JPH10308715A - 受信装置および受信方法 - Google Patents
受信装置および受信方法Info
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- JPH10308715A JPH10308715A JP9114710A JP11471097A JPH10308715A JP H10308715 A JPH10308715 A JP H10308715A JP 9114710 A JP9114710 A JP 9114710A JP 11471097 A JP11471097 A JP 11471097A JP H10308715 A JPH10308715 A JP H10308715A
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Abstract
に再生する。 【解決手段】 IチャンネルデータとQチャンネルデー
タは差動復調回路503により差動復調され、ROM5
12に供給される。ROM512は、差動復調データに
対応するシンボル間位相変動量を読み出して、ゲート回
路514に供給する。ゲート回路514は、入力された
データのうち、パイロット信号に対応する成分だけを抽
出し、符号反転回路521とセレクタ522に供給す
る。セレクタ522は、パイロット信号の周波数が正の
値である場合はゲート回路514の出力を選択し、負の
値の場合には符号反転回路521の出力を選択して累積
加算回路515に出力する。累積加算回路515は、セ
レクタ522から出力された値をシンボル期間に亘って
累積加算し、得られた値を平均値回路516に出力す
る。平均値回路516は、累積加算回路515の出力を
平均し、得られた値に応じてクロック信号の発振周波数
を制御する。
Description
信方法に関し、特に、OFDM方式に基づく受信装置お
よび受信方法に関する。
て、直交周波数分割多重方式(OFDM:Orthogonal F
requency Division Multiplexing)と呼ばれる変調方式
が提案されている。このOFDM方式は伝送帯域内に多
数の直交する副搬送波を設け、それぞれの副搬送波の振
幅及び位相にデータを割り当て、PSK(Phase Shift
Keying)やQAM(Quadrature Amplitude Modulatio
n)によりディジタル変調する方式である。この方法で
は、多数の副搬送波で伝送帯域を分割するため、副搬送
波1波あたりの帯域は狭くなり、変調速度は遅くなる
が、搬送波の数が多数あるので総合の伝送速度は従来の
変調方式と変わらない。
列に伝送されるためにシンボル速度が遅くなるので、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の時間長を短くする
ことができ、マルチパス妨害に対して強い方式であるこ
とが期待できる。
チパス妨害の影響を強く受ける地上波によるディジタル
信号の伝送に対して特に注目されている。このような地
上波によるディジタル信号の伝送としては、例えば、D
VB−T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial)
などが有名である。
フ−リエ変換(以下FFT(Fast Fourier Transform)
と記述する)や離散的フ−リエ逆変換(以下IFFT
(Invert Fast Fourier Transform)と記述する)をハ
−ドウェアで実現することが可能となり、これらを用い
て簡単にOFDM方式に基づく変調を行ったり、また逆
に復調する事ができる様になった事もOFDM方式が注
目されてきた理由の一つである。
ロック図である。受信アンテナ101は、RF信号を捕
捉する。乗算回路102は、チューナ103から出力さ
れる所定の周波数を有する信号とRF信号とを乗算す
る。バンドパスフィルタ104は、乗算回路102の出
力から所望のIF信号を抽出する。A/D(Anagolguet
o Digital)変換回路105は、バンドパスフィルタ1
04により抽出されたIF信号をディジタル信号に変換
する。
されたIF信号からIチャンネル信号とQチャンネル信
号とを分離抽出する。ローパスフィルタ107,108
は、それぞれ、Iチャンネル信号とQチャンネル信号に
含まれている不要な高域成分を除去して基底帯域(ベー
スバンド)の信号に変換する。
発振回路110より供給される所定の周波数の信号によ
り、基底帯域信号の持つ搬送波周波数誤差を除外した
後、高速フーリエ変換回路112に供給する。高速フー
リエ変換回路112はOFDM時間信号を周波数分解
し、IおよびQチャンネル受信デ−タを生成する。
されたOFDM時間信号と有効シンボル時間だけ遅延さ
せたOFDM信号とを乗算してガード期間幅の移動平均
を計算することにより、2つの信号の相関値を求め、相
関値が最大になるタイミングにおいて高速フーリエ変換
回路112に演算を開始させる。
数パワーの偏りを検出することにより搬送波周波数の誤
差を算出し、加算回路111に出力する。加算回路11
1は、搬送波周波数誤差演算回路114と相関値演算回
路113の出力を加算して数値コントロール発振回路1
10に供給する。
ンネルデータとQチャンネルデータを参照して制御信号
を生成し、クロック発振回路116の発振周波数を制御
