキャリアの伝送路特性を正しく推定できない場合がある。しかしながら、本実施の形態のマルチキャリア受信装置においては、上記サブキャリア抽出部４、補正量推定部１１およびサブキャリア位相回転補正部８の処理によって、図８に示す位相回転を補正する。
【００４７】
このように、本実施の形態においては、サブキャリア抽出部４、補正量推定部１１およびサブキャリア位相回転補正部８の処理によって、受信信号の周波数オフセットによる位相回転、タイミングのずれ、およびサブキャリアシンボルの位相回転を補正する構成としたため、従来技術と比較して良好な受信品質を実現できる。
【００４８】
また、本実施の形態においては、サブキャリアシンボルに基づいて周波数オフセット補正量、タイミング補正量およびサブキャリア位相回転補正量を推定する構成としたため、離散フーリエ変換前の受信信号をもとに補正量を推定する場合よりも処理量を削減できる。
【００４９】
なお、本実施の形態のマルチキャリア受信装置は、拡散率１のデータシンボルを受信する場合、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）方式の受信装置として利用することができ、その場合、拡散符号除去やサブキャリア合成などの処理を省くことができる。
【００５０】
また、図９は、本実施の形態のマルチキャリア受信装置の応用例を示す図であり、１２は上記補正量推定部１１と動作の異なる補正量推定部である。たとえば、補正量推定部１２が、上記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルに加えて、さらにアナログ受信処理部２の出力する受信信号をも利用して、周波数オフセット補正量、タイミング補正量およびサブキャリア位相回転補正量を推定することとしてもよい。また、図示はしていないが、アナログ受信処理部２の出力する受信信号の代わりに、サブキャリア抽出部４にて周波数オフセット補正後の受信信号を利用することとしてもよい。このような構成を用いた場合であっても、上記同様、良好な受信品質を実現できる。
【００５１】
また、本実施の形態においては、サブキャリア位相回転補正部８にてサブキャリアの位相回転を補正する代わりに、たとえば、図６に示す伝送路特性推定部５１が、サブキャリアの位相回転を補正しつつ、伝送路特性を推定することとしてもよい。
【００５２】
たとえば、図７に示すデータ部と共通パイロット部との間において、タイミングの補正を行うようにした場合、伝送路特性推定部５１では、データ部６２の復調に利用する伝送路特性の推定値を、次式（１２）により計算する。

なお、Ｈ０（ｌ，ｍ）は、各共通パイロットシンボル部のみを利用して推定した伝送路特性の推定値を表す。このように、伝送路特性推定部５１にて、サブキャリアの位相回転を補正しつつ、伝送路特性を推定することにより、サブキャリア位相回転補正部８を省くことができ、さらに処理量を削減することができる。
【００５３】
実施の形態２．
つぎに、実施の形態２の補正量推定部１１の動作について説明する。図１０は、実施の形態２の補正量推定部１１の構成例を示す図であり、７１はタイミングオフセット補正量推定部であり、７２はクロック偏差推定部である。なお、マルチキャリア受信装置の全体構成については、先に説明した実施の形態１の図１と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１と異なる動作についてのみ説明する。
【００５４】
タイミングオフセット補正量推定部７１では、サブキャリア間位相偏差推定部４４から出力された位相偏差ｐｆ（ｌ）、およびクロック偏差推定部７２から出力されたクロック偏差ΔＴ（ｌ）を受け取り、タイミング補正量を次式（１３）により計算する。
ｗｆ（ｌ）＝ｐｆ（ｌ）×ｅｘｐ（−ｊ×Ａ（ｌ））
Ｔ（ｌ＋１）＝ＩＮＴ（ａｒｃｔａｎ（ｗｆ（ｌ））／（２π／Ｎｓｍｐ））＋ΔＴ（ｌ） …（１３）
なお、ここでは、ｗｆ（ｌ）を複数スロットにわたって平均化し、雑音などによる影響を軽減してからタイミング補正量を計算することとしてもよい。
【００５５】
クロック偏差推定部７２では、タイミングオフセット補正量推定部７１から出力されるタイミング補正量Ｔ（ｌ＋１）を受け取り、次の処理によりクロック偏差ΔＴ（ｌ）を決定する。
Ｔｓｕｍ（ｌ＋１）＝Ｔｓｕｍ（ｌ）＋Ｔ（ｌ＋１）
【００５６】
Ｔｓｕｍ（ｌ＋１）＝Ｎｔｉｍの場合、
ΔＴ（ｌ）＝＋１
Ｔｓｕｍ（ｌ＋１）＝０
Ｔｓｕｍ（ｌ＋１）＝ −Ｎｔｉｍの場合、
ΔＴ（ｌ）＝−１
Ｔｓｕｍ（ｌ＋１）＝０
それ以外の場合、
ΔＴ（ｌ）＝０
