JP4809099B2 - 受信回路及び受信方法 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムにおいて、マルチキャリア信号を受信する受信回路および受信方法に関わり、特にマルチバンド直交周波数分割多重方式の無線受信に関する受信回路および受信方法に関わる。

近年、近距離・大容量無線通信として、ウルトラワイドバンド（ＵＷＢ）通信が注目されている。特に、マルチバンド直交周波数分割多重（ＭＢ−ＯＦＤＭ）方式のＵＷＢシステムの提案が、最も注目されている。この方式は、ＩＥＥＥ８０２．１５委員会のＴＧ３ａにより規格化が検討されているものであり、その詳細は、ＩＥＥＥ Ｐ８０２．１５−０３／２６８ｒ１やＩＥＥＥ Ｐ８０２．１５−０３／２６７ｒ６に記載されている。

まず、ＯＦＤＭ方式（以後、単にＯＦＤＭとも称す）、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式（以後、単にＭＢ−ＯＦＤＭとも称す）について説明する。ＯＦＤＭとは、マルチキャリア方式と呼ばれる通信方式であり、複数のキャリア（搬送波）を使ってデータを伝送する方式である。ＯＦＤＭでは、複数のキャリアを使って複数のビットが送受信されている。ＯＦＤＭでは、この複数のキャリアをサブキャリアと呼び、この中心周波数が直交するようにこのサブキャリアを並べることで占有する周波数帯域を狭めている。

通常のＯＦＤＭでは、個々のサブキャリアを多値ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）などで変調（サブキャリア変調）し、１つのサブキャリアで複数のビットを送れるようにしている。つまり、サブキャリアをｍ本用いてＯＦＤＭ方式の通信を行っており、１つのサブキャリアがｎビットのデータを送ることが可能だとすると一度に送られるデータはｍ＊ｎビットということになる。ＯＦＤＭでは、この１度に送られるデータのことを１シンボルと呼んでいる。

ここで、ＯＦＤＭの変調、復調について説明する。図９は、ＯＦＤＭの変調、復調を行う装置、つまり送信装置、受信装置を概念的に説明するための図である。まず、ＯＦＤＭで変調する場合には、送信するデータがシリアルデータとして、送信側の装置に与えられる。送信装置内のシリアル・パラレル変換回路９０１が、このシリアルデータをパラレルデータへと変換する。このシリアル・パラレル変換は、ＯＦＤＭ方式が一度に複数のキャリアを用いて送信する方式であるために行われる。

その後、サブキャリア変調部９０２により、上記したサブキャリア変調が行われる。上記した多値ＱＡＭとは、振幅と位相を用いて複数のビットを示すものであり、複素平面を使ってそのデータが示されるものである。

サブキャリア変調が行われた信号は、サブキャリア周波数別の信号として離散逆フーリエ変換される。逆フーリエ変換器９０３によって、離散逆フーリエ変換され、合成された信号は、ＯＦＤＭ信号（マルチキャリア信号）としてＤ／Ａ変換器９０４、アンテナなどを介して送信される。なお、詳細には、この他にも種々の処理があるが、ここでは割愛する。

このようにして変調された信号を復調する場合には、上記と逆の動作が行われる。受信装置では、受信した信号を検波し、ＯＦＤＭ信号を取り出す。このＯＦＤＭ信号は、Ａ／Ｄ変換器９０５でデジタル信号とされる。そして、フーリエ変換器９０６が、このデジタル信号を離散フーリエ変換し、サブキャリア別の信号とする。その後、サブキャリア復調回路９０７により、サブキャリア別の復調が行われる。その後、パラレル・シリアル変換回路９０８によりシリアルデータとされて、受信データとして出力される。

上記した、ＯＦＤＭ方式では、ＱＡＭなどでサブキャリア変調された信号を正確に復調するには、伝送路において混入するさまざまな雑音を、信号処理などによってできるだけ除去する必要がある。このような雑音の中で、送受信機のローカル周波数のゆらぎなどに起因する位相雑音を補正・除去するためには、あらかじめ受信シンボルにどれだけの位相回転量が発生しているかを求める必要がある。そのため、ＯＦＤＭでは、複数のサブキャリアのうちいくつかのサブキャリアを、データを送信するのではなく、あらかじめ決められた(既知)信号を送信するパイロットサブキャリアとしている。受信装置側では、このパイロットサブキャリアから位相回転量を計算している。

ＭＢ−ＯＦＤＭ方式とは、上記のＯＦＤＭ方式で行う通信において、１シンボルごとに複数のサブキャリアが占有する周波数帯域（バンド）を変化させながら通信する方式である。仮に、この複数のサブキャリアが占有する周波数帯域（バンド）の中心周波数をｆ_０、ｆ_１、ｆ_２とした場合、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式では、１シンボルごとに中心周波数をｆ_０→ｆ_１→ｆ_２→ｆ_０→・・・のように変化させて周波数帯域を変化させている。このような作業は、周波数ホッピングと呼ばれている。このように周波数ホッピングをさせながら送信されるシンボルを概念的に図１０に示す。図１０は、上記したバンドをＢＡＮＤ１→ＢＡＮＤ２→ＢＡＮＤ３の順でホッピングさせながら、シンボルＤ１〜Ｄ７を順次送信する例を示している。

