JPH11355241A - シンボル同期回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のシンボル同期回路では、マルチパス環
境下においては、ＯＥＤＭシンボルのＧＩ区間には前シ
ンボル区間後端部のマルチパス歪が重畳しているが、当
該シンボルの後端区間においては前シンボルからのマル
チパス歪の影響を受けていない。したがって、この両区
間の自己相関は精度が劣化し、ピーク位置が曖昧になる
とともに後方へずれる問題がある。 【解決手段】 受信電力毎に用意されたパラメータＮ値
を用いて、実際の最大値検出位置よりもＮサンプルだけ
前にシンボル位相合わせ位置をずらすように制御するシ
ンボル同期回路とし、前記マルチパス条件下での問題点
の解決を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無線通信装置に関
し、特に、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division
Multiplex）変復調装置におけるシンボル同期回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般にＯＦＤＭ技術は、その高いマルチ
パス耐性が注目され、地上波デジタル放送規格として開
発が進行している。ＯＦＤＭの優位性として、マルチパ
ス遅延に対する耐性が強く、複雑な適応等化器が不要で
あること、直交キャリアのためにチャネル間隔がシング
ルキャリアより小さく、高い周波数利用効率が得られる
こと、平坦スペクトルでガウス状の振幅分布を持つた
め、他システムへの干渉影響が軽減しやすいことなどが
挙げられており、最近では、高速伝送に適した汎用無線
アクセス方式としても注目されている。

【０００３】ＯＦＤＭ受信装置においては、受信ＦＦＴ
区間を切出すため、まず、シンボル同期をとり、タイム
ウインドウを設定する必要がある。ＯＦＤＭの場合、各
シンボル分離はＦＦＴ後に可能であり、ＦＦＴ前の変調
波形に対しては、ゼロクロスやエンベロープの検出によ
る従来型のシンボル同期化技術の適用はできない。

【０００４】ＯＦＤＭ受信装置では、受信波形の自己相
関値が最大となるＦＦＴ−Ｗｉｎｄｏの位相を検出する
ことにより、シンボル位相の初期同期を獲得することが
できる。ＯＦＤＭ信号のガードインターバル区間（以下
ＧＩ区間）は、そのシンボル区間でのＩＦＦＴの最後尾
をコピーしたものであることから、ＦＦＴ-Window幅の
遅延をスライディングすることにより、一致する位相で
自己相関が極大となる特性を持つ。したがって、特別な
パイロットシンボル系列を用いなくともシンボル位相の
トラッキングが可能となる。ただし、ＧＩ区間はマルチ
パスの影響が大きいため、初期獲得時の補助手段とし
て、ＦＦＴ−Ｗｉｎｄｏｗ長の特別なパイロットシンボ
ル系列を用意する方法がある。すなわち、自己相関の移
動平均をＧＩ区間長からＦＦＴ−Ｗｉｎｄｏｗ区間長に
拡大することにより、相対的にマルチパスの影響を受け
た領域の割合を減らすことができ、自己相関の精度低下
が軽減できる方式である。

【０００５】基本的には、初期同期獲得時にはマルチパ
スの影響が少ないパイロットシンボル系列を用いる方式
が適しており、ユーザーデータ内での同期トラッキング
時には、オーバーヘッドを軽減するため、ＧＩ区間によ
る相関検出法が適しているといえる。また、マッチドフ
ィルタはスライディング相関よりも高速化に適するが、
ＳＮがかなり良くないと判定が曖昧になりやすく、か
つ、回路規模が増大する欠点があり、適用範囲が限られ
る。

【０００６】図３に、従来のＯＦＤＭ受信装置における
シンボル同期回路を示す。図３において、２０は推定Ｆ
ＦＴ−Ｗｉｎｄｏｗ幅の遅延手段、２１は乗算手段、２
２は推定ＦＦＴ−Ｗｉｎｄｏｗ幅の移動平均により自己
相関を計算する移動平均手段、２３は前記移動平均手段
２２の出力をサンプリング毎に監視して、その最大値を
記録する最大値保持手段、２４は移動平均手段２２出力
と過去の最大値保持手段２３に記録された値とを比較す
るための差分手段、２５は差分手段２４の比較結果を多
くのシンボル列にわたり平均するとともに、確実に最大
値であると判定して最大値保持手段２３の記録値の更新
を制御するシンボル間平均更新判定手段、２６は最大値
保持手段２３の最大値更新時にシンボルクロック位相を
合わせるシンボル位相制御手段を表す。