とする。なお、Ｎｔｉｍは正の整数である。
【００５７】
このように、本実施の形態においては、タイミングオフセット補正量推定部７１が、サブキャリア間位相偏差推定部４４から出力された位相偏差と、クロック偏差推定部７２から出力されたクロック偏差と、に基づいて、タイミング補正量を計算する構成とした。これにより、前述の実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、さらに精度よくタイミング補正量を推定できる。
【００５８】
実施の形態３．
つぎに、実施の形態３のサブキャリア抽出部４の動作について説明する。図１１は、実施の形態３のサブキャリア抽出部４の構成例を示す図であり、８１はタイミング補正部であり、８２は周波数オフセット補正部であり、８３は離散フーリエ変換処理部である。なお、マルチキャリア受信装置の全体構成については、先に説明した実施の形態１の図１と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１または２と異なる動作についてのみ説明する。
【００５９】
タイミング補正部８１では、受信信号および補正量推定部１１の出力するタイミング補正量を受け取り、ガードインターバルに相当する部分を除いたシンボル波形を取り出す。また、補正量推定部１１から受け取るタイミング補正量Ｔ（ｌ）に基づいて、各シンボル波形の取り出し位置を前後にずらすことによって、タイミングを補正する。
【００６０】
周波数オフセット補正部８２では、タイミング補正部８１の出力するシンボル波形に対して、次式（１４）により周波数オフセット補正を行う。
Ｘ１（ｌ，ｎ，ｋ）＝Ｘ０（ｌ，ｎ，ｋ）×ｅｘｐ（ｊ×（Ｂ（ｌ）×ｋ＋φ（ｌ，ｎ）））…（１４）
なお、Ｘ０（ｌ，ｎ，ｋ）は、ｌスロット目のｎシンボル目のｋ番目のサンプル信号を表し、Ｘ１（ｌ，ｎ，ｋ）は、周波数オフセット補正部８２の出力するシンボル波形を表し、Ｂ（ｌ）は、ｌスロット目の周波数オフセット補正量を表し、φ（ｌ，ｎ）は、ｌスロット目のｎシンボル目の補正時の初期位相を表す。
【００６１】
離散フーリエ変換処理部８３では、周波数オフセット補正部８２から周波数オフセット補正後のシンボル波形を受け取り、離散フーリエ変換によってサブキャリアシンボルを生成する。なお、上記離散フーリエ変換処理を、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などの同等の処理に置き換えることもできる。
【００６２】
このように、本実施の形態では、ガードインターバルに相当する部分の周波数オフセット補正を行わない構成としたので、前述の実施の形態１および２よりも少ない処理で良好な受信品質を実現できる。
【００６３】
実施の形態４．
つぎに、実施の形態４のサブキャリア抽出部４の動作について説明する。図１２は、実施の形態４のサブキャリア抽出部４の構成例を示す図であり、９１は離散フーリエ変換処理部であり、９２は周波数オフセット補正部である。なお、マルチキャリア受信装置の全体構成については、先に説明した実施の形態１の図１と同様であるため、同一の符号を付してその説明を省略する。ここでは、実施の形態１、２または３と異なる動作についてのみ説明する。
【００６４】
離散フーリエ変換処理部９１では、タイミング補正部８１から出力されるシンボル波形を受け取り、離散フーリエ変換によってサブキャリアシンボルを生成する。なお、上記離散フーリエ変換処理を、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）などの同等の処理に置き換えることもできる。
【００６５】
周波数オフセット補正部９２では、離散フーリエ変換処理部９１の出力するサブキャリアシンボルに対して、次式（１５）により周波数オフセット補正を行う。
Ｙ０（ｌ，ｎ，ｍ）＝Ｙｘ（ｌ，ｎ，ｍ）×ｅｘｐ（ｊ×（Ｂ（ｌ）×（Ｎｓｍｐ＋Ｎｇｉ）×ｎ＋φ（ｌ，ｎ））） …（１５）
なお、Ｙｘ（ｌ，ｎ，ｍ）は、ｌスロット目のｎシンボル目のｍ番目のサブキャリアシンボルを表し、Ｙ０（ｌ，ｎ，ｋ）は、周波数オフセット補正部９２の出力するサブキャリアシンボルを表し、Ｂ（ｌ）は、ｌスロット目の周波数オフセット補正量を表し、φ（ｌ，ｎ）は、ｌスロット目のｎシンボル目の補正時の初期位相を表す。
【００６６】
このように、本実施の形態においては、サブキャリアシンボルに対して周波数オフセット補正を行う構成としたので、シンボル波形に対して周波数オフセット補正を行う場合よりも少ない処理で良好な受信品質を実現できる。
【００６７】
【発明の効果】
