(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調方式によって生成されたガードインターバル期間を有するＯＦＤＭ変調信号を受信して復調する、Ａ／Ｄ変換手段とガードインターバル処理手段とを有するＯＦＤＭ復調装置において、
シンボルの先頭タイミング情報を含む残留高周波成分をフィルタにより抽出する手段と、
前記残留高周波成分からシンボルタイミングクロックを生成する手段と、
シンボルクロックと前記生成したシンボルタイミングクロックの両信号間で位相比較を行なう手段と、
前記位相比較結果に基づいて電圧制御発振手段の出力周波数を制御し、前記電圧制御発振手段の出力から前記シンボルクロックを取り出す手段と、
前記電圧制御発振手段の出力をシンボルクロック周波数のＮ倍に設定する手段と、
前記電圧制御発振手段の出力を１／Ｎに分周する手段とを有する構成とし、
前記電圧制御発振手段の出力をＯＦＤＭ復調のためのサンプルクロック信号として前記Ａ／Ｄ変換手段に供給し、前記電圧制御発振手段の出力を１／Ｎに分周する手段の出力をシンボルクロック信号として前記ガードインターバル処理手段に供給するようにしたことを特徴とするＯＦＤＭ復調装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたＯＦＤＭ復調装置において、
キャリア同期が行なわれる前のＯＦＤＭ復調信号を用いて、シンボルの先頭タイミング情報を含む残留高周波成分をフィルタにより抽出する手段と、
前記残留高周波成分からシンボルタイミングクロックを生成する手段と、
シンボルクロックと前記生成したシンボルタイミングクロックの両信号間で位相比較を行なう手段と、
前記位相比較結果に基づいて電圧制御発振手段の出力周波数を制御し、前記電圧制御発振手段の出力から前記シンボルクロックを取り出す手段と
を備えて構成したことを特徴とするＯＦＤＭ復調装置。
【請求項３】
ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調方式によって生成されたガードインターバル期間を有するＯＦＤＭ変調信号を受信して復調する、Ａ／Ｄ変換ステップとガードインターバル処理ステップとを有するＯＦＤＭ復調方法において、
シンボルの先頭タイミング情報を含む残留高周波成分をフィルタにより抽出するステップと、前記残留高周波成分からシンボルタイミングクロックを生成するステップと、シンボルクロックと前記生成したシンボルタイミングクロックの両信号間で位相比較を行なうステップと、前記位相比較結果に基づいて電圧制御発振ステップの出力周波数を制御し、前記電圧制御発振ステップの出力から前記シンボルクロックを取り出すステップと、キャリア同期が行なわれる前のＯＦＤＭ復調信号を用いて、シンボルの先頭タイミング情報を含む残留高周波成分をフィルタにより情報信号を除去して抽出するステップと、前記残留高周波成分からシンボルタイミングクロックを生成するステップと、シンボルクロックと前記生成したシンボルタイミングクロックの両信号間で位相比較を行なうステップと、前記位相比較結果に基づいて電圧制御発振手段の出力周波数を制御し、前記電圧制御発振手段の出力から前記シンボルクロックを取り出すステップとを備えるようにしたことを特徴とするＯＦＤＭ復調方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ  直交周波数分割多重）変調伝送方式において、情報キャリアを復号するための同期信号であるシンボルクロックとサンプルクロックの再生方法及びそれに使用するシンボル・サンプルクロック再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ変復調方式は、１チャンネル帯域内に多数（２５６〜１０２４程度）のサブ・キャリアを立て、映像信号や音声信号を効率よく伝送することが可能なディジタル変調・復調方式である。
その一般的な周波数スペクトルは図６に示す通りのものである。
図６において、各サブキャリアは、通常ＱＡＭ（直交振幅変調）され、各々のスペクトルのピーク値は、他のサブキャリアのスペクトルの零点と一致（直交）する。
