JPH0746218A - ディジタル復調装置 - Google Patents

ディジタル復調装置

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JPH0746218A
JPH0746218A JP5186097A JP18609793A JPH0746218A JP H0746218 A JPH0746218 A JP H0746218A JP 5186097 A JP5186097 A JP 5186097A JP 18609793 A JP18609793 A JP 18609793A JP H0746218 A JPH0746218 A JP H0746218A
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circuit
orthogonal frequency
clock
carrier
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Yasunari Ikeda
康成 池田
Toshihisa Momoshiro
俊久 百代
Yasu Ito
鎮 伊藤
Yoshikazu Miyato
良和 宮戸
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定な直交周波数多重信号の復調を行うこと
が可能なディジタル復調装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 クロック再生回路１６１０は、コスタス演算
回路１６２０とその他の部分から構成される。レジスタ
１６１１、１６１２は、直交周波数多重信号をＤＦＴし
た後の信号Ｉ’および信号Ｑ’の内、シンボルごとに所
定の１波の特定搬送波信号に対応する信号のみをラッチ
する。３乗回路１６２１、１６２２は、それぞれ入力さ
れた信号を３乗する。乗算回路１６２３、１６２４は、
それぞれ信号Ｉ’と信号Ｑ’の３乗結果、および、Ｑ’
信号とＩ’信号を乗算し、減算回路１６２５は、入力さ
れる２信号に基づいて位相差を検出する。この位相差は
ディジタル／アナログ変換回路１６１３およびローパス
フィルター１６１４によりクロック信号発生回路１６２
を制御する制御電圧信号に変換され、クロック信号発生
回路１６２に入力される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は直交周波数多重信号を復
調するディジタル復調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】デジタル形式の信号を伝送する場合、単
一周波数の搬送波信号をディジタル信号に基づいて位相
変調および振幅変調する方法が一般的に用いられてい
る。このような変調方式としては、位相のみを変化させ
る位相変調（ＰＳＫ）が、また、位相と振幅の両方を変
化させる直交変調（ＱＡＭ）がよく用いられる。上述の
各変調方式のように、従来は単一周波数の搬送波信号を
伝送帯域におさまる程度の占有帯域幅を有するように変
調していた。一方、最近では新たな変調方式として、直
交周波数多重方式（ＯＦＤＭ）と呼ばれる変調方式が提
案されている。
【０００３】この直交周波数多重方式は、伝送帯域内に
複数の直交する搬送波信号を発生させ、伝送帯域を分割
し、それぞれの搬送波信号をディジタル信号により位相
変調（ＰＳＫ）や直交変調（ＱＡＭ）する変調方式であ
る。複数の搬送波信号により伝送帯域を分割するので１
つの搬送波信号当たりの帯域は狭くなるので、１つの搬
送波信号当たりの変調速度は遅くなる。しかし伝送帯域
が同一である場合、複数の搬送波信号をそれぞれ変調し
た結果得られる総合的な伝送速度は従来の変調と変わら
ない。この方式では多数の搬送波信号が並列に伝送され
るので、シンボル当たりの速度は遅くなるため、いわゆ
るマルチパス妨害の存在する伝送路では、シンボルの時
間長に対する相対的なマルチパス妨害波の遅延時間を小
さくすることが可能である。従って、この方式はマルチ
パス妨害の影響を受けにくく、この特徴により地上波に
よるデジタル信号の伝送に対して特に注目されている。
【０００４】ここで、直交多重周波数多重方式の信号処
理には離散的フーリエ変換および離散的逆フーリエ変換
を高速に行う必要がある。しかし、最近の半導体技術の
進歩により、従来困難であったハードウェア的な処理に
よる離散的フ−リエ変換や離散的逆フ−リエ変換を実行
可能な半導体素子が供給されるようなってきており、従
って、このような素子を用いて簡単に直交周波数多重方
式の変調を行う、あるいは、この変調方式により変調さ
れた信号を復調することができる。このような半導体技
術の進歩もこの直交周波数多重方式が注目されている理
由の一つである。
【０００５】以下、一般的な直交周波数多重方式につい
て説明する。直交周波数多重方式の特徴は、伝送チャン
ネル（伝送帯域）を分割した所定の帯域幅ごとに直交す
る搬送波信号を発生し、変調後の信号がそれぞれの帯域
幅に納まる程度の低いデータ速度のディジタル信号で各
搬送波信号のそれぞれをディジタル信号で変調するので
はなく、全ての搬送波信号の変調を離散的逆フ−リエ変
換（ＩＤＦＴ）により一括して行う点にある。
【０００６】以下、図６を参照して直交周波数多重方式
の動作を説明する。図６は、直交周波数多重方式の各搬
送信号による情報伝達を説明する図である。図６におい
て、＃ｋ（ｋは整数）に示す信号は、それぞれ時間区間
（シンボル区間）Ｔs において、周期Ｔs ／ｋの搬送波
信号波形を示し、（ａ），（ｂ）はそれぞれ伝送すべき
情報の値１，０の場合の搬送波信号波形を示す。
【０００７】所定のある時間区間Ｔs をシンボル時間と
する。図６の＃１〜＃ｎには、それぞれ周期Ｔs 〜周期
Ｔs ／ｎの搬送波信号＃１〜＃ｎの集合が示してある。
