WO2007091320A1

WO2007091320A1 - Ｏｆｄｍ受信装置および自動周波数制御方法

Info

Publication number: WO2007091320A1
Application number: PCT/JP2006/302187
Authority: WO
Inventors: Hidenori Kayama; Atsushi Sumasu
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2007-08-16

Abstract

　通信品質を向上するＯＦＤＭ受信装置および自動周波数制御方法。ＯＦＤＭ受信装置である移動局装置（２００）においては、ＲＦ部（２０５）が、特定サブキャリアに既知信号系列が重畳されて送信されたＯＦＤＭ信号に対して発振信号を用いて無線処理を行い、位相回転量推定部（２１５）が、無線処理後のＯＦＤＭ信号における位相回転量を推定し、サブキャリア単位周波数誤差制御部（２４５）が、前記既知信号系列が重畳されている候補のサブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列との相関結果に基づいて、前記ＯＦＤＭ信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出し、ΔＦ／制御電圧変換部（２２５）が、前記位相回転量および前記検出したサブキャリア単位の周波数ずれに応じて前記発振信号の周波数を調整する。

Description

明細書

OFDM受信装置および自動周波数制御方法

技術分野

[0001] 本発明は、 OFDM受信装置および自動周波数制御方法に関する。

背景技術

[0002] デジタル通信をより高速化'広帯域ィ匕する上で大きな障害になっているのが、マルチパス伝送路による符号間干渉の問題である。この問題に対して有効な無線通信方式として、マルチキャリア方式に分類される OFDM方式が注目されており、現在、地上波デジタルテレビ放送や無線 LAN規格 IEEE802. 1 la等で採用されてヽる。

[0003] また、 OFDM方式につ!、ては、 3GPPにお!/、ても第三世代移動通信の進化形の位置付けで導入が議論されている。この OFDM方式は、データが配置される複数のサブキャリアが互いに直交して、るので、マルチキャリア方式の中でも特に周波数利用効率が高い。

[0004] また、無線通信においては、一般に、送信機の局部発振器と受信機の局部発振器との周波数誤差により、受信信号が周波数オフセットを含んでいる。そして、受信信号が周波数オフセットを含んで、ると、デジタル無線通信では復調後のビット誤り率が劣化する。特に、 OFDM方式を用いた通信では、受信信号の周波数オフセットに起因してサブキャリア間の直交性が崩れ、それに伴って干渉が生じ、ビット誤り率が大きく劣化する。そのため、 OFDM受信機では受信周波数オフセットの補正 (AFC : Auto Frequency Control)が必要となる。

[0005] OFDM方式における AFCの代表的な方法として、特許文献 1に示す方法、すなわち GI法がある。 GI法は、 OFDM信号においてガードインターバル (GI)とその複製元の波形が送信時点で同じ（図 1参照)であることを利用して、それらの間で位相回転量を推定し、周波数オフセットを推定する方法である。そして、 GI法では、推定した周波数オフセットを用いて VC— TCXOの制御電圧を決定し、 AFCを行う。

[0006] ここで、 GI法における位相回転量推定限界 (周波数オフセット推定限界)について述べる。位相回転推定を行う信号区間で位相が 180度以上回転してしまうと、位相回転方向の判別が不可能になる。すなわち、位相回転量推定を行うためには、「OFD Mシンボルの時間波形の GI部と複製元との同信号時間間隔 A t内で変動する位相回転角 ω Δ ω :位相回転速度)が 180度 ( πラジアン)以下であること」が必要である。この条件を式で表すと以下のようになる。

[数 1] oAt = 2jifAt≤±π→ f ≤ · · · ( 1 )

2πΑί

[0007] GI法の場合、 A tは有効シンボル長であり、さらに OFDMにおけるサブキャリア間が直交して、ることから、 1Z Δ tはサブキャリア間隔 [Hz]となる。

[0008] 従って、式（1)は、以下のように表すことができる。

[数 2]

/_{≤ ±}丄(サブキャリア間隔） ' · · （2 )

[0009] 次に、 GI法において、周波数オフセット推定限界 (サブキャリア間隔 X 1Z2)以上の周波数オフセットが加わった場合について図 2を参照して説明する。

[0010] 同図に示すように、 GI法においては、推定限界を超える周波数オフセット (位相回転角 0 ° )が加わった場合、位相回転角を実際の θ ° としてではなぐ一（360° — θ ° )と判定して周波数補正 (AFC)をしてしまう。その結果、 360° 、すなわち 1サブキャリア間隔 [Hz]ずれた、誤った周波数に補正をしてしまうこととなる。

