(57)【要約】   本発明は、直交周波数分割多重化（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）システムにおいて周波数同期を獲得するための方法であって、特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさを同一フレーム内の一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さく設定し、該特定のＯＦＤＭシンボルを送信する過程と、上記特定のＯＦＤＭシンボルを受信し、当該データシンボルの時間間隔と上記一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの時間間隔の両方に基づいてＯＦＤＭシンボルの相関係数をそれぞれ求める過程と、上記相関係数のそれぞれの位相を取って周波数オフセットの小数部分を推定する過程と、上記周波数オフセットの小数部分に対応する周波数オフセットの整数部分を決めて全周波数オフセットを推定し、周波数同期を獲得する過程と、を含む。
2008505583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交周波数分割多重化（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）システムにおいて周波数同期を獲得するための方法であって、
特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさを同一フレーム内の一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さく設定し、該特定のＯＦＤＭシンボルを送信する過程と、
前記特定のＯＦＤＭシンボルを受信し、当該データシンボルの時間間隔と前記一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの時間間隔の両方に基づいてＯＦＤＭシンボルの相関係数をそれぞれ求める過程と、
前記相関係数のそれぞれの位相を取って周波数オフセットの小数部分を推定する過程と、
前記周波数オフセットの小数部分に対応する周波数オフセットの整数部分を決めて全周波数オフセットを推定し、周波数同期を獲得する過程と、を含むことを特徴とする周波数同期の獲得方法。
【請求項２】
前記周波数オフセットの小数部分を推定する過程は、前記相関係数が所定の閾値より大きい場合に実施することを特徴とする請求項１に記載の周波数同期の獲得方法。
【請求項３】
前記特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルを少なくとも２つ以上の逆高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＦＦＴ）部分に分割する過程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の周波数同期の獲得方法。
【請求項４】
前記相関係数は、ＯＦＤＭシンボルにおける当該サイクリックプレフィックスとデータシンボルとの間の相関値であることを特徴とする請求項１に記載の周波数同期の獲得方法。
【請求項５】
Ｎのデータシンボルの大きさを有する前記一般のＯＦＤＭシンボルに対し、前記周波数オフセットが次式にて推定されることを特徴とする請求項１に記載の周波数同期の獲得方法。
【数１】
2008505583.tif 000023
（前記式中、
【数２】
2008505583.tif 000024
は、当該ＯＦＤＭシンボルに対する周波数オフセットの小数部分を表し、
【数３】
2008505583.tif 000025
は、当該周波数オフセットの整数部分を表す。）
【請求項６】
前記特定のＯＦＤＭシンボルが、Ｎ１のデータシンボルの大きさを有する場合、前記周波数オフセットが次式にて推定されることを特徴とする請求項５に記載の周波数同期の獲得方法。
【数４】
2008505583.tif 000026
（前記式中、
【数５】
2008505583.tif 000027
は、当該ＯＦＤＭシンボルに対する周波数オフセットの小数部分を表し、
【数６】
2008505583.tif 000028
は、当該周波数オフセットの整数部分を表し、Ｔ１は、前記Ｎ１の大きさを有するデータシンボルの時間間隔を表す。）
【請求項７】