このような搬送波信号＃１〜＃ｎが順番に並んでいると
して、これらの各搬送波信号の振幅及び位相を伝送すべ
き情報で規定すると、シンボルの波形を伝送すべき情報
（ディジタル信号）で規定することができる。例えば図
６（ａ）に示す各搬送波信号波形と、（ｂ）に示す搬送
波信号波形を定義する。受信機が図６（ａ）に示す波形
の信号を論理値１に対応付け、図６（ｂ）に示す波形の
信号を論理値０に対応付けることにより、各搬送波信号
ごとに情報（ディジタル信号）を伝送することができ
る。
【０００８】図６に示した例においては、各搬送波信号
を２つの位相状態で規定したいわゆるＢＰＳＫで変調
し、各搬送波信号ごとに１ビットの情報を伝送している
が、各搬送波信号ごとにより多くの位相および振幅を定
義し、多値化して伝送することも可能である。すなわ
ち、各搬送波信号の振幅及び位相を規定することによっ
てその波形を得る。この波形を得るための処理動作はい
わゆる逆フ−リエ変換となる。従って、直交周波数多重
方式においては、離散的逆フ−リエ変換回路を用いて直
交周波数多重信号を得ることができる。また、以上のよ
うにして得られた直交周波数多重信号の復調は、離散的
フーリエ変換回路を用いて行うことができる。
【０００９】以下、図７を参照して直交周波数多重変調
を行う変調装置の構成を説明する。図７は、従来の直交
周波数多重変調装置８０の構成を示す図である。直交周
波数多重変調装置８０は、シリアル／パラレル変換回路
８０３、８０４、離散的逆フ−リエ変換回路（ＩＤＦ
Ｔ）８０５、パラレル／シリアル変換回路（Ｐ／Ｓ）８
０６、８０６、バッファメモリ（ＢＭ）８０８、８０
９、Ｄ／Ａ変換回路（Ｄ／Ａ）８１０、８１１、ロ−パ
スフィルタ（ＬＰＦ）８１２、８１３、乗算回路８１
４、８１５、局部発振器８１６、９０゜移相回路（Ｈ）
８１７、加算回路８１８、バンドパスフィルタ（ＢＰ
Ｆ）８１９、ＲＦコンバ−タ８２０、および、送信アン
テナ８２１から構成される。また、Ｉチャネル信号８０
１およびＱチャネル信号８０２は、それぞれ伝送される
べき直交周波数多重変調されるべきディジタル信号であ
り、送信信号８２２は、直交周波数多重変調装置８０に
よる処理により生成され、送信アンテナ８２１から送出
される電波信号である。
【００１０】以下、直交周波数多重変調装置８０の動作
を説明する。シリアル／パラレル変換回路８０３、８０
４に入力されるＩチャネル信号とＱチャネル信号はパラ
レル形式の信号に変換され、離散的逆フ−リエ変換回路
８０５により離散的逆フーリエ変換（ＩＤＦＴ）され
る。ここで、Ｉチャンネル信号およびＱチャネル信号に
は、図９に示して後述する同期シンボルが挿入されてい
る。離散的逆フ−リエ変換回路８０５により変換された
Ｉチャネル信号およびＱチャネル信号は、パラレル／シ
リアル変換回路８０６、８０７によりシリアル形式の信
号に変換され、さらにバッファメモリ８０８、８０９に
よりガードインターバルが付加される。ガードインター
バルが付加された信号は、ディジタル／アナログ変換回
路８１０、８１１によりアナログ形式の信号に変換さ
れ、さらにロ−パスフィルタ８１２、８１３により帯域
制限される。
【００１１】ロ−パスフィルタ８１２、８１３により帯
域制限された信号は、乗算回路８１４、８１５により、
それぞれ局部発振器８１６で生成された搬送波信号、お
よび、搬送波信号が９０°移相回路８１７により９０°
移相された信号と乗算され、さらに加算回路８１８によ
り加算されて合成される。加算回路８１８により合成さ
れた信号は、さらにバンドパスフィルタ８１９により所
定の帯域に制限され、ＲＦコンバ−タ８２０により所定
の伝送周波数に変換されて送信アンテナ８２１より直交
多重周波数多重方式信号として送出される。
【００１２】以下、図８を参照して、直交周波数多重方
式により変調された信号を受信、復調する従来の直交周
波数多重復調装置８５の構成を説明する。図８は、従来
の直交周波数多重復調装置８５の構成を示す図である。
直交周波数多重復調装置８５は、受信アンテナ８５１
は、チュ−ナ（Ｔｕ）８５２、乗算回路８５３、８５
４、局部発振器８５５、９０゜移相回路８５６、ロ−パ
スフィルタ８５７、８５８、Ａ／Ｄ変換回路８６１、８
６２、シリアル／パラレル変換回路８５９、８６０、離
散的フ−リエ変換回路（ＤＦＴ）８６３、パラレル／シ
リアル変換回路８６４、８６５、バッファメモリ８６
６、８６７、搬送波信号再生回路８６８、および、クロ
ック再生回路（ＢＴＲ）８６９から構成される。また、
図８において、受信信号８５０は、直交周波数多重信号
であり、Ｉチャネル信号（Ｉ）およびＱチャネル信号
（Ｑ）は、直交周波数多重復調装置８５が直交周波数多
重復調装置８５０を復調した結果として得られるディジ
タル形式の信号である。
【００１３】ところで、受信側で受信した直交周波数多
重信号を正しく復調するには、搬送波信号およびシンボ
ルクロックを正しく再生するとともに、ＤＦＴ処理に使
用するＤＦＴ時間窓も正しく再生する必要がある。従
来、受信側でＤＦＴ時間窓を正しく再生可能とするため
に、送信側で直交周波数多重信号のフレ−ムの先頭に無
信号の同期信号シンボルを設けて送信し、受信側ではこ
の同期信号シンボルを検出してＰＬＬ回路の同期をと
り、シンボルクロックを再生し、また、ＤＦＴ時間窓の
同期をとるための参照信号として使用していた。
【００１４】以下、図９を参照して従来の直交周波数多
重信号のフレーム構成、および、クロック再生回路８６
９の構成と動作を説明する。図９は、従来の直交周波数
多重信号のフレーム構成を例示する図である。図９に示
すように、直交周波数多重信号のフレーム構成におい
て、同期シンボルは第１シンボルに前置される。図１０
は、図８に示したクロック再生回路８６９の構成を示す
図である。図１０において、同期シンボル検出回路８８
０は、直交周波数多重復調装置８５のローパスフィルタ
ー８７５、８７６の出力信号から図９に示す同期シンボ
