JP3466422B2 - 受信装置 - Google Patents
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Description
放送信号等の受信に用いる受信装置に関し、さらに詳細
には直交周波数分割多重(以下、OFDMとも記す)変
調された信号を復調する復調器を備えた受信装置に関す
る。
は図2に示すように、OFDM変調された受信信号が入
力端子に供給され、ミキサ1によって周波数変換され、
A/D変換器2によりA/D変換される。A/D変換さ
れた受信信号はI/Q検波器(直交検波器)3において
ベースバンドのI/Qデータに変換され、その出力I/
Qデータは高速フーリエ変換回路(以下、FFT回路と
記す)4に供給される。FFT回路4においては入力さ
れたデータをフーリエ変換して、入力された時間領域の
信号を周波数領域の信号に変換して出力される。FFT
回路4からの出力は遅延検波回路6、周波数オフセット
検出回路40に供給し、遅延検波回路6では入力された
信号を1シンボル遅延検波して復調データを出力端子か
ら送出させる。
れた信号中の周波数オフセット検出用の基準シンボルに
基づいて周波数オフセット量を検出し、検出周波数オフ
セット量はD/A変換器41にてD/A変換し、局部発
振器として作用する電圧制御発振器9に供給して電圧制
御発振器9の発振周波数を検出周波数オフセット量に基
づいて制御して、周波数ずれを補正し、周波数ずれが補
正された電圧制御発振器9からの出力がミキサ1に供給
されて周波数変換される。
ルチパス環境において、周波数オフセット検出誤差が大
きくなったりして、正常に受信できなくなる場合が生ず
るという問題点があった。
ても正常に受信可能な受信装置を提供することを目的と
する。
は、受信信号をA/D変換し、A/D変換された受信信
号を離散フーリエ変換し、離散フーリエ変換出力データ
を遅延検波する復調器を備えた受信装置において、離散
フーリエ変換データ中の周波数オフセット検出のための
基準シンボルに基づいて復調器の入力における周波数オ
フセット値を検出する第1の周波数オフセット検出手段
と、遅延検波出力データの位相差から復調器の入力にお
ける周波数オフセット値を検出する第2の周波数オフセ
ット検出手段と、第1の周波数オフセット検出手段によ
る検出周波数オフセット値を積分する積分器と、積分器
からの出力と予め定めた範囲の第1閾値を比較し、積分
器の出力が第1閾値の範囲内にあるとき第2の周波数オ
フセット検出手段による検出周波数オフセット値を選択
し、かつ積分器の出力が第1閾値の範囲内にないとき第
1の周波数オフセット検出手段による検出周波数オフセ
ット値を選択する選択手段とを備え、選択手段により選
択された検出周波数オフセット値に基づいて自動周波数
制御を行うことを特徴とする。
周波数オフセット検出手段による検出周波数オフセット
値を積分した積分器からの出力と予め定めた範囲の第1
閾値が比較され、積分器の出力が第1閾値の範囲内にあ
るとき第2の周波数オフセット検出手段による検出周波
数オフセット値が選択され、積分器の出力が第1閾値の
範囲内にないとき第1の周波数オフセット検出手段によ
る検出周波数オフセット値が選択されて、選択された検
出周波数オフセット値に基づいて自動周波数制御が行わ
れる。
オフセット検出手段による検出周波数オフセット値と予
め定めた範囲の第2閾値と比較する比較手段と、比較手
段による比較によって第1の周波数オフセット検出手段
による検出周波数オフセット値が第2閾値の範囲内にあ
ると判別され、かつ選択手段によって第1の周波数オフ
セット検出手段による検出周波数オフセット値が選択さ
れているとき、予め定めた値を積分器にロードするロー
ド手段とを備えたことを特徴とする。
段を備えたときは、第1の周波数オフセット検出手段に
よる検出周波数オフセット値が第2閾値の範囲内にあ
り、かつ自動周波数制御のために第1の周波数オフセッ
ト検出手段による検出周波数オフセット値が選択されて
いるとき、第1の周波数オフセット検出手段のよる検出
周波数オフセット値から第2の周波数オフセット検出手
段のよる検出周波数オフセット値への切替えは直ちに行