上記したようにＯＦＤＭ方式で情報を受信した場合、受信した情報を正確に再生するために、受信信号の位相回転量を計算しなければならない。この位相回転量の計算は、データサブキャリアの間に挿入されるパイロットサブキャリアを用いて行われる。ここで、位相回転量は、突発的なノイズやフェージング等の影響により直接補正に使うことは実質上問題がある。このため、周波数ホッピングを行わないシングルバンドＯＦＤＭ方式では、計算された位相回転量を複数のＯＦＤＭシンボルにわたって平滑化する演算を行い、この平滑化された位相回転量を用いて受信されたシンボルを補正することが一般的に行われている。本明細書では、計算された位相回転量を複数のＯＦＤＭシンボルにわたって平滑化することを単に位相回転量を平滑化すると記述する。

しかしながら、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式では、ＯＦＤＭにおける１シンボルごとに周波数ホッピングが行われている。そのため、一つ前のタイミングで受信したＯＦＤＭのシンボルと、最も新しいタイミングで受信したＯＦＤＭのシンボルとでは、そのシンボルが占有する周波数帯域（バンド）が異なってしまう。

このようなＭＢ−ＯＦＤＭ方式においても位相回転量を計算し、位相トラッキングを行うことが可能な受信装置のための受信回路、受信方法が望まれていた。そのために、本件発明者は、特願２００６−９１１５８において、ＭＢ−ＯＦＤＭ方式において、位相回転量を計算する受信回路について説明している。

ＭＢ−ＯＦＤＭ方式においても正確に位相回転量を計算し、位相トラッキングを行うことが可能な受信回路、受信方法が望まれていた。また、上記出願の受信回路では、１つのバンドに含まれる信号の位相回転量から他のバンドの位相回転量を計算していたため、例えば１つのバンドの周波数帯域にジャミングなどのノイズなどが多く含まれた場合、そのバンドの位相回転量から計算した他のバンドの位相回転量も変化してしまい、正確な計算ができなくなる場合があった。
ＩＥＥＥ Ｐ８０２．１５−０３／２６８ｒ１ ＩＥＥＥ Ｐ８０２．１５−０３／２６７ｒ６

本発明の１態様による受信回路は、マルチキャリア信号を用いて情報を受信する受信回路であって、第１および第２の周波数帯域に含まれるパイロットサブキャリアに基づいて、当該第１および第２の周波数帯域におけるマルチキャリア信号の第１、第２の位相回転量を検出する位相回転量計算部と、前記第１及び第２の位相回転量を保持する保持部と、前記第１の周波数帯域に含まれるマルチキャリア信号が入力された場合は、前記保持部に保持された第１の位相回転量と当該マルチキャリア信号の位相回転量とから補正量を計算し、前記第２の周波数帯域に含まれるマルチキャリア信号が入力された場合は、前記保持部に保持された第２の位相回転量と当該マルチキャリア信号の位相回転量とから補正量を計算する位相回転量計算部とを有する。

また、本発明の１態様による受信方法は、マルチキャリア信号を用いて情報を受信する受信方法であって、第１および第２の周波数帯域に含まれるパイロットサブキャリアに基づいて、当該第１および第２の周波数帯域におけるマルチキャリア信号の第１、第２の位相回転量を計算し、前記第１及び第２の位相回転量を保持し、前記第１の周波数帯域に含まれるマルチキャリア信号が入力された場合は、前記保持された第１の位相回転量と当該マルチキャリア信号の位相回転量とから補正量を計算し、前記第２の周波数帯域に含まれるマルチキャリア信号が入力された場合は、前記保持部に保持された第２の位相回転量と当該マルチキャリア信号の位相回転量とから補正量を計算する。

ＭＢ−ＯＦＤＭ方式においても位相回転量を計算し、位相トラッキングを行うことが可能な受信回路、受信方法を提供することが可能となる。また、ある周波数帯域にジャミングなどのノイズが集中し、的確に位相回転量を推定できないような場合でも、その影響が他の周波数帯域に及ぶのを防ぐことが可能である。

以下、図面に従って本発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、本発明が適用されるＯＦＤＭ信号受信装置の概要について説明する。図１は、本発明に関わるＭＢ−ＯＦＤＭ方式に基づいた受信装置を示すブロック図である。図１に示すように本実施の形態の受信装置は、ＲＦ部１、ＢＢ部２を有している。ＲＦ部１は、受信した無線信号を直交復調して複素ベースバンド信号（以下、ベースバンド信号と称す）を出力する。ＢＢ部２は、ＲＦ部１が出力したベースバンド信号から、デジタルベースバンド処理を行い、送信機から送り出されたデータを受信データとして出力する。