ルを検出する。同期シンボル検出回路８８０は、２乗回
路８８１、８８２、振幅比較回路８８３、８８４、参照
値回路８８５、ＡＮＤ回路８８６、および、パルスキャ
ンセル回路８８７から構成される。ＰＬＬ回路８９０
は、同期シンボル検出回路８８０から出力される同期シ
ンボル検出信号に基づいてクロック信号（ＣＫ）および
ＤＦＴ時間窓信号を生成する。ＰＬＬ回路８９０は、位
相比較器８９１、ロ−パスフィルタ８９２、電圧制御発
振回路８９３、Ｍ分周回路８９４、および、Ｎ分周回路
８９５から構成される。
【００１５】図８に示した直交周波数多重復調装置８５
のローパスフィルタ８５７、８５８の出力信号は、それ
ぞれ同期シンボル検出回路８８０の２乗回路８８１、８
８２に入力される。２乗回路８８１、８８２においてロ
ーパスフィルタ８５７、８５９の出力信号の振幅電圧の
２乗値が算出され、振幅比較器８８３、８８４に入力さ
れる。振幅比較器８８３、８８４において、それぞれの
２乗値は参照値回路８８５から出力される参照値と比較
され、２乗値が参照値よりも低い場合に論理値１が出力
される。つまり、同期シンボルの期間ではローパスフィ
ルタ８５７、８５８の出力信号は無信号（０Ｖ）となる
ので、振幅比較器８８３、８８４の両方から論理値１が
出力される。振幅比較器８８３、８８４の出力信号はＡ
ＮＤ回路８８６で論理積がとられ、パルスキャンセル回
路８８７に入力される。従って、同期シンボルが同期シ
ンボル検出回路８８０に入力される場合にのみＡＮＤ回
路８８６の出力信号が論理値１となる。しかし、図９に
示した第１シンボルから第（Ｎ−１）シンボルまでのデ
−タ期間においてもＡＮＤ回路８８６の出力値が瞬間的
に論理値１となる場合があり得る。パルスキャンセル回
路８８７は、同期シンボルの期間以外でＡＮＤ回路８８
６の出力信号が瞬間的に論理値１となって発生するパル
スを排除して正確に同期シンボルのみを検出し、同期シ
ンボル検出信号としてＰＬＬ回路８９０に入力する。パ
ルスキャンセル回路８８７は、例えばロ−パスフィルタ
と波形整形回路を組み合わせた回路等により構成され
る。
【００１６】ＰＬＬ回路８９０においては、同期シンボ
ル検出回路８８０から入力される同期シンボル検出信号
は、位相比較回路８９１に入力され、Ｎ分周回路８９５
から出力される信号と位相が比較される。位相比較回路
（φ）８９１から出力される移相誤差はローパスフィル
タ（ＬＰＦ）８９２でフィルタリングされ、電圧制御発
振回路（ＶＣＯ）８９３を制御する。電圧制御発振回路
８９３は、ローパスフィルタ８９２の出力信号電圧に対
応する周波数のクロック信号ＣＫを生成する。このクロ
ック信号ＣＫはＭ分周回路８９４により１／Ｍの周波数
に分周され、ＤＦＴ時間窓信号として離散的フ−リエ変
換回路８６３に入力され、さらにＮ分周回路８９５によ
り１／Ｎの周波数に分周されて位相比較回路８９１に入
力される。ここでＮ分周回路８９５の分周比Ｎは、図９
に示した直交周波数多重信号のフレーム内の同期シンボ
ルを含めたシンボル数Ｎと一致し、このフレーム構成が
変更された場合にはそれに応じて変更される。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、マルチパス妨
害が存在する伝送路では同期シンボル期間中にも信号が
漏れ込んでくる、あるいは、雑音のある伝送路ではその
雑音が同期シンボル期間にも混入するという理由により
同期シンボル期間を正確に検出することが困難であると
いう問題がある。また情報の伝送の観点から看た場合、
上述の同期シンボルの挿入により伝送効率が悪くなると
いう問題があり、この観点からは同期シンボルの数を極
力少なくしたという要求がある。一方、クロックの再生
を行うＰＬＬ回路、および、受信信号について復調を行
う離散的フ−リエ変換回路の安定動作という観点から
は、同期シンボル数を減らすことは、同期信号を少なく
することは参照信号が少なくなるので好ましくはないと
いう問題がある。
【００１８】本発明は上述した従来技術の問題点に鑑み
てなされたものであり、直交周波数多重信号の受信およ
び復調において、同期シンボルが挿入されない直交周波
数多重信号からのクロック再生を可能とすることによ
り、伝送効率の向上、および、クロック再生と受信信号
の復調の安定動作という相反する事項を同時に満たすデ
ィジタル復調装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のディジタル復調装置は、直交周波数多重信号
を復調する装置であって、復調手段、および、クロック
再生手段を有し、前記復調手段は、該直交周波数多重信
号を受信し、復調して復調信号とし、前記クロック制御
手段は、当該クロック再生手段が再生し、該直交周波数
多重信号の復調処理に使用されるクロック信号、およ
び、前記復調信号の内、直交周波数多重信号に含まれる
所定の搬送波信号に対応する復調信号の信号成分の位相
差に基づいてクロック信号の周波数を制御する。また好
適には、前記復調手段は、前記直交周波数変調信号を基
底帯域信号に変換するための再生搬送波信号を再生する
搬送波信号再生手段をさらに有し、該搬送波信号再生手
段は、前記復調信号の内、前記クロック信号の再生に使
用される信号成分に対応する搬送波信号以外の所定の搬
送波信号に対応する復調信号の信号成分、および、該再
生搬送波信号との位相差に基づいて該搬送波信号の周波
数を制御する。また好適には、前記位相差の検出は、コ
スタス演算により行われることを特徴とする。また好適
には、前記クロック信号および再生搬送波の再生に使用
される復調信号の信号成分は、それぞれ該直交周波数多
重信号の異なる搬送波信号に対応するものであることを
特徴とする。本発明のディジタル復調方法は、直交周波
数多重信号の所定の搬送波信号に対応する該直交周波数
多重信号の復調信号に基づいて、該直交周波数多重信号