する。クロック発振回路116は、クロック周波数再生
回路115から供給される制御信号に応じてクロック信
号を生成し、出力する。
る。
信号は、チューナ103より供給された所定の周波数の
信号と乗算回路102により乗算される。乗算回路10
2より出力された信号は、バンドパスフィルタ104に
より、IF信号が抽出されることになる。
路116が出力するクロック信号に同期して、バンドパ
スフィルタ104から出力されるIF信号をディジタル
信号に変換し、デマルチプレクサ106に供給する。デ
マルチプレクサ106は、ディジタル化された信号から
Iチャンネル信号とQチャンネル信号とを分離抽出して
ローパスフィルタ107,108にそれぞれ供給する。
ローパスフィルタ107,108は、それぞれ、Iチャ
ンネル信号とQチャンネル信号に含まれている不要な高
域成分である折り返し成分を除去して基底帯域の信号に
変換する。
発振回路110より供給される所定の周波数の信号によ
り、基底帯域信号の持つ搬送波の周波数誤差を除去して
高速フーリエ変換回路112に供給する。高速フーリエ
変換回路112はOFDM時間信号を周波数分解し、I
およびQチャンネル受信デ−タを生成する。
されたOFDM時間信号と有効シンボル時間だけ遅延さ
せたOFDM信号との間の相関値を計算し、相関値が最
大になるタイミングにおいて高速フーリエ変換回路11
2に演算を開始させる。その結果、高速フーリエ変換回
路112は、送信側から送られてきたIチャンネル信号
とQチャンネル信号に含まれているデータを正確に抽出
することができる。
正しく復調する為には、各種の同期を取ることが必要と
なる。例えば、先ず、IF帯のOFDM信号を基底帯域
のOFDM信号に変換するためには、数値コントロール
発振回路110が発振する周波数を送信側のそれと同期
させなければならない。また、全ての処理の基準となる
クロック信号も送信側のそれと同期させなければならな
い。
期させるための方法として、従来から提案されているク
ロックの再生方法について説明する。
伝送しようとする情報以外に、振幅および位相が規定さ
れた特定の信号(以下、パイロット信号という)が各シ
ンボル毎に所定の数だけ内挿されて送信されており。ま
た、受信側においては、FFT演算が施されたOFDM
信号から送信側で内挿されたパイロット信号が抽出さ
れ、このパイロット信号に以下に述べるコスタス演算等
を施すことによりクロック信号を再生する。
adrature Phase Shift Keying)で変調されている場合
に、コスタス演算を用いてクロック信号を再生する従来
のクロック再生回路の構成例である。この図において、
ゲート回路208−1,208−2は、FFT演算が施
されたIチャンネルデータと、Qチャンネルデータをそ
れぞれ入力し、パイロット信号だけを抽出して出力す
る。2乗回路203−1,203−2は、ゲート回路2
08−1,208−2により抽出されたパイロット信号
をそれぞれ2乗して出力する。乗算回路205は、ゲー
ト回路208−1,208−2により抽出されたパイロ
ット信号を乗算して出力する。
出力から2乗回路203−2の出力を減算して出力す
る。乗算回路207は、乗算回路205の出力と減算回
路206の出力を乗算して出力する。LPF209は、
乗算回路207の出力から不要な高周波成分を除去して
出力する。
る。
により周波数分解されて復調されたIチャンネルデータ
およびQチャンネルデータは、その周波数が小さい順に
ゲート回路208−1,208−2にそれぞれ入力され
る。ゲート回路208−1,208−2は、Iチャンネ
ルデータおよびQチャンネルデータよりパイロット信号
のみをそれぞれ抽出し、2乗回路203−1,203−
2、および、乗算回路205に供給する。
1,208−2により抽出されたパイロット信号を乗算
して、乗算回路207に出力する。また、2乗回路20
3−1,203−2は、それぞれ、ゲート回路208−
1,208−2により抽出されたパイロット信号を2乗
して減算回路206に出力する。
出力から2乗回路203−2の出力を減算して乗算回路
207に出力する。乗算回路207は、乗算回路205
の出力と減算回路207の出力を乗算してLPF209
に出力する。LPF209は、乗算回路207の出力に
含まれている高周波成分を除去して出力する。
ス演算であり、このようなコスタス演算により、クロッ
ク信号の位相誤差を検出することができる。このように
して検出されたクロック信号の位相誤差に基づいてクロ
ック発振回路116を制御して正確なクロック信号を生
成する。
なコスタス演算等を用いて位相誤差を検出し、その結果
に応じてクロック信号を再生する場合、検出された位相
誤差には、クロック周波数誤差に伴う位相誤差だけでは
なく、再生搬送波位相誤差、FFT窓位相誤差、ガウス
雑音による位相誤差、および、地上波を伝送する場合に
は避けて通れないマルチパスによる伝送路ひずみに起因
する位相誤差が含まれているため、再生クロック誤差の
みに伴う位相誤差だけを抽出してクロック発信回路を制
御することが困難であるという課題があった。
クトラムの一例を、図12(B)にはマルチパス妨害を
受けたときのOFDM信号のスペクトラムを示す。ここ
で太線は送信側で内挿されたパイロット信号を表してい
る。図12(B)に示すように、マルチパスにより送信