[0011] この問題に対する従来の解決法として、特許文献 1に示される以下の方法を挙げることができる。周波数に関して整数サブキャリア分だけずれ (以下、このズレを「整数サブキャリアずれ」と呼ぶことがある）が生じると、受信信号を FFTした後の信号において、次の現象が起こる（図 3参照)。まず、信号が存在するはずの有効サブキャリアにおける端のサブキャリアの電力が小さくなる。また、信号が存在するはずのない、有効サブキャリアからはずれたサブキャリアの電力が大きくなる。

[0012] そこで、このような有効サブキャリアにおける端またはそれに隣接するサブキャリアの電力を分析して、整数サブキャリアずれを検出し、ずれた分だけ周波数をずらして周波数補正を行う。特許文献 1 :特開平 7— 143079号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0013] ところで、従来の周波数補正方法では、有効サブキャリアにおける端のサブキャリアにデータが必ずマッピングされていることが前提となっている。し力しながら、実際には、送信側のスケジューリングによっては、有効サブキャリアにおける端のサブキヤリァにデータがマッピングされない場合もある。そのため、この従来の周波数補正方法では、周波数ずれの検出が精度よく行われているとは言い難ぐ通信品質が劣化する問題がある。

[0014] 本発明の目的は、整数サブキャリアずれを精度よく検出し、周波数ずれを補正することにより、通信品質を向上する OFDM受信装置および自動周波数制御方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0015] 本発明の OFDM受信装置は、特定サブキャリアに既知信号系列が重畳されて送信された OFDM信号に対して発振信号を用いて無線処理を行う受信手段と、無線処理後の OFDM信号における位相回転量を推定する位相回転量推定手段と、前記既知信号系列が重畳されている候補のサブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列との相関結果に基づいて、前記 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出する検出手段と、前記位相回転量および前記検出したサブキャリア単位の周波数ずれに応じて前記発振信号の周波数を調整する周波数制御手段と、を具備する構成を採る。

[0016] 本発明の自動周波数制御方法は、無線処理後の受信 OFDM信号における位相回転量を推定するステップと、前記受信 OFDM信号にお、て既知信号系列が重畳されている候補のサブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列との相関結果に基づいて、前記受信 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出するステップと、前記位相回転量および前記検出したサブキャリア単位の周波数ずれに応じて前記無線処理に用いる発振信号の周波数を補正するステップと、を具備するようにした。

発明の効果

[0017] 本発明によれば、通信品質を向上する OFDM受信装置および自動周波数制御方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0018] [図 1]従来の GI法の説明に供する図

[図 2]従来の GI法の周波数オフセット推定限界の説明に供する図

[図 3]従来の周波数オフセット推定法の説明に供する図

[図 4]本発明の実施の形態 1の基地局装置の構成を示すブロック図

[図 5]実施の形態 1の移動局装置の構成を示すブロック図

[図 6]図 4に示す基地局装置および図 5に示す移動局装置の動作説明に供する図

[図 7]実施の形態 2の基地局装置および移動局装置の動作説明に供する図

[図 8]実施の形態 2の基地局装置および移動局装置の動作説明に供する他の図

[図 9]実施の形態 3の移動局装置の構成を示すブロック図

[図 10]図 9に示す移動局装置の動作説明に供する図

[図 11]実施の形態 4の移動局装置の構成を示すブロック図

[図 12]実施の形態 4の基地局装置および移動局装置の動作説明に供する図

[図 13]実施の形態 4の基地局装置および移動局装置の動作説明に供する他の図発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、実施の形態において、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は重複するので省略する。

[0020] (実施の形態 1)

図 4に示すように、実施の形態 1の基地局装置 100は、誤り訂正符号ィ匕部 110と、変調部 120と、既知信号挿入部 130と、既知信号格納部 140と、 IFFT部 150と、 GI 挿入部 160と、 RF送信部 170とを有する。

[0021] 誤り訂正符号ィ匕部 110は、送信データを入力し、所定の誤り訂正符号化を施して、誤り訂正符号ィ匕後の信号を変調部 120に出力する。

[0022] 変調部 120は、誤り訂正符号ィ匕後の信号に所定の変調 (例えば、 QPSK、 16QA Mなど）を施して、変調後の信号を既知信号挿入部 130に出力する。

[0023] 既知信号挿入部 130は、変調部 120からの変調後の信号 (これは、シリアルな信号 )を直並列変換して所定数のノラレルな信号を生成するとともに、生成したパラレルな信号に更に既知信号格納部 140に格納されている既知信号系列を並列に付加したパラレル信号を生成し、このパラレル信号を IFFT部 150に出力する。

[0024] 具体的には、既知信号挿入部 130は、既知信号系列が予め定められたサブキヤリァ上に 1フレームに亘つて重畳され、また、他のサブキャリア上には変調後の信号が直並列変換されたパラレルな信号が重畳されるように、ノラレル信号を IFFT部 150 に出力する。