の復調処理に使用されるクロック信号を再生する。
【００２０】
【作用】直交周波数多重信号からデータを復調する離散
的フ−リエ変換の変換結果の内、直交周波数多重信号を
基底帯域信号に変換するために使用される搬送波信号を
生成する局部発振器の制御に用いる離散的フ−リエ変換
結果と、クロック信号を生成するクロック生成回路の制
御に用いる離散的フーリエ変換結果を別々にしてシンボ
ルごとにコスタス演算を行って局部発振回路とクロック
生成回路との制御を行う。いいかえると、フーリエ変換
結果の内の搬送波信号生成用の変換結果を用いて再生搬
送波信号と直交周波数多重信号の搬送波信号との位相差
を検出し、この位相差に基づいて局部発振再生回路を制
御して搬送波信号の生成を行い、クロック信号生成用の
変換結果を用いてクロック信号と直交周波数多重信号の
搬送波信号との位相差を検出し、この位相差に基づいて
クロック生成回路を制御して搬送波信号の生成を行う。
つまり、受信した直交周波数多重信号に基づいて、搬送
波信号の再生と同様な方法によりクロック信号を再生す
る。
【００２１】
【実施例】実施例の説明に先立ち、直交周波数多重（Ｏ
ＦＤＭ）信号を数式を用いて説明する。直交周波数多重
信号は、一般の６４ＱＡＭ等の多値変調が単一の搬送波
信号を振幅変調および位相変調して所定の帯域内で情報
の伝送を行うのに対し、複数の搬送波信号をそれぞれ、
単一の搬送波信号を使用した変調方式に比べて低い情報
速度（ビットレート）で変調して所定の帯域内で情報の
伝送を行う変調方式である。直交周波数多重信号の搬送
波信号数がＮであって、各搬送波信号についてＱＡＭ変
調した場合、直交周波数多重信号のｍ番目のシンボルｆ
m （ｔ）は、次式で表される。
【００２２】
【数１】
【００２３】式１において、Δφmnは、後述するガード
インターバルによるシンボルの位相回転を補正する項で
あり、次式で表される。
【００２４】
【数２】
【００２５】式１、および、式２より、直交周波数多重
信号は次式で定式化される。
【００２６】
【数３】
【００２７】以下、直交周波数多重信号の電力スペクト
ラムを定式化する。式１で表された第ｍ番目のシンボル
の時間幅Ｔ’の第ｍ番目のシンボルｆm （ｔ）のフーリ
エ積分は次式のように表される。
【００２８】
【数４】
【００２９】式４より、この区間におけるエネルギース
ペクトラムは、次式で表される通りとなる。
【００３０】
【数５】
【００３１】式５第２項において、
【００３２】
【数６】
【００３３】は、第ｍ番目と第ｋ番目の搬送波信号の変
調波の相関関数であり、情報に相関がないことを仮定す
ると、式６は０となる。従って、式３は次式のように変
形される。
【００３４】
【数７】
【００３５】受信側においては、受信した直交多重周波
数多重信号をフーリエ変換して復調を行う。この際、時
間窓により直交周波数多重信号を切り出してからフーリ
エ変換を行う。この時間窓のタイミングと復調出力との
関係を説明する。以下説明の簡略化のために、上記各式
においてｍ＝０である場合について説明する。従って、
式１は次式のようになる。
【００３６】
【数８】
【００３７】まず、ガードインターバルがない（Ｔ＝
Ｔ’）場合を説明する。時間窓がτo だけずれた場合、
積分期間〔−Ｔ／２，Ｔ／２〕には、ｍ＝０，−１の２
つのシンボルが存在する。このフーリエ積分Ｆo ’
（ω）は次式で表される。
【００３８】
【数９】
【００３９】ここで、式９の第２項は時間窓がずれたた
めに隣接のシンボルから漏れた妨害成分である。
【００４０】式９から２Ｎ点の離散的フーリエ変換（Ｄ
ＦＴ）に対する係数Ｆok’を求めると次式のようにな
る。
【００４１】
【数１０】
【００４２】式９の〔 〕内の第１項は信号成分、第２
項は他の搬送波信号からの漏洩信号成分、第３項は隣接
シンボルからの漏洩信号成分を表す。また係数は、全体
の振幅および位相の変化を表す。
【００４３】以上より、ｋ番目の搬送波信号における信
号電力Ｓk に対する漏洩信号成分による妨害電力Ｉk の
比は、次式で表される。
【００４４】
【数１１】
【００４５】以下、ガードインターバルがある場合を説
明する。まず、時間窓のずれτo が小さく、積分期間が
同一シンボル内（τo ≦Ｔg ／２）である場合のフーリ
エ積分Ｆo ”（ω）は次式で表される。
【００４６】
【数１２】
【００４７】式１２から、Ｌ点ＤＦＴに対する係数
Ｆok”を求めて次式を得る。
【００４８】
【数１３】
【００４９】式１３には信号成分しか存在しない。従っ
て、式１３より信号移相は搬送波信号によって回転して
いることがわかる。
【００５０】次に、時間窓のずれτo が大きく、積分区
間が隣接シンボルにかかる場合を説明する。この場合、
ガードインターバルがない場合のモデルと同様となるの
で、フーリエ積分、ＤＦＴ、および、信号電力対妨害電
力比Ｓk ／Ｉk はそれぞれ式９〜式１１と同一となる。
【００５１】次にガードインターバルとして無信号を割
り当てた場合について説明する。時間窓のずれτo に比
べてガードインターバルとしての無信号期間が充分長い
場合、そのフーリエ積分Ｆo "'（ω）は次式のように表
される。
【００５２】
【数１４】
【００５３】式１４は、式８の第１項のみとなる。この
理由は、時間窓のずれτo が無信号期間の積分となるた
めに０となり、ガードインターバルがない場合に生じる
隣接シンボルからの信号成分の漏洩がなくなるためであ
る。
【００５４】式１４から、２Ｎ点の離散的フーリエ変換
を行った場合の係数Ｆok"'を求めると次式のようにな
る。
【００５５】
【数１５】
【００５６】式１５の〔 〕内の第１項は信号成分であ
り、第２項は他の搬送波信号からの漏洩信号成分を表し
ている。信号電力対妨害電力比Ｓk ／Ｉk は、次式の通
りとなる。
【００５７】
【数１６】
【００５８】以下、マルチパス妨害等により発生するゴ
ーストの影響を説明する。ゴーストｇo （ｔ）として、