本実施の形態のＲＦ部１は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０１、低ノイズアンプ（ＬＮＡ）１０２、直交復調回路１０３、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１０４、可変利得アンプ（ＶＧＡ）１０５を有している。また、ＢＢ部２は、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）２０１、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路（ＡＧＣ）２０２、ＡＦＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路（ＡＦＣ）２０３、フーリエ変換回路（ＦＦＴ）２０４、等化器（ＥＱ）２０５、トラッキング回路（Ｔｒａｃｋｉｎｇ）２０６、復調軟判定回路２０７、ビタビ誤り訂正回路２０８、デスクランブル回路（Ｄｅ−Ｓｃｒａｍｂｌｅｒ）２０９、リード・ソロモン誤り訂正回路２１０、マルチバンド制御回路２１１を有している。

バンドパスフィルタ１０１は、アンテナが受信した信号から所定帯域のみの信号を通過させるフィルタである。このバンドパスフィルタ１０１は、ＭＢ−ＯＦＤＭで用いられる周波数帯域の信号のみを通過させる。

低ノイズアンプ１０２は、バンドパスフィルタを通過した信号を増幅させて出力する。この低ノイズアンプ１０２は、通常、受信した信号が微弱であるために受信した信号を増幅するために設けられている。

直交復調回路１０３は、受信した信号に対し、主搬送波に対応する正弦波、余弦波を乗算することでベースバンド帯域の信号に変換する。この直交復調回路１０３により、受信した信号は複素数表現を用いた場合の実数部にあたる同相成分（Ｉチャネル）と虚数部にあたる直交成分（Ｑチャネル）に分離される。なお、この時、主搬送波に対応する正弦波、余弦波を生成する部分には、後述するマルチバンド制御部２１１から制御信号が与えられている。直交復調に用いられる局部発振器は、この制御信号に基づいた周波数で発振している。この制御信号は、受信するＯＦＤＭ信号のバンドの中心周波数によって決定される。なお、受信するＯＦＤＭ信号の中心周波数は後述するキャリアセンス機能を有するＡＦＣ回路２０３によって検出される。

直交復調回路１０３によりベースバンド帯域の信号とされた受信信号は、ローパスフィルタ１０４によって、受信したデータの復調に必要な周波数帯域のみが取り出される。ローパスフィルタ１０４を通過した信号は、可変利得アンプ１０５によって増幅され、ＢＢ部２へと入力される。この時、可変利得アンプ１０５は、後述するＡＧＣ回路２０２から与えられる制御信号によってその増幅度が制御されている。

ＲＦ部１によって、受信したＲＦ信号からベースバンド信号に変換された信号は、Ａ／Ｄ変換器２０１によってデジタル信号とされる。Ａ／Ｄ変換器２０１によってデジタル信号とされたベースバンド信号は、ＡＦＣ回路２０３へと入力される。また、このＡ／Ｄ変換器２０１の出力は、ＡＧＣ回路２０２に入力されている。ＡＧＣ回路２０２は、Ａ／Ｄ変換器２０１から出力された受信信号の電力に基づいて可変利得アンプの利得を制御することで、Ａ／Ｄ変換器２０１のダイナミックレンジを有効活用できるようにしている。

ＡＦＣ回路２０３は、キャリアセンス動作を行い、送信機と受信機の間の周波数誤差を補正する。また、このキャリアセンス動作で、マルチバンドＯＦＤＭ信号のタイミング同期（ホッピング同期）を行うことで、ＲＦ信号の中心周波数を推定することができる。つまり、これにより、受信したＯＦＤＭ信号のバンドが検出される。ＡＦＣ回路２０３は、検出したバンドから、マルチバンド制御部２１１に周波数ホッピングの指示を行う信号を出力する。

ＡＦＣ回路２０３によってキャリアセンス処理、周波数誤差の補正が行われた信号はフーリエ変換回路２０４へと入力される。フーリエ変換回路２０４では、デジタル化されたベースバンド信号に対して、離散フーリエ変換を行う。このフーリエ変換によって時間域の信号がサブキャリアによる周波数域の信号へと変換される。その後、周波数域の信号へと変換された信号は、等化器２０５によって、伝播路による歪みなどが補正される。

その後、トラッキング回路２０６において、ＡＦＣ回路２０３で除去し切れなかった周波数誤差の補正や、送受信機のローカル周波数のゆらぎなどに起因する位相雑音などの送信側との位相歪みの補正を行う。ここで、周波数誤差及び位相歪みが補正された信号は復調軟判定回路２０７へと入力される。

