(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号を受信し、該ＯＦＤＭ受信信号を局部発振信号による直交検波器によりベースバンド帯の複素変調信号へ周波数変換する第一のステップと、該周波数変換された複素変調信号をディジタル信号に変換する第二のステップと、前記ディジタル信号のガードインターバル期間の一部を離散フーリエ変換する第三のステップと、前記ディジタル信号の前記ガードインターバル期間の一部とは一有効シンボル期間離れた有効シンボル期間の一部を離散フーリエ変換する第四のステップと、前記第三のステップの結果と前記第四のステップの結果を複素除算する第五のステップと、前記第五のステップの結果を位相変換する第六のステップと、前記第六のステップの結果をアナログ信号へ変換する第七のステップと、前記第七のステップの結果のアナログ信号をフィルタする第八のステップと、前記第八のステップの結果により前記局部発振信号を制御することを特徴とした自動周波数制御方法。
【請求項２】
ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号を受信し、該ＯＦＤＭ受信信号を局部発振信号によりベースバンド帯の複素変調信号へ周波数変換する直交検波器と、該直交検波器の出力信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器および第２のＡ／Ｄ変換器と、前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力信号と前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力信号のガードインターバル期間の一部を離散フーリエ変換する第１の離散フーリエ変換器と、前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力信号と前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力信号の前記ガードインターバル期間の一部とは１有効シンボル期間はなれた有効シンボル期間の一部を離散フーリエ変換する第２の離散フーリエ変換器と、前記第１の離散フーリエ変換器の出力信号と前記第２の離散フーリエ変換器の出力信号を複素除算する複素除算手段と、該複素除算手段の出力信号を位相に相当する信号に変換する位相変換手段と、該位相変換手段の出力信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器の出力信号をフィルタするループフィルタと、該ループフィルタの出力信号により発振周波数が制御され前記直交検波器の局部発振信号を出力する局部発振器と、を具備したことを特徴とする自動周波数制御装置。
【請求項３】
前記複素除算手段が複数個の複素除算器で構成され、複数個の前記複素除算器のそれぞれの出力信号を複素加算する複素加算器を具え、該複素加算器の出力信号を前記位相変換手段に印加することを特徴とする請求項２記載の自動周波数制御装置。
【請求項４】
前記位相変換手段がＲＯＭにより構成されることを特徴とする請求項２または３記載の自動周波数制御装置。
【請求項５】
ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号を受信し、
該ＯＦＤＭ受信信号を局部発振信号によりベースバンド帯の複素変調信号へ周波数変換する直交検波器と、該直交検波器の出力信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器および第２のＡ／Ｄ変換器と、前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力信号と前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力信号のガードインターバル期間の一部および前記ガードインターバル期間と１有効シンボル期間はなれた有効シンボル期間の一部を離散フーリエ変換する離散フーリエ変換器と、前記ガードインターバル期間の一部を離散フーリエ変換する離散フーリエ変換器の出力を記憶する記憶手段と、前記記憶手段の出力信号と前記１有効シンボル期間はなれた有効シンボル期間の一部を離散フーリエ変換する離散フーリエ変換器の出力信号を複素除算する複素除算手段と、該複素除算手段の出力信号を位相に相当する信号に変換する位相変換手段と、該位相変換手段の出力信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器の出力信号をフィルタするループフィルタと、該ループフィルタの出力信号により発振周波数が制御され前記直交検波器の局部発振信号を出力する局部発振器と、を具備したことを特徴とする自動周波数制御装置。