[0025] IFFT部 150は、既知信号挿入部 130からのパラレル信号を入力し、高速逆フーリェ変換することにより、ノラレル信号の各信号で、対応するサブキャリアを変調 (OFD M変調）して OFDM信号を生成し、 OFDM信号を GI挿入部 160に出力する。この I FFT部 150にて生成される OFDM信号には、上述のとおり既知信号系列が 1フレームに亘つて重畳された所定のサブキャリアが含まれている。

[0026] GI揷入部 160は、有効 OFDMシンボルの末尾区間をコピーして当該有効 OFDM シンボルの前に挿入することにより、ガードインタバル（GI)を挿入する。

[0027] RF送信部 170は、ガードインタバル挿入後の OFDM信号を入力し、所定の無線処理 (DZA変換、アップコンバートなど）を施して、アンテナを介して送信する。

[0028] 図 5に示すように、実施の形態 1の移動局装置 200は、 RF部 205と、 AZD変換部 210と、位相回転量推定部 215と、 Δ 変換部 220と、 A FZ制御電圧変換咅 225と、 D/A変換咅 230と、 VC— TCX0235と、 FFT咅 240と、サブキャリア単位周波数誤差制御部 245とを有する。このサブキャリア単位周波数誤差制御部 245 は、特定サブキャリア近傍データ抽出部 250と、特定サブキャリア近傍データ相関部 255と、既知信号系列レプリカ格納部 260と、サブキャリア単位周波数誤差検出部 2 65とを有する。

[0029] RF部 205は、基地局装置 100から送信された信号をアンテナを介して受信し、所定の無線処理 (VC— TCX0235からの出力信号を用いたダウンコンバートなど）を施して AZD変換部 210に出力する。

[0030] 八 0変換部210は、 RF部 205からの信号をアナログデジタル変換し、受信デジタル信号を出力する。

[0031] 位相回転量推定部 215は、上記従来の GI法を用いて位相回転量を推定する。すなわち、位相回転量推定部 215は、ガードインタバル部分と、このガードインタノレ部分のコピー元である、有効 OFDMシンボルの末尾区間とは、送信元である基地局装置 100から送信されたときには同一の位相を持っていることを利用して、位相回転量を推定する。

[0032] 具体的には、位相回転量推定部 215は、ガードインタバル部分の或るサンプルと、当該サンプルと対応する、有効 OFDMシンボルの末尾区間のサンプルとの位相差を検出し、これを位相回転推定量として Δ 0 Z A F変換部 220に出力する。

[0033] Δ Θ / Δ F変換部 220は、両サンプル間（すなわち、ガードインタバル部分の或るサンプルと、当該サンプルと対応する、有効 OFDMシンボルの末尾区間のサンプルとの間）の時間間隔 A tを用いて、位相回転推定量 Δ Θを周波数オフセット量 A Fに変換する。具体的には、 A F= Δ θ Ζ(2 π A t)を用いて変換する。

[0034] A FZ制御電圧変換部 225は、基本的には、周波数オフセット量 A Fに応じた、 V C TCX0235に対する制御電圧信号を出力する。ただし、 A FZ制御電圧変換部 225は、後述するようにサブキャリア単位周波数誤差制御部 245からサブキャリア単位の周波数オフセットを検出したことを示すサブキャリア単位周波数オフセット信号を受け取るときには、サブキャリア単位周波数オフセット信号が示す、サブキャリア単位の周波数オフセットをなくすように、 VC— TCX0235の出力を制御する制御電圧信号を DZA変換部 230を介して VC—TCX0235に送出する。

[0035] DZ A変換部 230は、 VC—TCX0235の入力信号がアナログ信号である必要があるため、 Δ FZ制御電圧変換部 225からのデジタル制御信号をアナログ信号に変換し、アナログ変換後の制御信号を VC— TCX0235に出力する。

[0036] VC—TCX0235は、 A FZ制御電圧変換部 225からの制御電圧信号に応じた周波数を持つ発振信号を出力する。すなわち、 VC— TCX0235は、 A FZ制御電圧変換部 225からの制御電圧信号によって、発振周波数が制御された発振信号を RF 部 205に出力する。こうして AFZ制御電圧変換部 225からの制御電圧信号によつて発振周波数が制御された発振信号を用いて RF部 205が無線処理を行うことにより、周波数制御が行われる。

[0037] FFT部 240は、 AZD変換部 210からの受信デジタル信号を高速フーリエ変換して各サブキャリアの復調を行、、各サブキャリアの復調信号を特定サブキャリア近傍データ抽出部 250に出力する。

[0038] 特定サブキャリア近傍データ抽出部 250は、送信側で既知信号系列が重畳されているサブキャリアに対応する候補サブキャリアおよび周波数に関して当該候補サブキャリアに近傍のサブキャリアに係る復調信号を、 FFT部 240からの復調信号から抽出し、特定サブキャリア近傍データ相関部 255に出力する。なお、通常、周波数が複数サブキャリア分ずれることは考えにくいので、候補サブキャリアと少なくとも当該候補サブキャリアに隣接するサブキャリアとに係る復調信号を抽出すればょ、。