信号が周波数選択的な妨害を受けた場合、他の副搬送波
に対するパイロット信号の信号対雑音比が低下する。そ
のような場合、前述のような方法によりパイロット信号
から生成されたクロック信号の位相誤差信号も信号対雑
音比が低下することになる。その結果、送信信号がマル
チパス妨害を受けた場合には、正確にクロック信号を再
生することが困難となるという問題があった。
たものであり、受信したOFDM信号がクロック周波数
誤差に伴う位相誤差のみならず、再生搬送波位相誤差、
FFT窓位相誤差、ガウス雑音による位相誤差、およ
び、マルチパスによる伝送路ひずみに起因する位相誤差
を含む場合においても、クロック信号を正確に生成する
ことができるOFDM受信装置のクロック再生回路を提
供することを目的としている。
置は、OFDM信号を離散的フーリエ変換する変換手段
と、変換手段により得られた副搬送波の周波数成分を記
憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されている少なくと
も1シンボル前の周波数成分と、変換手段により新たに
得られた周波数成分との間の位相変動量を算出する算出
手段と、算出手段により算出された位相変動量より、パ
イロット信号系列に対応する成分を抽出する抽出手段
と、抽出手段により抽出されたパイロット信号系列に対
応する位相変動量に応じてクロック信号の周波数を制御
する制御手段とを備えることを特徴とする。
号を離散的フーリエ変換する変換ステップと、変換ステ
ップにより得られた副搬送波の周波数成分を記憶する記
憶ステップと、記憶ステップに記憶されている少なくと
も1シンボル前の周波数成分と、変換ステップにより新
たに得られた周波数成分との間の位相変動量を算出する
算出ステップと、算出ステップにより算出された位相変
動量より、パイロット信号系列に対応する成分を抽出す
る抽出ステップと、抽出ステップにより抽出されたパイ
ロット信号系列に対応する位相変動量に応じてクロック
信号の周波数を制御する制御ステップとを備えることを
特徴とする。
変換されたOFDM時間信号を有効シンボル期間だけ遅
延する遅延手段と、遅延手段により遅延されたOFDM
時間信号と、遅延されていないもとのOFDM時間信号
との間の相関値を演算する演算手段と、演算手段により
得られた相関値の最大値を検知する検知手段と、検知手
段により検知されたある時点における最大値の位相を保
持する保持手段と、保持手段に保持された位相と、検知
手段により新たに検知された最大値の位相のずれを算定
する算定手段と、算定手段により算定された位相のずれ
に応じてクロック信号の周波数を制御する制御手段とを
備えることを特徴とする。
変換されたOFDM時間信号を有効シンボル期間だけ遅
延する遅延ステップと、遅延ステップにより遅延された
OFDM時間信号と、遅延されていないもとのOFDM
時間信号との間の相関値を演算する演算ステップと、演
算ステップにより得られた相関値の最大値を検知する検
知ステップと、検知ステップにより検知されたある時点
における最大値の位相を保持する保持ステップと、保持
ステップに保持された位相と、検知ステップにより新た
に検知された最大値の位相のずれを算定する算定ステッ
プと、算定ステップにより算定された位相のずれに応じ
てクロック信号の周波数を制御する制御ステップとを備
えることを特徴とする。
FDM信号を変換手段が離散的フーリエ変換し、変換手
段により得られた副搬送波の周波数成分を記憶手段が記
憶し、記憶手段に記憶されている少なくとも1シンボル
前の周波数成分と、変換手段により新たに得られた周波
数成分との間の位相変動量を算出手段が算出し、算出手
段により算出された位相変動量より、パイロット信号系
列に対応する成分を抽出手段が抽出し、抽出手段により
抽出されたパイロット信号系列に対応する位相変動量に
応じてクロック信号の周波数を制御手段が制御する。例
えば、変換手段であるFFT変換回路がOFDM信号を
離散的フーリエ変換し、得られた副搬送波の周波数成分
を記憶手段であるメモリが記憶し、メモリに記憶されて
いる1シンボル前の周波数成分と、FFT変換回路より
新たに出力された周波数成分とを算出手段が差動復調す
ることにより位相変動量を算出し、算出手段により算出
された位相変動量から抽出手段がパイロット信号系列に
対応する成分を抽出手段が抽出し、抽出手段により抽出
されたパイロット信号系列の位相変動量に応じてクロッ
ク信号の周波数を制御手段が制御する。
FDM信号を変換ステップが離散的フーリエ変換し、変
換ステップにより得られた副搬送波の周波数成分を記憶
ステップが記憶し、記憶ステップに記憶されている少な
くとも1シンボル前の周波数成分と、変換ステップによ
り新たに得られた周波数成分との間の位相変動量を算出
ステップが算出し、算出ステップにより算出された位相
変動量より、パイロット信号系列に対応する成分を抽出
ステップが抽出し、抽出ステップにより抽出されたパイ
ロット信号系列に対応する位相変動量に応じてクロック
信号の周波数を制御ステップが制御する。例えば、変換
ステップであるFFT変換回路がOFDM信号を離散的
フーリエ変換し、得られた副搬送波の周波数成分を記憶
ステップであるメモリが記憶し、メモリに記憶されてい
る1シンボル前の周波数成分と、FFT変換回路より新
たに出力された周波数成分とを算出ステップが差動復調