復調軟判定回路２０７では、位相及び周波数補正が行われた信号から、デマッピング処理を行い受信したデジタル信号の軟判定が行われる。その後、ビタビ誤り訂正回路２０８において、デジタル信号のデインターリーブ処理及びビタビ復号が行われ、ビタビ復号による誤り訂正が行われる。ビタビ復号によって誤り訂正された信号は、デスクランブル回路２０９によって、送信時にかけられたスクランブルが除去される。その後、リード・ソロモン誤り訂正回路２１０によって、リード・ソロモン符号に基づいた誤り訂正が行われた後に、受信したデジタルデータとして出力される。

マルチバンド制御回路２１１は、ＡＦＣ回路２０３によって判定されたバンドの中心周波数から、受信したシンボルの占有するバンドの中心周波数に対応した制御信号を直交復調回路１０３、等化器２０５、トラッキング回路２０６、復調軟判定回路２０７に出力している。

本実施の形態は、上記のように構成されたＯＦＤＭ受信回路におけるトラッキング回路２０６に関している。そのため、ここで、ＯＦＤＭ方式における位相トラッキングについて説明する。上記したように、ＯＦＤＭ方式では、複数のビットを１つのサブキャリアで送信するために、サブキャリア変調が行われている。このサブキャリア変調には、サブキャリアの位相と振幅によって複数ビットを表現する多値ＱＡＭなどが用いられている。

位相が異なる４つの点で２ビットを表現したＱＰＳＫにおいて、複素平面を用いて、その４つの点を表した例を図２（ａ）に示す。ＱＰＳＫでは、図２（ａ）に示すように、複素平面上、π／４、３π／４、５π／４、７π／４に相当する点が、それぞれ「００」、「０１」、「１０」、「１１」を示すように定義される。１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭなどでは、これにさらに振幅の要素を加えて、１つのサブキャリアで、４ビット、６ビットのデータを送るようにしている（図２（ｂ）参照）。このように、位相を利用してデータを示すため、位相ノイズなどにより受信装置側で受信した受信点の位相がずれてしまうと、受信側で間違って判定されてしまうおそれがある。そのために、受信側でこの位相回転量を算出し、補正を行うのがトラッキング回路２０６である。

本実施の形態のトラッキング回路２０６を図３に示す。本実施の形態のトラッキング回路は、パイロットサブキャリア抽出部３０１、位相回転量計算部３０２、位相保持部３０３、位相回転量決定部３０４、位相回転補正部３０５を有している。

パイロットサブキャリア抽出部３０１は、受信した信号に含まれるパイロットサブキャリアに対応する複数のサブキャリアを抽出する。位相回転量計算部３０２は、受信した信号（シンボル）中のパイロットサブキャリアに基づいて、受信したシンボルの位相回転量を計算する。この計算結果は、位相保持部３０３、位相回転量決定部３０４へと出力される。

位相保持部３０３は、位相回転量計算部３０２が計算した各バンドの位相回転量を保持する。位相回転量決定部３０４は、位相回転量計算部３０２の計算した計算結果と、位相保持部３０３に保持されたバンド毎の位相回転量から、受信したシンボルの最終的な位相回転量を決定する。位相回転補正部３０５は、位相回転量決定部３０４が決定した位相回転量に基づいて、等化器２０５が出力した信号の位相を回転させ、復調軟判定回路２０７へと出力する。このような構成によって本実施の形態では受信したシンボルと、受信したシンボルよりも前であって同じ周波数帯域（バンド）で受信したシンボル、それぞれの位相回転量とを使って、位相回転量算出を行なうことが可能となる。つまり本願発明により周波数ホッピングされ、異なる周波数帯域（バンド）で送信された複数のシンボルを、同じ周波数帯域（バンド）で送信されたシンボル同士から位相回転量を求めることができる。位相回転量の平滑化には、さまざまな方法が存在するが、本実施例では、周波数ホッピングされ、異なる周波数帯域（バンド）で送信された複数のシンボルから、同じ周波数帯域（バンド）で送信されたシンボル同士を用いて位相回転量の平滑化を位相回転量決定部３０４で行う。

なお、特にシングルバンドのＯＦＤＭでは、位相回転量の平滑化は一般的に次のように行われる。今回受信したシンボルがｎ番目のシンボルとすると、１シンボル分前（ｎ−１シンボル）の換算された位相回転量（換算位相保持部３０４に格納されている）をΔθ（ｎ−１）、今回受信したシンボルの位相回転量をΔθ（ｎ）とした場合、両者の差分から１シンボル分の位相回転量Δθ＿ｄｉｆ（ｎ）を得ることが可能である。
Δθ＿ｄｉｆ（ｎ） ＝ Δθ（ｎ）−Δθ（ｎ−１）
平滑化は、求められたΔθ＿ｄｉｆ（ｎ）の移動平均を求めることで実現する。
Δθ＿ｄｉｆ＿ａｖｅ ＝ ｆ＿ａｖｅ｛ Δθ＿ｄｉｆ（ｎ） ｝
ここで、ｆ＿ａｖｅ｛｝は移動平均関数である。
移動平均関数の実現方法としては、多様なものが考案されているが、代表的なものとしては、数ＴＡＰ（平均対象数）の単純移動平均法や、ＴＡＰ数を動的に可変させる適応的移動平均法などがあるが、ここでは説明を割愛する。
なお、ここで、求められたΔθ＿ｄｉｆ＿ａｖｅは１シンボル間の位相回転量であるため、ｎ番目の受信シンボルの位相回転量をΔθ＿ｃｏｒｒｅｃｔとすると、
Δθ＿ｃｏｒｒｅｃｔ ＝ Δθ＿ｄｉｆ＿ａｖｅ ＊ ｎ
であり、これはΔθ＿ｄｉｆ＿ａｖｅ と ｎ を乗算したものと等しい。