次式で表される主信号がτo だけ遅延し、そのレベルが
αo 、その位相がθo だけ回転した信号を仮定する。
【００５９】
【数１７】
【００６０】式１７において、ｅｘｐ（ｊθo ）を仮定
したのは、Ｉ軸およびＱ軸の漏洩、すなわち直交ゴース
トをも考慮したためである。また、主信号Ｆokは次式で
表される。
【００６１】
【数１８】
【００６２】ガードインターバルとして無信号を割り当
てた場合、ゴースト成分のＤＦＴ係数Ｇokは式１５を参
照して次式で表される。
【００６３】
【数１９】
【００６４】従って、主信号にゴーストが加わった受信
信号のＤＦＴ係数Ｈokは次式で表される。
【００６５】
【数２０】
【００６６】式２０において、第１項は信号成分であ
り、第２項は他の搬送波信号からの漏洩信号成分であ
る。従って、この場合の信号電力対妨害電力比Ｓk ／Ｉ
k は次式の通りとなる。
【００６７】
【数２１】
【００６８】式２１より、信号電力対妨害電力比Ｓk ／
Ｉk は次式の通りとなる。
【００６９】
【数２２】
【００７０】
【数２３】
【００７１】式２０〜式２３は、時間窓が主信号に一致
していると仮定して計算したものであり、時間窓がずれ
ている場合はさらに信号電力対妨害電力比Ｓk ／Ｉk は
悪化する。
【００７２】以下本発明の第１の実施例を説明する。以
下、直交周波数多重復調装置１１の構成を説明する。本
発明の直交周波数多重変調装置１１は、例えば直交周波
数多重信号として伝送されたディジタル映像信号を復調
するために使用される装置である。図８に示した直交周
波数多重復調装置８５と本発明の直交周波数多重復調装
置１１の構成上異なる点は、クロック生成回路１６１の
入力信号として、離散的フ−リエ変換器１２１の変換出
力をパラレル／シリアル変換回路１２２、１２３により
シリアル形式の信号に変換した信号を用いていることで
ある。
【００７３】図１は、本発明の直交周波数多重復調装置
１１の構成を示す図である。図１において、受信アンテ
ナ１０１は、電波形式の信号として送られてくる直交周
波数多重信号を捕捉してチューナ１０２に入力する。こ
こで、直交周波数多重復調装置１１が受信する直交多重
周波数多重方式信号は、例えば図６に示した直交周波数
多重変調装置８０において、入力されるＩチャネル信号
およびＱチャネル信号に同期シンボルが挿入されずに生
成され、同期シンボルを有さず、その部分に伝送すべき
データが乗せられたものである。チューナ１０２は、受
信アンテナ１０１で捕捉された直交周波数多重信号を中
間周波数帯の信号に変換する。乗算回路１１１、１１２
は、それぞれチューナ１０２から入力された中間周波数
帯域の受信信号と、局部発振器（ＬＯ）１１３の出力信
号、および、局部発振器１１３の出力信号を９０゜移相
回路１１６により９０°移相した信号とを乗算してロー
パスフィルター（ＬＦＰ）１１５、１１６に入力する。
ローパスフィルター１１５、１１６は、それぞれ乗算回
路１１１、１１２の出力信号の内、所定の高域遮断周波
数以下の成分を通過させ、不要な周波数成分を取り除
き、アナログ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１１７、
１１８、および、クロック再生回路１２７に入力する。
【００７４】アナログ／ディジタル変換回路１１７、１
１８は、それぞれローパスフィルター１１５、１１６か
ら入力されるアナログ形式の信号をディジタル形式の信
号に変換する。シリアル／パラレル変換回路（Ｓ／Ｐ）
１１９、１２０は、それぞれアナログ／ディジタル変換
回路１１７、１１８から入力される直列（シリアル）形
式のディジタル信号を並列（パラレル）形式の信号に変
換してＤＦＴ回路１２１に入力する。ＤＦＴ回路１２１
は、シリアル／パラレル変換回路１１９、１２０から入
力されるディジタル信号を時間領域から周波数領域に変
換（離散的フ−リエ変換（ＤＦＴ））してパラレル／シ
リアル変換回路（Ｐ／Ｓ）１２２、１２３に入力する。
ＤＦＴ演算は次式で表される。
【００７５】
【数２４】
【００７６】パラレル／シリアル変換回路１２２、１２
３は、ＤＦＴ回路１２１から入力されたパラレル形式の
ディジタル信号をシリアル形式の信号に変換し、バッフ
ァメモリ（Ｂ／Ｍ）１２４、１２５、および、搬送波信
号再生回路１２６に入力する。
【００７７】バッファメモリ１２４、１２５は、パラレ
ル／シリアル変換回路１２２、１２３から入力される信
号についてガードインターバルの除去等の処理を行い、
信号Ｉo および信号Ｑo として出力する。搬送波信号再
生回路（ＣＲ）１２６は、例えばコスタスループ回路等
により構成され、パラレル／シリアル変換回路１２２、
１２３の出力信号に基づいて局部発振器１１３を制御し
て所定の周波数の局部周波数信号を発生させる。局部発
振器１１３は、例えば電圧制御発信回路（ＶＣＯ）であ
り、搬送波信号再生回路１２６の制御により所定の周波
数の局部信号を発生する。９０°位相回路１１４は、局
部発振器１１３の出力信号の位相を９０°移相させ、位
置制御部１１２に入力する。クロック信号発生回路１６
２は、例えば電圧制御発振回路であり、クロック信号生
成回路１６１から入力される制御電圧信号に対応した周
波数のクロック信号（ＣＫ）を生成する。クロック信号
生成回路１６１は、ローパスフィルター１１５、１１６
から入力される信号に基づいて、クロック信号発生回路
１６２を制御する制御電圧信号を生成するとともに、Ｄ
ＦＴ時間窓信号を生成する。
【００７８】図２は、クロック信号生成回路１６１の構
成を示す図である。図２に示すようにクロック信号生成
回路１６１は、クロック再生回路１６１０と時間窓信号
生成回路１２８から構成される。クロック再生回路１６
１０は、パラレル／シリアル変換回路１２２、１２３か
ら入力される信号Ｉ’および信号Ｑ’に基づいてクロッ
ク信号発生回路１６２を制御する制御電圧信号を生成