え、外乱によって頻繁に切替が行われることがなくな
る。
オフセット検出手段による検出周波数オフセット値と第
2閾値より狭い範囲を有する予め定めた範囲の第3閾値
と比較する比較手段と、比較手段による比較によって第
1の周波数オフセット検出手段による検出周波数オフセ
ット値が第2閾値の範囲内に予め定めた期間あると判別
されたとき積分器をクリアするクリア手段とを備えたこ
とを特徴とする。
手段を備えたときは、瞬時的なノイズに対しても第2の
周波数オフセット検出手段のよる検出周波数オフセット
値によって自動周波数制御が行われて、瞬時的なノイズ
に基づいて第1の周波数オフセット検出手段のよる検出
周波数オフセット値による自動周波数制御に切り替わる
ことがなくなる。
形態によって説明する。図1は本発明の実施の一形態に
かかる受信装置の主要部の構成を示すブロック図であ
る。
おいて、受信信号はミキサ1によって局部発振器として
作用する電圧制御発振器9と協働して周波数変換されて
中間周波信号に変換される。中間周波信号はA/D変換
器2に供給されてデジタル信号に変換される。デジタル
信号に変換された中間周波信号はI/Q検波器(直交検
波器)3に供給されてベースバンドのI/Qデータに変
換され、その出力I/QデータはFFT回路4に供給さ
れる。
タに対してFFTのポイント数に応じた窓かけが行わ
れ、その窓の単位でフーリエ変換され、入力された時間
領域の信号は周波数領域の信号に変換のうえ出力され
る。FFT回路4からの出力は遅延検波回路6に供給さ
れて遅延検波され、遅延検波された復調データは出力端
子から送出される。FFT回路4からの出力は周波数オ
フセット検出回路7にも送出され、遅延検波された復調
データは周波数オフセット検出回路8にも送出される。
フセット検出回路7では入力されたデータ中の周波数オ
フセット検出用の基準シンボル(Phase referennce sym
bol)に基づいて周波数オフセット量が検出されて、周波
数オフセットに応じた出力データが送出される。遅延検
波回路6からの復調データを受けた周波数オフセット検
出回路8では遅延検波された復調データの位相を求め、
求めた位相の値と周波数オフセットがない状態での位相
との差が求められて周波数オフセット量が検出される。
された周波数オフセット量に基づく出力データは係数乗
算器71にてk倍されて切替スイッチ回路10に送出さ
れ、周波数オフセット検出回路8によって検出された周
波数オフセット量に基づく出力データは係数乗算器81
にてp(p<k)倍されて切替スイッチ回路10に送出
され、切替スイッチ回路10からの出力である周波数オ
フセット量に基づく出力データは積分器11にて積分さ
れる。積分器11の出力はD/A変換器41にてD/A
変換されて周波数制御電圧として電圧制御発振器9に供
給され、電圧制御発振器9の発振周波数が制御され、周
波数ずれが補正される。周波数ずれが補正された電圧制
御発振器9からの出力がミキサ1に供給されて周波数変
換される。
ッチ制御回路15の出力によって切替制御される。切替
スイッチ制御回路15では、周波数オフセット検出回路
7によって検出された周波数オフセット量に基づくデー
タは絶対値回路16によって絶対値が演算され、絶対値
回路16からの出力は積分器17にて積分され、積分器
17からの積分出力と予め定めた第3の閾値(ref
3)の範囲とが比較器18にて比較され、積分器17か
らの出力が第3の閾値の範囲外のときは比較器18から
高電位出力を発生させ該出力に基づいて周波数オフセッ
ト検出回路7からの出力を積分器11へ送出させ、積分
器17からの出力が第3の閾値の範囲内のときは比較器
18から低電位出力を発生させ該出力に基づいて周波数
オフセット検出回路8からの出力を積分器11へ送出さ
せる。
に係数aを乗算する係数乗算器171と、係数乗算器1
71の出力を一方の入力としかつ出力を積分出力として
比較器18へ送出する加算器172と、加算器172の
出力を1フレーム周期の期間遅延させる遅延器173
と、遅延器173の出力に係数(1−a)を乗算しかつ
乗算出力を加算器172の他方の入力とする係数乗算器
174とを備えて、絶対値回路16からの出力を積分す
