JP2002204215A - Ofdm受信装置の位相誤差補正装置 - Google Patents
Ofdm受信装置の位相誤差補正装置Info
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Abstract
クの相対誤差に起因する位相誤差を補正することであ
る。 【解決手段】 受信OFDM信号は周波数補正部5で周
波数誤差が補正(同調)され、また1次位相誤差補正部
6でFFT演算に伴う位相誤差を補正する。2次位相誤
差補正部7はデータ部のシンボル間のパイロット信号に
基づいて送受信側クロック間の相対誤差に起因する位相
誤差の補正信号を生成し、補正する。
Description
動アクセス通信システム(Multimedia Mobile Access C
ommunication System:以下MMAC)等に好適なOF
DM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing 直
交周波数分割多重)受信装置の位相誤差補正装置に係
り、特に送信側クロックと受信側クロックの相対誤差に
起因する位相誤差を補正するための位相誤差補正装置に
関する。
(同調)方法としては、アナログ処理方式と、ディジタ
ル処理方式がある。アナログ処理方式による周波数補正
方法は、周波数補正部により受信OFDM信号のプリア
ンブル部に含まれる周波数誤差を、該プリアンブル部の
I成分、Q成分のArctan(Q成分/I成分)から検出
し、その検出出力をD/A変換して周波数誤差量に応じ
た電圧を得て、この電圧により電圧制御発振器(VC
O)を制御し得られた周波数△fにより周波数を補正
(同調)する。
は、計算桁が数十桁に及び理想的システム及び三角関数
を高次にわたる級数展開式を用いて算出するシステムを
用いるものが提案されている。
リエ変換の演算を行わなければならないが、この時、伝
搬路の擾乱などによりFFT演算タイミングが誤検出さ
れ、図2に示すようにFFTウインドウの位置に、OF
DM信号のデータ部(DATA)からのガードインター
バル(GI)の方へのずれを生じることがある。このF
FTタイミングで演算を行うと出力に位相誤差を発生す
る。
信側で既知信号となっているプリアンブルやパイロット
信号の理論上の復調結果と、実際の復調結果の位相差を
算出し、この位相差の分だけ位相誤差補正信号を作成
し、FFT演算後の各キャリアのコンスタレーションに
乗算することにより位相誤差補正を行う方法がとられて
いた。上述したOFDM受信装置の周波数及び位相誤差
補正装置として、本件出願人は先に特願2000−70
186を出願した。
て送信側と受信側の源信号発信機は独立している。従っ
て図3に示したOFDM信号フォーマットで通信するデ
ィジタル通信システムの場合、フレームの先頭にあるプ
リアンブルをサンプリングし各種処理をすることにより
同期を得て通信を確立するが、その時にシステムには、
基準周波数源である発信機として高安定で且つ相対誤差
が小さいものが求められる。
機を送受信で独立に持つシステムでその通信フレーム長
が2msecと仮定する。また、基地局と移動局の発信機
の相対誤差を25ppmと仮定すると、20MHz×25p
pm=500Hzとなり、1秒間に500Hzずれる計算
になる。フレーム長は2msecなので、その周期は1/
2msec=500Hzとなり、フレーム毎に1クロック
分サンプリング位置がずれることになる。
位置のずれは、図2に示すようにFFTウインドウ位置
のずれと同様の現象となり、図4に示すようにデータ点
を示すコンスタレーションを回転させる問題が生じ、デ
ータを正しく伝送できない問題になる。
良く位相誤差補正を行うためには、送信側のサンプリン
グクロックと、受信側のサンプリングクロックが一致す
ることが条件となる。このサンプリングクロックに誤差
が生じる時は、仮に周波数誤差から生じる位相誤差及び
FFT処理の際に生じる位相誤差の補正が正確に行われ
ていたとしても、補正後のコンスタレーション結果に位
相誤差が生じてしまう。
相補正演算回路ではプリアンブルを用いて検出された、
FFT演算回路で生じたFFTウインドウ位置のずれに
よる位相誤差と、サンプリングクロックの誤差信号と最
初のCフィールドにおける補正信号との相対誤差による
位相誤差をまとめて補正している。