図７において、ＯＦＤＭのキャリアの最も周波数の低いものを基本周波数  ｆ１  とすると、その１周期が有効シンボル期間ｔｓとなる。
有効シンボル期間ｔｓを基本単位としてディジタル変調された全キャリアを加え合わせたものをＯＦＤＭ伝送シンボルという。
実際の伝送シンボルは、通常、図７に示すように有効シンボル期間ｔｓに、ガードインターバルと呼ばれる期間ｔｇを付加して構成される。ガードインターバル期間ｔｇの波形は、有効シンボル期間ｔｓの後部の信号波形を繰り返したものになっている。
【０００３】
また、伝送シンボルを幾つか集めたものを伝送フレームといい、図８で示すように、情報伝送用シンボルが１００個程度集まったものに、フレーム同期用シンボルやサービス識別用シンボルを付加したものである。
受信側では、ガードインターバルにある信号を無視して残りの部分から情報を取り出す。これは、受信信号にウィンドウをかけて、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、有効シンボル期間分の信号を復調することを意味する。
つまり、ＯＦＤＭ変調波を復調するには、受信データをＦＦＴするために、受信側で有効シンボル期間を如何に正確に切り出すかということが重要な課題となっている。
【０００４】
これは、ＦＦＴのウィンドウのタイミングがずれるとキャリアの直交性が崩れ、シンボル間干渉が発生し、正しい復調が困難になるからである。
また、同時にＦＦＴ内のＮ個のサンプリングタイミングを送信機のサンプリングタイミングに一致させるためのサンプルクロックも必要となる。
このため、従来は、ＯＦＤＭ信号を受信する受信装置において、シンボルクロックやサンプルクロックは、まず、送信側で、一定の時間（複数シンボル期間）間隔を１フレームとした構成が提案されている。
【０００５】
フレームの始まりを定義するため、最初の１シンボル区間は、ヌルシンボル  （全く信号のない状態）とし、次の２シンボル区間でサインスイープ（チャープ信号）を送信し、これらの信号を用いてシンボルクロックとサンプリングクロックの再生を行なっている。
また、ヌルシンボルを用いずに、多数あるキャリアの１つにシンボル情報を割り当てる変調、例えば、シンボル周期毎にキャリアを１８０度反転させる２−ＰＳＫ変調を行ない、受信側でこれを復調し、シンボルクロックとサンプルクロックを再生する方法がある。
【０００６】
また、特別なシンボル情報を送らず、受信側のみでシンボル、サンプル同期をとる方法として、ガードインターバルの巡回データの性質を利用し、適当なＦＦＴウィンドウを設定し、ＦＦＴした演算データから、１シンボル前のデータの差分を取り、その相関値から正しいＦＦＴウィンドウを推定する方法も提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ヌルシンボルを用いる方法は、ヌルシンボル挿入による伝送効率の低下を補うため、１００シンボルに一回程度のバースト伝送になり、数百ｍｓ毎にしかシンボル同期が得られず、ＰＬＬの引き込み時間の増大や、移動受信を考慮した場合の同期信号の復号までに時間遅れが生じ、好ましくない。
また、キャリアの一つにシンボル情報を乗せる方法は、連続的にシンボル、サンプル同期が得られるという点で優れているが、常に一つ以上のキャリアを占有することになり、伝送効率が低下すると同時に、受信状況により他のキャリアの干渉を受け、性能が低下する問題がある。
また、送信側で特別なシンボル情報を送らず、ＦＦＴされた演算データからシンボル位置を推定する方法は、シンボル位置精度が、復調時のＢＥＲ（ビットエラーレート）に左右されるという問題がある。
【０００８】
そして最も大きい課題としては、ヌルシンボルを用いる方法を除いて、ＯＦＤＭ変調波をベースバンドに復調するために必要なキャリア同期再生が既に完了しているという前提で動作が可能となるいう問題がある。
通常キャリア同期再生は、ＦＦＴの演算結果を用い、その位相ズレ量を検出し、キャリア周波数を出力する電圧制御発振器（ＶＣＯ）をコントロールして行なっている。