し、時間窓信号生成回路１２８は、パラレル／シリアル
変換回路１２２、１２３から入力される信号Ｉ’、信号
Ｑ’、および、クロック信号ＣＫに基づいて時間窓信号
を生成する。
【００７９】以下、図３を参照して図２に示したクロッ
ク再生回路１６１０の構成を説明する。図３は、図２に
示したクロック再生回路１６１０の構成を示す図であ
る。クロック再生回路１６１０は、コスタス演算回路１
６２０とその他の部分から構成され、コスタス演算回路
１６２０は、３乗回路１６２１、１６２２、乗算回路１
６２３、１６２４、および、減算回路１６２５から構成
される。
【００８０】クロック再生回路１６１０には、離散的フ
−リエ変換回路１２１により変換され、パラレル／シリ
アル変換回路１２２、１２３によりシリアル形式の信号
に変換された直交周波数多重信号の各搬送波信号の基底
帯域信号、信号Ｉ’および信号Ｑ’が順次入力される。
レジスタ１６１１、１６１２は、パラレル／シリアル変
換回路１２２、１２３より入力された信号Ｉ’および信
号Ｑ’の内、シンボルごとに所定の１波の特定搬送波信
号に対応する信号のみをラッチして、３乗回路１６２
１、１６２２、および、乗算回路１６２３、１６２４に
入力する。
【００８１】３乗回路１６２１、１６２２は、それぞれ
入力された信号Ｉ’および信号Ｑ’を３乗して乗算回路
１６２３、１６２４に入力する。乗算回路１６２３、１
６２４は、それぞれ３乗回路１６２１、１６２２から入
力される信号Ｉ’と信号Ｑ’の３乗結果、および、Ｑ’
信号とＩ’信号を乗算する。減算回路１６２５は、乗算
回路１６２３から入力される乗算結果を乗算回路１６２
４から入力される乗算結果を減算し、位相差を検出して
ディジタル／アナログ変換回路１６１３に入力する。
【００８２】ディジタル／アナログ変換回路１６１３
は、上述のようにコスタス演算回路１６２０において算
出された信号Ｉ’および信号Ｑ’の位相差をアナログ形
式の信号に変換してローパスフィルター１６１４に入力
する。ローパスフィルター１６１４は、ディジタル／ア
ナログ変換回路１６１３によりアナログ形式の信号に変
換された位相差信号を帯域制限し、クロック信号発生回
路１６２を制御する制御電圧信号を生成してクロック信
号発生回路１６２に入力する。なお、図３に示したコス
タス演算回路１６２０の構成は、直交周波数変調信号の
搬送波信号の変調方式によって構成が変わる。従って、
コスタス演算回路１６２０は図３に示した構成に必ずし
も拘束されない。また、クロック再生回路１６１０は図
３に示すように、信号Ｉ’および信号Ｑ’の内、レジス
タ１６１１、１６１２を用いて特定の搬送波信号に対応
する信号を取り込むように構成したが、レジスタ１６１
１、１６１２を設ける代わりにディジタル／アナログ変
換回路１６１３で特定搬送波信号に対応する位相差のみ
をＤ／Ａ変換するためにディジタル／アナログ変換回路
１６１３の直前にレジスタを設けたり、あるいは、ディ
ジタル／アナログ変換回路１６１３の変換タイミングを
制御して所定の目的を達成するように構成してもよい。
【００８３】以下、直交周波数多重復調装置１１による
クロック信号ＣＫの生成の原理を説明する。再生搬送波
信号は、搬送波信号再生回路１２６により正確に再生さ
れる。ここで、クロック信号生成回路１６１により生成
され、復調されたシンボルの処理に使用されるクロック
信号ＣＫ（再生クロック信号）の周波数が、送信側にお
けるクロック信号の周波数と異なっている場合が生じ得
る。
【００８４】このように送信側のクロック信号と異なっ
た周波数のクロック信号ＣＫを用いて受信した直交周波
数多重信号を処理した場合、受信した所定の直交周波数
多重信号の搬送波信号に着目すると等価的にその搬送波
信号の周波数が送信側の周波数と異なって見えてしま
う。例えば、このクロック信号ＣＫの周波数が送信側の
クロック信号の周波数信号よりも高い場合、クロック信
号ＣＫに基づいて得られる離散的フ−リエ変換回路１２
１のＤＦＴの時間窓は、送信側において直交周波数多重
信号の生成の際の離散的逆フーリエ変換（ＩＤＦＴ）の
時間窓よりも短くなることになる。よって直交周波数多
重復調装置１１側からは、該所定の搬送波信号はＤＦＴ
時間窓の時間幅が短くなった分だけ周波数が低くなった
ように見え、ＤＦＴの変換結果も、送信側におけるＩＤ
ＦＴ入力と異なったものとなる。
【００８５】すなわち、直交周波数多重復調装置１１に
おいてこのようなクロック信号ＣＫに基づいてなされた
ＤＦＴの変換結果は、正規の周波数からずれた再生搬送
波信号により変換された基底帯域信号を変換したものと
同様なものとなる。直交周波数多重信号の復調結果から
搬送波信号を再生する方法としていくつかの方法が既に
提案されている。上述したように直交周波数多重信号に
おいて、そのクロック信号ＣＫの周波数ずれは、直交周
波数多重信号を基底帯域信号に変換する際の再生搬送信
号の周波数ずれと等価であることから、本発明では従来
の搬送波再生のための手法をクロック再生手段に用いる
ことを原理としている。
【００８６】さらに、マルチパス妨害を考慮した場合、
基本的には主信号に遅延したマルチパス信号が加算され
たと考えることができる。遅延したマルチパス信号は、
周波数の低い信号成分についてはわずかの位相差しか与
えないが、周波数の高い成分には大きな位相差を与え
る。すなわち、マルチパス信号は、直交周波数多重信号
の各周波数成分に対してそれぞれ異なった影響を与え
る。よって、クロック信号ＣＫの再生のために、再生し
たクロック信号ＣＫと各再生搬送波の位相差を検出した
場合、各搬送波信号ごとに異なった位相差が検出される
ことになる。しかし、所定の基底帯域信号に対応する搬
送波信号を正しく再生可能ならば、その他の搬送波信号
の周波数も正しく再生していることになるので、クロッ
ク再生のための位相差の検出は受信した直交周波数多重
信号の複数の搬送波信号の内の１波について行えばよ