[0039] 特定サブキャリア近傍データ相関部 255は、特定サブキャリア近傍データ抽出部 2 50からの、候補サブキャリアおよび周波数に関して当該候補サブキャリアに近傍のサブキャリアに係る復調信号の各々と、既知信号系列レプリカ格納部 260からの既知信号系列レプリカとの相関をとり、各相関結果をサブキャリア単位周波数誤差検出部 265に出力する。

[0040] サブキャリア単位周波数誤差検出部 265は、特定サブキャリア近傍データ相関部 2 55からの、相関結果の中である特定のしきい値を超えるもののうち最大の相関値を持つ復調信号が抽出されたサブキャリアを特定し、この特定されたサブキャリアと、上記候補サブキャリアとの周波数方向の誤差 (ズレ）を検出し、検出結果をサブキャリア単位周波数オフセット信号として Δ FZ制御電圧変換部 225に通知する。

[0041] 次に上記構成を有する基地局装置 100および移動局装置 200からなるシステムにおける動作にっ、て説明する。

[0042] 基地局装置 100においては、図 6に示すように既知信号揷入部 130力 IFFT部 1 50にて既知信号系列が予め定められたサブキャリア上に重畳され、また、他のサブキャリア上には変調後の信号が直並列変換されたパラレルな信号が重畳されるように、ノラレル信号を IFFT部 150に出力する。

[0043] そして、 IFFT部 150にて、既知信号系列が特定サブキャリアに重畳された OFDM 信号が生成される。図 6Aには、特定サブキャリアがサブキャリア 4 (SC4)であり、既知信号系列が（一 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1)である OFDM信号を一例として示している。

[0044] IFFT部 150にて、生成された OFDM信号は、ガードインタバルが挿入され、所定の無線処理が施された後に、アンテナを介して送信される。

[0045] 移動局装置 200においては、基地局装置 100から送信された OFDM信号を受信する。この受信信号は、 RF部 205にて VC— TCX0235からの出力信号を用いたダゥンコンバートなどの無線処理が施される。

[0046] 無線処理が施された受信信号は、 AZD変換部 210にてデジタル信号に変換され、 FFT部 240にて各サブキャリアの復調が行われる。そして、各サブキャリアの復調信号力特定サブキャリア近傍データ抽出部 250に出力される。

[0047] 特定サブキャリア近傍データ抽出部 250では、送信側で既知信号系列が重畳されているサブキャリアに対応する候補サブキャリアおよび周波数に関して当該候補サブキャリアに近傍のサブキャリア (候補サブキャリアを中心に ±nサブキャリア）に係る復調信号が抽出される。ここでは図 6Aに示すように、 nは 1であるため、候補サブキヤリァに隣接するサブキャリア 3 (SC3)およびサブキャリア 5 (SC5)の復調信号が抽出される。

[0048] 特定サブキャリア近傍データ相関部 255では、抽出された候補サブキャリアおよび周波数に関して当該候補サブキャリアに近傍のサブキャリア (すなわち、サブキャリア 3乃至 5)に係る復調信号の各々と、既知信号系列レプリカとの相関がとられる。

[0049] この既知信号系列レプリカは、本例の場合には、 (-l) X α ,(-l) X α ,(ー1)

0 1

X α ，(一 1) X CK ,1 X α ,1 X α ,1 X α ,1 X α となる。ここで、 α は、 a =exp (

2 3 4 5 6 7 m m

2π X (IX Δί) X (mX At))で表される。この式における Δίは、サブキャリア間隔、 Atは、 OFDMシンボル長、 1は、 DC (直流）サブキャリアを基準としたインデックスである。

[0050] そして、各相関結果がサブキャリア単位周波数誤差検出部 265に出力される。サブキャリア単位周波数誤差検出部 265では、相関結果の中である特定のしきい値を超えるもののうち最大の相関値を持つ復調信号が抽出されたサブキャリアが特定される。この特定されたサブキャリアと、上記候補サブキャリアとのズレから、整数サブキヤリァずれが検出され、検出結果がサブキャリア単位周波数オフセット信号として A FZ 制御電圧変換部 225に通知される。なお、サブキャリア単位周波数オフセット信号は、周波数軸方向でどちらの方向に、何サブキャリア分ずれているかが分力るのであれば、その形式は問われない。要は、サブキャリア単位周波数オフセット信号を受け取つた A FZ制御電圧変換部 225が、整数サブキャリアずれの方向および量を認識することに用いることができ、その方向および量に応じたサブキャリア単位の周波数オフセットをなくすように、 VC— TCX0235の出力を制御する制御電圧信号を出力できればよい。