前記特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルを２つのＦＦＴ部分に分割し、前記特定のＯＦＤＭシンボルの第２データシンボルの大きさがＮ２である場合、前記周波数オフセットが次式にて推定されることを特徴とする請求項６に記載の周波数同期の獲得方法。
【数７】
2008505583.tif 000029
（前記式中、
【数８】
2008505583.tif 000030
は、当該ＯＦＤＭシンボルに対する周波数オフセットの小数部分を表し、
【数９】
2008505583.tif 000031
は、当該周波数オフセットの整数部分を表し、Ｔ２は、前記Ｎ２の大きさを有するデータシンボルの時間間隔を表す。）
【請求項８】
前記周波数オフセットの小数部分に対応する周波数オフセットの整数部分は、各小数部分に対して予め求められた整数部分のテーブル情報を用いて決められることを特徴とする請求項１に記載の周波数同期の獲得方法。
【請求項９】
直交周波数分割多重化（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）システムにおいて周波数同期を獲得するための送信機のＯＦＤＭシンボルの送信方法であって、
各フレームにおいて特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさを同一フレーム内の一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さく設定して逆高速フーリエ変換する過程と、
前記特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルにサイクリックプレフィックス（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ：ＣＰ）を挿入して送信する過程と、を含むことを特徴とするＯＦＤＭシンボルの送信方法。
【請求項１０】
前記特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルを少なくとも２つ以上のＦＦＴ部分に分割し、該分割された各ＦＦＴ部分に前記サイクリックプレフィックスを挿入する過程をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のＯＦＤＭシンボルの送信方法。
【請求項１１】
分割された各ＦＦＴ部分に挿入されたサイクリックプレフィックスの和の大きさは、前記一般のＯＦＤＭシンボルのサイクリックプレフィックスの大きさより大きいか同じであることを特徴とする請求項１０に記載のＯＦＤＭシンボルの送信方法。
【請求項１２】
直交周波数分割多重化システムにおいて周波数同期を獲得するための受信機のＯＦＤＭシンボルの受信方法であって、
一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さいデータシンボルの大きさを有する特定のＯＦＤＭシンボルを受信し、当該データシンボルの時間間隔と前記一般のＯＦＤＭシンボルの時間間隔の両方に基づいて相関係数をそれぞれ求める過程と、
前記相関係数のそれぞれの位相を取って周波数オフセットの小数部分を推定する過程と、
前記周波数オフセットの小数部分に対応する周波数オフセットの整数部分を決めて全周波数オフセットを推定し、周波数同期を獲得する過程と、を含むことを特徴とするＯＦＤＭシンボルの受信方法。
【請求項１３】
前記周波数オフセットの小数部分を推定する過程は、前記相関係数が所定の閾値より大きい場合に実施することを特徴とする請求項１２に記載のＯＦＤＭシンボルの受信方法。
【請求項１４】
前記特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルは、少なくとも２つ以上のＦＦＴ部分に分割されていることを特徴とする請求項１２に記載のＯＦＤＭシンボルの受信方法。
【請求項１５】
前記相関係数が、ＯＦＤＭシンボルにおける当該サイクリックプレフィックスとデータシンボルとの間の相関値であることを特徴とする請求項１２に記載のＯＦＤＭシンボルの受信方法。
【請求項１６】
周波数同期を獲得して通信を行う直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムであって、
特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさを同一フレーム内の一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さく設定し、該特定のＯＦＤＭシンボルを送信する送信機と、
