JPH10242934A

JPH10242934A - Ｏｆｄｍ基準キャリア再生装置

Info

Publication number: JPH10242934A
Application number: JP9062526A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Saeki; 隆昭佐伯
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-11
Also published as: CN1194520A; CN1117448C

Abstract

(57)【要約】【課題】ＯＦＤＭ変調方式で受信するＯＦＤＭ信号復
調装置に関し、特に復調装置における基準キャリア再生
の性能改善を目的とする。【解決手段】同期用サブキャリア信号を含むＯＦＤＭ
変調方式によって伝送されるＯＦＤＭ信号を復調するた
めに用いる、位相比較手段６とフィルタ手段と電圧制御
発振手段（ＶＣＯ）８とを有する基準キャリア再生装置
において、ＥＣＣ（エラーコレクションコード）回路２
９の信号出力から誤り率を求める誤り率検出手段３０
と、前記誤り率の結果から前記フィルタ手段を構成する
複数のループフィルタ３１〜３７の中から最適のループ
フィルタを選択するフィルタ選択手段３８とを更に有す
る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】ＯＦＤＭ変調方式で受信するＯＦ
ＤＭ信号復調装置に関し、特に復調装置における基準キ
ャリア再生の性能改善を目的とする。

【０００２】

【従来の技術】ＯＦＤＭは、１チャンネル帯域内に多数
（２５６〜１０２４程度）のサブキャリアを立て映像信
号や音声信号を効率よく伝送することが可能なディジタ
ル変調・復調方式である。その周波数スペクトルは図７
に示す様になる。各サブキャリアは、ＱＡＭ（直交振幅
変調）され、各々のスペクトルのピーク値は、他のサブ
・キャリアのスペクトルの零点と一致（直交）する。

【０００３】一般的なＯＦＤＭサブ・キャリアの周波数
スペクトルは狭い等間隔の周波数で配置され並んでい
る。このようなＯＦＤＭ波形は時間軸でみた場合、ほと
んど白色雑音の波形となり、復調側で、高精度な基準キ
ャリア再生を困難にしていた。

【０００４】このため、従来のＯＦＤＭ変復調装置で
は、送信側で、ＯＦＤＭ信号キャリアとは別に図８に示
すような無変調のサブキャリアＰ（あるいはパイロット
キャリア）を挿入し、このパイロットキャリアの周波
数、位相を検出し、ＯＦＤＭ全体の周波数、位相同期を
行ない、直交復調を行なう方法が提案されている（1992
年度 NHK技術研究所公開研究予稿集 pp.28〜36）。

【０００５】図９にパイロットキャリアを用いたデータ
復調回路の従来例を示す。入力されたＯＦＤＭ変調信号
は３つに分岐され、第１の分岐出力からクリスタルフィ
ルタ等を用いたＱの高い基準キャリア抽出フィルタ２に
より基準キャリア成分が抽出される。その基準キャリア
成分は、ＰＬＬを用いた基準キャリア再生回路３にて復
調用基準キャリア信号が再生される。また、第２、第３
の分岐出力は、夫々乗算器４、５に供給される。また、
各々の乗算器４、５には、位相が０゜、９０゜の基準キ
ャリア信号が供給され、同相（Ｉ）、直交（Ｑ）信号が
夫々復調される。

【０００６】図１０に従来の基準キャリア再生回路３の
一例を示す。基準キャリア再生回路の主な構成は、位相
比較器６、ループフィルタ７、電圧制御発振器（ＶＣ
Ｏ）８の３つである。

【０００７】位相比較器６は、供給される基準キャリア
抽出フィルタ２の出力とＶＣＯ回路８の出力との位相差
に応じた出力電圧を発生する。ループフィルタ７は、低
域通過フィルタで位相比較器６に含まれる不要な高調波
成分や雑音を除去する。

【０００８】ＶＣＯ回路８は、ループフィルタ７の出力
の制御電圧によって発振周波数が決定される発振器であ
り、その出力は位相比較器６に供給され、ＰＬＬの帰還
ループを形成している。これにより、ＶＣＯ回路８の出
力は送信器の基準キャリアに位相同期したものになり、
受信側で基準キャリアが再生される。

