JP2000068972A - Ofdm変復調方法及びofdm変復調回路 - Google Patents

Ofdm変復調方法及びofdm変復調回路

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JP2000068972A
JP2000068972A JP10230663A JP23066398A JP2000068972A JP 2000068972 A JP2000068972 A JP 2000068972A JP 10230663 A JP10230663 A JP 10230663A JP 23066398 A JP23066398 A JP 23066398A JP 2000068972 A JP2000068972 A JP 2000068972A
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circuit
signal
synchronization
timing
signal output
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JP10230663A
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Nobuaki Mochizuki
伸晃 望月
Yoichi Matsumoto
洋一 松本
Masahiro Umehira
正弘 梅比良
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Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L27/00Modulated-carrier systems
    • H04L27/26Systems using multi-frequency codes
    • H04L27/2601Multicarrier modulation systems
    • H04L27/2602Signal structure
    • H04L27/2605Symbol extensions, e.g. Zero Tail, Unique Word [UW]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、OFDM変復調方法及びOFDM
変復調回路において、タイミングの誤検出発生を減らす
こと及びタイミングの誤検出が発生した場合にそれを素
早く検出してタイミング制御に反映可能にすることを目
的とする。 【解決手段】 送信すべき情報とそれ以前に現れた情報
とで差動符号化された信号の前に特定の同期用信号SS
が繰り返し付加された直交周波数多重信号を生成するO
FDM変調方法において、繰り返し現れる同期用信号S
Sの間にガードインターバルGIを形成し同期用信号の
繰り返し周期Tssを各々の同期用信号の長さTwよりも
大きくしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタル無線通
信で用いられる直交周波数多重(OFDM:Orthogonal
Frequency Division Multiplexing)信号を処理するた
めに利用されるOFDM変復調方法及びOFDM変復調
回路に関し、特にシンボルタイミング同期に関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル無線通信において送信機から
受信機に伝送されるOFDM信号のバーストフォーマッ
トは、一般に図8に示すような構成になっている。すな
わち、バーストフォーマットの先頭にはタイミング同
期,周波数偏差補償及び差動符号化初期値のために利用
される同一の2つのスタートシンボルSSが繰り返し配
置され、その後にガードインターバルGIとデータDA
TAとが交互に繰り返し現れるように構成されている。
【0003】各々のスタートシンボルSS及びデータD
ATAの時間軸上の長さは、予め定められるフーリエ変
換のウィンドゥ時間Twと同一に定められる。すなわ
ち、ウィンドゥ時間Twの長さのデータDATAの全体
が、1シンボルの信号として1回のフーリエ変換の処理
対象になる。伝送対象のデータについては、当該データ
と例えば1シンボル前に現れたデータとの差分に対して
符号化が行われる。このような差動符号化の初期値とし
てスタートシンボルが利用される。つまり、最初のデー
タを符号化する時にはスタートシンボルとデータとの差
分が符号化される。
【0004】また、遅延波の影響を低減するために、O
FDM信号のガードインターバルGIにおいては、デー
タDATAと同じ信号が繰り返し現れる。すなわち、ガ
ードインターバルGIには、それに続くデータDATA
の後方部分と同じ内容が巡回的に現れる。従って、遅延
波によって受信に対する同期が多少ずれたとしても、ガ