前記特定のＯＦＤＭシンボルを受信し、当該データシンボルの時間間隔と前記一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの時間間隔の両方に基づいてＯＦＤＭシンボルの相関係数をそれぞれ求め、前記相関係数のそれぞれの位相を取って周波数オフセットの小数部分を推定し、前記周波数オフセットの小数部分に対応する周波数オフセットの整数部分を決めて全周波数オフセットを推定し、周波数同期を獲得する受信機と、を備えることを特徴とする直交周波数分割多重化システム。
【請求項１７】
前記受信機は、前記相関係数が所定の閾値より大きい場合に前記周波数オフセットの小数部分を推定することを特徴とする請求項１６に記載の直交周波数分割多重化システム。
【請求項１８】
直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムにおいて周波数同期を獲得するためのＯＦＤＭシンボルを送信する送信装置であって、
各フレームにおいて特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさを同一フレーム内の一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さく設定して逆高速フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＩＦＦＴ）する少なくとも１つのＩＦＦＴ器を有する変換部と、
前記特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルにサイクリックプレフィックスを挿入して送信する送信部と、を備えることを特徴とするＯＦＤＭシンボルの送信装置。
【請求項１９】
前記変換部は、前記特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルを少なくとも２つ以上のＦＦＴ部分に分割し、前記送信部は、前記分割された各ＦＦＴ部分に前記サイクリックプレフィックスを挿入することを特徴とする請求項１８に記載のＯＦＤＭシンボルの送信装置。
【請求項２０】
前記送信部は、前記分割された各ＦＦＴ部分に挿入されたサイクリックプレフィックスの和の大きさが前記一般のＯＦＤＭシンボルのサイクリックプレフィックスの大きさより大きいか同じになるように前記サイクリックプレフィックスを挿入することを特徴とする請求項１９に記載のＯＦＤＭシンボルの送信装置。
【請求項２１】
直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムにおいて周波数同期を獲得するためのＯＦＤＭシンボルを受信する受信装置であって、
一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さいデータシンボルの大きさを有する特定のＯＦＤＭシンボルを受信し、当該データシンボルの時間間隔と前記一般のＯＦＤＭシンボルの時間間隔の両方に基づいて相関係数をそれぞれ求め、前記相関係数のそれぞれの位相を取って周波数オフセットの小数部分を推定する少なくとも１つの相関器を有する相関部と、
前記周波数オフセットの小数部分が推定された場合、前記周波数オフセットの小数部分に対応する周波数オフセットの整数部分を決めて全周波数オフセットを推定し、周波数同期を獲得する推定手段と、を備えることを特徴とするＯＦＤＭシンボルの受信装置。
【請求項２２】
前記推定手段は、前記相関係数が所定の閾値より大きい場合に前記周波数オフセットの小数部分を推定することを特徴とする請求項２１に記載のＯＦＤＭシンボルの受信装置。
【請求項２３】
前記相関部は、前記特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルを少なくとも２つ以上のＦＦＴ部分に分割することを特徴とする請求項２１に記載のＯＦＤＭシンボルの受信装置。
【請求項２４】