【０００９】ここで、前記基準キャリア再生装置に求め
られる性能について述べる。ＯＦＤＭの復調は、ＦＦＴ
（フーリエ変換）によって行なわれる。そのため、送信
器の基準キャリアと受信機で再生したキャリア間の偏差
（オフセット）が発生すると、ＦＦＴのサンプリング点
において、他のサブバンド成分が混入することになり復
調したデータは変位を受ける。

【００１０】これは、Ｉ、Ｑの直交関係が崩れたことを
意味し、図５に示すデータコンステレーション上での
Ｉ、Ｑ軸の回転を生じさせる。この回転による基準位置
のずれがコンステレーション上の枠を越えた時に、エラ
ーが発生する。

【００１１】ここで、具体例を挙げると、ＯＦＤＭのキ
ャリア変調を２５６ＱＡＭとした場合、データエラーを
発生させる再生キャリアジッタ量を求めると、 ε＝π／４８．６（ｒａｄ）という値が得られる。この値は、基準キャリア周波数ｆ
0 ＝１０．７ＭＨｚにおける時間量に換算すると、０．
９６ｎＳとなる。この値は基準再生キャリアに要求され
る性能の最小( min)値であり、現状のＰＬＬの性能を考
慮するとかなり厳しい値といえる。

【００１２】その理由は、ＰＬＬの設計を行なう際に、
ロックレンジωL と雑音帯域ＢL の設定に関する問題が
あるからである。これは、同期特性であるωL と定常特
性であるＢL は相反する関係にあり、例えば、ロックレ
ンジωL が広く、つまり同期速度を速くしようとすると
雑音帯域ＢL が広がり、再生キャリアジッタ量が増して
しまい、逆に再生キャリアジッタ量を小さく設定すると
なかなか同期しなくなるというように、共に満足する妥
協設計が得られない場合が多い。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ＯＦＤＭ復調の場合、
再生キャリアジッタ量に対する要求が特に厳しいため、
上述した従来の基準キャリア再生回路では、図６のよう
に位相差検出器用の検波器（直交位相検波器）９を付加
して所定の位相誤差範囲に入ると雑音帯域ＢL を狭くす
るように自動的にループフィルタａ１０、ループフィル
タｂ１１をアナログスイッチ（ＳＷ）１２等で切り換え
る構成の２モードＰＬＬ回路を用いることで対処してい
た。

【００１４】しかし、基準キャリア周波数が１０ＭＨｚ
を越えると直交位相検波器としてアナログのＤＢＭ（ダ
ブルバランスドモジュレータ）を用いることになり、十
分な検波出力が得にくくなることから、３モード以上に
細かくループフィルタを切り換えることが困難であっ
た。

【００１５】そのため、２モードでは、受信状況に応じ
た、ロックレンジωL と雑音帯域ＢL の最適化設計を行
なうことが出来ず、実際には、再生キャリアジッタ量を
重視した設計になってしまうため、同期特性が犠牲にな
ることが多かった。

【００１６】また、移動中、あるいは見通し外など様々
な受信状況において、データ復調に最適なループフィル
タの設定も不可能であった。受信器で再生した基準キャ
リアの送信器のキャリアに対する同期状態が、精度よく
かつ正確に検出する手段があれば、受信状況に応じたロ
ックレンジ（ωL ）と雑音帯域（ＢL ）を実現すること
が可能となる。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成する手段として、従来のアナログ型位相差検出器のか
わりに、復調後のＥＣＣを利用した誤り率検出回路を用
い、受信状況に応じて最適なループフィルタを選択する
手段を有する構成とする。

【００１８】作用データ復調後の誤り率を検出し、その誤り率に応じてル
ープフィルタを選択することにより、受信状況に応じた
特性を有する基準キャリア再生装置を構成するようにす
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明のＯＦＤＭ基準キャリア再
生装置の一実施例について、以下に図と共に説明する。
図３は、本発明のＯＦＤＭ復調装置の一実施例のブロッ
ク構成を示した図であり、以下にその動作について概略
説明する。