【請求項６】
前記複素除算手段が複数個の複素除算器で構成され、複数個の前記複素除算器のそれぞれの出力信号を複素加算する複素加算器を具え、該複素加算器の出力信号を前記位相変換手段に印加することを特徴とする請求項５記載の自動周波数制御装置。
【請求項７】
前記位相変換手段がＲＯＭにより構成されることを特徴とする請求項５または６記載の自動周波数制御装置。
【請求項８】
ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号を受信し、該ＯＦＤＭ受信信号を局部発振信号によりベースバンド帯の複素変調信号へ周波数変換する直交検波器と、該直交検波器の出力信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器および第２のＡ／Ｄ変換器と、前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力信号と前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力信号のガードインターバル期間の一部を離散フーリエ変換する第１の離散フーリエ変換器と、前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力信号と前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力信号の前記ガードインターバル期間の一部とは１有効シンボル期間はなれた有効シンボル期間の一部を離散フーリエ変換する第２の離散フーリエ変換器と、前記第１のフーリエ変換器の出力信号を位相変換する第１の位相変換手段と、前記第２のフーリエ変換器の出力信号を位相変換する第２の位相変換手段と、前記第１の位相変換手段の出力信号と前記第２の位相変換手段の出力信号を減算する減算器と、該減算器の出力信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器の出力信号をフィルタするループフィルタと、該ループフィルタの出力信号により発振周波数が制御され前記直交検波器の局部発振信号を出力する局部発振器と、を具備したことを特徴とする自動周波数制御装置。
【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）  の伝送装置に係り、特に、ＯＦＤＭ伝送信号を復調するディジタル復調装置のＡＦＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：  自動周波数制御）  に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＯＦＤＭの受信機においてＡＦＣの再生キャリアの周波数校正は、送信側で周期的に時分割多重した参照信号を受信側で抽出し、その参照信号を基準信号として再生キャリア周波数の校正を行っている（例えば、参考文献：Ｃｈ．  Ｄｏｓｃｈ  他、“Ｆｉｒｓｔ  ｐｕｂｌｉｃ  ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ＣＯＦＤＭ／ＭＡＳＣＡＭ．  Ａ  ｍｉｌｅｓｔｏｎｅ  ｆｏｒ  ｔｈｅｆｕｔｕｒｅ  ｏｆ  ｒａｄｉｏ  ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ”，  ＥＢＵ  Ｒｅｖｉｅｗ−Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ，  Ｎｏ．  ２３２（Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  １９８８））  。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、参照シンボルは情報伝送には寄与しない。伝送効率を低下させないためには参照シンボルの間隔を大きくとる必要がある。しかし、参照シンボルの間隔があまり大きいと周波数の引き込みに長い時間を必要とし、また引き込む周波数範囲が狭くなるという欠点を生ずる。