そのため、この方法では、正しいＦＦＴ演算結果が得るためには、シンボル・サンプル同期がキャリア同期の前に完了しているという前提があった。
しかし、キャリアに情報を割り当てる方法や、ガードバンドの巡回データの性質を利用した方法では、サンプル・シンボル同期はキャリアの同期が行なわれたということを前提にして行なわれており、ここに大きな矛盾が生じていた。
【０００９】
つまり、ＦＦＴ演算結果を用いてシンボル・サンプル同期とキャリア同期を同時に行なうシステムを構成することは困難だということがわかる。
しかし、通常キャリア同期は、ＦＦＴ演算結果を用いる方式が有効であり、実現性が高い。
そこで、ＦＦＴの演算結果を用いたキャリア同期を行なうために、送信側で特別な同期情報を付加することなく、また、受信側でＦＦＴ演算結果を用いず、連続的にシンボル・サンプル同期クロック信号が得られる、シンボル・サンプルクロック再生（同期）回路を用いることは、ＯＦＤＭデータ復調システムには重要である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調方式によって生成されたガードインターバル期間を有するＯＦＤＭ変調信号を受信して復調する、Ａ／Ｄ変換手段とガードインターバル処理手段とを有するＯＦＤＭ復調装置において、シンボルの先頭タイミング情報を含む残留高周波成分をフィルタにより抽出する手段と、前記残留高周波成分からシンボルタイミングクロックを生成する手段と、シンボルクロックと前記生成したシンボルタイミングクロックの両信号間で位相比較を行なう手段と、前記位相比較結果に基づいて電圧制御発振手段の出力周波数を制御し、前記電圧制御発振手段の出力から前記シンボルクロックを取り出す手段と、前記電圧制御発振手段の出力をシンボルクロック周波数のＮ倍に設定する手段と、前記電圧制御発振手段の出力を１／Ｎに分周する手段とを有する構成とし、前記電圧制御発振手段の出力をＯＦＤＭ復調のためのサンプルクロック信号として前記Ａ／Ｄ変換手段に供給し、前記電圧制御発振手段の出力を１／Ｎに分周する手段の出力をシンボルクロック信号として前記ガードインターバル処理手段に供給するようにしたことを特徴とするＯＦＤＭ復調装置を提供する。
また、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変調方式によって生成されたガードインターバル期間を有するＯＦＤＭ変調信号を受信して復調する、Ａ／Ｄ変換ステップとガードインターバル処理ステップとを有するＯＦＤＭ復調方法において、シンボルの先頭タイミング情報を含む残留高周波成分をフィルタにより抽出するステップと、前記残留高周波成分からシンボルタイミングクロックを生成するステップと、シンボルクロックと前記生成したシンボルタイミングクロックの両信号間で位相比較を行なうステップと、前記位相比較結果に基づいて電圧制御発振ステップの出力周波数を制御し、前記電圧制御発振ステップの出力から前記シンボルクロックを取り出すステップと、キャリア同期が行なわれる前のＯＦＤＭ復調信号を用いて、シンボルの先頭タイミング情報を含む残留高周波成分をフィルタにより情報信号を除去して抽出するステップと、前記残留高周波成分からシンボルタイミングクロックを生成するステップと、シンボルクロックと前記生成したシンボルタイミングクロックの両信号間で位相比較を行なうステップと、前記位相比較結果に基づいて電圧制御発振手段の出力周波数を制御し、前記電圧制御発振手段の出力から前記シンボルクロックを取り出すステップとを備えるようにしたことを特徴とするＯＦＤＭ復調方法を提供する。
【００１１】
本発明のＯＦＤＭ復調装置は、マルチパス対策用に付加されているガードインターバルとシンボル期間データとの不連続性を利用し、送信側で特別な同期信号を付加せず、シンボル・サンプル同期が得られるものである。
また、受信側では、キャリア同期が完了されていなくても、シンボル・サンプル同期が得られるため、データのＦＦＴ演算が行なえ、キャリア同期を完了し、データの復調を行なえる。
この方法は、ＯＦＤＭ変調波のすべてのキャリアのデータの不連続部分を用いて得られるものなので、ＯＦＤＭ変調波の一部が干渉を受けてもシンボル・サンプルクロック精度には影響が少ない。