【００２０】本発明装置の基本的な仕様は、以下に示す
通りである。（１）中心キャリア周波数１０．７ＭＨｚ（２）伝送帯域幅１００ＫＨｚ（３）変調方式２５６ＱＡＭ（４）使用キャリア数２５７波（５）ＦＦＴサイズ５１２点（６）シンボル周期２．６ｍＳ

【００２１】ＥＣＣ入力回路１３は、伝送すべきディジ
タル情報データを受取り、誤り訂正符号を付加する。４
ビットの信号レベルは、２の４乗、即ち、１６のレベル
信号として表現出来る。図３では、情報を伝達すべきキ
ャリアに対して振幅方向に１６レベル、角度方向に１６
レベルを定義する。この様にして、１６×１６の２５６
の値を振幅と角度情報の組み合わせで伝送する方式を２
５６ＱＡＭと呼ぶ。

【００２２】図４に本実施例におけるキャリアの配置を
示す。ここでのキャリアの名称は、中間周波数に立てら
れるキャリアを第０キャリア（パイロットキャリア）と
呼び、ＯＦＤＭ変調スペクトラム上で、第０キャリアの
右側のキャリアを順番に第１キャリア、第２キャリア、
・・・・、第１２８キャリアと呼ぶ。そして、第０キャ
リアの左側のキャリアを順番に第ｍ１キャリア、第ｍ２
キャリア、・・・・・、第ｍ１２８キャリアと呼ぶ。

【００２３】この２５７波のキャリアの内、２４８波を
用いて情報を伝送する。残りの９波の内、２波を基準サ
ンプルクロック再生キャリアとしてＯＦＤＭ復調の基準
キャリアとして用い、他の７波は受信データキャリブレ
ーション用、その他の補助信号の伝送のために用いる。

【００２４】本実施例では、第０キャリアをパイロット
キャリアとして割り当てているため、このキャリアを基
準キャリア抽出フィルタ２で取り出し位相同期の基準信
号として用いる。２４８波の夫々のキャリアは各１バイ
トの情報により２５６ＱＡＭ変調される。

【００２５】ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）回路１４は２
４８波のキャリアに対し、２５６ＱＡＭ変調を行ない、
各出力を同相（Ｉ）、直交（Ｑ）成分として出力する。
これらの出力信号は、ガードインターバル付加器１５を
通り、Ｄ／Ａ変換器１６によりアナログ信号に変換され
る。

【００２６】アナログ値のＩ成分、Ｑ成分信号は、直交
変調器１７に導かれ、ＯＦＤＭ変調信号が出力される。
最後にＯＦＤＭ変調信号は、伝送すべき周波数帯に周波
数変換器１９で周波数変換され、送信部２０を介して送
信アンテナ（図示せず）に給電され、送信される。

【００２７】受信側では、受信部２１と周波数変換器２
２により中間周波数の信号に戻され、基準キャリア再生
回路２５により、位相同期が行なわれ、直交復調器２４
により、リアル、イマジナリのベースバンド信号に復調
される。

【００２８】復調されたリアル、イマジナリの信号は、
Ａ／Ｄ変換器２６を通り、ディジタル信号に変換され、
ガードインターバル処理器２７、ＦＦＴ（ＱＡＭ復号
器）２８、ＥＣＣ出力回路２９を経て、復号出力が得ら
れる。

【００２９】次に、本発明の基準キャリア再生装置の一
実施例について、図１と共に説明する。図１のＦＦＴ
（ＱＡＭ復号器）２８の出力が供給される図１に示すＥ
ＣＣ出力回路２９からは、ビットエラー信号とシンボル
エラー信号との２つのエラー信号が出力される。ビット
エラー信号は、エラーコレクションの出来たデータ１ビ
ット毎のエラーを示し、シンボルエラー信号は、エラー
コレクションが出来なかったエラー状態を示す。