い。直交周波数多重信号の１の搬送波信号と再生した搬
送波信号との位相差に基づいてクロック信号発生回路１
６２を制御することによってクロック信号ＣＫを再生で
きる。
【００８７】以下、直交周波数多重復調装置１１の動作
を説明する。受信信号は受信アンテナ１０１で補足さ
れ、チュ−ナ１０２に入力される。チュ−ナ１０２では
受信信号を周波数変換して中間周波数帯の信号として復
調回路１０９の乗算回路１１１、１１２に入力する。乗
算回路１１１、１１２には、それぞれ局部発振器１１３
の出力信号、および、局部発振器１１３の出力信号が９
０゜移相回路１１４により９０°移相された信号が入力
されており、これらの信号とチュ−ナ１０２の出力信号
とを乗算し、チュ−ナ１０２から出力される中間周波数
帯の信号を基底帯域信号に変換する。これらの基底帯域
信号は、ローパスフィルタ１１５、１１６により、それ
ぞれ不要の高調波成分が除去され、Ａ／Ｄ変換回路１１
７、１１８に入力される。
【００８８】不要な高調波成分が除去された基底帯域信
号は、それぞれＡ／Ｄ変換回路１１７、１１８によりデ
ィジタル形式の信号に変換され、さらにそれぞれシリア
ル／パラレル変換回路１１９、１２０により並列（パラ
レル）形式の信号に変換され、ＤＦＴ回路１２１に入力
される。ディジタル形式の信号に変換されたこれらの信
号は、ＤＦＴ回路１２１においてクロック再生回路１６
１から出力されるＤＦＴ時間窓に基づいて切り取られ、
離散的フーリエ変換（ＤＦＴ）され、さらにパラレル／
シリアル変換回路１２２、１２３によりシリアル形式の
信号に変換され、バッファメモリ１２４、１２５に入力
される。
【００８９】シリアル形式の信号に変換されたこれらの
信号は、バッファメモリ１２４、１２５により、変調時
に付加されたガ−ドインタバルの除去等の処理を受け、
ディジタル形式の信号Ｉo および信号Ｑo として補正回
路１４０に入力される。局部発振器１１３は、パラレル
／シリアル変換回路１２２、１２３によるＤＦＴ処理後
の信号に基づいて、搬送波再生回路１２６の、例えばコ
スタスル−プによる制御を受けて搬送波信号を再生す
る。一方クロック信号生成回路１６１は、パラレル／シ
リアル変換回路１２２、１２３によるＤＦＴ処理後の信
号に基づいてクロック信号発生回路１６２を制御してク
ロック信号ＣＫを生成させ、併せて時間窓信号を生成す
る。
【００９０】以下、本発明の第２の実施例を説明する。
図４は、第２の実施例における本発明の直交周波数多重
復調装置１２の構成を示す図である。図４に示した直交
周波数多重復調装置１２の各部分の内、図１に示した直
交周波数多重復調装置１１と同一符号を付した各部分は
同一である。第１の実施例における直交周波数多重復調
装置１１と直交周波数多重復調装置１２の異なる点は、
直交周波数多重復調装置１１における搬送波信号再生回
路１２６の代わりに、直交周波数多重復調装置１２にお
いては位相誤差演算回路１６３（ＰＨ）を設け、クロッ
ク信号生成回路１６１と搬送波信号再生回路１２６の回
路の共通化を図った点である。
【００９１】以下、図５を参照して位相誤差演算回路１
６３の構成および動作を説明する。図５は、位相誤差演
算回路１６３の構成を示す図である。図５においては、
図示の簡略化のために時間窓信号の発生に関する部分は
省略して示してある。図５において、位相誤差演算回路
１６３は、コスタス演算回路１６３１とその他の部分か
ら構成され、コスタス演算回路１６３１は、３乗回路１
６３２、１６３３、乗算回路１６３４、１６２５、およ
び、減算回路１６３６から構成される。
【００９２】位相誤差演算回路１６３には、離散的フ−
リエ変換回路１２１により変換され、パラレル／シリア
ル変換回路１２２、１２３によりシリアル形式の信号に
変換された直交周波数多重信号の各搬送波信号の基底帯
域信号、信号Ｉ’および信号Ｑ’が順次入力される。３
乗回路１６３２、１６３３は、それぞれ入力された信号
Ｉ’および信号Ｑ’を３乗して乗算回路１６３４、１６
３５に入力する。乗算回路１６３４、１６３５は、それ
ぞれ３乗回路１６３２、１６３３から入力される信号
Ｉ’と信号Ｑ’の３乗結果、および、Ｑ’信号とＩ’信
号を乗算する。減算回路１６３６は、乗算回路１６３４
から入力される乗算結果を乗算回路１６３５から入力さ
れる乗算結果を減算し、位相差を検出してレジスタ１６
４１、１６４２に入力する。
【００９３】レジスタ１６４１、１６４２は、減算回路
１６３６から入力される各搬送波信号に対応する位相差
の内、それぞれ異なる搬送波信号に対応する位相差をラ
ッチする。例えは、受信した直交周波数多重信号にｎの
搬送波信号が含まれている場合において、レジスタ１６
４１はｋ番目の搬送波信号に対応する位相差をラッチ
し、レジスタ１６４２はｍ番目の搬送波信号に対応する
位相差をラッチしてディジタル／アナログ変換回路１６
４３、１６４４に入力する。ここで、ｎ、ｋ、ｍは整数
であり、０≦ｋ，ｍ≦ｎ、ただしｋ≠ｍである。
【００９４】ディジタル／アナログ変換回路１６４３、
１６４４は、レジスタ１６４１、１６４２にラッチされ
たｋ番目およびｍ番目の搬送波信号に対応する位相差を
アナログ形式の信号に変換してローパスフィルタ１６４
５、１６４６に入力する。ローパスフィルタ１６４５、
１６４６は、それぞれレジスタ１６４１、１６４２から
入力される位相差をアナログ形式の信号に変換してロー
パスフィルタ１６４５、１６４６に入力する。
【００９５】ローパスフィルタ１６４５、１６４６は、
それぞれディジタル／アナログ変換回路１６４３、１６
４４から入力されるアナログ形式の信号を帯域制限し
て、クロック信号発生回路１６２および局部発振器１１
３を制御する制御信号電圧を生成してクロック信号発生
回路１６２および局部発振器１１３に入力する。上述の
ように、位相誤差演算回路１６３は、パラレル／シリア
ル変換回路１２２、１２３から入力される信号に基づい