る。ここで、係数乗算器171および174にてぞれぞ
れ係数aおよび係数(1−a)を乗算するのは積分によ
って積分器17の出力がオーバーフローを生ずることな
く、適切な積分定数を与えるためである。
絶対値回路16からの出力は予め定めた第1の閾値(r
ef1、例えば+π/10ラジアン〜−π/10ラジア
ン)と比較器19によって比較し、絶対値回路16から
の出力が第1の閾値の範囲外のときは比較器19から高
電位出力を発生させ、絶対値回路16からの出力が第1
の閾値の範囲内のときは比較器19から低電位出力を発
生させて、比較器18からの出力を反転した出力と比較
器19の出力とを論理和演算器20にて論理和演算し
て、論理和演算出力が低電位のときのみ遅延器173に
置数されている値に代わって1フレーム周期の期間前の
値として所定値nをスイッチ21から遅延器173にロ
ードさせる。
絶対値回路16からの出力は予め定めた第2の閾値(r
ef2、例えば+π/50ラジアン〜−π/50ラジア
ン)の範囲と比較器22によって比較し、絶対値回路1
6からの出力が第2の閾値の範囲外のときは比較器22
から高電位出力を発生させ、絶対値回路16からの出力
が第2の閾値の範囲内のときは比較器22から低電位出
力を発生させて、比較器22からの出力を遅延器23で
1フレーム周期の期間遅延させ、遅延器23の出力を遅
延器24にて1フレーム周期の期間さらに遅延させて、
比較器22からの出力と遅延器23からの出力と遅延器
24からの出力とを加算器25にて加算して加算出力が
低電位のときのみスイッチ26から遅延器173に置数
されている値をクリアさせる。
形態にかかる受信装置の作用を変調方式がOFDM(π
/4−DQPSK)の欧州規格のデジタルオーディオ放
送信号の場合を例に説明する。
た信号中の周波数オフセット検出用の基準シンボルに基
づいて周波数オフセット量が検出されて、周波数オフセ
ット検出回路7から周波数オフセットに応じた出力デー
タが送出される。周波数オフセット検出回路7からの出
力データは係数乗算器71によって係数k倍されて切替
スイッチ回路10によって選択的に積分器11へ送出さ
れる。一方、周波数オフセット検出回路8では、遅延検
波回路6における遅延検波後のQPSKシンボルの位相
から周波数オフセット量が検出され、周波数オフセット
検出回路8からの出力データは係数乗算器81によって
係数p倍されて切替スイッチ回路10によって選択的に
積分器11へ送出される。
ルにおける1.246ms(トランスミッションモード
でのOFDMシンボル長)当たりの位相差を求めること
であるから、周波数がずれている場合、遅延検波回路6
からの遅延検波出力は周波数ずれに応じた位相のオフセ
ットを含むことになり、位相のオフセット量から周波数
オフセット量が検出される。遅延検波回路6からの出力
中におけるFIC(Fast Information Channel)の実部を
Re、虚部をImとすれば、その位相φ(ω)はarc ta
n(Im/Re)であり、位相角エラーErr(ω)は、
Re・Im≧0のときは、Err(ω)=Re2−Im2
と置け、その他のときは、Err(ω)=Im2−Re2
と置ける。
の遅延検波出力は(π/4+n・π/2ラジアン)であ
る。ここで、例えばn=0のとき(遅延検波出力が第1
象限にあるとき)であって位相角エラーがないときに
は、遅延検波出力の位相角は(π/4ラジアン)であっ
て、Im2−Re2=0となる。位相角エラーが存在する
ときは、差成分(Im2−Re2)が位相角の誤差、つま
り周波数偏差分である。したがって、周波数オフセット
検出回路8によって検出される周波数オフセットは(+
π/8〜−π/8ラジアン)の範囲内であるということ
になる。
おいては、周波数オフセット検出回路7から出力される
周波数オフセットデータは絶対値回路16によって絶対
値がとられ、絶対値回路16の出力を積分器17によっ
て積分した出力が第3の閾値(例えば、+π/8〜−π
/8ラジアン)の範囲内のときは、比較回路18からの
出力によって周波数オフセット検出回路8からの出力が
切替スイッチ回路10によって選択されて、自動周波数
制御が行われることになる。この状態は自動周波数制御