することにより位相変動量を算出し、算出ステップによ
り算出された位相変動量から抽出ステップがパイロット
信号系列に対応する成分を抽出ステップが抽出し、抽出
ステップにより抽出されたパイロット信号系列の位相変
動量に応じてクロック信号の周波数を制御ステップが制
御する。
底帯域に変換されたOFDM時間信号を有効シンボル期
間だけ遅延手段が遅延し、遅延手段により遅延されたO
FDM時間信号と、遅延されていないもとのOFDM時
間信号との間の相関値を演算手段が演算し、演算手段に
より得られた相関値の最大値を検知手段が検知し、検知
手段により検知されたある時点における最大値の位相を
保持手段が保持し、保持手段に保持された位相と、検知
手段により新たに検知された最大値の位相のずれを算定
手段が算定し、算定手段により算定された位相のずれに
応じてクロック信号の周波数を制御手段が制御する。例
えば、基底帯域に変換されたOFDM時間信号を有効シ
ンボル期間だけ遅延手段であるメモリが遅延し、遅延手
段により遅延されたOFDM時間信号と、遅延されてい
ないもとのOFDM時間信号との間の相関値をガード期
間に亘って演算手段が演算し、演算手段により得られた
相関値の最大値を検知手段が検知し、検知手段により検
知されたある時点における最大値の位相を保持手段であ
るメモリが保持し、保持手段に保持された位相と、検知
手段により新たに検知された最大値の位相のずれを算定
手段が算定し、算定手段により算定された位相のずれに
応じてクロック信号の周波数を制御手段が制御する。
底帯域に変換されたOFDM時間信号を有効シンボル期
間だけ遅延ステップが遅延し、遅延ステップにより遅延
されたOFDM時間信号と、遅延されていないもとのO
FDM時間信号との間の相関値を演算ステップが演算
し、演算ステップにより得られた相関値の最大値を検知
ステップが検知し、検知ステップにより検知されたある
時点における最大値の位相を保持ステップが保持し、保
持ステップに保持された位相と、検知ステップにより新
たに検知された最大値の位相のずれを算定ステップが算
定し、算定ステップにより算定された位相のずれに応じ
てクロック信号の周波数を制御ステップが制御する。例
えば、基底帯域に変換されたOFDM時間信号を有効シ
ンボル期間だけ遅延ステップであるメモリが遅延し、遅
延ステップにより遅延されたOFDM時間信号と、遅延
されていないもとのOFDM時間信号との間の相関値を
ガード期間に亘って演算ステップが演算し、演算ステッ
プにより得られた相関値の最大値を検知ステップが検知
し、検知ステップにより検知されたある時点における最
大値の位相を保持ステップであるメモリが保持し、保持
ステップに保持された位相と、検知ステップにより新た
に検知された最大値の位相のずれを算定ステップが算定
し、算定ステップにより算定された位相のずれに応じて
クロック信号の周波数を制御ステップが制御する。
を示す。なお、本実施の形態は図10に示すクロック周
波数再生回路116に関するものである。
RAM(Random Access Memory)506,507(記憶
手段)、符号反転回路510、および、複素乗算回路5
11(算出手段)により構成されており、入力されたI
チャンネルデータおよびQチャンネルデータを差動復調
するようになされている。RAM506,507は、入
力されたIチャンネルデータまたはQチャンネルデータ
を、制御回路520(禁止手段)からの制御信号cに応
じて、シンボル単位で記憶し、1シンボル時間だけ遅ら
せて出力するようになされている。符号反転回路510
は、RAM507の出力データの符号を反転して出力す
るようになされている。
IチャンネルデータとQチャンネルデータをI,Qと表
し、遅延されたIチャンネルデータとQチャンネルデー
タをそれぞれI-1,Q-1と表すと、以下に示す複素演算
を行い、演算結果を実数成分523と虚数成分524と
に分けて出力するようになされている。なお、ここで、
jは虚数を表す。
手段)は、アークタンジェント(逆正接関数)データを
格納しており、入力されたIチャンネルデータおよびQ
チャンネルデータに対応する位相変動量データ513を
出力するようになされている。
路520の制御信号に従ってROM512から出力され
る位相変動量データ513から、送信側で規定されたパ
イロット信号に対応する成分だけを選択し、符号反転回
路521およびセレクタ522に供給するようになされ
ている。符号反転回路521は入力された位相変動量デ
ータの符号を反転し、セレクタ522に供給するように
なされている。
制御され、入力されたパイロット信号が正の周波数であ
ればゲート回路514から直接入力された位相変動量を
選択し、また、負の周波数であれば、符号反転回路52
1から入力された位相変動量を選択して累積加算回路5
15(累積加算手段)に供給するようになされている。
される直前に制御回路520から供給される制御信号b
により初期化された後、セレクタ522から出力される
パイロット信号の位相誤差量を累積加算するようになさ
れている。
算回路515からシンボル毎に出力される、累積された
位相誤差量を数シンボルに渡って平均化し、位相誤差量
に含まれるガウス雑音を取り除いた後、クロック発振回
路116を制御するための位相誤差量517を算出する
ようになされている。
信号の周波数が確定(ロックイン)されたことを検出し