そこで本発明の目的は、これらの課題に配慮し、伝送効率、周波数追従性のともによいＯＦＤＭ伝送信号のディジタル復調装置用自動周波数制御装置を提供せんとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明自動周波数制御装置は、ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号を受信し、該ＯＦＤＭ受信信号を局部発振信号による直交検波器によりベースバンド帯の複素変調信号へ周波数変換する第一のステップと、該周波数変換された複素変調信号をディジタル信号に変換する第二のステップと、前記ディジタル信号のガードインターバル期間の一部を離散フーリエ交換する第三のステップと、前記ディジタル信号の前記ガードインターバル期間の一部とは一有効シンボル期間離れた有効シンボル期間の一部を離散フーリエ変換する第四のステップと、前記第三のステップの結果と前記第四のステップの結果を複素除算する第五のステップと、前記第五のステップの結果を位相変換する第六のステップと、前記第六のステップの結果をアナログ信号へ変換する第七のステップと、前記第七のステップの結果のアナログ信号をフィルタする第八のステップと、前記第八のステップの結果により前記局部発振信号を制御することを特徴とする。
【０００５】
また、本発明自動周波数装置は、ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号信号を受信し、該ＯＦＤＭ受信信号を局部発振信号によりベースバンド帯の複素変調信号へ周波数変換する直交検波器と、該直交検波器の出力信号をディジタル信号に変換する第１のＡ／Ｄ変換器および第２のＡ／Ｄ変換器と、前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力信号と前記第２のＡ／Ｄ変換器出力信号のガードインターバル期間の一部を離散フーリエ変換する第１の離散フーリエ変換器と、前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力信号と前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力信号の前記ガードインターバル期間の一部とは１有効シンボル期間はなれた有効シンボル期間の一部を離散フーリエ変換する第２の離散フーリエ変換器と、前記第１の離散フーリエ変換器の出力信号と前記第２の離散フーリエ変換器の出力信号を複素除算する複素除算手段と、該複素除算手段の出力信号を位相に相当する信号に変換する位相変換手段と、該位相変換手段の出力信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、該Ｄ／Ａ変換器の出力信号をフィルタするループフィルタと、該ループフィルタの出力信号により発振周波数が制御され前記直交検波器の局部発振信号を出力する局部発振器と、を具備したことを特徴とするものである。
【０００６】
また、雑音の影響を軽減するため、本発明自動周波数制御装置は、前記複素除算手段が複数個の複素除算器で構成され、複数個の前記複素除算器のそれぞれの出力信号を複素加算する複素加算器を具え、該複素加算器の出力信号を前記位相変換手段に印加することを特徴とするものである。
さらに、好適には本発明自動周波数制御装置は、前記位相変換手段がＲＯＭにより構成されることを特徴とするものである。
また、さらなる変更は、二つの離散フーリエ変換手段を用いずに、一つの離散フーリエ変換手段と、記憶手段により変更する事も可能である。
また、複素除算器を用いずに、位相成分のみを減算することにより実行することも可能である。
【０００７】
本発明は、離散フーリエ変換を実行する領域が２つある。１つはガードインターバル期間の後縁にあり、もう一つは、有効シンボル期間の後縁にある。ガードインターバル期間は有効シンボル期間の後方の部分をそのまま有効シンボル期間の前方に付加して送信機より伝送するものであるから、受信機で正しい復調キャリアと正しいタイミングで復調されれば、ガードインターバル期間の後縁と有効シンボル期間の後縁の領域は同じ波形になる。したがって、それを離散フーリエ変換した結果の周波数データも当然同じになる。一方、復調キャリアに周波数偏差があると、二つの離散フーリエ変換した結果には周波数偏差に比例した位相変化量が得られる。従って、ガードインターバル期間の後縁と有効シンボル期間の後縁の領域の離散フーリエ変換結果の位相差から周波数偏差を計算し、再生キャリアの発振器を制御することで自動周波数制御を実現することが可能である。
【０００８】