【００３０】誤り率検出回路３０は、ビットエラー信号
とシンボルエラー信号とをカウントし、その結果に応じ
てループフィルタｃ３１〜ループフィルタｈ３６または
ループフィルタｓ３７を選択する選択出力を発生する動
作を行なう。例えば、ＯＦＤＭ受信開始時点で、同期速
度を重視したループフィルタｃ３１〜ループフィルタｅ
３３を順次選択し、シンボルエラーの発生しない状態ま
で高速に引き込む。ループフィルタｃ３１〜ループフィ
ルタｈ３６は順番に同期速度重視から定常特性を重視し
て設定しておく。

【００３１】次に、ビットエラーが少なくなるように、
ループフィルタをループフィルタｆ３４〜ループフィル
タｈ３６に順にアナログマルチプレクサ３８で選択す
る。その過程で、ビットエラーが増えるようであれば、
そのひとつ前のループフィルタが最適であると考えて選
択動作を中止し、そのループフィルタに固定しておく。
なお、ループフィルタｓ３７が選択される場合について
は、後に説明する。

【００３２】一方で、前記のように、ループフィルタを
多数用いて、順次切り換えていく方式ではなく、図２に
示すスイッチドキャパシタを応用したループフィルタ３
９を用いることも考えられる。このループフィルタ３９
は、コントロール端子に任意のクロックを供給してやる
ことにより、フィルタ特性を連続的に判断可能となり、
これを用いれば多数のループフィルタを用いないで、よ
り簡単な構成で優れた基準キャリア再生装置が実現出来
る。

【００３３】また、マルチパス環境下においての移動受
信を考えると、電界強度の差によりフェージング（包絡
線変動）が発生する。そのため、パイロットキャリアが
影響を受け、安定した位相同期が得られなくなることも
考えられる。この場合、一瞬、位相同期が外れてしまう
ことも十分考えられ、ＯＦＤＭを画像伝送に応用した場
合、画像が途切れ（静止）してしまう事態が生じる。

【００３４】この場合には、図１に示すループフィルタ
ｓ３７を選択して対応するが、これに付き以下に説明す
る。ＥＣＣ出力回路２９からのシンボルエラーがバース
ト的に発生している状態が現れたら、マルチパスシュミ
レータ（図示せず）でシュミレーションを行なって、事
前に求めておいた特性を有しているループフィルタｓ３
７に誤り率検出回路３０を介してアナログマルチプレク
サ３８で選択して切り換える。

【００３５】このループフィルタｓ３７は、定常特性よ
り同期特性を最優先させた特性にしてあり、帯域も他の
ループフィルタ３１〜３６より広く取り、引き込み範囲
を広くして、シンボルエラーの発生を極力少なくするこ
とが可能な特性にしてある。これにより、シンボルエラ
ーがバースト的に発生しても、画像が途切れ（静止）し
てしまう事態はひとまず防止することが出来る。その
後、制御ループは上記で説明した通常のループフィルタ
選択過程に戻るような手順にしてある。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
ＥＣＣを用いた誤り率検出回路により、最適なループフ
ィルタ特性を選択することが出来るため、受信状況に応
じた優れた基準キャリア再生装置を提供することが出来
る。

【００３７】また、この発明によれば、ＥＣＣを用いた
誤り率検出回路により、最適なループフィルタあるいは
ループフィルタ特性を選択出来るため、受信状況に応じ
た優れた基準キャリア再生装置を提供することが出来
る。

【００３８】また、この発明によれば、ＥＣＣを用いた
誤り率検出回路により、誤り率の結果から、伝送路の急
激な変化を検出したら（シンボルエラーがバースト的に
発生している状態が現れたら）、事前にシュミレーショ
ンで求めておいた、定常特性より同期特性を最優先させ
た特性のループフィルタを選択出来るため、画像も途切
れずに受信状況に応じた優れた基準キャリア再生装置を
提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基準キャリア再生装置の一実施例のブ
ロック構成を示した図である。