本願発明では、上述の位相回転量の平滑化を、周波数帯域（バンド）ごとに位相回転量決定部３０４で行う。なお、平滑化においてさまざまな方法がとられることは上記に述べたとおりであり、位相回転量の平滑化を上記以外の方法を利用してもよいことはもちろんである。本願発明の実施にあたっては、平滑化を周波数帯域（バンド）ごとに行うようにすればよい。

ここで、図３に示したトラッキング回路２０６の各部の動作について、詳細に説明する。パイロットサブキャリア抽出部３０１は、受信したシンボルに含まれるパイロットサブキャリアを抽出する。例えば、ＭＢ−ＯＦＤＭでは、図４に示すように３．１〜１０．６ＧＨｚの帯域間を、５２８ＭＨｚを単位として１４の周波数帯域（バンド）に分割している。ここで、１つのバンドには１２８個のサブキャリアが割り当てられ、そのうち１２個がパイロットサブキャリアとして割り当てられている。１シンボルは、この１バンドにわたるサブキャリアによって送信されるデータであるため、パイロットサブキャリア抽出回路３０１は、ある１シンボルを受信した場合に、そのバンド（第１の周波数帯域）に含まれる１２個のパイロットサブキャリアを抽出する。

位相回転量計算部３０２は、受信したシンボルのＯＦＤＭ信号に含まれるパイロットサブキャリアから、位相回転量を計算する。図５は、この位相回転量の計算を説明するための図である。ある一つのパイロットサブキャリアに対して、図５におけるＺ_ａが本来のパイロットサブキャリアによる信号点であるとする。また、Ｚ_ｂが受信したシンボルのパイロットサブキャリアによる信号点であったとする。図５に示す位相回転量Δθを求める場合は、以下のような計算を行う。
１）信号点と、受信点を複素除算し、位相差ベクトルを検出する。
２）求められた位相差ベクトルからアークタンジェントを計算し、位相差に変換する。

ここで、図５に示すようにＺ_ａを複素平面上の（ｘ_ａ，ｙ_ａ）、Ｚ_ｂを（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ）で表し、Ｚ_ａ＝（ｘ_ａ，ｙ_ａ）＝ｒ_ａ・（ｃｏｓθ_ａ＋ｊ・ｓｉｎθ_ａ）、Ｚ_ｂ＝（ｘ_ｂ，ｙ_ｂ）＝ｒ_ｂ・（ｃｏｓθ_ｂ＋ｊ・ｓｉｎθ_ｂ）とすると以下の式が成立する。

このようにして求められた位相差ベクトルから、アークタンジェントを用いて変換することにより、１つのパイロットサブキャリアに関しての位相回転量が求められる。上記したように、１バンドにわたるシンボルには複数のパイロットサブキャリアが含まれるため、パイロットサブキャリア数をｎ、ｋ番目のパイロットサブキャリアの位相差ベクトルをΔＰｈ＿ｅｒｒ（ｋ）とすると、位相回転量計算部３０２が計算する位相回転量Δθ_ｏｆｄｍは、以下の式に相当する。

位相保持部３０３は、位相回転量計算部３０２が計算した位相回転量を一時的に保持する保持部である。位相保持部３０３内には、ＭＢ−ＯＦＤＭにおいて周波数ホッピングが行われる各バンドに対応して保持部が設けられている。ここで、位相保持部３０３が保持するデータと、位相保持部３０３が位相回転量決定部３０４に出力するデータとの関係について説明する。
図６は、位相保持部３０３のより詳細な構成を示した図である。位相保持部３０３は、位相記憶部６０１、ラッチ指示部６０２、セレクタ６０３を有している。

位相記憶部６０１は、ラッチ指示部６０２の指示に基づいて、位相回転量計算部３０２の出力を取り込んで記憶する。ラッチ指示部６０２は、受信したシンボルのバンドに基づいて、位相記憶部６０１に対して、どのバンドに対応する位相回転量を記憶するかを指示する。セレクタ６０３は受信したシンボルのバンドに基づいて、どのバンドに対応する位相回転量を出力するのかを選択する。ラッチ指示部６０２、セレクタ６０３には、マルチバンド制御部２１１より、受信したシンボルのバンドを示す受信バンド信号ＳＢが入力されている。