誤差補正を行うためには受信装置に供給されるクロック
の精度が良好であることが条件となる。図3のようなO
FDM信号フォーマットで送受信する場合を考えると、
送信側と受信側でサンプリングクロックは独立してい
る。送受信間のサンプリング間隔に誤差が生じると、送
受信間のサンプル点の誤差が生じる。このため送信側の
サンプリングタイミングと受信側のサンプリングタイミ
ングをプリアンブル部でFFTウインドウ位置の検出と
その位相誤差補正を行うことで合わせる。しかしデータ
部に関してはプリアンブル等の既知信号が無いのでタイ
ミングを合わせることができない。従って、フレームが
長い場合にはデータ部の後半になるほどこのタイミング
誤差は大きくなる。このため、データ信号の後半部ほ
ど、位相誤差補正後のコンスタレーション結果に位相誤
差が大きくなる。
上記位相誤差に対処できる手段がなく、単に送受信側で
高精度の発信機を用いるしか無かった。高精度で高安定
な発信機は高価で通信機のコスト高となる問題があっ
た。また、他の回路的方法で対処することも考えられる
が、コスト面や回路規模の大型化の問題が生じてしま
う。
ことなく、送受信側クロックの相対誤差に起因して残留
する位相誤差を補正することができるOFDM受信装置
の位相誤差補正装置を提供することにある。
め、本発明のOFDM受信装置の位相誤差補正装置は、
OFDM受信装置において、データを伝送するシンボル
内のパイロット信号を抽出し、該パイロット信号に基づ
いて、送信側クロックと受信側クロック間の相対誤差に
起因する上記データの位相誤差を補正するための位相誤
差補正信号を生成し、該位相誤差補正信号により上記デ
ータの位相誤差を補正する第1の位相誤差補正手段を有
することを要旨とする。
手段、前記位相誤差補正信号として前記パイロット信号
の共役信号を生成し、該共役信号を前記データを伝送す
るシンボルを構成する各サブキャリアに複素乗算する構
成にしてもよい。
手段は、所定数のシンボル分のパイロット信号を平均し
て位相誤差補正用のパイロット信号とするようにしても
よい。
信装置は、前記プリアンブル部からOFDM信号のFF
T演算タイミングを検出するFFT演算タイミング検出
手段と、前記プリアンブル部からOFDM信号の周波数
誤差を検出し補正する周波数誤差補正手段と、周波数誤
差を補正されたOFDM信号を、前記タイミングに応答
してFFT演算するFFT演算手段と、該FFT演算手
段のFFT演算タイミングの誤差に起因するの位相誤差
を検出する手段と、前記位相誤差を補正する第2の位相
誤差補正手段と、を備え、前記第1の位相誤差補正手段
が第2の位相誤差補正手段の出力に接続する構成として
もよい。
をOFDM受信装置に適用した一実施例を示す。同図に
おいて、1は受信アンテナ、2はダウンコンバータ、3
は直交復調器、4はA/Dコンバータ、5は周波数誤差
補正部、6は1次位相誤差補正部、7は本発明において
特に設けられた2次位相誤差補正部、8はFFT演算回
路である。
はダウンコンバータ2によりIF信号に変換され、更に
直交復調器3でIF信号からI,Q成分のベースバンド
信号が復調される。このベースバンド信号はA/Dコン
バータ4によりディジタル信号に変換され周波数誤差補
正部5に入力される。図3に示したOFDM信号フォー
マットの場合、周波数誤差補正部5において、セレクタ
5aがディジタル変換されたOFDM信号のプリアンブ
ル部のA,Bフィールド成分と、プリアンブル部のCフ
ィールド及びデータ部(ペイロード部)を抽出する。プ
リアンブル部のA,Bフィールド成分はタイミング検出
回路5bに入力され、該回路によりFFTタイミング信
号が検出され、また上記A,Bフィールド成分が周波数
誤差検出回路5cに入力されて周波数誤差が検出され
る。FFTタイミング信号はFFT演算回路8に入力さ
れると共に周波数誤差補正信号生成回路5dは上記周波
数誤差に基づいて周波数誤差補正信号を生成し、該周波
数誤差補正信号を、複素乗算回路5eで、前記Cフィー
ルド成分及びデータ部に複素乗算することにより、周波
数誤差を補正する。
イミング信号に基づいて周波数誤差補正部5からのデー
タ部をFFT演算して1次位相誤差補正部6に出力す
る。1次位相誤差補正部6はFFT演算のタイミングの
ずれから生じる前記位相誤差を補正するもので、セレク