本発明においては、ＯＦＤＭ信号の１シンボル期間のうち有効シンボル期間の一部の期間のデータとガードインターバルの一部の期間のデータをそれぞれ離散フーリエ変換し、好適にはフーリエ変換されたそれぞれのデータから位相差を計算して周波数ずれを検出し、局部発振器の発振周波数を補正するため、伝送歪みが生じたとしても、２つの部分的離散フーリエ変換領域はもともと同じ波形であるから（一有効シンボル間隔故）ほぼ等しい歪みが発生するので、その２つの領域の離散フーリエ変換データから計算される周波数ずれの検出信号に及ぼす影響は小さく、伝送歪みに強い。
【０００９】
【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は本発明第１の実施例の構成ブロック線図である。図１において、入力端子１に入力したＯＦＤＭ信号は、直交検波器２により準同期検波され、ベースバンド帯の複素変調信号に周波数変換される。ここで、直交検波器２は第１の乗算器３と第２の乗算器４と局部発振信号をπ／２移相するための移相器５で構成されている。
【００１０】
直交検波器２によりベースバンド帯の複素変調信号に周波数変換された信号は、それぞれ第１のＡ／Ｄ変換器６と第２のＡ／Ｄ変換器７によりディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器６，７の出力信号は、第１の離散フーリエ変換器（ＤＦＴ）８および第２の離散フーリエ変換器（ＤＦＴ）９に入力される。
第１の離散フーリエ変換器８は、例えばガードインターバルの一部のデータを離散フーリエ変換するようにし、第２の離散フーリエ変換器９は有効シンボル期間の一部のデータを離散フーリエ変換するようにする。ここで第１の離散フーリエ変換器の変換領域と第２のフーリエ変換器の変換領域は、１有効シンボル期間ずれた位置に設定している。図２において、第１の領域２１と第２の領域２２はそれぞれ第１の離散フーリエ変換器８、第２の離散フーリエ変換器９による変換領域に対応している。
【００１１】
この例では、たとえば有効シンボル期間のサンプル数が１０２４、ガードインターバル期間が２５６あり、併せて１２８０のデータが１シンボル期間に存在し、第１の離散フーリエ変換器８と第２の離散フーリエ変換器９は、８ポイント離散フーリエ変換器である。
ここでＡ／Ｄ変換器６，７の出力信号にサンプル番号として１から１２８０をつけて説明する。第１の離散フーリエ変換器８がサンプル２４５から２５２を離散フーリエ変換するように設定すれば、第１の離散フーリエ変換器８と第２の離散フーリエ変換器９は１有効シンボル期間離れた位置に設定されるので、第２の離散フーリエ変換器９はサンプル１２６９から１２７６を離散フーリエ変換するように設定される。
【００１２】
第１の離散フーリエ変換器８と第２の離散フーリエ変換器９の変換領域は１有効シンボル期間離れた位置に設定すればよいが、ガードインターバル期間の先頭に近いほどゴーストの影響を受けやすいので、第１の領域２１は有効シンボル期間よりに設定するのが望ましい。
第１の離散フーリエ変換器８はＦ１（０）からＦ１（７）までの変換出力データを出力している。複素除算器１０にはＦ１（０）とＦ２（０）を入力しＦ１（０）／Ｆ２（０）を計算させる。同様に残り７個の複素除算器を用いて、Ｆ１（１）／Ｆ２（１），Ｆ１（２）／Ｆ２（２），・・・，Ｆ１（７）／Ｆ２（７）を計算する。これらの複素除算器出力信号は、複素加算器Σ１１で加算される。
【００１３】
Ｆ１（０）／Ｆ２（０）は複素数ｘ＋ｊｙの形で出力され、極座標に変換してｆ（Ｒ，θ）で表すこともできる。本発明では、ｆ（Ｒ，θ）の絶対値Ｒを必要としないのでθだけを求めればよい。すなわち、位相に相当する信号に変換する位相変換手段１２により角度θだけを求めればよい。
また、Ｆ１（０）／Ｆ２（０），Ｆ１（１）／Ｆ２（１），・・・，Ｆ１（７）／Ｆ２（７）の何れか１つだけでも本発明は実施することができるが、雑音などの外乱による影響を小さくするためにＦ１（０）／Ｆ２（０），Ｆ１（１）／Ｆ２（１），・・・，Ｆ１（７）／Ｆ２（７）の信号を複素加算器１１で加算し平均化している。
【００１４】
複素加算器１１の出力信号は、位相に相当する信号に変換する位相変換手段１２により角度を求め、Ｄ／Ａ変換器１３でアナログ信号に変換し、さらにループフィルタ１４を介して高周波成分を減衰し、局部発振器ＬＯ１５を制御する。局部発振器１５の出力信号は、直交検波器２に局部発振信号として入力されている。
この実施例では、位相に相当する信号に変換する位相変換手段１２は、ｘ＋ｊｙからθへの計算をあらかじめ計算しておきＲＯＭに格納し、ｘとｙをアドレスしてθを出力している。もちろんディジタル信号処理により逐次演算してもよい。
【００１５】