図７は、複数のシンボルＤ１〜Ｄ７を受信した場合の各部の信号を示している。図７を参照して、位相保持部３０３が保持するデータと位相保持部３０３が出力するデータを説明する。図７では、ＢＡＮＤ１→ＢＡＮＤ２→ＢＡＮＤ３→ＢＡＮＤ１・・・と言う順で周波数ホッピングが行われたシンボルＤ１〜Ｄ７を連続して受信している場合を例に示している。

図７に示す時刻ｔ１で、占有するバンドがＢＡＮＤ１のシンボルＤ１がトラッキング回路２０６に入力される。トラッキング回路２０６では、パイロットサブキャリア抽出部３０１、位相回転量計算部３０２により、シンボルＤ１の位相回転量θ_１が計算される。位相保持部３０３には、このθ_１が入力される（図６、７、ＳＧ１参照）。このとき、マルチバンド制御部２１１は、位相保持部３０３に対して、受信したシンボルＤ１が受信バンドＢＡＮＤ１のシンボルであることを示す受信バンド信号ＳＢを入力している。

位相保持部３０３では、受信した信号がＢＡＮＤ１を示している場合、ＢＡＮＤ１についての位相回転量を保持している位相記憶部を上書きする。ここでは、θ_１が出力されているので、そのデータを保持する（図６、７、ＳＧ２参照）。

その後、トラッキング回路２０６には、時刻ｔ２において、シンボルＤ２が入力される。受信バンド信号がＢＡＮＤ２を示しているため、位相保持部３０３のＢＡＮＤ２についての位相回転量を保持している部分を上書きする（図６、７、ＳＧ３参照）。以後、同様に受信バンド信号に基づいて、各バンドに対応する位相回転量を上書き、保持していく。
ここで、時刻ｔ４において、シンボルＤ４が入力された場合、位相記憶部はＢＡＮＤ１に対応する保持部の記憶する位相回転量をθ_４に上書きすると共に、それまで保持していたＢＡＮＤ１に対応する位相回転量θ_１を位相回転量決定部へと出力する（図６、７、ＳＧ２、ＳＧ８参照）。この出力の選択はセレクタ６０３によって行われる。同様にシンボルＤ５を受信した場合はθ２、シンボルＤ６を受信した場合はθ３を出力するという動作を繰り返す（図７参照）。

位相回転量決定部３０４には、位相回転量計算部３０２から出力された受信したシンボルに関しての位相回転量、及び位相保持部３０３から出力された受信したシンボルと同じバンドで受信したシンボルの位相回転量が入力されている。図７で示した例を元に説明すれば時刻ｔ４で、位相回転量計算部３０２からはθ_４が入力され、位相保持部３０３からはθ_１が入力される。位相回転量決定部３０４は、これらを平滑化して、受信したシンボルの最終的な位相回転量を決定する。すなわち、周波数ホッピングされ、異なる周波数帯域（バンド）で送信された複数のシンボルから、同じ周波数帯域（バンド）で送信されたシンボル同士を用いて位相回転量の平滑化を位相回転量決定部３０４で行う。ここでは、受信したシンボルと、受信したシンボルよりも前であって同じ周波数帯域（バンド）で受信したシンボル、それぞれの位相回転量とを使って、位相回転量算出を行なうことが可能となる。また、位相回転量決定部３０４は、入力された位相回転量から補正値を計算し、この補正値を位相回転補正部３０５へと出力する。これら位相回転量の補正値の算出は位相回転量決定部３０４で周波数帯域（バンド）ごとに行われる。

位相回転補正部３０５は、位相回転量決定部３０４から出力された補正値を元に、等化器２０５が出力した信号に複素乗算をして位相歪みを補正する。

なお、上記の各部において、受信したシンボルのバンドに基づいて動作を行う位相保持部３０３、位相回転量決定部３０４には、図１に示したマルチバンド制御部２１１より、受信したシンボルのバンドに基づいた制御信号が与えられている。

以上に説明したトラッキング回路２０５が行っている位相トラッキングの方法を、以下にフローチャートを用いて説明する。図８は、トラッキング回路２０６が行っている位相トラッキングの方法を示したフローチャートである。

ステップ１〜ステップ３（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）
受信回路が受信動作を開始した後、位相回転補正を行うシンボルが入力されるまでの間は、トラッキング回路２０５は、待機状態となっている（図８、Ｓ１、Ｓ２参照）。位相トラッキングを行うシンボルが受信され、フーリエ変換回路２０４、等化器２０５の処理が行われた信号データがトラッキング回路２０６に入力されると、パイロットサブキャリア抽出部３０１が、パイロットサブキャリアの抽出を行う（図８、Ｓ３参照）。

