(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガードインターバル期間を有するＯＦＤＭ信号を標本化して得られたサンプル値について、該サンプル値を１有効シンボル期間にわたって加算するステップと、
該加算した結果を帯域通過フィルタに通すことによりシンボルクロックを抽出するステップと、
再生シンボルクロックと前記抽出したシンボルクロックの両信号間で位相比較を行うステップと、
該位相比較の結果に基づいて電圧制御発振器の発振出力周波数を制御し、該電圧制御発振器の出力側から前記再生シンボルクロックを取り出すステップと
の各ステップを含んでなることを特徴とするシンボルクロック再生方法。
【請求項２】
請求項１記載のシンボルクロック再生方法において、前記加算するステップと前記帯域通過フィルタに通すことによりシンボルクロックを抽出するステップとの間に加算した結果の絶対値を求めるためのステップが介挿されていることを特徴とするシンボルクロック再生方法。
【請求項３】
ガードインターバル期間を有するＯＦＤＭ信号を標本化して得られたサンプル値について、該サンプル値を１有効シンボル期間にわたって加算する加算手段と、
該加算手段の出力からシンボルクロックを抽出する帯域通過フィルタと、
再生シンボルロックを取り出すための電圧制御発振器と、
該電圧制御発振器によって取り出された前記再生シンボルロックと前記帯域通過フィルタから抽出されたシンボルロックの両信号間で位相比較を行い、該位相比較の結果に基づいて前記電圧制御発振器の発振出力周波数を制御する手段と
を具えてなることを特徴とするシンボルクロック再生装置。
【請求項４】
請求項３記載のシンボルクロック再生装置において、前記加算手段と前記帯域通過フィルタとの間に前記加算回路の出力信号について絶対値を求めるための絶対値回路が介挿されていることを特徴とするシンボルクロック再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ  （Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：  直交周波数分割多重）  伝送方式において、受信装置の一構成要素であるシンボルクロックを再生するシンボルクロック再生方法およびそれに使用するシンボルクロック再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＯＦＤＭ信号を受信する受信装置において、シンボルタイミングや、復調に必要なシンボルクロックは、Ｃｈ．Ｄｏｓｃｈ  ｅｔ  ａｌ  “Ｆｉｒｓｔ  ｐｕｂｌｉｃ  ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ＣＯＦＤＭ／ＭＡＳＣＡＭ．  Ａ  ｍｉｌｅｓｔｏｎｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｆｕｔｕｒｅ  ｏｆ  ｒａｄｉｏ  ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ”  ，  ＥＢＵ  Ｒｅｖｉｅｗ−Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ    Ｎｏ．  ２３２，  Ｄｅｃ．  １９８８  によれば、まず、送信側において、一定の時間（  複数シンボル期間）  間隔でスイープ信号など同期シンボルを送信し、受信側では、送信側で発生し送信した信号と同じ信号を受信装置内で発生させ、受信した信号との相関をとり、急峻なパルス信号を形成する。この形成したパルス信号は同期シンボルを受信するごとに発生するので、このパルス信号をもとに受信装置を動作させるためのシンボルタイミング、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  ：  高速フーリェ変換）  窓および復調に必要な再生シンボルクロックを発生させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術によれば、送信側において同期シンボルを送信することが前提となっているが、この同期シンボルは情報伝送に寄与しない。そのため、伝送効率を低下させないようにするためには、同期シンボルの間隔を大きくとる必要がある。しかし一方では、同期シンボルの間隔が大きいと、シンボルクロックのＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋ  Ｌｏｏｐ：  位相同期ループ）  引き込みに長い時間を要し、発生したシンボルクロックの時間精度が悪くなるという欠点があった。
【０００４】