【図２】本発明のスイッチドキャパシタフィルタを用い
た基準キャリア再生装置の一実施例のブロック構成を示
した図である。

【図３】本発明のＯＦＤＭ復調装置の一実施例のブロッ
ク構成を示した図である。

【図４】本実施例のキャリアの配置を示した図である。

【図５】周波数オフセットの生じたＯＦＤＭのコンステ
レーションの一例を示した図である。

【図６】従来ループフィルタの２モードＰＬＬ回路の一
例を示した図である。

【図７】従来のＯＦＤＭパワースペクトラムを示した図
である。

【図８】従来のＯＦＤＭパイロットキャリアの一例を示
した図である。

【図９】従来のＯＦＤＭのパイロットキャリアを用いた
データ復調回路の一例のブロック構成を示した図であ
る。

【図１０】従来のＯＦＤＭの基準キャリア再生装置の一
例を示した図である。

【符号の説明】

２基準キャリア抽出フィルタ３基準キャリア再生回路４，５乗算器６位相比較器７ループフィルタ８電圧制御発振器（ＶＣＯ回路）９直交位相検波器１０ループフィルタａ１１ループフィルタｂ１２アナログスイッチ（ＳＷ）１３ＥＣＣ入力回路１４ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）回路１５ガードインターバル付加器１６Ｄ／Ａ変換器１７直交変調器１８中間周波数発振器１９周波数変換器２０送信部２１受信部２２周波数変換器２３中間周波数増幅器２４直交復調器２５基準キャリア再生回路２６Ａ／Ｄ変換器２７ガードインターバル（ガードインターバル処理
器）２８ＦＦＴ（フーリエ変換）ＱＡＭ復号器２９ＥＣＣ出力回路３０誤り率検出回路３１ループフィルタｃ３２ループフィルタｄ３３ループフィルタｅ３４ループフィルタｆ３５ループフィルタｇ３６ループフィルタｈ３７ループフィルタｓ３８アナログマルチプレクサ（フィルタ選択手段）３９スイッチドキャパシタループフィルタ（フィルタ
制御手段）Ｐパイロットキャリア（サブキャリア）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同期用サブキャリア信号を含むＯＦＤＭ
（直交周波数分割多重）変調方式によって伝送されるＯ
ＦＤＭ信号を復調するために用いる、位相比較手段とフ
ィルタ手段と電圧制御発振手段とを有する基準キャリア
再生装置において、ＥＣＣ（エラーコレクションコード）回路の信号出力か
ら誤り率を求める誤り率検出手段と、前記誤り率の結果から、前記フィルタ手段を構成する複
数のループフィルタの中から最適のループフィルタを選
択するフィルタ選択手段とを更に有する構成としたこと
を特徴とするＯＦＤＭ基準キャリア再生装置。
【請求項２】同期用サブキャリア信号を含むＯＦＤＭ
（直交周波数分割多重）変調方式によって伝送されるＯ
ＦＤＭ信号を復調するために用いる、位相比較手段とフ
ィルタ手段と電圧制御発振手段とを有する基準キャリア
再生装置において、ＥＣＣ（エラーコレクションコード）回路の信号出力か
ら誤り率を求める誤り率検出手段と、前記誤り率の結果から、連続的に伝送特性を変化させ得
るループフィルタを制御するフィルタ制御手段とを更に
有する構成としたことを特徴とするＯＦＤＭ基準キャリ
ア再生装置。
【請求項３】同期用サブキャリア信号を含むＯＦＤＭ
（直交周波数分割多重）変調方式によって伝送されるＯ
ＦＤＭ信号を復調するために用いる、位相比較手段とフ
ィルタ手段と電圧制御発振手段とを有する基準キャリア
再生装置において、ＥＣＣ（エラーコレクションコード）回路の信号出力か
ら誤り率を求める誤り率検出手段と、前記誤り率の結果から、伝送路の急激な変化を検出した
場合には、前記フィルタ手段を構成する他のループフィ
ルタよりも同期特性を最優先させて引き込み範囲を広く
した特性のループフィルタを選択するフィルタ選択手段
とを更に有する構成としたことを特徴とするＯＦＤＭ基
準キャリア再生装置。