ステップ４（Ｓ４）
抽出されたパイロットサブキャリアを元に、位相回転量計算部３０２が受信したシンボルの位相回転量を計算する（図８、Ｓ４参照）。ここで計算された位相回転量は、位相保持部３０３、位相回転量決定部３０４に出力される。

ステップ５、ステップ６（Ｓ５、Ｓ６）
位相保持部３０３では、マルチバンド制御部２１１からの制御信号に基づいて、与えられた受信したシンボルのバンドを判定し（図８、Ｓ５参照）する。ここで計算された位相回転量は位相保持部３０３に入力され、受信したシンボルのバンドに対応する位相記憶部６０１に、保持される（図８、Ｓ６参照）。

ステップ７（Ｓ７）
位相回転量決定部３０４において、上記のＳ３で計算した信号の位相回転量（例えば図７のθ_４）および位相保持部３０３が保持している受信したシンボルよりも前のシンボルの位相回転量（例えば図７のθ_１）から受信したシンボルの位相回転量を決定する（図８、Ｓ７参照）。この時、受信したシンボルよりも前のシンボルとは、受信したシンボルと同じバンドで送信されたシンボルの中で、受信したシンボルに最も近いタイミングで受け取ったものとなる。したがって、図７に示した例では、３バンド間をホッピングするため、受信したシンボルよりも３シンボル前の位相回転量となる。そして、位相回転量決定部３０５は、決定された位相回転量から受信したシンボルに対する補正値を決定し出力する（図８、Ｓ７参照）。

ステップ８、ステップ９（Ｓ８、Ｓ９）
位相回転補正部３０６において、上記Ｓ９で決定された補正値に基づいて、受信したシンボルに対する位相補正が行われる（図８、Ｓ８参照）。受信した全てのシンボルに関して位相補正が行われた場合、位相トラッキングの動作を終了する。シンボルが連続して入力され、位相補正を行っていない次のシンボルがある場合にはＳ３に戻り、処理を繰り返す（図８、Ｓ９参照）。
以上、詳細に説明したように本発明によれば、１シンボルごとに周波数ホッピングを行いながらデータが送信されるＭＢ−ＯＦＤＭ方式であっても、受信したシンボルの位相回転量を計算し、受信したシンボルに対する位相補正を行うことが可能となる。また、受信するバンドの中である周波数帯域におけるジャミングなどによるノイズが大きいような場合でも各バンドに対して的確に位相回転量を補正することが可能となる。
なお、本発明の実施の形態は、本発明の主旨を逸脱しない限り種々の変形が可能である。例えば図６に位相記憶部９０３は、受信するバンド数に応じて設ける必要はなく、受信バンド数以上を設け、受信するバンドを示す信号の変化に基づいて、ラッチする情報、出力を適宜切り替えながら使用する構成としてもよい。このように本発明は、その主旨を逸脱しない限り、当業者において種々の変形が可能である。

本発明が適用される受信回路を示すブロック図である。 ＱＰＳＫ、多値ＱＡＭを説明する複素平面図である。 本発明の実施の形態に関わるトラッキング回路を示すブロック図である。 ＭＢ−ＯＦＤＭ方式のバンド構造を説明する図である。 受信点と信号点の模様を示す図である。 位相保持部の具体的な構成を示す図である。 図６に示した位相保持部の各部の信号を示す図である。 本発明の実施の形態の位相トラッキング方法を示すフローチャートである。 ＯＦＤＭの通信装置を示す概略図である。 ＭＢ−ＯＦＤＭを概念的に示す図である。

符号の説明

１ ＲＦ部
２ ＢＢ部
１０１ バンドパスフィルタ
１０２ 低ノイズアンプ
１０３ 直交復調回路
１０４ ローパスフィルタ
１０５ 可変利得アンプ
２０１ Ａ／Ｄ変換器
２０２ ＡＧＣ回路
２０３ ＡＦＣ回路
２０４ フーリエ変換回路
２０５ 等化器
２０６ トラッキング回路
２０７ 復調軟判定回路
２０８ ビタビ誤り訂正回路
２０９ デスクランブル回路
２１０ リード・ソロモン誤り訂正回路
２１１ マルチバンド制御回路
３０１ パイロットサブキャリア抽出部
３０２ 位相回転量計算部
３０３ バンド換算部
３０３ 位相保持部
３０４ 位相回転量決定部
３０５ 位相回転補正部
６０１ 位相記憶部
６０２ ラッチ指示部
６０３ セレクタ

Claims (9)