これにより、キャリア同期が完了していない状態でも、連続的に、シンボル・サンプル同期を得ることが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ  直交周波数分割多重）復調装置の一実施例について、以下に図と共に説明する。
図１は本発明のＯＦＤＭ復調装置のブロック図であり、図２は本発明のシンボル・サンプル再生回路の一実施例を示した図である。
【００１３】
図６は前記した如くＯＦＤＭ変調波とキャリアの直交状態を示す周波数スペクトラム、図７は前記した如くＯＦＤＭ信号波形図であり、その信号波形が多数の直交したキャリアの重ね合わせにより出来ていることを示す。
図７に示すように、ＯＦＤＭ信号は、ｆ１，ｆ２，…  …，ｆｎ  の互いに直交した多数のディジタル変調波を組み合わせたもので、この期間を有効シンボル期間ｔｓと、有効シンボル期間の後部の信号波形を繰り返したガードインターバルｔｇで一つのシンボルとなる。
【００１４】
ガードインターバル期間ｔｇ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、有効シンボル期間ｔｓの信号を巡回的に繰り返しているため、ガードインターバル期間ｔｇとその前の有効シンボル期間ｔｓとの信号は、シンボル期間ｔｓの開始点において、ほとんどすべてのキャリアで不連続になっている。
【００１５】
図５のデータの不連続点を示した図において、例としてあげたキャリアａ、キャリアｂは共にシンボルの先頭であるシンボル開始点において、夫々不連続になっていることを示している。
この位置では、多数のキャリアの高次周波数成分が重なり合っている。よって、キャリアの情報成分と隣接ＯＦＤＭ変調波を除去するＢＰＦを用いれば、シンボル開始のタイミング点を抽出することが出来る。
ＯＦＤＭ復調波を前記ＢＰＦを通した場合、その出力信号には図４のような残留高周波成分が表われる。
この残留高周波成分がシンボルの開始点を表わしている。
【００１６】
このシンボル開始点は、キャリア同期が完全に完了していなくても、ＯＦＤＭ復調波は、受信機のキャリア周波数と送信機のキャリア周波数の差分の周波数が発生するだけであり、その周波数は、残留高周波成分に比較して無視出来るくらい低い周波数のため、残留高周波の時間的発生位置には影響を与えない。よって、キャリアの同期状態に影響なくシンボル・サンプル同期が行なえる。
【００１７】
本発明のＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）変復調装置の基本的な仕様は、以下に示す通りである。
（１）  中心キャリア周波数  １０．７ＭＨｚ    （４）  使用キャリア数  ２５７波
（２）  伝送帯域幅          １００ＫＨｚ      （５）  ＦＦＴサイズ    ５１２点
（３）  変調方式            ２５６ＱＡＭ    （６）  シンボル周期    ２．６ｍｓ
【００１８】
入力ＯＦＤＭ変調波は、乗算器１，２で復調され、Ａ／Ｄコンバータ３，４でディジタル化され、ガードインターバル処理器５、ＦＦＴ・ＱＡＭ復号器６、出力回路７で順次処理されて復調される。
ここで、乗算器１，２により復調されたＯＦＤＭベースバンド信号からタイミング信号を抽出し、シンボル・サンプルクロックがシンボル・サンプル再生回路１１で再生され、Ａ／Ｄコンバータ３，４と、ガードインターバル処理器５に夫々送られる。
【００１９】
ＦＦＴ・ＱＡＭ復号器６の演算結果から各キャリアの位相差を位相差検出器８で求め、その結果をＤ／Ａコンバータ９でアナログ値に変換し、ループフィルタ１０で不要なノイズ成分を除去し、キャリア周波数を出力する電圧制御発振器  （ＶＣＯ）１２を制御する。
電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２の出力は、９０度移相器１３を介して、乗算器１に供給され、また、電圧制御発振器（ＶＣＯ）１２の出力は、直接に乗算器２に供給されて、キャリア同期ループが形成される。
【００２０】
つぎに、本発明を構成するシンボル・サンプル再生回路について、図と共に以下に説明する。