[0051] またなお、各実施の形態において、表現を簡単にするために、既知信号系列バタンを表現するために「1」、「一 1」を用いるが、直交変復調を行う通信においては、それぞれ「l +i」、「― 1— i」と言い換えることもできる。この iは、虚数を意味する。

[0052] このように実施の形態 1によれば、移動局装置 200に、特定サブキャリアに既知信号系列が重畳されて送信された OFDM信号に対して発振信号を用いて無線処理を行う RF部 205と、無線処理後の OFDM信号における位相回転量を推定する位相回転量推定部 215と、前記既知信号系列が重畳されている候補のサブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列との相関結果に基づいて、前記 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出するサブキャリア単位周波数誤差制御部 245と、前記位相回転量および前記検出したサブキャリア単位の周波数ずれに応じて前記発振信号の周波数を調整する Δ FZ制御電圧変換部 225と、を設けた。

[0053] こうすることにより、送信側力既知信号系列が特定のサブキャリアに重畳された O FDM信号が送信され、この受信 OFDM信号における既知信号系列が重畳されている候補サブキャリアおよびそれに隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々を、既知信号系列に基づいたレプリカ系列で相関をとり、その相関結果に基づいて受信 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出するので、サブキャリア単位の周波数オフセットおよびそのオフセットの方向を精度よく検出することができる。さらに、精度よく検出されたサブキャリア単位の周波数ずれに応じて発振信号の周波数を調整するので、ビット誤り率の劣化などを防止でき、通信品質を向上することができる。

[0054] サブキャリア単位周波数誤差制御部 245は、前記既知信号系列が重畳されている候補のサブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキヤリァに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列との相関値の中である特定のしき、値を超えるもののうち最も大き、相関値が得られるサブキャリアと、前記特定サブキャリアとのずれを検出する。

[0055] (実施の形態 2)

実施の形態 2の特徴は、既知信号系列を重畳する特定サブキャリアを DCサブキヤリア（直流成分の力かるサブキャリア）とする点にある。さらに、その既知信号系列は、その構成信号の正負の数が 1フレーム内で等しくなるようにマッピングされる。

[0056] 図 7に示すように本実施の形態では、 IFFT部 150にて既知信号系列が DCサブキャリアに重畳され、また、他のサブキャリアには変調後の信号が直並列変換されたパラレルな信号が重畳されるように、パラレル信号を IFFT部 150に出力する。

[0057] そして、 IFFT部 150にて、既知信号系列が DCサブキャリア（同図では、サブキヤリァ 3)に重畳された OFDM信号が生成される。ここで、既知信号系列は、その構成信号（同図では、 1シンボルに相当する信号)の正負の数が 1フレーム内で等しくなるようにマッピングされる。図 7Aには、既知信号系列が（一 1, - 1, - 1, - 1, 1, 1, 1, 1)である OFDM信号を一例として示して!/、る。

[0058] こうして生成された OFDM信号は、実施の形態 1と同様に、ガードインタバルが挿入され、所定の無線処理が施された後に、アンテナを介して送信される。

[0059] 移動局装置 200においては、基地局装置 100から送信された OFDM信号を受信する。この受信信号は、実施の形態 1と同様に、 AZD変換部 210および FFT部 240 を介して特定サブキャリア近傍データ抽出部 250に入力される。

[0060] 特定サブキャリア近傍データ抽出部 250では、本実施の形態における候補サブキャリアが DCサブキャリアであるので、候補 DCサブキャリアおよび周波数に関して候補 DCサブキャリアに近傍のサブキャリア (候補 DCサブキャリアを中心に ±nサブキヤリア）に係る復調信号が抽出される。ここでは図 7Aに示すように、 nは 1であるため、候補 DCサブキャリアに隣接するサブキャリア 2およびサブキャリア 4の復調信号が抽出される。

[0061] 特定サブキャリア近傍データ相関部 255では、抽出された候補 DCサブキャリアおよび周波数に関して当該候補 DCサブキャリアに近傍のサブキャリア (すなわち、サブキャリア 3乃至 5)に係る復調信号の各々と、既知信号系列レプリカとの相関がとられる。

[0062] そして、各相関結果がサブキャリア単位周波数誤差検出部 265に出力される。サブキャリア単位周波数誤差検出部 265では、相関結果の中である特定のしきい値を超えるもののうち最大の相関値を持つ復調信号が抽出されたサブキャリアが特定される。この特定されたサブキャリアと、上記候補サブキャリアとのズレから、整数サブキヤリァずれが検出され、検出結果がサブキャリア単位周波数オフセット信号として A FZ 制御電圧変換部 225に通知される。