1. 周波数ホッピングを用いて送信されたマルチキャリア信号のデータサブキャリアの間に挿入されたパイロットサブキャリアに基づいて位相回転量の補正を行うトラッキング回路であって、
   第１および第２の周波数帯域に含まれる前記パイロットサブキャリアに基づいて、当該第１および第２の周波数帯域における前記マルチキャリア信号の第１、第２の位相回転量を検出する位相回転量計算部と、
   前記第１及び第２の位相回転量を保持する保持部と、
   前記第１の周波数帯域に含まれる前記マルチキャリア信号が入力された場合は、前記保持部に保持された前記第１の位相回転量と当該マルチキャリア信号の位相回転量とから補正量を計算し、前記第２の周波数帯域に含まれる前記マルチキャリア信号が入力された場合は、前記保持部に保持された前記第２の位相回転量と当該マルチキャリア信号の位相回転量とから補正量を計算する位相回転量決定部とを有するトラッキング回路。
2. 前記トラッキング回路は、前記第１の周波数帯域に含まれる前記マルチキャリア信号が入力された場合は、前記保持部が保持する第１の位相回転量を、入力された前記第１の周波数帯域に含まれる前記マルチキャリア信号に基づいて更新し、前記第２の周波数帯域に含まれる前記マルチキャリア信号が入力された場合は、前記保持部が保持する第２の位相回転量を、入力された前記第２の周波数帯域に含まれる前記マルチキャリア信号に基づいて更新することを特徴とする請求項１に記載のトラッキング回路。
3. 周波数ホッピングを用いて送信されたマルチキャリア信号のデータサブキャリアの間に挿入されたパイロットサブキャリアに基づいて位相回転量の補正を行うトラッキング回路であって、
   前記パイロットサブキャリアに基づいて位相回転量を算出する位相回転量計算部と、
   前記マルチキャリア信号を第１の周波数帯域で受信した場合に前記位相回転量を第１の位相回転量として保持する第１の保持部と、
   前記マルチキャリア信号を第２の周波数帯域で受信した場合に前記位相回転量を第２の位相回転量として保持する第２の保持部と、
   前記マルチキャリア信号を第１の周波数帯域で受信した場合に前記第１の保持部に保持された前記第１の位相回転量を出力信号として出力すると共に、前記マルチキャリア信号を第２の周波数帯域で受信した場合に前記第２の保持部に保持された前記第２の位相回転量を前記出力信号として出力するセレクタと、
   前記出力信号と前記位相回転量とに基づいて補正値を算出する位相回転量決定部と、
   前記補正値に基づいて前記マルチキャリア信号の補正を行う位相回転量補正部と、を有するトラッキング回路。
4. 前記マルチキャリア信号は、直交周波数分割多重された信号であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトラッキング回路。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のトラッキング回路と、
   前記トラッキング回路に対して、受信した前記マルチキャリア信号の周波数帯域に基づいた制御信号を出力する制御部と、を有する受信回路。
6. 周波数ホッピングを用いて送信されたマルチキャリア信号のデータサブキャリアの間に挿入されたパイロットサブキャリアに基づいて位相回転量の補正を行う受信方法であって
   第１および第２の周波数帯域に含まれる前記パイロットサブキャリアに基づいて、当該第１および第２の周波数帯域における前記マルチキャリア信号の第１、第２の位相回転量を計算し、
   前記第１及び第２の位相回転量を保持し、
   前記第１の周波数帯域に含まれる前記マルチキャリア信号が入力された場合は、前記保持された前記第１の位相回転量と当該マルチキャリア信号の位相回転量とから補正量を計算し、
   前記第２の周波数帯域に含まれる前記マルチキャリア信号が入力された場合は、前記保持された前記第２の位相回転量と当該マルチキャリア信号の位相回転量とから補正量を計算する受信方法。
7. 前記受信方法は、
   前記第１の周波数帯域に含まれる前記マルチキャリア信号が入力された場合は、前記保持された第１の位相回転量を、入力された前記第１の周波数帯域に含まれる前記マルチキャリア信号に基づいて更新し、
   前記第２の周波数帯域に含まれる前記マルチキャリア信号が入力された場合は、前記保持された第２の位相回転量を、入力された前記第２の周波数帯域に含まれる前記マルチキャリア信号に基づいて更新することを特徴とする請求項６に記載の受信方法。
8. 周波数ホッピングを用いて送信されたマルチキャリア信号のデータサブキャリアの間に挿入されたパイロットサブキャリアに基づいて位相回転量の補正を行う受信方法であって、
   前記パイロットサブキャリアに基づいて位相回転量を算出し、
   前記マルチキャリア信号を第１の周波数帯域で受信した場合に前記位相回転量を第１の位相回転量として保持し、
   前記マルチキャリア信号を第２の周波数帯域で受信した場合に前記位相回転量を第２の位相回転量として保持し、
   前記マルチキャリア信号を第１の周波数帯域で受信した場合に前記保持された前記第１の位相回転量を出力信号として出力し、
   前記マルチキャリア信号を第２の周波数帯域で受信した場合に前記保持された前記第２の位相回転量を前記出力信号として出力し、
   前記出力信号と前記位相回転量とに基づいて補正値を算出し、
   前記補正値に基づいて前記マルチキャリア信号の補正を行う受信方法。
   
9. 前記マルチキャリア信号は、直交周波数分割多重された信号であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の受信方法。

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