前記推定手段は、前記周波数オフセットの小数部分と対応する整数部分をテーブル情報として予め格納することを特徴とする請求項２１に記載のＯＦＤＭシンボルの受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直交周波数分割多重化システムにおけるデータの送信のための方法及び装置に係り、特に、データの送信のために直交周波数分割多重化シンボルを用いて周波数同期を獲得するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直交周波数分割多重化（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：以下、ＯＦＤＭと称す）技術は、ヨーロッパ、日本及びオーストラリアにおいてデジタルＴＶの標準として採択されるものと期待されている第４世代（４Ｇ）変調技術である。このＯＦＤＭ技術は、初期には無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）技術として奨励され、近年にはＯＦＤＭ基盤の無線ＬＡＮ技術に移動性を付加して、無線インターネットサービスのためのセルラーシステムとして発展してきている。
【０００３】
ＯＦＤＭの帯域拡散技術は、正確な同一の周波数間隔で多数の副搬送波にデータを分散させる。このような周波数間隔は、復調器が自分のものでない別の周波数を参照することを防止する技術内において「直交性」を提供する。また、ＯＦＤＭ技術は、マルチキャリア変調方式の一種であって、多経路移動受信環境において優れた性能を発揮する。そのため、ＯＦＤＭ技術は、地上波デジタルＴＶ及びデジタル音声放送に適合した変調方式として注目を浴びてきている。このＯＦＤＭ技術は、主に通信分野において研究が進められてきたが、ＥＢＵ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ  Ｕｎｉｏｎ）が提案したデジタルオーディオ放送（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｕｄｉｏ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔ：ＤＡＢ）システムの変調方式として採択され、それに伴い放送分野においても研究・開発が進められてきていた。
【０００４】
図１は、一般のＯＦＤＭシステムの物理層における送／受信機の構造を示したブロック図である。
上記図１を参照すれば、送信したい入力ビットストリームは、先ずエンコーダー１１１を通ってシリアル／パラレル（Ｓｅｒｉａｌ／Ｐａｒａｌｌｅｌ：Ｓ／Ｐ）変換器１１２へ伝達される。すると、シリアル／パラレル変換器１１２でＮ個のシンボルを集めて逆高速フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：以下、ＩＦＦＴと称す）器１１３へ伝達し、該変換器で上記シンボルを周波数領域のシンボルから時間領域シンボルに変換してパラレル／シリアル変換器１１４へ伝達し、該パラレル／シリアル変換器１１４でパラレルの時間領域シンボルをシリアルのシンボルに変換する。ここで上記集められたＮ個のデータシンボルを「ＯＦＤＭシンボル」と称す。上記パラレル／シリアル変換器１１４により得られた時間領域でのシンボルは、多経路チャンネルの影響をとり除くためにＯＦＤＭシンボル単位でサイクリックプレフィックス（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ：ＣＰ）追加器１１５でＣＰが追加され、デジタル／アナログ変換器（１１６）でデジタル領域からアナログ領域の信号に変換された後、チャンネル１２０を介して受信側へ伝達される。
【０００５】
上記送信信号がチャンネル１２０を介して受信されると、受信機１３０では、先ず、アナログ／デジタル変換器１３１で該受信信号をアナログ領域からデジタル領域の信号に変換し、ＣＰ除去器１３２で多経路の影響により汚染されたＯＦＤＭシンボルからＣＰをとり除く。このようにしてＣＰが除去された受信信号は、シリアル／パラレル変換器１３３を通ってから高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＦＦＴ）器１３４を通ることで周波数領域の信号に変換される。該周波数領域に変換された受信シンボルは、チャンネル干渉の影響を相殺するためのイコライザー１３５を通ってからパラレル／シリアル変換器１３６を経て、最終的にデコーダー１３７を通ってから受信端において出力ビットストリームとして出力される。
【０００６】
図２は、一般のＯＦＤＭシステムにおいて送信されるデータシンボルを時間と周波数単位で示した図である。