て制御回路520に伝達するようになされている。即
ち、比較回路518は、シンボル間差動復調データが0
である場合に対応する値519と、位相誤差量517の
現在値とを比較し、その結果、これらが等しいと判定し
た場合には、制御回路520に所定の制御信号を送る。
明するが、その前に、本実施の形態の動作原理について
簡単に説明しておく。
していないクロック信号によりOFDM信号を再生処理
した場合、FFT処理により復調されたパイロット信号
には、通常含まれているFFT窓位相誤差、再生搬送波
位相誤差、ガウス雑音による位相誤差およびマルチパス
妨害等の伝送路歪みによる位相誤差に加えて、クロック
信号の不同期に起因する位相誤差が含まれることにな
る。
びクロック信号の不同期による位相誤差以外はシンボル
によらず一定の位相誤差になる。従って、ある基準時間
における信号と現在観測された信号のシンボル間で差動
復調すれば、これらの位相誤差(シンボルによらず一定
の位相誤差)は取り除くことが出来る。これを式で表す
と以下のようになる。
第k番目の副搬送波周波数の持つ位相データを示してい
る。また、θkは送信側で規定された位相、δはクロッ
ク誤差、φは再生搬送波の位相誤差、τはFFT窓位相
誤差、Ψkは第k番目の副搬送波周波数に対するマルチ
パス妨害等の伝送路歪みによる位相誤差、εnは第n番
目シンボルのガウス雑音による位相誤差をそれぞれ示し
ている。更に、式(3)は第(n+1)番目のシンボル
の第k番目の副搬送波周波数の持つ位相データであり、
式(4)は式(3)から式(2)を減算した結果であ
り、差動復調後の第k番目の副搬送波周波数の持つ第
(n+1)番目のシンボルと第n番目のシンボルの間の
位相変動量を表している。
いて、can-1,cbn-1,can,cbnは、それぞれ周
波数a,bのパイロット信号の第(n−1)番目または
第n番目のシンボルを位相平面上に示したものであり、
θcan-1,θcbn-1,θcan,θcbnはそれぞれの
位相量である。ところで、これら第(n−1)番目と第
n番目のシンボルに含まれているパイロット信号の周波
数は元々等しいはずであるが、前述のような種々の誤差
により、図2(A)に示すように位相平面上における位
置にずれを生じてくる。そこで、これら第(n−1)番
目と第n番目のシンボルの間で差動復調を行うことによ
り、シンボルによらず一定である誤差(FFT窓位相誤
差、再生搬送波位相誤差、および、マルチパス妨害等の
伝送路歪みによる位相誤差など)を除去することができ
る。
1)番目と第n番目のシンボルの差動復調を求めると、
2つのパイロット信号はI軸の近傍に移動されることに
なる。なお、この図において、dcan、dcbnは、そ
れぞれ周波数a,bのパイロット信号のシンボル間差動
復調後の位相平面上のデータであり、dθcan、dθ
cbnはそれぞれの位相量であり、クロック周波数誤差
およびガウス雑音による位相量に対応している。
うことにより、クロック周波数誤差およびガウス雑音以
外の要素に起因する誤差を除去することができる。次
に、ガウス雑音に起因する誤差を除去することを考え
る。
ンダムに生じるので、複数のパイロット信号から得られ
る位相誤差を累積加算することにより、フィルタ(平滑
化)効果を用いてこれを除去することができる。その結
果、クロック周波数誤差に比例した位相誤差量を得るこ
とが出来るので、これを用いることによりクロック発振
回路116を正確に制御してクロック信号を生成するこ
とができる。
的に行われる(離散的な数値を用いて行われる)ので、
隣接する2つのシンボル間の位相変動量が分解能以下に
なった場合には、それ以上の制御は不可能になる。そこ
で、本実施の形態においては、位相変動量が隣接する2
つのシンボルにより検出される誤差が分解能以下になっ
た場合には、その時点におけるFFT処理後の信号をメ
モリに記憶させておき、記憶されたデータと新たなデー
タとの間で差動復調を行うことにより、シンボル間隔以
上の時間間隔でクロック位相誤差を検出するようにして
いる。即ち、このような誤差(量子化誤差)は、時間の
経過に応じて累積されるので、比較の対象とする時間を
長くすることにより検出可能となる。
説明する。
により副搬送波周波数に応じて分解されたIチャンネル
データ501とQチャンネルデータ502は、差動復調
回路503に入力される。
復調回路503では、IチャンネルデータとQチャンネ
ルデータがその周波数が小さい順にRAM506,50
7および複素演算回路511にそれぞれ供給される。
らの制御信号cにより、各シンボル毎にIチャンネルデ
ータとQチャンネルデータをそれぞれ記憶し、1シンボ
ル時間だけ遅延して出力する。RAM507から出力さ
れたQチャンネルデータは、符号反転回路510により
符号が反転されて出力される。Iチャンネルデータ、1
シンボル遅延されたIチャンネルデータ、Qチャンネル
データ、および、符号反転されて1シンボル遅延された
Qチャンネルデータは、その周波数が小さい順に複素乗
算回路511により式(1)に示すような複素乗算が施
され、Iチャンネルデータ523およびQチャンネルデ
ータ524として出力される。このような一連の操作が
シンボル間の差動復調処理となる。
より、信号に含まれているFFT窓位相誤差、再生搬送
波位相誤差等が除去されることになる。