ードインターバルGIに現れる信号成分で不足する情報
を補うことができるので、データDATAの1シンボル
全体の信号をフーリエ変換処理に入力して受信信号を復
調できる。
【0005】なお、バーストフォーマットの先頭に付加
されるスタートシンボルについては、差動符号化せず、
そのまま符号化される。図8のようなバーストフォーマ
ットで変調したOFDM信号を生成するために、OFD
M変調回路には、一般に差動符号化回路,スタートシン
ボルメモリ回路,スタートシンボル付加回路,逆フーリ
エ変換回路,ガードインターバル挿入回路及びディジタ
ル−アナログ変換回路が設けられる。
【0006】図8のようなOFDM信号を復調するため
に受信機に設けられる従来のOFDM復調回路の構成例
を図9に示す。図9に示すOFDM復調回路に入力され
る受信信号は、アナログ−ディジタル変換された後、同
期回路及び遅延回路に入力される。同期回路において
は、受信信号の中の連続したスタートシンボルSSの検
出により、送受信装置間のキャリア周波数誤差と最適な
タイミングを検出する。
【0007】この種の同期回路の具体的な構成と動作に
ついては、例えば、文献1「鬼沢、溝口、熊谷、高梨、
守倉、“高速無線LAN用OFDM変調方式の同期系に
関する検討”、信学技報、RCS97−210」及び文
献2「T.M.Schmid and D.C.Cox,“Low−Overhead,Low
−Complexity [Burst] Synchronization for OFD
M”,ICC'96,pp.1301-1306」に示されている。
【0008】図9の遅延回路は、同期回路で周波数偏差
と最適タイミングが検出されるまで、受信信号を遅延さ
せる。周波数補正回路では検出した周波数偏差である補
正位相信号で受信信号を補正する。周波数補正回路で補
正された受信信号は、同期回路が検出した最適なシンボ
ルタイミングに基づいて、ガードインターバルGIを除
去された後、フーリエ変換(FFT又はDFT)回路に
て高速フーリエ変換される。
【0009】フーリエ変換回路から出力される受信信号
は、遅延検波回路でサブキャリア毎に遅延検波され、送
信されたデータに復調される。実際には、遅延検波回路
から出力される信号は、図示しない誤り訂正部に送られ
る。そして、誤り訂正の結果得られた信号と、既知のユ
ニークワードUWとに基づいてバーストタイミングの検
出を行ったあと、送信データが抽出される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、受信機
のOFDM復調回路においては、従来より受信信号のバ
ーストフォーマットの先頭に繰り返し現れるスタートシ
ンボルSSを、周波数偏差検出,タイミング同期及び遅
延検波初期値に利用している。このような方式を用いる
場合、受信機側でタイミングの誤検出が発生しても、そ
の誤検出を即座に判断することは困難であった。
【0011】この対策として、バーストフォーマットへ
のユニークワード(UW)の付加が考えられるが、それ
らは冗長ビットとして伝送効率を低下させる。また、他
にCRC(Cyclic Redundancy Check)の使用を前提と
して、タイミングの誤検出をCRCチェックタイミング
でCRCエラーとして検知する方法が考えられる。しか
し、送信されるバースト長にわたる時間の間に、正しい
バーストが到来した場合には、そのバーストは不検出と
なり、不検出確率の増加という問題が生じる。
【0012】本発明は、OFDM変復調方法及びOFD
M変復調回路において、タイミングの誤検出発生を減ら
すこと及びタイミングの誤検出が発生した場合にそれを
素早く検出してタイミング制御に反映可能にすることを
目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1は、送信すべき
情報とそれ以前に現れた情報とで差動符号化された信号
の前に特定の同期用信号が繰り返し付加された直交周波
数多重信号を生成するOFDM変調方法において、繰り
返し現れる前記同期用信号の間に、ガードインターバル
を形成し、前記同期用信号の繰り返し周期を各々の同期
用信号の長さよりも大きくしたことを特徴とする。
【0014】図8に示すようなバーストフォーマットの
OFDM信号を受信して処理する場合には、バーストフ
ォーマットの先頭のスタートシンボル(同期用信号)S
Sの繰り返し周期であるウィンドゥ時間Twと一致する
時間差を有する2つの受信信号の間の相関性からスター
トシンボルSSを検出することができる。すなわち、2
つの受信信号の間の相関値が大きい場合には、遅延され
た先行する受信信号から先頭のスタートシンボルSSを
参照し、遅延されない受信信号から2番目のスタートシ
ンボルSSを参照していると考えられるので、そのタイ
ミングをスタートシンボルSSの現れるタイミングとみ
なすことができる。