上記図１に示したように、ＯＦＤＭシステムにおいて１個のＯＦＤＭシンボル内のデータシンボルは、Ｎ個の単位でＮ本の搬送波にそれぞれ乗せられて送信される。上記Ｎ本の搬送波を通じて送信されるＮ個のデータシンボルが１個のＯＦＤＭシンボル２０１を構成し、Ｍ個のＯＦＤＭシンボルが１つのフレーム２０２を構成する。上記フレーム２０２の開始シンボルは、一般に周波数同期及びチャンネル推定などのためのパイロットシンボルを含み、上記パイロットシンボルを通じてプレアンブルと制御情報などが送信される。
【０００７】
この種のＯＦＤＭシステムは、移動受信環境に対して優れた性能を発揮し、且つ高い周波数帯域使用効率をも有するが、互いに直交性を有する副搬送波どうしの間隔が狭く保持されていて、単一搬送波システムに比べて相対的に周波数オフセットに脆弱である。
【０００８】
以下、かかるＯＦＤＭシステムにおける副搬送波間の直交性の一例を、図３の波形図を参照して説明すれば、次のとおりである。
３本の副搬送波が示されている図３の波形図を参照すれば、互いに隣接している周波数ｆｎ―１３０１、周波数ｆｎ３０２、及び周波数ｆｎ＋１３０３を用いてデータ情報が送信されることが分かる。それぞれの周波数３０１〜３０３を用いて送信されるデータ情報は、正弦波状の信号にて送信され、第１周波数の信号３０４、第２周波数の信号３０５及び第３周波数の信号３０６は、正確な副搬送波の周波数位置に存在するため互いに干渉することがない。
【０００９】
図４は、一般のＯＦＤＭシステムにおいて周波数オフセットが存在する場合における、副搬送波間で生じる干渉を例示した図である。
各副搬送波の正確な周波数に対してΔｆ４０１だけの周波数オフセットがあるとすれば、受信機は、受信信号から各副搬送波の正確な周波数位置を捕らえることができず、Δｆ４０１だけずれた位置で復調のためのデータサンプルを取る。したがって、図２に示す３本の副搬送波の第１副搬送波信号４０２、第２副搬送波信号４０３、第３副搬送波信号４０４間の干渉が生じる。例えば、第２副搬送波信号４０３に対してΔｆ４０１だけの周波数オフセットを有する信号サンプル４０５は、当該周波数位置で第１副搬送波信号４０７と、第３副搬送波信号４０６の干渉を受ける。このようにＯＦＤＭシステムは、副搬送波間の直交性のため副搬送波間における周波数の間隔が狭く、上述した周波数オフセットに対して相対的に大きな干渉の影響を受ける。
【００１０】
このようなＯＦＤＭシステムにおける周波数オフセットを補正するための従来の初期周波数同期方式では、２個のパイロットＯＦＤＭシンボルを用いて初期周波数同期を合わせていた。従来方式における初期周波数同期は、詳細周波数同期（副搬送波帯域の２倍以内の周波数オフセットを修正）を先に行う第１段階と、副搬送波帯域より２倍も広い帯域を有する帯域の倍数に相当する部分に対する周波数曖昧性を解決する第２段階とにより実施される。
【００１１】
図５は、ＯＦＤＭシステムにおいて従来の初期周波数同期の獲得方法によるパイロットＯＦＤＭシンボルの構成例を示した図である。
第１パイロットＯＦＤＭシンボル５０１は、周波数同期獲得の第１過程として詳細周波数同期（以下、「第１周波数同期」）を獲得するためのものであって、周波数領域において偶数番目の副搬送波でのみ値を有し、奇数番目の副搬送波では「０」値を有する。上記第１パイロットＯＦＤＭシンボル５０１は、時間領域において同一の半シンボル長のパイロット信号が繰り返されてなるものである。上記第１周波数同期獲得過程は、周波数オフセットの小数部分を求める過程である。
【００１２】
第２パイロットＯＦＤＭシンボル５０２は、初期周波数同期獲得の第２過程である周波数曖昧性を解決するためのものであって、この過程を第２周波数同期獲得過程と称することにする。上記第２パイロットＯＦＤＭシンボル５０２は、全副搬送波において値を有する。上記第２周波数同期獲得過程は、周波数オフセットの整数部分を求める過程である。
【００１３】
すなわち、全周波数オフセットは、副搬送波帯域の２倍以内に入る周波数オフセットの小数部分と副搬送波帯域の２倍の倍数で表される周波数オフセットの整数部分とから構成され、これは、次式１のように表すことができる。
【数１】
2008505583.tif 000003
上記式１中、Δｆは全周波数オフセットを表し、φは周波数オフセットの小数部分を表し、Ｔはシンボル長を表す。また、ｇは副搬送波帯域の２倍の整数倍に相当する周波数オフセットの整数部分を表す。
【００１４】
もし、１個のデータシンボルをＮ大きさのＦＦＴで示すとすれば、周波数オフセットを有する受信シンボル信号ｗ（ｔ）は、次式２のように表すことができる。
【数２】
2008505583.tif 000004
【００１５】