12に順次供給され、それらの値に対応するシンボル間
位相変動量513が読み出されて、ゲート回路514に
供給される。
御に応じて、ROM512から出力されるシンボル間位
相変動量513のうち、パイロット信号に対応する成分
だけを抽出して出力する。
により抽出されたパイロット信号の符号を反転してセレ
クタ522に供給する。セレクタ522は、制御回路5
20によって制御され、入力されたパイロット信号が正
の周波数であればゲート回路514から直接入力された
位相変動量を選択し、負の周波数であれば符号反転回路
521から入力された位相変動量を選択して累積加算回
路515に供給する。なお、このような操作によって、
図3に示すような、周波数の正負に依存するクロック周
波数誤差の位相変動の回転方向を一元化することができ
る。
力される直前に制御回路520から供給される制御信号
bにより初期化された後、セレクタ522から出力され
るパイロット信号の位相誤差量を累積加算する。平均値
回路516はシンボル毎に入力される累積された位相誤
差量を数シンボルに亘って平均化することにより、前述
のように位相誤差量に含まれるガウス雑音成分を除去
し、クロック発振回路116を制御する位相誤差量51
7を生成する。平均値回路516から出力された位相誤
差量517は、クロック発振回路116に供給され、そ
の発振周波数を制御する。こような一連の処理により正
確なクロック周波数が再生されることになる。
ック周波数の確定処理が完了すると、シンボル間差動復
調によって得られる位相誤差量517が分解能以下にな
り、図4に示す残留クロック周波数誤差領域に入る。即
ち、クロック周波数の誤差は、離散的な値として出力さ
れるため、シンボル間差動復調累積位相誤差が0の場合
においても、クロック周波数誤差出力は0とはならない
場合がある。その場合には、クロック信号をそれ以上精
密に制御することはできなくなる。
差領域を位相平面上に表したものである。図の縦軸はQ
信号、横軸はI信号をそれぞれ示しており、また、格子
は量子化ステップに対応している。いま、図に白丸で示
すようなパイロット信号が入力された場合、この信号
は、図に示す格子を基準として判定すると、図の黒丸で
示す位置のデータと同等に判定される。従って、その場
合には、クロック周波数誤差による位相誤差が無視され
ることになるので、その誤差に対する制御は実行できな
いことになる。
比較回路518が平均値回路516の出力が収束したこ
とを検出した場合は、制御回路520に制御信号を供給
することにより、RAM506,507の値を固定化す
るようになされている。
調データが0である場合に対応するデータ519と位相
誤差量517とを比較し、これらが等しい場合は制御回
路520に制御信号を送る。制御回路520はこの制御
信号を受けて、RAM506,507に制御信号cを供
給し、その時点において高速フーリエ変換回路112か
ら出力されている復調信号をRAM506,507にそ
れぞれ記憶させる。以降、差動復調回路503は、RA
M506,507に記憶された信号を基準にして差動復
調を行うので、位相誤差信号の検出時間がシンボル間時
間に比べて長くなり、その結果、シンボル間差動復調で
得られる残留クロック周波数誤差以下のクロック周波数
誤差を検出して制御することが可能となる。
がクロック周波数誤差に伴う位相誤差のみならず、再生
搬送波位相誤差、FFT窓位相誤差、ガウス雑音による
位相誤差、および、マルチパスによる伝送路ひずみに起
因する位相誤差を含む場合においても、クロック信号を
正確に再生することが可能となる。
各シンボルは、図6(A)に示すように、有効シンボル
期間と有効シンボル期間の一部をコピーしたガード期間
とにより構成されている。従って、有効シンボル期間だ
け遅延させたOFDM時間信号(図6(B)参照)と元
のOFDM時間信号との相関値を、ガード期間幅に亘っ
て算出すると、その値はシンボルの境界で最大値を取る
(図6(C)参照)ことになる。
ロック信号と同期していない場合には、図7に示すよう
に相関値が最大となる位相が時間とともに変化すること
となる。即ち、図7(A)に示すように、送信側の送信
クロック信号と受信側の再生クロック信号とが正確に同
期している場合には、相関値が最大となるタイミング
は、常に一定であるが、例えば、送信クロック信号より
も再生クロック信号の周波数の方が高い場合には、相関
値が最大となるタイミングは、次第に遅れていくことに
なる。また、送信クロック信号よりも再生クロック信号
の周波数の方が低い場合には、相関値が最大となるタイ
ミングは、次第に進んでいくことになる。従って、この
ような位相変化量を観測してクロック発振回路116を
制御すれば、クロック位相の同期再生を行うことができ
る。
の実施の形態を図8に示す。
クロック再生方法の実施の形態の構成例を示すブロック
図である。なお、この図においては、説明を簡略化する
ために、クロック再生部のみに注目し、図10に示す搬
送波を再生する部分は省略してある。
Iチャンネル成分およびQチャンネル成分は、高速フー
リエ変換回路704と相関値演算回路703(遅延手
段、演算手段)にそれぞれ入力される。相関値演算回路
703はOFDM時間信号の周期性を利用して相関値を
算出するようになされている。高速フーリエ変換回路7
04は、入力されたIチャンネル成分とQチャンネル成