第１の離散フーリエ変換器８と第２の離散フーリエ変換器９は、数ないし数十ポイントの離散フーリエ変換器を用いればよく、ハードウエアの規模を小さくできる。
なお図３に本発明に係わるＯＦＤＭ信号伝送形式の例を図示したが、区間３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７はそれぞれヌルシンボル、同期シンボル、シンボル１、シンボル２、シンボル３、シンボル４、シンボルＮに対応するものであり、各シンボル１，２，３，４・・・，Ｎはそれぞれガードシンボル期間（斜線部）と有効シンボル期間とを有するものである。
さらにＯＦＤＭ信号でガードインターバル期間には有効シンボル期間の後端部と同じ信号が挿入され、有効シンボル期間にガードインターバル期間が先行するのが一般的であることを申しそえておく。
【００１６】
また、図４は、複素乗算器で実施する場合の第２の実施例である。複素除算は、複素共役を乗算することにより成立することは公知であるから、除算に限定されずに本発明が実施できることは明白である（図の＊は複素共役をとることを示す）。
【００１７】
図５は、離散フーリエ変換器を二つ使用せずに、一つのフーリエ変換器と記憶装置により実現した第３の実施例である。ガードインターバル期間の一部を演算した結果を記憶装置に記憶し、ガードインターバル期間と一有効シンボル期間離れた有効シンボル期間の一部の演算が終了した時点で、前記ガードインターバル期間の一部を記憶装置から読み出すことにより、複素除算を行うものである。
【００１８】
図６は、複素除算を使用しないで、演算に必要な位相成分のみを抽出し、減算することにより、局部発振周波数を制御する場合の第４の実施例である。すなわち、第一の離散フーリエ変換器の出力信号と第二の離散フーリエ変換器の出力信号とを極座標ｆ（Ｒ，θ）の形に変換し（但しＲを求める必要はない）、θ１  （０），θ１  （１），・・・θ１  （７）およびθ２  （０），θ２  （１），・・・θ２  （７）を求める。次に、それぞれ求めた信号を減算器に入力してθ１  （０）−θ２  （０），θ１  （１）−θ２  （１），・・・θ１  （７）−θ２  （７）を減算器の出力から得る。これらの信号をを加算器で平均化している。この例では、θ１  （０）−θ２  （０），θ１  （１）−θ２  （１），・・・θ１  （７）−θ２  （７）のうちいずれか１つ（例えばθ１  （０）−θ２  （０））だけでも実施可能であるが雑音などの外乱による影響を小さくするためにθ１  （０）−θ２  （０），θ１  （１）−θ２  （１），・・・θ１  （７）−θ２  （７）の信号を加算器で平均化している。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の自動周波数制御装置は、１シンボル期間毎という短い周期ごとに周波数ずれが検出できるので、安定した基準搬送波の再生が可能で、周波数追従性の改善が図れる。また、パルス性雑音やフェージングなどにより一時的に自動周波数制御がはずれても速やかに引き込むことが可能である。
また、送信側で参照信号を付加する必要がないため、参照信号の付加による伝送効率の低下を伴わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施例構成ブロック線図である。
【図２】本発明において部分離散フーリエ変換する領域を説明するための図である。
【図３】本発明に係るＯＦＤＭ信号の伝送形式の例である。
【図４】本発明第２の実施例構成ブロック線図である。
【図５】本発明第３の実施例構成ブロック線図である。
【図６】本発明第４の実施例構成ブロック線図である。
【符号の説明】
１  入力端子
２  直交検波器
３，４  乗算器
５  移相器
６，７  Ａ／Ｄ変換器
８，９  離散フーリエ変換器
１０  複素除算手段
１１  複素加算器
１２  位相変換手段
１３  Ｄ／Ａ変換器
１４  ループフィルタ
１５  局部発振器
１６  複素乗算手段
１７  記憶装置
１８  減算手段
２１  第１の離散フーリエ変換領域
２２  第２の離散フーリエ変換領域
３１  ヌルシンボル
３２  同期シンボル
３３  シンボル１
３４  シンボル２
３５  シンボル３
３６  シンボル４
３７  シンボルＮ
【図１】
0003549957.tif 000002
【図２】
0003549957.tif 000003
【図３】
0003549957.tif 000004
【図４】
0003549957.tif 000005
【図５】
0003549957.tif 000006
【図６】
0003549957.tif 000007