[0063] ここで、 DCサブキャリアは、受信 FFT後に DC (直流)成分が重畳されるため、データ通信に不向きであり未使用とされている。し力しながら、既知信号系列においてその構成信号の正負の数が 1フレーム内で同数の場合には、その既知信号系列と、当該既知信号系列のレプリカとの相関をとる際に、 DCオフセットをキャンセルすることができる。

[0064] 具体的には、図 8に示すように、既知信号系列を（1, 1, 1, 1)とし、受信 FFT 後に 0. 5の DCオフセット成分が重畳されるとすると、 FFT後の系列は、（0. 5, 0. 5, 1. 5, 1. 5)となる。この DCオフセットが重畳された既知信号系列と、既知信号系列レプリカ（1, 1, - 1, 1)との相関値は 4となる。これは DCオフセットが重畳されない場合と同じ値となっている。すなわち、相関をとる際に DCオフセットがキャンセノレされていることとなる。

[0065] こうして、既知信号系列をデータ通信に通常利用していない DCサブキャリアに重畳することにより、通常のデータを伝送するためのサブキャリアの減少を防止することができる。また、既知信号系列をその構成信号の正負の数が 1フレーム内で等しくしているので、 DCオフセットの影響も受けることがなぐ周波数の整数サブキャリアずれを正確に検出することができる。

[0066] このように実施の形態 2によれば、移動局装置 200に、特定サブキャリアに既知信号系列が重畳されて送信された OFDM信号に対して発振信号を用いて無線処理を行う RF部 205と、無線処理後の OFDM信号における位相回転量を推定する位相回転量推定部 215と、前記既知信号系列が重畳されている候補のサブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列との相関結果に基づいて、前記 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出するサブキャリア単位周波数誤差制御部 245と、前記位相回転量および前記検出したサブキャリア単位の周波数ずれに応じて前記発振信号の周波数を調整する Δ FZ制御電圧変換部 225と、を設け、 RF部 205が、直流成分の力かるサブキャリアに、構成信号の正負の数が所定範囲で等しい既知信号系列が重畳されて送信された OFDM信号に対して無線処理を行う。

[0067] こうすることにより、既知信号系列をデータ通信に通常利用していない DCサブキヤリアに重畳することにより、通常のデータを伝送するためのサブキャリアの減少を防止することができ、また、既知信号系列をその構成信号の正負の数が 1フレーム内で等しくしているので、 DCオフセットの影響も受けることがなぐ周波数の整数サブキヤリァずれを正確に検出することができる。

[0068] (実施の形態 3)

実施の形態 3においては、既知信号系列を整数サブキャリアずれの検出に利用するだけでなぐフレームタイミングの検出にも利用する。なお、実施の形態 1および 2においては、フレームタイミングの検出およびフレーム同期がなされていることを前提に説明を行った。

[0069] 図 9に示すように、実施の形態 3の移動局装置 300は、サブキャリア単位周波数誤差制御部 310を有する。このサブキャリア単位周波数誤差制御部 310は、特定サブキャリア近傍データ相関部 320と、サブキャリア単位周波数誤差検出部 330とを有する。

[0070] 特定サブキャリア近傍データ相関部 320は、図 10に示すように、特定サブキャリア近傍データ抽出部 250からの、候補サブキャリアおよび周波数に関して当該候補サブキャリアに近傍のサブキャリアに係る復調信号の各々と、既知信号系列レプリカ格納部 260からの既知信号系列レプリカとを、相関をとるタイミングを 1フレームに亘ってずらしながら各タイミング (シンボルタイミング）における相関をとり、各相関結果をサブキャリア単位周波数誤差検出部 330に出力する。すなわち、図 10に示すように各タイミングの相関値（同図では、タイミング tl〜t8が示されている）が、特定サブキヤリァ近傍データ抽出部 250にて抽出された各サブキャリアについて、出力されることとなる。なお、図 10では、特定サブキャリアがサブキャリア 3、 nが 1、既知信号系列が（ - 1, - 1, - 1, - 1, 1, 1, 1, 1)の場合を想定している。

[0071] サブキャリア単位周波数誤差検出部 330は、特定サブキャリア近傍データ相関部 3 20からの、相関結果の中である特定のしきい値を超えるもののうち最大の相関値を持つ復調信号が抽出されたサブキャリアを特定し、この特定されたサブキャリアと、上記候補サブキャリアとの周波数方向の誤差 (ズレ）を検出し、検出結果をサブキャリア単位周波数オフセット信号として Δ FZ制御電圧変換部 225に通知する。

[0072] さらに、サブキャリア単位周波数誤差検出部 330は、その最大の相関値が得られたタイミング（シンボルタイミング）に基づいて、フレームタイミングを検出する。このフレームタイミングは、特定サブキャリア近傍データ抽出部 250の後段の機能部において、当該特定サブキャリア近傍データ抽出部 250から出力される受信信号が復調等される際に利用される。