本発明の目的は、受信側においてＯＦＤＭ信号を復調するのに必要なシンボルクロックを、同期シンボルを必要とすることなく、情報を担っているＯＦＤＭ信号自体から得ることを可能とするシンボルクロック再生方法および装置を提供することにあり、これによれば、伝送効率の向上、シンボルクロックのＰＬＬ引き込み時間の短縮化およびクロック同期の追従性の向上等に寄与することができる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＯＦＤＭ信号固有の性質として、ガードインターバル期間を有するＯＦＤＭ信号の場合、１伝送シンボル期間内（有効シンボル期間にガードインターバル期間を加えた期間）では、有効シンボル期間長の信号を積分すると零になるという性質を有効に利用し、従来技術において説明した同期シンボルを特に設けていないＯＦＤＭ信号それ自体からシンボルクロックを再生するように構成したシンボルクロック再生方法および装置である。
【０００６】
すなわち、本発明シンボルクロック再生方法は、ガードインターバル期間を有するＯＦＤＭ信号を標本化して得られたサンプル値について、該サンプル値を１有効シンボル期間にわたって加算するステップと、該加算した結果を帯域通過フィルタに通すことによりシンボルクロックを抽出するステップと、再生シンボルクロックと前記抽出したシンボルクロックの両信号間で位相比較を行うステップと、該位相比較の結果に基づいて電圧制御発振器の発振出力周波数を制御し、該電圧制御発振器の出力側から前記再生シンボルクロックを取り出すステップとの各ステップを含んでなることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明シンボルクロック再生方法は、前記加算するステップと前記帯域通過フィルタに通すことによりシンボルクロックを抽出するステップとの間に加算した結果の絶対値を求めるためのステップが介挿されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明シンボルクロック再生装置は、ガードインターバル期間を有するＯＦＤＭ信号を標本化して得られたサンプル値について、該サンプル値を１有効シンボル期間にわたって加算する加算手段と、該加算手段の出力からシンボルクロックを抽出する帯域通過フィルタと、再生シンボルロックを取り出すための電圧制御発振器と、該電圧制御発振器によって取り出された前記再生シンボルロックと前記帯域通過フィルタから抽出されたシンボルロックの両信号間で位相比較を行い、該位相比較の結果に基づいて前記電圧制御発振器の発振出力周波数を制御する手段とを具えてなることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明シンボルクロック再生装置は、前記加算手段と前記帯域通過フィルタとの間に前記加算回路の出力信号について絶対値を求めるための絶対値回路が介挿されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照し、実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、ＯＦＤＭ信号の信号波形と、その信号波形が多数の変調波の組み合わせによりできていることを説明する線図である。
図１に示すように、ＯＦＤＭ信号は、ｋ＝１，ｋ＝２，−−−  ，  ｋ＝２０，−−−  からなる多数のディジタル変調波を組み合せたものであり、ＯＦＤＭによるデータ伝送はこのシンボルを単位として行われる。各シンボルは、有効シンボル期間ｔｓ  とガードインターバル期間とで構成され、ガードインターバル期間は有効シンボル期間の後部の信号波形を繰り返したものとなっている。
【００１１】
ＯＦＤＭの各キャリア周波数ｆｋ  （ｋ＝１，ｋ＝２，−−−  ，  ｋ＝２０，−−−）は、ベースバンドにおいて
ｆｋ  ＝ｋ／ｔｓ  （但し、ｋは１，２，−−−）
で定義される。従って、１有効シンボル期間ｔｓ  内の信号を積分すると零になり、また、ＯＦＤＭ信号を標本化周期Ｔ＝ｔｓ  ／Ｎ（但し、Ｎはサンプル値の個数）で標本化した場合、そのＮ個のサンプル値の総和もまた零になる。
【００１２】
ガードインターバル期間を有するＯＦＤＭ信号の場合、ガードインターバル期間中の信号は、図２（ａ）に示すように、有効シンボル期間の信号を巡回的に繰り返したものとなっているため、この期間を含めて期間内の信号を有効シンボル期間ｔｓ  長にわたって積分する（図２（ｂ））とやはり零になるが、連続する２つのシンボル期間にまたがって積分する（図２（ｃ））と零にならない。
【００１３】
このことから、ＯＦＤＭ信号を上記標本化周期Ｔで標本化して得られたサンプル値について、Ｎ個のサンプル値の総和が零になる期間はガードインターバル期間の長さに等しくなる。その結果、到来するＯＦＤＭ信号について連続するＮ個のサンプル値の加算を逐次繰り返し行うと、例えば、図３に示すような波形の信号が得られる。また、この信号波形には、シンボルタイミング周波数に一致する周波数成分が含まれていることから、加算によって得られた信号をこの周波数成分信号を通過させる帯域通過フィルタに通すことによりシンボルクロック周波数成分を抽出することができる。
【００１４】
次に、以上の原理に基づいて構成した本発明シンボルクロック再生方法および装置を説明する。
図４は、本発明シンボルクロック再生装置の一つの実施の形態を示すブロック線図である。