もし、第１パイロットシンボルの第１半ＯＦＤＭシンボルに位置する１個の受信データシンボルをｗ（t０）であるとし、上記第１半ＯＦＤＭシンボルと同じ位置にあたる第２半ＯＦＤＭシンボルに位置する受信データシンボルをｗ（t０＋Ｔ／２）であるとすれば、次式３のような関係が成立する。
【数３】
2008505583.tif 000005
【００１６】
上記式３において繰り返される半ＯＦＤＭシンボル長の相関係数の位相を取ると、周波数オフセットの小数部分φと全周波数オフセットΔｆは、次式４のような関係が成立する。
【数４】
2008505583.tif 000006
すなわち、第１パイロットシンボルの繰り返される部分の相関係数を取って位相を推定すれば、周波数オフセットの小数部分を推定することができる。
【００１７】
従来の周波数オフセット推定方式では、推定精度を高めるために次式５の関数を用いるように提示している。
【数５】
2008505583.tif 000007
【００１８】
もし、初期周波数オフセットの絶対値が副搬送波帯域より小さい範囲内にあることが保障できれば、全周波数オフセットは、次式６のように推定することができる。
【数６】
2008505583.tif 000008
【００１９】
しかしながら、現実的に周波数オフセットの初期値はその絶対値が副搬送波帯域より小さい範囲内にあると保障することができず、上記副搬送波帯域の２倍の倍数にあたる曖昧性が存在する。
【００２０】
したがって、最終的に周波数オフセットを決めるためには、上記式１での整数ｇにあたる周波数オフセットの整数部分の曖昧性を解決しなければならず、そのために、第２パイロットシンボルを用いる。先ず、上記第１周波数同期獲得過程において周波数オフセットの小数部分にあたる部分に対する推定を実施する。すると、周波数オフセットにおいて２ｇ／Ｔにあたる部分だけ残るようになる。
【００２１】
第１パイロットシンボルと第２パイロットシンボルのそれぞれの周波数変換値をＸ１、ｌ及びＸ２、ｋとし、第２パイロットシンボルの偶数番目の副搬送波での周波数変換値と第１パイロットシンボルの周波数変換値の差動変調（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ）値が特定のパターンになるように第２パイロットシンボルを決める。そして、周波数オフセットの整数部分であるｇ値を決めるために、従来の方法では、できればｇ値に対して第１及び第２パイロットシンボルの差と予め決められたパターンの相関係数を求め、該相関係数が最大の値を表す「ｇ」を最終値として決める。このような過程を通じて最終的に周波数オフセットが推定される。
【００２２】
図６は、従来ＯＦＤＭシステムにおいて初期周波数同期の獲得のための物理層における送／受信機の構成を示したブロック図である。
図６の送信機６１０において、上述したように各フレーム内の第１及び第２ＯＦＤＭシンボルを通じて送信するために、パイロットビットは、シリアル／パラレル変換器６１２を通ってＩＦＦＴ器６１３で時間領域に変換され、さらにパラレル／シリアル変換器６１４でシリアルに変換される。このようにして変換されたパイロットビットは、サイクリックプレフィックス（ＣＰ）挿入器６１５でサイクリックプレフィックスが挿入され、デジタル／アナログ変換器６１６でデジタル信号からアナログ信号に変換され、チャンネル６２０を介して受信機６３０へ送信される。
【００２３】
上記チャンネル６２０を介して受信した信号は、先ず、アナログ／デジタル変換器６３１でアナログ信号からデジタル信号に変換され、相関器６３８へ伝達される。すると、相関器６３８では、第１周波数同期の獲得のために任意の受信信号に対して第１パイロットＯＦＤＭシンボルの繰り返しパターンを見つけ出して周波数オフセットの小数部分を校正する。それにより周波数オフセットの小数部分が校正されると、受信信号はサイクリックプレフィックス除去器６３２でサイクリックプレフィックスがとり除かれ、シリアル／パラレル変換器６３３を通ることでパラレル信号に変換され、ＦＦＴ器６３４を通ることで周波数領域の信号に変換される。曖昧性解決部６４０では、第２周波数同期の獲得のために周波数領域において第１及び第２パイロットシンボルの差動値の相関係数を調査して周波数オフセットの曖昧性を解決し、すなわち周波数オフセットの整数部分を校正し、最終初期周波数同期を獲得する。
【００２４】