分に対してフーリエ変換を施し、Iチャンネルデータ7
05およびQチャンネルデータ706として出力すると
ともに、位相誤差検出回路707に供給するようになさ
れている。位相誤差検出回路707は、パイロット信号
を用いて位相誤差を検出するようになされており、その
詳細については後述する。
値演算回路703から出力される相関値の最大値をシン
ボルカウンタ709に同期して検出するようになされて
いる。シンボルカウンタ709はシンボル時間をカウン
トし、そのカウント値を最大値検出回路708に供給す
るようになされている。RAM710(保持手段)は、
位相誤差検出回路707から制御信号が出力された場
合、即ち、位相変動量が分解能以下になった場合に、最
大値検出回路708が最大値を検出したシンボルのカウ
ント値を基準位相として記憶するようになされている。
M710に記憶された基準位相と、シンボル毎にシンボ
ルカウンタ709から供給される最大値が検出された場
合のカウント値とを比較し、位相誤差量を検出するよう
になされている。LPF712は、位相比較回路711
から出力される位相誤差量から、雑音成分を取り除いて
加算回路713に供給する。加算回路713は、LPF
712から出力された位相誤差量と位相誤差検出回路7
07から出力された位相誤差量とを加算して、D/A変
換回路714に出力する。D/A変換回路714は、加
算回路713から出力された位相誤差量を、対応するア
ナログ信号に変換してクロック発振回路116に供給す
るようになされている。クロック発振回路116は、D
/A変換回路714から出力される信号に応じて、所定
の周波数のクロック信号を発振するようになされてい
る。
差検出回路707の詳細な構成例について説明する。な
お、位相誤差検出回路707は図1の実施の形態で示し
た構成から、位相記憶部分を除外したものであり、ま
た、図9において、図1と対応する部分には対応する符
号を付してあるのでその説明は省略する。
力は、RAM710に入力されるようになされている。
その他の構成は、図1における場合と同様である。
実施の形態の動作について説明する。
第1の実施の形態において説明したように、FFT処理
が施された信号に対してシンボル間の差動復調を行うこ
とにより、各副搬送波の位相誤差を求め、更に、この位
相誤差信号からパイロット信号を抜き出して累積加算す
る事により、クロック周波数誤差を検出し、検出された
周波数誤差を基準としてクロック信号を再生する。
号の再生が完了すると、誤差値が分解能以下になり、図
4に示す残留クロック周波数誤差領域に陥入する。その
場合、比較回路518はシンボル間差動復調データが0
である場合に対応するデータ519と、位相誤差量51
7とを比較し、これらが等しい場合はRAM710に制
御信号を送る。制御信号を受け取ったRAM710は、
その時点で最大値検出回路708が検出した最大値に対
応するシンボル位相をシンボルカウンタ709から受け
取り、基準位相として記憶する。
0に記憶された基準位相と、各シンボル毎にシンボルカ
ウンタ709から供給される最大値検出位相とを比較
し、位相誤差量を検出する。LPF712は、位相比較
回路711から出力された位相誤差量から雑音成分を除
去して加算回路713に出力する。加算回路713は、
位相誤差検出回路707からの出力と、LPF712の
出力を加算してD/A変換回路714に供給する。
の出力信号(ディジタル信号)を対応するアナログ信号
に変換してクロック発振回路116に出力する。クロッ
ク発振回路116は、D/A変換回路714の出力に応
じた周波数で発振し、クロック信号を出力する。
動作の初期においては、位相誤差検出回路707の迅速
な制御によりクロック信号の周波数が確定され、クロッ
ク信号の周波数誤差が位相誤差検出回路707の検出分
解能以下になった場合には、OFDM時間信号の相関値
を用いて正確な周波数制御を行うことが可能となる。
5に記載の受信方法によれば、OFDM信号を離散的フ
ーリエ変換し、得られた副搬送波の周波数成分を記憶
し、記憶されている少なくとも1シンボル前の周波数成
分と、新たに得られた周波数成分との間の位相変動量を
算出し、算出された位相変動量より、パイロット信号系
列に対応する成分を抽出し、抽出されたパイロット信号
系列に対応する位相変動量に応じてクロック信号の周波
数を制御するようにしたので、受信したOFDM信号が
クロック周波数誤差に伴う位相誤差のみならず、再生搬
送波位相誤差、FFT窓位相誤差、ガウス雑音による位
相誤差、および、マルチパスによる伝送路ひずみに起因
する位相誤差を含む場合においても、正確にクロック信
号を生成することが可能となる。
に記載の受信方法によれば、基底帯域に変換されたOF
DM時間信号を有効シンボル期間だけ遅延し、遅延され
たOFDM時間信号と、遅延されていないもとのOFD
M時間信号との間の相関値を演算し、得られた相関値の
最大値を検知し、ある時点において検知された最大値の
位相を保持し、保持された位相と、新たに検知された最
大値の位相のずれを算定し、算定された位相のずれに応
じてクロック信号の周波数を制御するようにしたので、
精度良くクロック信号を生成することが可能となる。
である。
示した図である。
周波数の関係を示す図である。
した図である。
る。
係を示す図である。
ック図である。
ロック図である。
ある。
置の構成例を示すブロック図である。