てクロック信号発生回路１６２および局部発振器１１３
に対する制御電圧信号を生成する。クロック信号発生回
路１６２も、図３に示したクロック信号生成回路１６１
と同様な変形が可能である。位相誤差演算回路１６３を
上述の構成とすることにより、コスタス演算回路１６３
１を搬送波信号の再生とクロック信号の再生に共用する
ことができ、回路規模の削減を図ることができる。
【００９６】以上の各実施例においては、位相誤差検出
回路としてコスタス演算回路を取り上げて説明したが、
このコスタス演算回路に限るものではない。また、コス
タス演算回路における演算は例示であり、送信側の変調
方式に合わせて変形されるべきものである。以上述べた
他本発明のディジタル復調装置は、例えば各実施例にお
いて変形例として示したように種々の構成をとることが
できる。
【００９７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のディジタル
復調装置によれば、クロック発振回路の制御を直交周波
数多重信号の１シンボルごとに行うことができるので安
定性の優れたクロック再生回路を構成できる。また、同
期シンボルを有さない直交周波数多重信号を受信してク
ロック信号を再生可能なので、直交周波数多重信号の伝
送効率の向上が可能であり、しかも正確なクロック信号
を再生可能である。また、位相誤差検出回路を搬送波再
生回路とクロック再生回路で共用化することができるの
で、回路規模の小型化を計ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例における本発明の直交周波数多重
復調装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示したクロック信号生成回路の構成を示
す図である。
【図３】図２に示したクロック再生回路の構成を示す図
である。
【図４】第２の実施例における本発明の直交周波数多重
復調装置の構成を示す図である。
【図５】図４に示した位相誤差演算回路の構成を示す図
である。
【図６】直交周波数多重方式の各搬送信号による情報伝
達を説明する図である。
【図７】従来の直交周波数多重変調装置の構成を示す図
である。
【図８】従来の直交周波数多重復調装置の構成を示す図
である。
【図９】従来の直交周波数多重信号のフレーム構成を例
示する図である。
【図１０】図８に示したクロック再生回路の構成を示す
図である。
【符号の説明】
１１，１２・・・直交周波数多重復調装置、１０１・・
・受信アンテナ、１０２・・・チューナ、１１１，１１
２・・・乗算回路、１１３・・・局部発振器、１１４・
・・９０°移相回路、１１５，１１６・・・ローパスフ
ィルター、１１７，１１８・・・位相制御部、１１９，
１２０・・・シリアル／パラレル変換回路、１２１・・
・離散的フ−リエ変換回路、１２２，１２３・・・パラ
レル／シリアル変換回路、１２４，１２５・・・バッフ
ァメモリ、１２６・・・搬送波信号再生回路、１６１・
・・クロック信号生成回路、１６１０・・・クロック再
生回路、１６２０，１６３１・・・コスタス演算回路、
１６１１，１６１２，１６４１，１６４２・・・レジス
タ、１６２１，１６２２，１６３２，１６３３・・・３
乗回路、１６２３，１６２４，１６３４，１６３５・・
・乗算回路、１６２５，１６３６・・・減算回路、１６
１３，１６４３，１６４４・・・ディジタル／アナログ
変換回路、１６１４，１６４５，１６４６・・・ローパ
スフィルター、１２８・・・時間窓信号生成回路、１６
２・・・クロック信号発生回路、１６３・・・位相誤差
演算回路、
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｌ 27/227 9297−5Ｋ Ｈ０４Ｌ 27/22 Ｂ (72)発明者 宮戸 良和 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】直交周波数多重信号を復調する装置であっ
    て、復調手段、および、クロック再生手段を有し、 前記復調手段は、該直交周波数多重信号を受信し、復調
    して復調信号とし、 前記クロック制御手段は、当該クロック再生手段が再生
    し、該直交周波数多重信号の復調処理に使用されるクロ
    ック信号、および、前記復調信号の内、直交周波数多重
    信号に含まれる所定の搬送波信号に対応する復調信号の
    信号成分の位相差に基づいてクロック信号の周波数を制
    御するディジタル復調装置。
  2. 【請求項２】前記復調手段は、前記直交周波数変調信号
    を基底帯域信号に変換するための再生搬送波信号を再生
    する搬送波信号再生手段をさらに有し、 該搬送波信号再生手段は、前記復調信号の内、前記クロ
    ック信号の再生に使用される信号成分に対応する搬送波
    信号以外の所定の搬送波信号に対応する復調信号の信号
    成分、および、該再生搬送波信号との位相差に基づいて
    該搬送波信号の周波数を制御する請求項１に記載のディ
    ジタル復調装置。
  3. 【請求項３】前記位相差の検出は、コスタス演算により
    行われることを特徴とする請求項１または２に記載のデ
    ィジタル復調装置。
  4. 【請求項４】前記クロック信号および再生搬送波の再生
    に使用される復調信号の信号成分は、それぞれ該直交周
    波数多重信号の異なる搬送波信号に対応するものである
    ことを特徴とする請求項２または３に記載のディジタル
    復調装置。
  5. 【請求項５】直交周波数多重信号の所定の搬送波信号に
    対応する該直交周波数多重信号の復調信号に基づいて、
    該直交周波数多重信号の復調処理に使用されるクロック
    信号を再生するディジタル復調方法。
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