がロックしている状態である。
て積分した出力が第3の閾値の範囲外のときは、比較回
路18からの出力によって周波数オフセット検出回路7
からの出力が切替スイッチ回路10によって選択され
て、自動周波数制御が行われることになる。すなわち
(+π/8〜−π/8ラジアン)の範囲を超える大きな
位相角エラーを生ずる周波数オフセットが比較器18に
よって検出されたときは、周波数オフセット検出回路8
からの出力に代わって周波数オフセット検出回路7の出
力が選択されて、自動周波数制御がなされる。
て検出される周波数オフセットに基づくデータの絶対値
が積分器17によって積分された積分出力が第3の閾値
の範囲内にまでなったときは、周波数オフセット検出回
路7からの出力に代わって周波数オフセット検出回路8
の出力が選択される。すなわち(+π/8〜−π/8ラ
ジアン)の範囲内の位相角エラーを生ずる周波数オフセ
ットが比較器18によって検出されたときは、周波数オ
フセット検出回路7からの出力に代わって周波数オフセ
ット8の出力が選択されて、自動周波数制御がなされ
る。
閾値の範囲内に入って切替スイッチ回路10によって周
波数オフセット検出回路7の出力側から周波数オフセッ
ト検出回路8の出力側に切替えられらる。このときにお
いて、絶対値回路16からの出力が第1の閾値(+π/
10〜−π/10ラジアン)の範囲内に入り、かつ比較
機18からの出力の反転出力が低電位、すなわち周波数
オフセット検出回路7からの出力データが切替スイッチ
回路10によって選択されているときのみにおいて、ス
イッチ21から所定の値nが遅延器173にロードされ
る。
周波数オフセット量が少なくなっているときに加えても
周波数オフセット検出回路8側に直ちに切り替わり、か
つ周波数オフセット量が多くなっているときに加えると
周波数オフセット検出回路8側に切り替わらず周波数オ
フセット7側に留まるような値に設定してある。したが
って、周波数オフセット量が減少して絶対値回路の出力
が第1の閾値の範囲内に入り、かつ第3の比較器18の
出力によって周波数オフセット検出回路7側の出力が選
択されているときにおいて所定の値nが遅延器173に
ロードされても切替スイッチ回路10によって直ちに周
波数オフセット検出回路8の出力側に切替えられて高速
にロックインされ、周波数のオフセット量が増大してい
るときににおいて所定の値nが加えられて周波数オフセ
ット検出回路7の出力側に留まらされることになって、
外乱によって不安定な切替えの繰返しを避けている。
7の出力には係数kが乗算され、周波数オフセット検出
回路8の出力には係数p(p<k)が乗算されて、周波
数オフセット検出回路7のそのゲインが実質的に減少さ
せているが、これのみでは、例えば、ガードインターバ
ルを超えるような条件や、周波数オフセット検出回路7
のゲインが急激に変化しかつ山に反射した妨害信号が入
ったとき等に、積分器17の出力が瞬時的に増大するこ
とが生ずる。このような場合に、一瞬、周波数オフセッ
ト検出回路7の出力側に切替スイッチ回路10が切り替
わった後に、周波数オフセット検出回路8の出力側に切
り替わる。このとき所定の値nのロードと妨害信号によ
って生じた位相角エラーによってロックが外れ、再ロッ
クしても直ちに周波数オフセット検出回路7の出力側に
戻ってしまうことが生ずる。
信装置では、絶対値回路16からの出力が第2の閾値の
範囲内に入っている期間が3フレーム周期の期間継続す
れば、加算器25の出力が低電位となって、スイッチ2
6によって遅延器173の置数はクリアされる。したが
って、瞬時的に位相角エラーが増加しても、ロックイン
しているときは遅延器173はクリアされているため、
ロックが外れることはなく、周波数オフセット検出回路
8の出力に基づいて電圧制御発振器9が制御されること
が継続される。
囲よりも極めて狭く設定されていて、比較器22が低電
位出力を発生する時期は、比較器19が低電位出力を発
生する時期よりも充分に後であり、かつ比較器22が低
電位出力が3フレーム周期の期間継続したときに遅延器
173をクリアするようにしているため、周波数オフセ
ット検出回路7の出力に基づく電圧制御発振器9の制御