以上、説明したとおり、本発明によれば、サブキャリア抽出手段、サブキャリア位相回転補正手段および補正量推定手段の処理によって、受信信号のタイミングのずれおよびサブキャリアシンボルの位相回転を補正する構成としたため、従来技術と比較して良好な受信品質を実現できる、という効果を奏する。
【００６８】
つぎの発明によれば、サブキャリア抽出手段、サブキャリア位相回転補正手段、拡散符号除去手段および補正量推定手段の処理によって、受信信号の周波数オフセットによる位相回転、タイミングのずれおよびサブキャリアシンボルの位相回転を補正する構成としたため、さらに良好な受信品質を実現できる、という効果を奏する。
【００６９】
つぎの発明によれば、位相回転補正後のサブキャリアシンボルに対して合成処理およびデータ判定を行う構成としたため、精度の高い復調データを得ることができる、という効果を奏する。
【００７０】
つぎの発明によれば、サブキャリア抽出手段、拡散符号除去手段、補正量推定手段および復調手段の処理によって、受信信号の周波数オフセットによる位相回転、タイミングのずれ、およびサブキャリアシンボルの位相回転を補正する構成としたため、従来技術と比較して良好な受信品質を実現できる、という効果を奏する。
【００７１】
つぎの発明によれば、伝送路特性推定手段にて、サブキャリアの位相回転を補正しつつ、伝送路特性を推定することとした。これにより、サブキャリア位相回転補正手段を省くことができ、さらに処理量を削減することができる、という効果を奏する。
【００７２】
つぎの発明によれば、サブキャリアシンボルに基づいて周波数オフセット補正量、タイミング補正量およびサブキャリア位相回転補正量を推定する構成としたため、所定のフーリエ変換前の受信信号に基づいて補正量を推定する場合よりも大幅に処理量を削減できる、という効果を奏する。
【００７３】
つぎの発明によれば、上記周波数オフセット補正量、タイミング補正量およびサブキャリア位相回転補正量の推定処理に、さらに受信信号または周波数オフセット補正後の受信信号を加える構成としたため、さらに精度の高い補正量を推定できる、という効果を奏する。
【００７４】
つぎの発明によれば、タイミング補正量推定手段が、変調成分除去後のサブキャリアシンボルに基づいて推定された位相偏差と、前回のクロック偏差と、に基づいて、タイミング補正量を推定する構成とした。これにより、さらに精度よくタイミング補正量を推定できる、という効果を奏する。
【００７５】
つぎの発明によれば、周波数オフセット補正手段が、周波数オフセット補正量を用いて受信信号の周波数オフセットによる位相回転を補正し、タイミング補正手段が、タイミング補正量を用いて周波数オフセット補正後の受信信号のタイミングのずれを補正するとともに当該受信信号に含まれるガードインターバル部分を除去し、フーリエ変換手段が、ガードインターバル除去後の受信信号に対して所定のフーリエ変換を実行する構成とした。これにより、精度の高いサブキャリアシンボルを抽出できる、という効果を奏する。
【００７６】
つぎの発明によれば、さらに、ガードインターバルに相当する部分の周波数オフセット補正を行わない構成としたので、より少ない処理で良好な受信品質を実現できる、という効果を奏する。
【００７７】
つぎの発明によれば、さらに、サブキャリアシンボルに対して周波数オフセット補正を行う構成としたので、シンボル波形に対して周波数オフセット補正を行う場合よりも少ない処理で良好な受信品質を実現できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかるマルチキャリア受信装置の構成を示す図である。
【図２】 マルチキャリア受信装置に対応する送信装置の構成例を示す図である。
【図３】 送信データのフォーマットを示す図である。
【図４】 シンボル波形の抽出手順を示す図である。
【図５】 実施の形態１の補正量推定部の構成例を示す図である。
【図６】 復調処理部の構成例を示す図である。
【図７】 送信データのフォーマットを示す図である。
【図８】 各サブキャリアにおいて発生する位相回転を示す図である。
【図９】 実施の形態１のマルチキャリア受信装置の応用例を示す図である。
【図１０】 実施の形態２の補正量推定部の構成例を示す図である。
【図１１】 実施の形態３のサブキャリア抽出部の構成例を示す図である。