【0015】ところが、図8に示すバーストフォーマッ
トのOFDM信号の場合には、ガードインターバルGI
とそれに続くデータDATAとで構成される領域におい
て、ウィンドゥ時間Twと一致する周期で同じ信号が繰
り返すことになるので、スタートシンボルSSのタイミ
ングだけでなく、ガードインターバルGIとそれに続く
データDATAとが現れるタイミングにおいても、ウィ
ンドゥ時間Twと一致する時間差を有する2つの受信信
号の間に大きな相関が生じる。従って、スタートシンボ
ルSSのタイミング検出に誤りが生じる確率が高い。
【0016】請求項1の発明においては、繰り返し現れ
る同期用信号(SS)の間に、ガードインターバルGI
を形成するため、同期用信号の繰り返し周期が各々の同
期用信号の長さ(Tw)よりも大きくなり、例えば図2
に示すようなフォーマットでOFDM信号が送信され
る。受信側でこのようなOFDM信号を受信して復調す
る場合、繰り返し現れる2つの同期用信号の相関性を検
出するための時間周期Tssは同期用信号の長さTwより
も大きくなる。この場合、ガードインターバルGIとそ
れに続くデータDATAとが現れるタイミングでは、同
じ信号の繰り返し周期(Tw)が相関性を検出するため
の時間周期Tssと異なるため、ガードインターバルGI
及びデータDATAで構成される領域に対して検出され
る相関値は小さくなる。
【0017】従って、ガードインターバルGI及びデー
タDATAを同期用信号の代わりに誤って検出する確率
が小さくなる。請求項2は、伝送すべき情報とそれ以前
に現れた情報とで差動符号化された信号の前に特定の同
期用信号が繰り返し付加された直交周波数多重信号を受
信して得られる受信信号を処理するOFDM復調方法に
おいて、前記同期用信号が繰り返し現れるタイミングを
受信信号から検出し、前記受信信号に含まれる複数のサ
ブキャリアの各々の信号成分と理想的な伝送路状態に相
当する所定値との一致度を求め、前記受信信号に含まれ
る複数のサブキャリアについて前記一致度を加算し、前
記一致度の加算結果を予め定めた閾値と比較した結果を
受信信号の復調制御に反映することを特徴とする。
【0018】OFDM信号には互いに周波数の異なる多
数のサブキャリアの成分が含まれている。理想的な通信
路を利用してOFDM信号が伝送された場合には、同期
用信号が繰り返し現れるタイミングでは、受信信号の検
波出力に現れる各サブキャリアの成分は互いに同一の値
になる。しかし、同期用信号以外の信号が現れるタイミ
ングでは、各サブキャリアの成分に互いに独立した値が
現れる。
【0019】請求項2においては、複数のサブキャリア
の各々の信号成分と理想的な伝送路状態に相当する所定
値との一致度を求め、複数のサブキャリアについて前記
一致度を加算し、前記一致度の加算結果を予め定めた閾
値と比較するので、この比較結果は同期用信号が検出さ
れたタイミングが正しいか否かに相当する。従って、同
期用の信号のタイミングを検出した直後に、そのタイミ
ングが正しいか否かを判定することができる。
【0020】請求項3は、送信すべき情報とそれ以前に
現れた情報とで差動符号化された信号の前に特定の同期
用信号が繰り返し付加された直交周波数多重信号を生成
するOFDM変調回路において、差動符号化の初期値で
あるスタートシンボルを記憶するスタートシンボルメモ
リ回路と、前記スタートシンボルメモリ回路に記憶され
たスタートシンボルを初期値として入力信号を差動符号
化する差動符号化回路と、前記差動符号化回路が出力す
る信号の前に前記スタートシンボルメモリ回路が出力す
るスタートシンボルを配置するスタートシンボル付加回
路と、前記差動符号化回路が出力する信号とそれに付加
された前記スタートシンボルの信号を逆高速フーリエ変
換する逆高速フーリエ変換回路と、前記逆高速フーリエ
変換回路から出力される信号に対して、繰り返し現れる
複数の前記スタートシンボルの間及び各々のOFDMシ
ンボルにガードインターバルを付加するガードインター
バル付加回路と、前記ガードインターバル付加回路が出
力する信号を処理するディジタル−アナログ変換回路と
を設けたことを特徴とする。
【0021】スタートシンボルメモリ回路はスタートシ
ンボルを記憶する。差動符号化回路は、前記スタートシ
ンボルを初期値として入力信号を差動符号化する。スタ
ートシンボル付加回路は、前記差動符号化回路が出力す
る信号の前に前記スタートシンボルを配置する。また、
逆高速フーリエ変換回路は差動符号化回路が出力する信
号と付加された前記スタートシンボルを逆高速フーリエ
変換する。ガードインターバル付加回路は、逆高速フー
リエ変換回路から出力される信号に対して、各々のOF
DMシンボルだけでなく、繰り返し現れる複数のスター
トシンボルの間にガードインターバルを付加する。ディ
ジタル−アナログ変換回路はガードインターバル付加回
路が出力する信号を処理する。
【0022】ガードインターバル付加回路が繰り返し現