【０００７】以下、図３のシンボル同期回路の動作を図
４を用いて説明する。ここで、送受信の周波数誤差によ
るＦＦＴ−Ｗｉｎｄｏｗ幅のずれは別途ＡＦＣ手段によ
り補正されており、入力される受信信号は前段において
ＡＧＣ処理済みと仮定する。

【０００８】図４は２シンボル連続するＯＦＤＭ受信信
号、および遅延手段２０によって推定ＦＦＴ−Ｗｉｎｄ
ｏｗ幅だけ遅延させた様子を示しており、ＧＩ区間の相
関によってシンボル位相を検出する方法を示している。

【０００９】図３の乗算手段２１により二つの信号の積
がとられた後、移動平均手段２２により自己相関がサン
プリング毎に計算される。ＯＦＤＭ信号のガードインタ
ーバル区間（以下ＧＩ区間）は、そのシンボル区間での
ＩＦＦＴの最後尾をコピーしたものであるため、移動平
均の拘束時間をＧＩ区間程度以上とることにより、図４
に示すようなピークが観測される。移動平均手段２２で
計算された自己相関値は、差分手段２４で最大値保持手
段２３で保持された過去の最大値と比較される。その差
分結果を用いてシンボル間平均更新判定手段２５におい
て最大値更新の判定を行い、最大値保持手段２３の内容
を更新する。シンボル間平均更新判定手段２５の判定に
おいては、シンボルインターバル周期の平均操作を行
い、最大値と判定された位相が、あらかじめ指定した数
のシンボル数で観測されるまで、最大値を更新する命令
を出さないように処理することにより、同期維持動作に
おけるジッタの低減を可能としている。シンボル間平均
更新判定手段２５は最大値の更新を指令すると同時に、
シンボル位相制御手段２６に対してシンボルタイミング
のシフトを指令する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ＯＦＤＭ方式の特徴と
して、まず、前述したようにＧＩ区間はそのシンボル区
間でのＩＦＦＴの最後尾をコピーしたものであり、任意
のシンボル列においてＦＦＴ−Ｗｉｎｄｏｗ幅の自己相
関性を持つことが挙げられる。さらに、送信スペクトル
の帯域外サイドローブを抑圧するため、シンボル区間の
先頭と最後尾にタイムドメインフィルタによるロールオ
フ特性の遷移領域を設ける手法がとられる。

【００１１】しかしながら、上記の特徴ゆえに、従来の
方法および構成では、以下のような課題が発生すること
を図４を用いて説明する。

【００１２】まず、マルチパス環境下においては、ＧＩ
区間には前シンボル区間後端部のマルチパス歪が重畳し
ているが、当該シンボルの後端区間においては前シンボ
ルからのマルチパス歪の影響を受けていない。したがっ
て、この両区間の自己相関は精度が劣化し、ピーク位置
が曖昧になるとともに後方へずれる傾向を持つ。

【００１３】次に、ロールオフ遷移区間の処置により、
シンボル区間の境界における信号成分が損なわれるた
め、低ＳＮ条件化においては、境界領域における相関は
大きく低下することにより、前記ピーク位置がさらに曖
昧になる。このような理由により低ＳＮ条件によって平
均化のためのシンボル所要数が長大化すること、およ
び、マルチパス環境下においてシンボル検出位置が後方
へずれてしまうという問題が発生する。

【００１４】本発明は前記従来の問題に留意し、ＧＩ区
間の自己相関を用いてシンボル同期を行う方式におい
て、マルチパス環境下でシンボル検出位置が後方へずれ
る問題について改善することができ、ビット誤り率を改
善することができるシンボル同期回路を提供することを
目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、受信電力毎に用意されたパラメータＮ値
を用いて、実際の最大値検出位置よりもＮサンプルだけ
前にシンボル位相合わせ位置をずらす制御により前記マ
ルチパス条件下での問題点の解決を図ること、および、
既存ＴＤＭＡ無線アクセス方式へのＯＦＤＭ方式の併存
形態を想定して、チャネル確立に先だってＯＦＤＭ以外
の変復調方式によって確立される制御リンク用のフレー
ム同期情報によって前記ＯＦＤＭシンボル同期回路を初
期化する構成とする。

【００１６】本発明は、このような手段を用いて、マル
チパス環境下においてシンボル検出位置が後方へずれる
問題、および低ＳＮ条件下において平均化のためのシン
ボル所要数が長大化する問題について改善することがで
きる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、ＯＦＤＭ方式受信装置において、受信波形の繰り返
し特性を自己相関により検出して、その最大値が検出さ
れる位相の平均位置を以って、情報シンボル同期を確立
する回路手段に対して、別途手段により検出された受信
電力に比例した調整量だけ、前記最大値検出された平均
位置から位相を前方へシフトするようにしたシンボル同
期回路であり、マルチパス歪によるシンボル同期の後方
シフトを低減する作用を有する。