【図１２】 実施の形態４のサブキャリア抽出部の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１，２６ アンテナ、２ アナログ受信処理部、３，２５ 発振器、４ サブキャリア抽出部、５，８２，９２ 周波数オフセット補正部、６，８１ タイミング補正部、７，８３，９１ 離散フーリエ変換処理部、８ サブキャリア位相回転補正部、９ 拡散符号除去部、１０ 復調処理部、１１，１２ 補正量推定部、２１ 変調処理部、２２ 拡散処理部、２３ 逆離散フーリエ変換処理部、２４ アナログ送信処理部、４１ 変調成分除去部、４２ シンボル間位相偏差推定部、４３ 周波数オフセット補正量推定部、４４ サブキャリア間位相偏差推定部、４５，７１ タイミングオフセット補正量推定部、４６ サブキャリア位相回転補正量計算部、５１ 伝送路特性推定部、５２ 位相補償処理部、５３サブキャリア合成処理部、５４ データ判定部、７２ クロック偏差推定部。

Claims (10)

1. 推定された周波数オフセット補正量およびタイミング補正量を用いて、受信信号の周波数オフセットによる位相回転およびタイミングのずれを補正し、さらに、当該補正後の受信信号からサブキャリアシンボルを抽出するサブキャリア抽出手段と、
   推定されたサブキャリア位相回転補正量を用いて、前記サブキャリアシンボルの位相回転を補正するサブキャリア位相回転補正手段と、
   前記位相回転補正後のサブキャリアシンボルから拡散符号による位相回転を除去する拡散符号除去手段と、
   前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルを復調する復調手段と、
   前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルに基づいて、周波数オフセット補正量、タイミング補正量およびサブキャリア位相回転補正量を推定する補正量推定手段と、
   を備えることを特徴とするマルチキャリア受信装置。
2. 前記復調手段は、
   前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルに基づいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、
   前記伝送路特性の推定値に基づいて前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの位相補償を行う位相補償手段と、
   前記位相補償後のサブキャリアを合成する合成手段と、
   前記合成後の信号を用いて変調方式に対応したデータ判定を行うデータ判定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のマルチキャリア受信装置。
3. 推定された周波数オフセット補正量およびタイミング補正量を用いて、受信信号の周波数オフセットによる位相回転およびタイミングのずれを補正し、さらに、当該補正後の受信信号からサブキャリアシンボルを抽出するサブキャリア抽出手段と、
   前記サブキャリアシンボルから拡散符号による位相回転を除去する拡散符号除去手段と、
   推定されたサブキャリア位相回転補正量を用いて、前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの位相回転を補正しつつ、復調処理を行う復調手段と、
   前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルに基づいて、周波数オフセット補正量、タイミング補正量およびサブキャリア位相回転補正量を推定する補正量推定手段と、
   を備えることを特徴とするマルチキャリア受信装置。
4. 前記復調手段は、
   前記サブキャリア位相回転補正量を用いて、前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの位相回転を補正しつつ、伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、
   前記伝送路特性の推定値に基づいて前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの位相補償を行う位相補償手段と、
   前記位相補償後のサブキャリアを合成する合成手段と、
   前記合成後の信号を用いて変調方式に対応したデータ判定を行うデータ判定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項３に記載のマルチキャリア受信装置。
5. 前記補正量推定手段は、
   前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの変調成分を除去する変調成分除去手段と、