れる複数のスタートシンボルの間にガードインターバル
を付加するので、請求項1と同様に、スタートシンボル
の繰り返し周期を各々のスタートシンボルの長さよりも
大きくすることができる。このため、ガードインターバ
ルGI及びデータDATAを同期用信号の代わりに誤っ
て検出する確率が小さくなる。
【0023】請求項4は、伝送すべき情報とそれ以前に
現れた情報とで差動符号化された信号の前に特定の同期
用信号が繰り返し付加された直交周波数多重信号を受信
して得られる受信信号を復調するOFDM復調回路にお
いて、前記受信信号をアナログ−ディジタル変換するア
ナログ−ディジタル変換回路と、前記アナログ−ディジ
タル変換回路が出力する受信信号を入力して、周波数偏
差とタイミング同期を検出する同期回路と、前記アナロ
グ−ディジタル変換回路が出力する受信信号を遅延した
信号を出力する遅延回路と、前記遅延回路が出力する信
号の周波数偏差を前記同期回路が出力する補正位相信号
で補正する周波数補正回路と、前記周波数補正回路が出
力する周波数補正された受信信号から、前記同期回路が
検出した最適シンボルタイミングに同期して、ガードイ
ンターバルの成分を除去するガードインターバル除去回
路と、前記ガードインターバル除去回路が出力する受信
信号を高速フーリエ変換する高速フーリエ変換回路と、
前記高速フーリエ変換回路が出力する信号を遅延検波す
る遅延検波回路と、前記遅延検波回路が出力する受信信
号に含まれる複数のサブキャリアの各々の信号成分につ
いて理想的な伝送路状態に相当する所定値との一致度を
求めるとともに、前記一致度を前記受信信号に含まれる
複数のサブキャリアについて加算する一致検出回路と、
前記一致検出回路の加算結果を予め定めた閾値と比較
し、前記加算結果が前記閾値を超えていない場合には前
記同期回路をリセットするためのリセット信号を出力す
る比較回路とを設けたことを特徴とする。
【0024】アナログ−ディジタル変換回路は、受信信
号をアナログ−ディジタル変換する。同期回路は、アナ
ログ−ディジタル変換回路が出力する受信信号を入力し
て、周波数偏差とタイミング同期を検出する。遅延回路
はアナログ−ディジタル変換回路が出力する受信信号を
遅延した信号を出力する。周波数補正回路は遅延回路が
出力する信号の周波数偏差を前記同期回路が出力する補
正位相信号で補正する。ガードインターバル除去回路
は、周波数補正回路が出力する周波数補正された受信信
号から、前記同期回路が検出した最適シンボルタイミン
グに同期して、ガードインターバルの成分を除去する。
【0025】高速フーリエ変換回路はガードインターバ
ル除去回路が出力する受信信号を高速フーリエ変換す
る。遅延検波回路は高速フーリエ変換回路が出力する信
号を遅延検波する。一致検出回路は遅延検波回路が出力
する受信信号に含まれる複数のサブキャリアの各々の信
号成分について理想的な伝送路状態に相当する所定値と
の一致度を求めるとともに、前記一致度を前記受信信号
に含まれる複数のサブキャリアについて加算する。
【0026】比較回路は、一致検出回路の加算結果を予
め定めた閾値と比較し、前記加算結果が前記閾値を超え
ていない場合には前記同期回路をリセットするためのリ
セット信号を出力する。比較回路が出力するリセット信
号は、同期用信号が検出されたタイミングが正しいか否
かに相当するので、請求項2と同様に、同期用の信号の
タイミングを検出した直後に、そのタイミングが正しい
か否かを判定することができる。
【0027】請求項5は、請求項4のOFDM復調回路
において、前記同期回路に、受信信号の電力を計算する
自乗回路と、前記自乗回路が出力する信号の時間に関す
る移動平均を計算する第1の移動平均回路と、受信信号
を遅延した信号を出力する遅延回路と、受信信号と前記
遅延回路によって遅延された受信信号とを複素乗算する
位相回転角検出回路と、前記位相回転角検出回路が出力
する信号の時間に関する移動平均を計算する第2の移動
平均回路と、前記第1の移動平均回路が出力する信号と
前記第2の移動平均回路が出力する信号とに基づいて、
最適タイミングを示すタイミング信号を出力するタイミ
ング検出回路と、前記第2の移動平均回路が出力する信
号に基づいて受信信号の周波数誤差を検出し、該周波数
誤差と逆位相となる補正位相信号を出力する周波数誤差
推定回路とを設けて、前記比較回路の出力するリセット
信号を前記タイミング検出回路及び周波数誤差推定回路
に印加することを特徴とする。
【0028】自乗回路は、受信信号の電力を計算する。
第1の移動平均回路は、前記自乗回路が出力する信号の
時間に関する移動平均を計算する。遅延回路は、受信信
号を遅延した信号を出力する。位相回転角検出回路は、
受信信号と前記遅延回路によって遅延された受信信号と
を複素乗算する。第2の移動平均回路は、前記位相回転
角検出回路が出力する信号の時間に関する移動平均を計
算する。タイミング検出回路は、前記第1の移動平均回