図２は、本発明を構成するシンボル・サンプル再生回路の一実施例のブロックを示したものであり、図３は、図２のシンボル・サンプル再生回路の一部の信号波形図を示したものである。
ＯＦＤＭ復調波は、まず入力回路２１に供給され、必要なレベルにまで増幅される。増幅された信号はＢＰＦ２２で残留高周波成分が抽出される。
抽出された残留高周波成分は包絡線検波器２３で検波され、コンパレータ２４でシンボルタイミングクロックが得られる。なお、前記のＢＰＦ２２に代えてＨＰＦ（ハイパスフィルタ）を使用してもよい。
【００２１】
つぎに、シンボル周波数のＮ倍のサンプルクロック周波数付近で発振している電圧制御発振器（ＶＣＯ）２７を備え、その発振出力信号は１／Ｎ分周器２８に送られ、周波数が１／Ｎされてシンボルクロック周波数相当のシンボルクロックとなる。この信号と前記抽出されたシンボルタイミングクロックは、位相比較器２５の各入力端子に供給され、両信号の位相比較を行なって、その位相差に応じた位相差電圧が出力される。
【００２２】
位相比較器２５から出力された位相差電圧は、ノイズと急峻な変動、信号の消失を吸収するために、ループフィルタ２６に供給され、ループフィルタ２６の出力は電圧制御発振器（ＶＣＯ）２７の制御端子に入力される。電圧制御発振器  （ＶＣＯ）２７の出力としてサンプルクロックを得る。
以上により、ＯＦＤＭ復調装置を動作させるための正確なシンボル・サンプルクロックを得ることが出来る。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、シンボルとガードインターバルのデータの不連続性を利用し、特別なシンボル同期信号を送信しなくとも、復調器のキャリア同期動作が行なわれる前に、他の干渉を受けにくく、精度の高いシンボル・サンプルクロックを得ることが出来る。
【００２４】
本発明は、ＯＦＤＭ変調波のすべてのキャリアのデータの不連続部分を利用して得られるものなので、ＯＦＤＭ変調波の一部が干渉を受けてもシンボル・サンプルクロック精度には影響が少ない。これにより、キャリア同期が完了していない状態でも、連続的に、シンボル・サンプル同期を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＯＦＤＭ復調装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明のＯＦＤＭ復調装置のシンボル・サンプル同期回路の一実施例を示すブロック図である。
【図３】本発明のＯＦＤＭ復調装置のシンボル・サンプル同期回路の具体的な波形の説明図である。
【図４】シンボル開始点情報を含む残留高周波成分波形を示した図である。
【図５】データの不連続点を示す図である。
【図６】ＯＦＤＭ周波数スペクトルとキャリアの直交状態とを示す図である。
【図７】ＯＦＤＭ信号波形図である。
【図８】ＯＦＤＭ伝送フレーム・シンボルの一例である。
【符号の説明】
１，２  乗算器
３，４  Ａ／Ｄ
５  ガードインターバル処理器
６  ＦＦＴ（フーリエ変換）ＱＡＭ復号器
７  出力回路
８  位相差検出器
９  Ｄ／Ａ
１０  ループフィルタ
１１  シンボル・サンプルクロック再生回路
１２，２７  電圧制御発振器（ＶＣＯ）
１３  ９０度移相器
２１  入力回路
２２  ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）
２３  包絡線検波器
２４  コンパレータ
２５  位相比較器
２６  ループフィルタ
２８  １／Ｎ分周器
【図１】
0003580107.tif 000002
【図２】
0003580107.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003580107.tif 000005
【図５】
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【図８】
0003580107.tif 000007
【図６】
0003580107.tif 000008
【図７】
0003580107.tif 000009