   前記変調成分除去後のサブキャリアシンボルに基づいてシンボル間の位相偏差を推定し、さらに当該推定位相偏差に基づいて前記周波数オフセット補正量を推定する周波数オフセット補正量推定手段と、
   前記変調成分除去後のサブキャリアシンボルに基づいてサブキャリア間の位相偏差を推定し、さらに当該推定位相偏差および前回のサブキャリア位相回転補正量の推定結果に基づいてタイミング補正量を推定するタイミング補正量推定手段と、
   前記タイミング補正量に基づいて最新のサブキャリア位相回転補正量を推定するサブキャリア位相回転補正量推定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のマルチキャリア受信装置。
6. 前記補正量推定手段は、前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルに加えて、さらに、前記受信信号または周波数オフセット補正後の受信信号に基づいて、周波数オフセット補正量、タイミング補正量およびサブキャリア位相回転補正量を推定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のマルチキャリア受信装置。
7. 前記補正量推定手段は、
   前記拡散符号除去後のサブキャリアシンボルの変調成分を除去する変調成分除去手段と、
   前記変調成分除去後のサブキャリアシンボルに基づいてシンボル間の位相偏差を推定し、さらに当該推定位相偏差に基づいて前記周波数オフセット補正量を推定する周波数オフセット補正量推定手段と、
   前記変調成分除去後のサブキャリアシンボルに基づいてサブキャリア間の位相偏差を推定し、さらに当該推定位相偏差、前回のサブキャリア位相回転補正量の推定結果および前回のクロック偏差推定値に基づいてタイミング補正量を推定するタイミング補正量推定手段と、
   前記タイミング補正量に基づいて最新のサブキャリア位相回転補正量を推定するサブキャリア位相回転補正量推定手段と、
   前記タイミング補正量に基づいて最新のクロック偏差を推定するクロック偏差推定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のマルチキャリア受信装置。
8. 前記サブキャリア抽出手段は、
   前記推定された周波数オフセット補正量を用いて、受信信号の周波数オフセットによる位相回転を補正する周波数オフセット補正手段と、
   前記推定されたタイミング補正量を用いて、周波数オフセット補正後の受信信号のタイミングのずれを補正するとともに、当該受信信号に含まれるガードインターバル部分を除去するタイミング補正手段と、
   前記ガードインターバル除去後の受信信号に対して所定のフーリエ変換を実行することによってサブキャリアシンボルを生成するフーリエ変換手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のマルチキャリア受信装置。
9. 前記サブキャリア抽出手段は、
   前記推定されたタイミング補正量を用いて、受信信号のタイミングのずれを補正するとともに、当該受信信号に含まれるガードインターバル部分を除去するタイミング補正手段と、
   前記推定された周波数オフセット補正量を用いて、ガードインターバル除去後の受信信号の周波数オフセットによる位相回転を補正する周波数オフセット補正手段と、
   前記周波数オフセット補正後の受信信号に対して所定のフーリエ変換を実行することによってサブキャリアシンボルを生成するフーリエ変換手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のマルチキャリア受信装置。
10. 前記サブキャリア抽出手段は、
    前記推定されたタイミング補正量を用いて、受信信号のタイミングのずれを補正するとともに、当該受信信号に含まれるガードインターバル部分を除去するタイミング補正手段と、
    前記ガードインターバル除去後の受信信号に対して所定のフーリエ変換を実行することによってサブキャリアシンボルを生成するフーリエ変換手段と、
    前記推定された周波数オフセット補正量を用いて、前記サブキャリアシンボルの周波数オフセットによる位相回転を補正する周波数オフセット補正手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のマルチキャリア受信装置。

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