路が出力する信号と前記第2の移動平均回路が出力する
信号とに基づいて、最適タイミングを示すタイミング信
号を出力する。
【0029】周波数誤差推定回路は、前記第2の移動平
均回路が出力する信号に基づいて受信信号の周波数誤差
を検出し、該周波数誤差と逆位相となる補正位相信号を
出力する。前記比較回路の出力するリセット信号は、前
記タイミング検出回路及び周波数誤差推定回路に印加さ
れる。従って、同期用の信号のタイミングを誤って検出
した場合には、その直後に、前記タイミング検出回路及
び周波数誤差推定回路が初期化されるので、タイミング
同期が解除される。
【0030】
【発明の実施の形態】本発明を実施するOFDM変調回
路及びOFDM復調回路の実施の形態を図1〜7に示
す。この形態は全ての請求項に対応する。図1はこの形
態のOFDM変調回路を示すブロック図である。図2は
この形態のバーストフォーマットを示すタイムチャート
である。図3はこの形態のOFDM復調回路を示すブロ
ック図である。図4はこの形態の同期回路を示すブロッ
ク図である。図5はこの形態の一致検出回路を示すブロ
ック図である。図6はこの形態のOFDM復調回路の信
号のタイミングを示すタイムチャートである。図7は誤
検出率のシミュレーションの結果を示すグラフである。
【0031】この形態では、請求項1の同期用信号及び
ガードインターバルは、それぞれスタートシンボルSS
及びガードインターバルGIに対応する。また、請求項
3のスタートシンボルメモリ回路,差動符号化回路,ス
タートシンボル付加回路,逆高速フーリエ変換回路,ガ
ードインターバル付加回路及びディジタル−アナログ変
換回路は、それぞれSSメモリ回路11,差動符号化回
路10,SS付加回路12,逆FFT回路13,GI挿
入回路14及びD/A変換回路15に対応する。
【0032】請求項4のアナログ−ディジタル変換回
路,同期回路,遅延回路,周波数補正回路,ガードイン
ターバル除去回路,高速フーリエ変換回路,遅延検波回
路,一致検出回路及び比較回路は、それぞれA/D変換
回路20,同期回路22,遅延回路21,周波数補正回
路23,GI除去回路24,FFT回路25,遅延検波
回路26,一致検出回路27及び比較回路28に対応す
る。
【0033】請求項5の自乗回路,第1の移動平均回
路,遅延回路,位相回転角検出回路,第2の移動平均回
路,タイミング検出回路及び周波数誤差推定回路は、そ
れぞれ自乗回路30,第1移動平均回路33,遅延回路
32,位相回転角検出回路31,第2移動平均回路3
4,タイミング検出回路35及び周波数誤差推定回路3
6に対応する。
【0034】図1に示すOFDM変調回路が送信信号と
して生成するOFDM信号及び図3に示すOFDM復調
回路に受信信号として入力されるOFDM信号のバース
トフォーマットは、図2のようになっている。図2に示
されるように、このOFDM信号のバーストにはユニー
クワード(UW)は含まれていない。また、バーストの
先頭には、ガードインターバルGIとスタートシンボル
SSとが2回繰り返すように配置されている。前に配置
されたスタートシンボルSSと後に配置されたスタート
シンボルSSとは同一の信号である。
【0035】これらのスタートシンボルSSの後には、
ガードインターバルGIと1シンボルの伝送データDA
TAとが交互に繰り返し現れる。伝送データDATAは
差動符号化された信号である。スタートシンボルSS及
び伝送データDATAの長さは、いずれもフーリエ変換
のウィンドゥ時間Twと同一に定めてある。スタートシ
ンボルSSが繰り返し現れる周期Tssは、ウィンドゥ時
間TwとガードインターバルGIの長さを加算した長さ
であり、ウィンドゥ時間Twよりも十分大きい。
【0036】伝送データDATAの前に配置されたガー
ドインターバルGIの期間には、それに続く伝送データ
DATAの後部の内容と同一の信号が現れるので、1つ
のガードインターバルGIの先端からそれに続く1シン
ボルの伝送データDATAの後端までの範囲T0では、
ウィンドゥ時間Twの周期で同じ信号が繰り返し現れ
る。
【0037】図1に示すOFDM変調回路は、差動符号
化回路10,SSメモリ回路11,SS付加回路12,
逆FFT回路13,GI挿入回路14及びD/A変換回
路15で構成されている。図1に示すOFDM変調回路
に入力される入力データは、サブキャリア毎に差動符号
化される。また、入力データ及びOFDM変調回路が扱
う信号は、同相成分(Ich)と直交成分(Qch)と
の2つの信号で構成される複素数信号である。
【0038】SSメモリ回路11に記憶されているスタ
ートシンボルSSのデータが初期値として差動符号化回
路10に印加される。差動符号化されたデータDATA
の前には、SSメモリ回路11から読み出された2つの
スタートシンボルSSがSS付加回路12によって繰り
返し付加される。2つのスタートシンボルSSと差動符