タ6aによりFFT演算回路8の出力からプリアンブル
部のCフィールド成分及びデータ部を抽出すると共に位
相誤差検出回路6bが上記Cフィールド成分に基づいて
位相誤差を検出し、この位相誤差に基づいて位相誤差補
正信号生成回路6cが位相誤差補正信号を生成する。こ
の位相誤差補正信号は複素乗算回路6dで、上記データ
部に複素乗算され、前記位相誤差を補正する。
信側クロック間の相対誤差に基づく位相誤差は、1次位
相誤差補正部6によって補正することはできないので、
この位相誤差を補正するために本発明では2次位相誤差
補正部7を設けている。2次位相誤差補正部7は、送信
側クロックと受信側クロック間の相対誤差に起因して残
留する位相誤差を補正するもので、セレクタ7aにより
1次位相誤差補正部6の出力からデータ部のパイロット
信号を含むI,Q成分を分離する。上記成分はパイロッ
ト信号抽出部7bに入力され、これによりデータ部のシ
ンボル間のパイロット信号が抽出される。このパイロッ
ト信号は上記クロック間の相対誤差に起因して残留する
位相誤差に相当する位相を有しているので、位相誤差補
正信号生成回路7cにより上記パイロット信号の共役信
号を位相誤差補正信号として生成する。この共役信号は
複素乗算回路7dによりデータ部のパイロット信号に複
素乗算され、前記位相誤差を補正する。
OFDM復調スペクトルは図5に示すように、53サブ
キャリアのスペクトルより構成される。クロック誤差に
よる位相誤差が生じる時の位相誤差は各サブキャリア間
で異なるが、隣接するサブキャリア間で比較した場合、
位相誤差量は比較的連続性を保つ特徴がある。つまり、
隣接するサブキャリア間で位相誤差量を比較した場合、
誤差の変化量は少ない。またパイロット信号は、1シン
ボル当たり14サブキャリア毎に4キャリア存在する
が、パイロット信号は送信時に既知信号であるため、変
調後のパイロット信号と送信前のパイロット信号の位相
差から、該当パイロット信号の位相差を求めることがで
きる。これにより上記パイロット信号近辺のサブキャリ
アの位相誤差量も、近辺にあるパイロット信号の位相誤
差と近似するとみなすことができる。
フェージングなどの伝搬環境の擾乱により欠落する恐れ
があるため、単一シンボルの補正だけでは上述した位相
補正を行えないことがある。そこで、かかる点を考慮し
て図6に示すような構成により該当シンボルを含めて、
例えば、その直近の16シンボルのパイロット信号を平
均したものを、基準の補正信号にして、パイロット信号
近辺のサブキャリアについても、上記基準の補正信号か
ら位相誤差補正信号(上記パイロット信号の共役信号)
を作成する。該当シンボルがプリアンブル部の直後のシ
ンボルで、16シンボルのパイロット信号の平均値算出
が不可能な場合は、シンボル数は取りうる最大値分を平
均して算出する。
7cは、パイロット信号のシンボル平均回路71、パイ
ロット信号平均制御回路72、セレクタ73、セレクタ
動作制御回路74から構成され、75はデータ遅延回
路、76は複素共役生成回路、77はセレクタである。
まず、入力信号からパイロット信号を抽出する。MMA
Cの場合パイロット信号は1つのシンボル内に4本存在
するのでこのパイロットにそのキャリアの位置に対応し
た1〜4までの番号をつけて類別する。勿論この番号は
異なるシンボル間でも整合性が取れている。こうして4
つのパイロットはそれぞれ別の経路を通り、パイロット
信号シンボル間平均回路に送られる。この回路はレジス
タを有し直近数シンボル分のパイロットデータを蓄積す
る機能を持っている。一方パイロット信号を抽出する度
に抽出回数をカウントし、このカウント信号をpilot平
均制御回路72に送る。このカウント数と上記レジスタ
に蓄えられたデータ数が一致しているので、該レジスタ
に蓄えられた数値の累計値をパイロット平均制御回路7
2から出力される係数で除算することにより基準の補正
信号を作成する。複素共役生成回路76によりこの基準
の補正信号の共役を取ったものを位相誤差補正信号とし
てセレクタ73に送り、1〜4までのパイロット番号を
識別する。データ遅延回路75を通した補正すべきデー
タ信号と、位相誤差補正信号を複素乗算することによ
り、2次位相誤差補正を終了する。この際補正すべき信
号とどの位相誤差補正信号を複素乗算するかについてで
あるが、サブキャリア番号0〜12までがpilot1(サブ