スペクトラムを示す図である。
6,507 RAM(記憶手段), 511 複素乗算
回路(算出手段), 512 ROM(算出手段),
514 ゲート回路(抽出手段), 515 累積加算
回路(累積加算手段), 516 制御回路(制御手
段), 518 比較回路(検出手段),520 制御
回路(禁止手段), 703 相関値演算回路(遅延回
路,演算回路), 708 最大値検出回路(検知手
段), 710 RAM(保持手段), 711 位相
比較回路(算定手段)
Claims (7)
- 【請求項1】 OFDM信号を受信する受信装置におい
て、 前記OFDM信号を離散的フーリエ変換する変換手段
と、 前記変換手段により得られた副搬送波の周波数成分を記
憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶されている少なくとも1シンボル前
の前記周波数成分と、前記変換手段により新たに得られ
た周波数成分との間の位相変動量を算出する算出手段
と、 前記算出手段により算出された位相変動量より、パイロ
ット信号系列に対応する成分を抽出する抽出手段と、 前記抽出手段により抽出されたパイロット信号系列に対
応する位相変動量に応じてクロック信号の周波数を制御
する制御手段とを備えることを特徴とする受信装置。 - 【請求項2】 前記抽出手段により抽出されたパイロッ
ト信号系列に対応する位相変動量を所定の期間に亘って
累積加算する累積加算手段を更に備え、 前記制御手段は、前記累積加算手段により得られた値に
応じて前記クロック信号の周波数を制御することを特徴
とする請求項1に記載の受信装置。 - 【請求項3】 前記抽出手段により抽出されたパイロッ
ト信号系列に対応する位相変動量が所定の値以下になっ
たことを検出する検出手段と、 前記検出手段により前記位相変動量が所定の値以下にな
ったことが検出された場合には、前記記憶手段に記憶さ
れている副搬送波の周波数成分の変更を禁止する禁止手
段とを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の受
信装置。 - 【請求項4】 基底帯域に変換されたOFDM時間信号
を有効シンボル期間だけ遅延する遅延手段と、 前記遅延手段により遅延されたOFDM時間信号と、遅
延されていないもとのOFDM時間信号との間の相関値
を演算する演算手段と、 前記演算手段の出力の最大値を検知する検知手段と、 前記検知手段により検知されたある時点における最大値
の位相を保持する保持手段と、 前記保持手段に保持されている位相と、前記検知手段に
より新たに検知された最大値の位相のずれを算定する算
定手段とを更に備え、 前記制御手段は、前記算定手段により算定された位相の
ずれと、前記抽出手段により抽出された前記パイロット
信号系列に対応する位相変動量とに応じて前記クロック
信号の周波数を制御することを特徴とする請求項1に記
載の受信装置。 - 【請求項5】 OFDM信号を受信する受信方法におい
て、 前記OFDM信号を離散的フーリエ変換する変換ステッ
プと、 前記変換ステップにより得られた副搬送波の周波数成分
を記憶する記憶ステップと、 前記記憶ステップに記憶されている少なくとも1シンボ
ル前の前記周波数成分と、前記変換ステップにより新た
に得られた周波数成分との間の位相変動量を算出する算
出ステップと、 前記算出ステップにより算出された位相変動量より、パ
イロット信号系列に対応する成分を抽出する抽出ステッ
プと、 前記抽出ステップにより抽出されたパイロット信号系列
に対応する位相変動量に応じてクロック信号の周波数を
制御する制御ステップとを備えることを特徴とする受信
方法。 - 【請求項6】 OFDM信号を受信する受信装置におい
て、 基底帯域に変換されたOFDM時間信号を有効シンボル
期間だけ遅延する遅延手段と、 前記遅延手段により遅延されたOFDM時間信号と、遅
延されていないもとのOFDM時間信号との間の相関値
を演算する演算手段と、 前記演算手段により得られた相関値の最大値を検知する
検知手段と、 前記検知手段により検知されたある時点における最大値
の位相を保持する保持手段と、 前記保持手段に保持された位相と、検知手段により新た
に検知された最大値の位相のずれを算定する算定手段
と、 前記算定手段により算定された位相のずれに応じてクロ
ック信号の周波数を制御する制御手段とを備えることを
特徴とする受信装置。 - 【請求項7】 OFDM信号を受信する受信方法におい
て、 基底帯域に変換されたOFDM時間信号を有効シンボル
期間だけ遅延する遅延ステップと、 前記遅延ステップにより遅延されたOFDM時間信号
と、遅延されていないもとのOFDM時間信号との間の
相関値を演算する演算ステップと、 前記演算ステップにより得られた相関値の最大値を検知
する検知ステップと、 前記検知ステップにより検知されたある時点における最
大値の位相を保持する保持ステップと、 前記保持ステップに保持された位相と、検知ステップに
より新たに検知された最大値の位相のずれを算定する算
定ステップと、 前記算定ステップにより算定された位相のずれに応じて
クロック信号の周波数を制御する制御ステップとを備え
ることを特徴とする受信方法。
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