号化されたデータDATAとで構成される信号が、逆F
FT回路13に入力されて逆高速フーリエ変換される。
逆FFT回路13から出力される信号には、GI挿入回
路14によってスタートシンボルSSも含めた全てのデ
ータの前に、ガードインターバルGIが付加される。
【0039】GI挿入回路14から出力される信号は、
D/A変換回路15でアナログ信号に変換され、送信信
号として出力される。図3に示すOFDM復調回路は、
A/D変換回路20,遅延回路21,同期回路22,周
波数補正回路23,GI除去回路24,FFT回路2
5,遅延検波回路26,一致検出回路27及び比較回路
28で構成されている。
【0040】図3に示すOFDM復調回路に入力される
受信信号及びこのOFDM復調回路が扱う信号は、同相
成分(Ich)と直交成分(Qch)との2つの信号で
構成される複素数信号である。受信信号は、A/D変換
回路20でディジタル信号に変換され、遅延回路21及
び同期回路22に入力される。
【0041】同期回路22においては、受信信号のバー
ストの先頭で周期Tssで繰り返し現れるスタートシンボ
ルSSの検出により、送信機と受信機のキャリアの周波
数誤差と最適なシンボルタイミングを検出する。すなわ
ち、受信信号とそれを周期Tssと同じ時間だけ遅延した
信号との相関を検出すると、スタートシンボルSSが繰
り返すタイミングでは大きな相関が検出されるので、受
信信号のバーストの先頭位置とOFDM復調回路のタイ
ミングを合わせることができる。
【0042】実際の同期回路22は、図4に示すよう
に、自乗回路30,位相回転角検出回路31,遅延回路
32,第1移動平均回路33,第2移動平均回路34,
タイミング検出回路35及び周波数誤差推定回路36で
構成されている。自乗回路30は、それに入力される受
信信号の自乗を計算して信号電力の大きさを求める。第
1移動平均回路33は、自乗回路30が出力する信号の
移動平均値を求める。
【0043】位相回転角検出回路31は、入力される受
信信号とそれを遅延回路32で遅延した信号とに基づい
て位相回転角を計算する。第2移動平均回路34は、位
相回転角検出回路31が出力する信号の移動平均を求め
る。タイミング検出回路35は、第1移動平均回路33
が出力する信号と第2移動平均回路34が出力する信号
とに基づいて、最適シンボルタイミングを検出する。周
波数誤差推定回路36は、第2移動平均回路34が出力
する信号に基づいて周波数誤差を検出する。
【0044】再び図3を参照して説明を続ける。遅延回
路21は、同期回路22で周波数偏差とタイミングが検
出されるまで、受信信号を遅延させる。周波数補正回路
23は、同期回路22が検出した周波数誤差に対応する
補正位相信号を用いて受信信号を補正する。
【0045】周波数補正回路23で周波数の補正された
受信信号は、GI除去回路24において、同期回路22
から出力される最適なシンボルタイミングに従って、全
てのガードインターバルGIの成分が除去される。GI
除去回路24から出力される信号は、FFT回路25に
入力されて高速フーリエ変換される。FFT回路25が
出力する信号は、サブキャリア毎に遅延検波回路26に
入力され遅延検波される。
【0046】遅延検波回路26が出力する信号は、復調
出力信号として出力される。また、この信号の一部分
は、信号D1として一致検出回路27に入力される。実
際には、一致検出回路27に入力される信号D1は、遅
延検波回路26が出力する信号のうち、同相成分(Ic
hの信号)及び直交成分(Qchの信号)の最上位ビッ
ト(MSB)である。一致検出回路27の具体的な構成
は、図5に示されている。
【0047】受信信号のバースト先頭のスタートシンボ
ルSS繰り返し区間において遅延検波された信号は、通
信路状態が理想的な状態であれば、各サブキャリアとも
すべて同じ値になる。そこで、一致検出回路27は通信
路状態が理想的な状態の時に得られる値と、実際の遅延
検波出力との一致度を示す尤度値を求め、その尤度値を
全サブキャリアについて加算した総和を求める。
【0048】図5においては、参照信号(0,0)42
が通信路状態が理想的な状態の時に得られる値に相当す
る。この形態では、遅延検波回路26の出力には48の
サブキャリアの信号成分が時系列で順次に現れるので、
シリアル−パラレル変換回路41を用いて、その48個
の出力端子P1〜P48に48のサブキャリアの信号成
分(各々Ich,Qchの2ビット)をそれぞれ取り出
している。
【0049】48個の排他的論理和回路(Exnor)
43(1)〜43(48)は、それぞれのサブキャリアの信号
成分について一致/不一致を示す信号を出力する。48
個の排他的論理和回路43(1)〜43(48)が出力する信
号の総和が加算回路44で計算され、その結果が信号D
2として出力される。
【0050】図3に示すOFDM復調回路においては、
一致検出回路27が出力する信号D2は比較回路28に