【００１８】本発明の請求項２に記載の発明は、ＯＦＤ
Ｍ方式のチャネル確立に先立って、既設のシングルキャ
リア方式により無線制御チャネルを確立する共存型の無
線アクセス方式において、シングルキャリア方式で確立
されたマッチングワード同期を時間インデックスとして
用いることにより、引き続く前記ＯＦＤＭ方式のチャネ
ル確立手順の先頭において前記最大値検出位置の推定を
おこない、シンボル同期回路手段を初期化するようにし
たシンボル同期回路であり、低ＳＮ条件化において初期
同期獲得に要する時間を短縮する作用を有する。

【００１９】以下、本発明の実施の形態の形態について
図面を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は本発明の実施の形態１のシンボ
ル同期回路の構成図を示すものである。

【００２０】図において、１は推定ＦＦＴ−Ｗｉｎｄｏ
ｗ幅の遅延手段、２は乗算手段、３は推定ＦＦＴ−Ｗｉ
ｎｄｏｗ幅の移動平均により自己相関を計算する移動平
均手段、４は移動平均手段３の出力をサンプリング毎に
監視して、その最大値を記録する最大値保持手段、５は
最大値保持手段４の出力と過去に記録された値とを比較
するための差分手段、６は差分手段５の比較結果を多く
のシンボル列にわたり平均化操作するとともに、平均化
操作に基づき最大値位置の判定を行い、最大値保持手段
４の記録値の更新を制御すると同時にシンボル位相の修
正を行うシンボル間平均更新判定手段、７はシンボル間
平均更新判定手段６で検出された最大値位置に対して、
別途検出された受信電力に応じてＮサンプリングだけ前
位置にシフトさせるＮプレシフト制御手段、８は前記制
御されたＮプレシフト制御手段７のシンボル位相信号に
基づきシンボルクロック位相を合わせるシンボル位相制
御手段である。

【００２１】本実施の形態１は、構成としてＮプレシフ
ト制御手段７を設けたことに特徴を有する。本発明で
は、ＡＧＣの誤差電圧等によるＲＳＳＩ測定結果を利用
して受信電力を測定する。遅延スプレッドの大きいマル
チパス条件下においては、符号間干渉によってビット誤
り率が一定値以下に下がらないフロア現象が発生する。
この問題は受信電力が大きいほど影響が大きくなるた
め、前記、測定された受信電力に比例したパラメータＮ
を設定する。

【００２２】従来のシンボル同期回路において自己相関
の最大値が検出された平均位置に基づいてシンボル位相
を制御する場合に、パラメータＮだけシンボル位相をプ
レシフトさせる制御を行う。Ｎが大きい程、遅延スプレ
ッドによるマルチパス歪みの影響を受けにくくなり、代
わってシンボル位相ずれに伴う符合間干渉の影響が出て
くるが、０ＦＤＭ方式の場合には、後方にずれた場合は
異シンボル間の干渉となり大きく劣化するが、前方にず
れた場合には同一シンボル内であり影響が軽微である。
したがって、本発明は受信電力によってパラメータＮを
制御して、検出位置よりＮサンプルだけシンボルタイム
ングをプレシフトさせることによって前記フロア現象に
よる影響を低減することができる。

【００２３】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２のシンボル同期回路について説明する。

【００２４】図２は本発明の実施の形態２のシンボル同
期回路の構成を示すものである。図中の９は推定ＦＦＴ
−Ｗｉｎｄｏｗ幅の遅延手段、１０は乗算手段、１１は
推定ＦＦＴ−Ｗｉｎｄｏｗ幅の移動平均により自己相関
を計算する移動平均手段、１２は移動平均手段１１の出
力をサンプリング毎に監視して、その最大値を記録する
最大値保持手段、１３は移動平均手段１１の出力と過去
に最大値保持手段１２に記録された値とを比較するため
の差分手段、１４は差分手段１３の比較結果を多くのシ
ンボル列にわたり平均化操作するとともに、平均化操作
に基づき最大値位置の判定を行い、最大値保持手段１２
の記録値の更新を制御すると同時にシンボル位相の修正
を行うシンボル間平均更新判定手段、１５はシンボル間
平均更新判定手段１４で検出された最大値位置に対し
て、別途検出された受信電力に応じてＮサンプリングだ
け前位置にシフトさせるＮプレシフト制御手段、１６は
前記制御されたＮプレシフト制御手段１５のＮシフト制
御に基づきシンボルタイミングを合わせるシンボル位相
制御手段である。