キャリア番号5)、サブキャリア番号13〜25までがp
ilot2(サブキャリア番号19)、サブキャリア番号27
〜39までがpilot3(サブキャリア番号33)、サブ
キャリア番号40〜52までがpilot4(サブキャリア
番号47)、となるように選択する。
FDM受信装置において従来の周波数及び位相誤差補正
を実施しても残留する送受信側のクロック間の相対誤差
に起因する位相誤差を補正することができ、しかも高価
なクロック発信機を使用する必要がないので、安価に装
置を構成することができる。
係を示す図である。
る。
ロック図である。
因の説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 OFDM受信装置において、データを伝
送するシンボル内のパイロット信号を抽出し、該パイロ
ット信号に基づいて、送信側クロックと受信側クロック
間の相対誤差に起因する上記データの位相誤差を補正す
るための位相誤差補正信号を生成し、該位相誤差補正信
号により上記データの位相誤差を補正する第1の位相誤
差補正手段を有することを特徴とするOFDM受信装置
の位相誤差補正装置。 - 【請求項2】 前記第1の位相誤差補正手段は、前記位
相誤差補正信号として前記パイロット信号の共役信号を
生成し、該共役信号を前記データを伝送するシンボルを
構成する各サブキャリアに複素乗算する構成となってい
ることを特徴とする請求項1記載のOFDM受信装置の
位相誤差補正装置。 - 【請求項3】 前記位相誤差補正手段は、所定数のシン
ボル分のパイロット信号を平均して位相誤差補正用のパ
イロット信号とするようになっていることを特徴とする
請求項2記載のOFDM受信装置の位相誤差補正装置。 - 【請求項4】 前記OFDM受信装置は、前記プリアン
ブル部からOFDM信号のFFT演算タイミングを検出
するFFT演算タイミング検出手段と、前記プリアンブ
ル部からOFDM信号の周波数誤差を検出し補正する周
波数誤差補正手段と、周波数誤差を補正されたOFDM
信号を、前記タイミングに応答してFFT演算するFF
T演算手段と、該FFT演算手段のFFT演算タイミン
グの誤差に起因するOFDM信号の位相誤差を検出する
手段と、前記位相誤差を補正する第2の位相誤差補正手
段と、を備え、前記第1の位相誤差補正手段が第2の位
相誤差補正手段の出力に接続されていることを特徴とす
る請求項1,2又は3記載のOFDM受信装置の位相誤
差補正装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000400943A JP2002204215A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | Ofdm受信装置の位相誤差補正装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000400943A JP2002204215A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | Ofdm受信装置の位相誤差補正装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002204215A true JP2002204215A (ja) | 2002-07-19 |
Family
ID=18865445
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000400943A Pending JP2002204215A (ja) | 2000-12-28 | 2000-12-28 | Ofdm受信装置の位相誤差補正装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002204215A (ja) |
Cited By (3)
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- 2000-12-28 JP JP2000400943A patent/JP2002204215A/ja active Pending
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