から、周波数オフセット検出回路8の出力に基づく電圧
制御発振器9の制御に完全に制御が移ってから遅延器1
73がクリアされることになる。
受信装置によれば、一度、周波数オフセット検出回路8
から出力された周波数オフセット量に基づく信号により
電圧制御発振器9の発振周波数が制御されて受信周波数
に周波数引込みが行われた後は、マルチパスなどによっ
て周波数オフセット量の誤検出をする可能性のある周波
数オフセット検出回路8による制御になることはなくな
って、安定した受信が行えることになる。
が、絶対値回路16を設けて絶対値回路の出力を使用す
ることによって誤検出が軽減される。また、遅延器17
3のクリアのために比較器22が低電位出力が3フレー
ム周期の期間継続したことの検出は、カウンタなどによ
って置き換えることもできる。なお、デジタルオーディ
オ放送信号におけるトランシミッションモードに基づい
て係数乗算器171、174の乗算係数a、(1−a)
を変更することによって、トランシミッションモードの
変更に対応することができる。さらに、本発明の実施の
一形態にかかる受信装置における上記の作用はデジタル
シグナルプロセッサ等によって実現することもできる。
装置によれば、マルチパス等の受信環境によっても正常
な受信が行えるという効果が得られる。
部の構成を示すブロック図である。
図である。
Claims (5)
- 【請求項1】受信信号をA/D変換し、A/D変換され
た受信信号を離散フーリエ変換し、離散フーリエ変換出
力データを遅延検波する復調器を備えた受信装置におい
て、離散フーリエ変換データ中の周波数オフセット検出
のための基準シンボルに基づいて復調器の入力における
周波数オフセット値を検出する第1の周波数オフセット
検出手段と、遅延検波出力データの位相差から復調器の
入力における周波数オフセット値を検出する第2の周波
数オフセット検出手段と、第1の周波数オフセット検出
手段による検出周波数オフセット値を積分する積分器
と、積分器からの出力と予め定めた範囲の第1閾値を比
較し、積分器の出力が第1閾値の範囲内にあるとき第2
の周波数オフセット検出手段による検出周波数オフセッ
ト値を選択し、かつ積分器の出力が第1閾値の範囲内に
ないとき第1の周波数オフセット検出手段による検出周
波数オフセット値を選択する選択手段とを備え、選択手
段により選択された検出周波数オフセット値に基づいて
自動周波数制御を行うことを特徴とする受信装置。 - 【請求項2】請求項1記載の受信装置において、第1の
周波数オフセット検出手段による検出周波数オフセット
値と予め定めた範囲の第2閾値と比較する比較手段と、
比較手段による比較によって第1の周波数オフセット検
出手段による検出周波数オフセット値が第2閾値の範囲
内にあると判別され、かつ選択手段によって第1の周波
数オフセット検出手段による検出周波数オフセット値が
選択されているとき、予め定めた値を積分器にロードす
るロード手段とを備えたことを特徴とする受信装置。 - 【請求項3】請求項1記載の受信装置において、第1の
周波数オフセット検出手段による検出周波数オフセット
値と第2閾値より狭い範囲を有する予め定めた範囲の第
3閾値と比較する比較手段と、比較手段による比較によ
って第1の周波数オフセット検出手段による検出周波数
オフセット値が第2閾値の範囲内に予め定めた期間ある
と判別されたとき積分器をクリアするクリア手段とを備
えたことを特徴とする受信装置。 - 【請求項4】請求項1記載の受信装置において、第1の
周波数オフセット検出手段による検出周波数オフセット
値の絶対値を求める絶対値回路を備え、第1の周波数オ
フセット検出手段による検出周波数オフセット値に代わ
って絶対値回路の出力を積分器に供給することを特徴と
する受信装置。 - 【請求項5】請求項2または3記載の受信装置におい
て、第1の周波数オフセット検出手段による検出周波数
オフセット値の絶対値を求める絶対値回路を備え、第1
の周波数オフセット検出手段による検出周波数オフセッ
ト値に代わって絶対値回路の出力を比較器に供給するこ
とを特徴とする受信装置。
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