[0073] このように実施の形態 3によれば、移動局装置 300に、特定サブキャリアに既知信号系列が重畳されて送信された OFDM信号に対して発振信号を用いて無線処理を行う RF部 205と、無線処理後の OFDM信号における位相回転量を推定する位相回転量推定部 215と、前記既知信号系列が重畳されている候補のサブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列との相関結果に基づいて、前記 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出するサブキャリア単位周波数誤差制御部 310と、前記位相回転量および前記検出したサブキャリア単位の周波数ずれに応じて前記発振信号の周波数を調整する Δ FZ制御電圧変換部 225と、を設け、サブキャリア単位周波数誤差制御部 310が、前記候補サブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列とを順次タイミングをずらして相関をとり、得られる相関結果に基づいて、前記 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれ及びフレームタイミングを検出する。

[0074] こうすることにより、候補サブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列と同じバタンの系列とを順次タイミングをずらして相関をとることにより、得られる相関結果を用いて、 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれのみならず、フレームタイミングも検出することができる。

[0075] (実施の形態 4)

実施の形態 4の特徴は、既知信号系列として、その系列の構成信号 (サンプル)のうち連続する偶数サンプルで相関をとる場合に、相関をとるタイミングを何サンプルずらしても得られる相関値が変化しない系列（例えば、 1, - 1, 1, —1· ··のようなトグル信号)を用いる点にある。

[0076] 図 11に示すように、実施の形態 4の移動局装置 400は、サブキャリア単位周波数誤差制御部 410を有する。このサブキャリア単位周波数誤差制御部 410は、特定サブキャリア近傍データ相関部 420を有する。

[0077] 特定サブキャリア近傍データ相関部 420は、特定サブキャリア近傍データ抽出部 2 50からの、候補サブキャリアおよび周波数に関して当該候補サブキャリアに近傍のサブキャリアに係る復調信号の各々と、既知信号系列レプリカ格納部 260からの既知信号系列レプリカのうちの連続する偶数個の構成信号 (サンプル)との相関をとり、各相関結果をサブキャリア単位周波数誤差検出部 265に出力する。

[0078] 上述のとおり、ここでは、既知信号系列として、その系列の構成信号 (サンプル)のうち連続する偶数サンプルで相関をとる場合に、相関をとるタイミングを何サンプルずらしても得られる相関値が変化しない系列（例えば、 1, - 1, 1, —1· ··のようなトグル信号）を用いるので、フレームタイミングの検出およびフレーム同期がなされていなくても、常に相関値が一定となる。そのため、特定サブキャリア近傍データ相関部 420 では、フレームタイミングを意識することなぐ単に、特定サブキャリア近傍データ抽出部 250からの、候補サブキャリアおよび周波数に関して当該候補サブキャリアに近傍のサブキャリアに係る復調信号の各々と、既知信号系列レプリカ格納部 260からの既知信号系列レプリカのうちの連続する偶数個の構成信号 (サンプル）との相関をとればよい。

[0079] この相関結果を受け取るサブキャリア単位周波数誤差検出部 265は、実施の形態 1と同様に、受け取る相関結果の中である特定のしきい値を超えるもののうち最大の相関値を持つ復調信号が抽出されたサブキャリアを特定し、この特定されたサブキヤリアと、上記候補サブキャリアとの周波数方向の誤差 (ズレ)を検出し、検出結果をサブキャリア単位周波数オフセット信号として A FZ制御電圧変換部 225に通知する。

[0080] なお、「構成信号 (サンプル)のうち連続する偶数サンプルで相関をとる場合に、相関をとるタイミングを何サンプルずらしても得られる相関値が変化しなヽ系列」としては、上記トグル信号の他に、 (1, 1, 1, 1, · ··)、（— 1, —1, —1, —1, · ··)のように正または負の値のみの構成信号力もなる系列も用いることができる。

[0081] ただし、特にトグル信号を利用する場合には、その構成信号の正負の数が等しいので、実施の形態 2において説明したように DCサブキャリアに重畳しても DCオフセットの影響を受けることがなぐ周波数の整数サブキャリアずれを正確に検出すること力 Sできる。図 12および図 13を参照して具体的に説明する。

[0082] 図 12に示すように、トグル信号力もなる既知信号系列が DCサブキャリアに重畳されている場合には、特定サブキャリア近傍データ抽出部 250では、候補サブキャリアが DCサブキャリアであるので、候補 DCサブキャリアおよび周波数に関して候補 DC サブキャリアに近傍のサブキャリア（候補 DCサブキャリアを中心に士 nサブキャリア）に係る復調信号が抽出される。