入力される。比較回路28は、信号D2を予め定めた閾
値D3と比較する。ここで、信号D2の値が閾値D3の
値を超えていれば正常同期とみなし、超えない場合は誤
同期とみなしてリセット信号RSTを出力する。このリ
セット信号は、同期回路22にタイミング検出回路35
及び周波数誤差推定回路36の動作を初期化するために
印加される。
【0051】同期回路22は、リセット信号RSTによ
って動作が初期化されると、再び周波数誤差の推定及び
タイミング検出を行う。図3のOFDM復調回路の各部
の信号タイミングを図6に示す。なお、図6において
は、受信信号のバーストに含まれる各データ(DAT
A)の領域をX1,X2,X3,X4,X5で示してあ
る。図6に示すように、受信信号のバーストに含まれる
スタートシンボルSSが現れた直後に、同期誤りが発生
しているか否かが識別され、同期誤りが検出された場合
にはリセット信号RSTがアクティブになる。
【0052】図3に示すOFDM復調回路と従来例のO
FDM復調回路について、タイミング同期の誤検出確率
をシミュレーションで調べた。その結果が図7に示され
ている。図7を参照すると、本発明によりタイミング同
期の誤検出確率が改善されることがわかる。
【0053】
【発明の効果】本発明のOFDM変調方法及びOFDM
変調回路によれば、図2に示すようにバースト先頭に繰
り返し付加される複数のスタートシンボルSSの間にガ
ードインターバルGIを挿入して、スタートシンボルS
Sの繰り返し周期TssをデータDATAの領域の繰り返
し周期(Tw)よりも大きくすることにより、スタート
シンボルSSを検出するための相関検出において、デー
タDATAの領域の信号の繰り返しによるTw周期の相
関の影響が抑制される。このため、同期タイミングの誤
検出が発生する確率が低くなる。
【0054】また本発明のOFDM復調方法及びOFD
M復調回路では、受信信号に含まれる複数のサブキャリ
アの各々の信号成分について遅延検波後の信号と理想的
な伝送路状態に相当する所定値との一致度を求め、複数
のサブキャリアについて前記一致度を加算し、その結果
を予め定めた閾値と比較することにより、タイミング同
期の誤検出の判定を遅延なく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態のOFDM変調回路を示すブロック
図である。
【図2】実施の形態のバーストフォーマットを示すタイ
ムチャートである。
【図3】実施の形態のOFDM復調回路を示すブロック
図である。
【図4】実施の形態の同期回路を示すブロック図であ
る。
【図5】実施の形態の一致検出回路を示すブロック図で
ある。
【図6】実施の形態のOFDM復調回路の信号のタイミ
ングを示すタイムチャートである。
【図7】誤検出率のシミュレーションの結果を示すグラ
フである。
【図8】従来例のバーストフォーマットを示すタイムチ
ャートである。
【図9】従来例のOFDM復調回路を示すブロック図で
ある。
【符号の説明】
10 差動符号化回路 11 SSメモリ回路 12 SS付加回路 13 逆FFT回路 14 GI挿入回路 15 D/A変換回路 20 A/D変換回路 21 遅延回路 22 同期回路 23 周波数補正回路 24 GI除去回路 25 FFT回路 26 遅延検波回路 27 一致検出回路 28 比較回路 30 自乗回路 31 位相回転角検出回路 32 遅延回路 33 第1移動平均回路 34 第2移動平均回路 35 タイミング検出回路 36 周波数誤差推定回路 41 シリアル−パラレル変換回路 42 参照信号 43 排他的論理和回路 44 加算回路 SS スタートシンボル GI ガードインターバル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅比良 正弘 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 5K004 AA01 BA02 BB06 5K022 DD13 DD17 DD23 DD33 DD42 5K047 AA02 AA04 BB01 CC01 EE00 HH01 HH11 HH43 HH55 JJ04 MM12 MM24

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送信すべき情報とそれ以前に現れた情報
    とで差動符号化された信号の前に特定の同期用信号が繰
    り返し付加された直交周波数多重信号を生成するOFD
    M変調方法において、 繰り返し現れる前記同期用信号の間に、ガードインター
    バルを形成し、前記同期用信号の繰り返し周期を各々の
    同期用信号の長さよりも大きくしたことを特徴とするO
    FDM変調方法。
  2. 【請求項2】 伝送すべき情報とそれ以前に現れた情報
    とで差動符号化された信号の前に特定の同期用信号が繰