図４において、本発明シンボルクロック再生装置はその信号処理の観点から２つのブロックに大別される。すなわち、シンボルクロック抽出回路１とＰＬＬ回路２である。前者においては、入力端子３に入力されたＯＦＤＭ信号（この信号は、周期Ｔで標本化されている）はまず加算回路４で１有効シンボル期間ｔｓ  にわたって逐次繰り返し加算され、前述の図３に示す波形の信号となる。この信号は絶対値回路５に送られ、負側の信号が正側に折り返されることにより、図５（ａ）に示す波形の信号となる。絶対値回路５で得られた信号は、ＯＦＤＭ信号のシンボルクロック周波数成分を通過させる帯域通過フィルタ６に通され、その出力側に図５（ｂ）に示すシンボルクロック周波数成分を抽出するように構成されている。
【００１５】
上記において、入力されたＯＦＤＭ信号を１有効シンボル期間ｔｓ  にわたって加算する加算回路４は、例えば、図６に示すように構成される。ここで、符号１１で示すＦＦはフリップフロップまたは１クロックのレジスタ（いずれも１クロックの遅延素子として作用する）を表している。これら遅延素子を用いて構成したシフトレジスタ１２によって入力端子３に到来する入力データをシフトさせ、１有効シンボル期間のデータをすべて加算器１３で加算する。以上により、加算器１３の出力側には、入力ＯＦＤＭ信号を１有効シンボル期間にわたって加算した結果が得られる。
【００１６】
次に、ＰＬＬ回路２においては、シンボルクロック周波数のＭ倍（Ｍは１，２，３，−−−）付近の周波数（クロック周波数）で発振している電圧制御発振器７を具え、その発振出力信号は分周器８に送られ、周波数がＭ分周されてシンボルクロック周波数相当の信号（再生シンボルクロック）となる。この信号と前述のシンボルクロック抽出回路１の出力であるシンボルクロックは、位相比較器９の各入力端子に印加され、両信号の位相が比較されて位相差に相当する信号（電圧）が出力端子から出力される。出力された位相差信号は、急激な変動を吸収するための低域通過フィルタ等で構成されるループフィルタ１０を介して電圧制御発振器７の制御入力端子に印加される。
【００１７】
以上により、ＰＬＬ回路２中の分周器８の出力信号は、到来するＯＦＤＭ信号のシンボルクロックにロックされ、また、電圧制御発振器７の出力信号（再生クロック）も同様に到来ＯＦＤＭ信号のシンボルクロックと一定の位相関係を保った信号となり、ＯＦＤＭ受信装置を動作させるための正確な基準となるタイミングを有する再生クロックが得られる。
【００１８】
以上図４および図６につき説明した本発明シンボルクロック再生装置の実施の形態は、図に含まれる回路要素は必ずしもそれらすべてが必要なものでなく、例えば、絶対値回路５、分周器８およびループフィルタ１０は回路設計のレベルに応じ省略することができる。
【００１９】
特に、分周器８は、電圧制御発振器７の発振周波数を到来するＯＦＤＭ信号のシンボルクロック周波数に選ぶことによりこれを省略することができる。しかし、電圧制御発振器の発振周波数をシンボルクロック周波数のＭ倍に選ぶことにより電圧制御発振器の出力信号をＯＦＤＭ復調のための再生クロックとして使用することができるので、分周器８を用いることが望ましい。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、ＯＦＤＭ信号を復調するにあたって必要なクロックを再生するにあたって、従来技術におけるような同期シンボルを必要とせず、情報を担っているＯＦＤＭ信号自体から得ることができるので、伝送効率の向上、ならびに、シンボルクロックを再生する際のＰＬＬ引き込み時間の短縮化、引き込み周波数範囲の拡大およびクロック同期の追従性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＯＦＤＭ信号の信号波形と、その信号波形が多数の変調波の組み合わせによりできていることを説明する線図である。
【図２】ガードインターバル期間を有するＯＦＤＭ信号波形を有効シンボル期間長にわたって、１つのシンボル期間内と、２つのシンボル期間にまたがって積分した場合とについてそれぞれ結果を示す線図である。
【図３】到来するＯＦＤＭ信号について、連続するＮ個のサンプル値の加算を逐次連続して行った場合に得られる信号の波形を示す線図である。
【図４】本発明シンボルクロック再生装置の一つの実施の形態を示すブロック線図である。
【図５】図４に示すシンボルクロック再生装置中の絶対値回路および帯域通過フィルタのそれぞれ出力側における信号波形を示す線図である。
【図６】図４に示すシンボルクロック再生装置中の加算回路の一実施形態を示す線図である。
【符号の説明】
１  シンボルクロック抽出回路
２  ＰＬＬ回路
３  入力端子
４  加算回路
５  絶対値回路
６  帯域通過フィルタ
７  電圧制御発振器
８  分周器
９  位相比較器
１０  ループフィルタ
１１  フリップフロップまたは１クロックのレジスタ
１２  シフトレジスタ
１３  加算器
【図１】
0003549958.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003549958.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003549958.tif 000007