【００２５】上記構成は実施の形態１のシンボル同期回
路と同じであり、本実施の形態２は、上記構成に、シン
グルキャリアＴＤＭＡ方式に基づく既存の無線アクセス
システムにおいて、ＯＦＤＭ変復調方式をオプションと
して追加したことに特徴を有する。

【００２６】すなわち、ＯＦＤＭチャネルか非ＯＦＤＭ
変復調方式により先だってシンボル同期とフレーム同期
を確立する既存ＴＤＭＡフレーム同期装置１７と、既存
ＴＤＭＡフレーム同期装置１７で得られたフレーム同期
情報から電波の到来伝播時間を推定して、同一の伝播経
路により到達するＯＦＤＭ方式の受信信号のシンボル位
相を推定するＯＦＤＭシンボル位置推定手段１８と、Ｏ
ＦＤＭシンボル位置推定手段１８で推定されたシンボル
位相を初期値として前記シンボル間平均更新判定手段１
４の制御を初期化するシンボル位置初期化手段１９を追
加したことに特徴を有している。

【００２７】図２のシンボル同期回路において、本発明
では、既存のＴＤＭＡ無線アクセス方式とＯＦＤＭ方式
との共存形態を想定し、既存シングルキャリアによる制
御リンクの設定とＯＦＤＭ変復調方式によるチャネル設
定を行うような実現形態を考える。

【００２８】このような方式では、まず、先だって既存
のシングルキャリア方式を用いて、無線リンク設定時に
マッチングパターンを用いた受信フレーム同期がとられ
る。一旦、シングルキャリア方式で確立されたシンボル
位相は、端末位置が高速移動しない限り、チャネル設定
時にマルチキャリア方式に切換えたときのシンボル同期
の時間インデックスとして用いることができる。また、
マッチングパターンの位置から受信波の到来時間を推定
できるため、これらの指標を用いることにより前記ＯＦ
ＤＭ用のシンボル同期回路に対して最適な初期化を施す
ことができる。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は従来の問題点を解決するもので、特に、ＧＩ区間の自
己相関を用いてシンボル同期を行う方式において、マル
チパス環境下でシンボル検出位置が後方へずれる問題に
ついて改善することができ、ビット誤り率を改善するこ
とができる。

【００３０】さらに、既存のＴＤＭＡ無線アクセス方式
とＯＦＤＭ方式との共存形態を想定し、既存シングルキ
ャリアによる制御リンクの設定とＯＦＤＭ変復調方式に
よるチャネル設定を行うような実現形態において、特に
低ＳＮ条件下の平均化処理シンボル所要数を低減するこ
とにより、シンボル同期の初期獲得時間を短縮すること
ができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１のシンボル同期回路の構
成図

【図２】本発明の実施の形態２のシンボル同期回路の構
成図

【図３】従来のシンボル同期回路の構成図

【図４】図３に示す従来のシンボル同期回路の動作説明
図

【符号の説明】

１ 推定ＦＦＴ−Ｗｉｎｄｏｗ幅の遅延手段 ２ 乗算手段 ３ 移動平均手段 ４ 最大値保持手段 ５ 差分手段 ６ シンボル間平均更新判定手段 ７ Ｎプレシフト制御手段 ８ シンボル位相制御手段 ９ 推定ＦＦＴ−Ｗｉｎｄｏｗ幅の遅延手段 １０ 乗算手段 １１ 移動平均手段 １２ 最大値保持手段 １３ 差分手段 １４ シンボル間平均更新判定手段 １５ Ｎプレシフト制御手段 １６ シンボル位相制御手段 １７ 既存ＴＤＭＡフレーム同期装置 １８ ＯＦＤＭシンボル位置推定手段 １９ シンボル位置初期化手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＯＦＤＭ方式受信装置において、受信波形
   の繰り返し特性を自己相関により検出して、その最大値
   が検出される位相の平均位置を以って、情報シンボル同
   期を確立する回路手段に対して、別途手段により検出さ
   れた受信電力に比例した調整量だけ、前記最大値検出さ
   れた平均位置から位相を前方へシフトするようにしたこ
   とを特徴とするシンボル同期回路。
2. 【請求項２】ＯＦＤＭ方式のチャネル確立に先立って、
   既設のシングルキャリア方式により無線制御チャネルを
   確立する共存型の無線アクセス方式において、シングル
   キャリア方式で確立されたマッチングワード同期を時間
   インデックスとして用いることにより、引き続く前記Ｏ
   ＦＤＭ方式のチャネル確立手順の先頭において前記最大
   値検出位置の推定をおこない、シンボル同期回路手段を
   初期化するようにしたことを特徴とするシンボル同期回
   路。