    り返し付加された直交周波数多重信号を受信して得られ
    る受信信号を処理するOFDM復調方法において、 前記同期用信号が繰り返し現れるタイミングを受信信号
    から検出し、 前記受信信号に含まれる複数のサブキャリアの各々の信
    号成分と理想的な伝送路状態に相当する所定値との一致
    度を求め、 前記受信信号に含まれる複数のサブキャリアについて前
    記一致度を加算し、 前記一致度の加算結果を予め定めた閾値と比較した結果
    を受信信号の復調制御に反映することを特徴とするOF
    DM復調方法。
  3. 【請求項3】 送信すべき情報とそれ以前に現れた情報
    とで差動符号化された信号の前に特定の同期用信号が繰
    り返し付加された直交周波数多重信号を生成するOFD
    M変調回路において、 差動符号化の初期値であるスタートシンボルを記憶する
    スタートシンボルメモリ回路と、 前記スタートシンボルメモリ回路に記憶されたスタート
    シンボルを初期値として入力信号を差動符号化する差動
    符号化回路と、 前記差動符号化回路が出力する信号の前に前記スタート
    シンボルメモリ回路が出力するスタートシンボルを配置
    するスタートシンボル付加回路と、 前記差動符号化回路が出力する信号とそれに付加された
    前記スタートシンボルの信号を逆高速フーリエ変換する
    逆高速フーリエ変換回路と、 前記逆高速フーリエ変換回路から出力される信号に対し
    て、繰り返し現れる複数の前記スタートシンボルの間及
    び各々のOFDMシンボルにガードインターバルを付加
    するガードインターバル付加回路と、 前記ガードインターバル付加回路が出力する信号を処理
    するディジタル−アナログ変換回路とを設けたことを特
    徴とするOFDM変調回路。
  4. 【請求項4】 伝送すべき情報とそれ以前に現れた情報
    とで差動符号化された信号の前に特定の同期用信号が繰
    り返し付加された直交周波数多重信号を受信して得られ
    る受信信号を復調するOFDM復調回路において、 前記受信信号をアナログ−ディジタル変換するアナログ
    −ディジタル変換回路と、 前記アナログ−ディジタル変換回路が出力する受信信号
    を入力して、周波数偏差とタイミング同期を検出する同
    期回路と、 前記アナログ−ディジタル変換回路が出力する受信信号
    を遅延した信号を出力する遅延回路と、 前記遅延回路が出力する信号の周波数偏差を前記同期回
    路が出力する補正位相信号で補正する周波数補正回路
    と、 前記周波数補正回路が出力する周波数補正された受信信
    号から、前記同期回路が検出した最適シンボルタイミン
    グに同期して、ガードインターバルの成分を除去するガ
    ードインターバル除去回路と、 前記ガードインターバル除去回路が出力する受信信号を
    高速フーリエ変換する高速フーリエ変換回路と、 前記高速フーリエ変換回路が出力する信号を遅延検波す
    る遅延検波回路と、 前記遅延検波回路が出力する受信信号に含まれる複数の
    サブキャリアの各々の信号成分について理想的な伝送路
    状態に相当する所定値との一致度を求めるとともに、前
    記一致度を前記受信信号に含まれる複数のサブキャリア
    について加算する一致検出回路と、 前記一致検出回路の加算結果を予め定めた閾値と比較
    し、前記加算結果が前記閾値を超えていない場合には前
    記同期回路をリセットするためのリセット信号を出力す
    る比較回路とを設けたことを特徴とするOFDM復調回
    路。
  5. 【請求項5】 請求項4のOFDM復調回路において、
    前記同期回路に、 受信信号の電力を計算する自乗回路と、 前記自乗回路が出力する信号の時間に関する移動平均を
    計算する第1の移動平均回路と、 受信信号を遅延した信号を出力する遅延回路と、 受信信号と前記遅延回路によって遅延された受信信号と
    を複素乗算する位相回転角検出回路と、 前記位相回転角検出回路が出力する信号の時間に関する
    移動平均を計算する第2の移動平均回路と、 前記第1の移動平均回路が出力する信号と前記第2の移
    動平均回路が出力する信号とに基づいて、最適タイミン
    グを示すタイミング信号を出力するタイミング検出回路
    と、 前記第2の移動平均回路が出力する信号に基づいて受信
    信号の周波数誤差を検出し、該周波数誤差と逆位相とな
    る補正位相信号を出力する周波数誤差推定回路とを設け
    て、前記比較回路の出力するリセット信号を前記タイミ
    ング検出回路及び周波数誤差推定回路に印加することを
    特徴とするOFDM復調回路。
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