[0083] 特定サブキャリア近傍データ相関部 420では、特定サブキャリア近傍データ抽出部 250からの、候補サブキャリアおよび周波数に関して当該候補サブキャリアに近傍のサブキャリアに係る復調信号の各々と、既知信号系列レプリカ格納部 260からの既知信号系列レプリカのうちの連続する偶数個の構成信号 (サンプル)との相関がとられる。

[0084] 例えば、単純化のために図 13に示すように、 DCオフセットが 0. 5であり、トグル信号のうち連続する 4サンプルを用いて相関をとる場合について見てみると、トグル信号のうち連続する 4サンプルと、既知信号系列との相関をとるタイミングがずれても相関電力に変化がなく、また、ずれも DCオフセットの影響も受けてヽな、。

[0085] このように実施の形態 4によれば、移動局装置 400に、特定サブキャリアに既知信号系列が重畳されて送信された OFDM信号に対して発振信号を用いて無線処理を行う RF部 205と、無線処理後の OFDM信号における位相回転量を推定する位相回転量推定部 215と、前記既知信号系列が重畳されている候補のサブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列との相関結果に基づいて、前記 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出するサブキャリア単位周波数誤差制御部 410と、前記位相回転量および前記検出したサブキャリア単位の周波数ずれに応じて前記発振信号の周波数を調整する Δ FZ制御電圧変換部 225と、を設け、 RF部 205が、特定サブキャリアに、連続する偶数の構成信号で相関をとる場合に、相関をとるタイミングをずらしても得られる相関値が変化しない既知信号系列が重畳されて送信された OFDM信号に対して無線処理を行ヽ、サブキャリア単位周波数誤差制御部 410は、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列のうち連続する偶数の構成信号と、前記既知信号系列が重畳されて!、る候補のサブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々との相関結果に基づいて、前記 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出する。

[0086] こうすることにより、既知信号系列として、連続する偶数の構成信号で相関をとる場合に、相関をとるタイミングをずらしても得られる相関値が変化しない信号列を利用するので、フレームタイミングを意識することなく OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出することができる。この既知信号系列としては、トグル信号（1, —1, 1, 1···)、または、構成信号が正若しくは負のみ力もなる信号列（（1, 1, 1, 1, · · ·)、 ( — 1, -1, -1, -1, ···))を利用することができる。

産業上の利用可能性

本発明の OFDM受信装置および自動周波数制御方法は、通信品質を向上するものとして有用である。

Claims

請求の範囲

特定サブキャリアに既知信号系列が重畳されて送信された OFDM信号に対して発振信号を用いて無線処理を行う受信手段と、

無線処理後の OFDM信号における位相回転量を推定する位相回転量推定手段と前記既知信号系列が重畳されている候補のサブキャリアおよび当該候補サブキヤリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列との相関結果に基づいて、前記 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出する検出手段と、

前記位相回転量および前記検出したサブキャリア単位の周波数ずれに応じて前記発振信号の周波数を調整する周波数制御手段と、

を具備する OFDM受信装置。

前記検出手段は、前記既知信号系列が重畳されている候補のサブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列との相関値の中で所定のしきい値を超えるもののうち最も大きい相関値が得られるサブキャリアと、前記特定サブキャリアとのずれを検出する請求項 1記載の OFDM受信装置。

前記受信手段は、直流成分の力かるサブキャリアに、構成信号の正負の数が所定範囲で等しい既知信号系列が重畳されて送信された OFDM信号に対して無線処理を行う請求項 1記載の OFDM受信装置。

前記検出手段は、前記候補サブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列とを順次タイミングをずらして相関をとり、得られる相関結果に基づ、て、前記 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれ及びフレームタイミングを検出する請求項 1記載の OFDM受信装置。

前記受信手段は、特定サブキャリアに、連続する偶数の構成信号で相関をとる場合に、相関をとるタイミングをずらしても得られる相関値が変化しない既知信号系列が重畳されて送信された OFDM信号に対して無線処理を行い、前記検出手段は、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列のうち連続する偶数の構成信号と、前記既知信号系列が重畳されている候補のサブキャリアおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々との相関結果に基づいて、前記 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出する請求項 1記載の OFDM受信装置。

[6] 前記既知信号系列は、トグル信号または構成信号が正若しくは負のみ力なる信号列である請求項 5記載の OFDM受信装置。

[7] 無線処理後の受信 OFDM信号における位相回転量を推定するステップと、

前記受信 OFDM信号にお、て既知信号系列が重畳されて!、る候補のサブキヤリァおよび当該候補サブキャリアに周波数方向で隣接するサブキャリアに重畳されている信号の各々と、前記既知信号系列に基づいたレプリカ系列との相関結果に基づ V、て、前記受信 OFDM信号のサブキャリア単位の周波数ずれを検出するステップと前記位相回転量および前記検出したサブキャリア単位の周波数ずれに応じて前記無線処理に用いる発振信号の周波数を補正するステップと、

を具備する自動周波数制御方法。