上述した従来の周波数同期獲得方式は、精度よい周波数初期オフセットを取ることができる方式であると知られている。しかしながら、ＯＦＤＭ根幹の無線システムにおいて１つのフレーム内に２個のＯＦＤＭシンボルを周波数初期オフセットを校正するためのパイロット送信に使うため、オーバーヘッドが非常に大きい。したがって、それを解決するために、周波数初期オフセットを校正するためのパイロットＯＦＤＭシンボルを１個だけ使いながら周波数初期オフセットを獲得することができる方法が開発された。
【００２５】
１個のパイロットＯＦＤＭシンボルを使う方法では、上記図５に示したような第２パイロットＯＦＤＭシンボルを送信することなく、第１パイロットＯＦＤＭシンボルだけを送信するため、第２パイロットＯＦＤＭシンボルにあたるシンボルではデータが送信でき、その結果、２個のパイロットＯＦＤＭシンボルを用いる方式に比べてオーバーヘッドが軽減するようになる。このように、１個のパイロットＯＦＤＭシンボルだけを使って初期周波数同期を獲得する方法でも周波数オフセットの小数部分を見つけ出す第１周波数バタバタ期獲得過程と周波数オフセットの整数部分を見つけ出す副搬送波帯域の倍数の曖昧性を解決する第２周波数同期獲得過程の両方とも実施される。すなわち、１個のパイロットＯＦＤＭシンボルを使って初期周波数同期を獲得する方法における周波数オフセットを見つけ出す過程は、上記式６を用いる方式と同様である。
【００２６】
しかしながら、１個のパイロットＯＦＤＭシンボルを使う方式では、２個のパイロットＯＦＤＭシンボルを使う方式に比べてシステムのオーバーヘッドは軽減できるものの、周波数オフセットの整数部分を決めるための曖昧性の解決時、所定本数の副搬送波に対してチャンネルが変化しないことを仮定している。したがって、１個のパイロットＯＦＤＭシンボルを使う方式では、周波数領域において選択性のあるチャンネル環境に対しては、初期周波数同期の獲得に際して性能が低下するという短所を持つ。したがって、システムのオーバーヘッドを軽減しつつも、初期周波数同期の獲得性能を保障することができる代案の開発が急がれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、ＯＦＤＭシステムにおける初期周波数同期の獲得過程においてシステムのオーバーヘッドを軽減することができる周波数同期獲得方法及び装置を提供することをその目的とする。
【００２８】
本発明の他の目的は、ＯＦＤＭシステムにおいてパイロットＯＦＤＭシンボルを送信することなく周波数同期を獲得することができる方法及び装置を提供する。
【００２９】
本発明のまた他の目的は、ＯＦＤＭシステムにおいてサイクリックプレフィックスを用いて周波数同期を獲得することができる方法及び装置を提供する。
【００３０】
本発明の更なる目的は、ＯＦＤＭシステムにおいてプレアンブルを送信することなく時間領域において周波数同期を獲得することができる方法及び装置を提供する。
【００３１】
本発明のまた他の目的は、ＯＦＤＭシステムにおいてデータＯＦＤＭシンボルのデータ大きさを調節して周波数同期を獲得することができる方法及び装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
上記目的を達成するための本発明の一実施の形態による直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムにおいて周波数同期を獲得するための方法は、特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさを同一フレーム内の一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さく設定し、該特定のＯＦＤＭシンボルを送信する過程と、上記特定のＯＦＤＭシンボルを受信し、当該データシンボルの時間間隔と上記一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの時間間隔の両方に基づいてＯＦＤＭシンボルの相関係数をそれぞれ求める過程と、上記相関係数のそれぞれの位相を取って周波数オフセットの小数部分を推定する過程と、上記周波数オフセットの小数部分に対応する周波数オフセットの整数部分を決めて全周波数オフセットを推定し、周波数同期を獲得する過程と、を含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明の他の実施の形態による直交周波数分割多重化システムにおいて周波数同期を獲得するための送信機のＯＦＤＭシンボルの送信方法は、各フレームにおいて特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさを同一フレーム内の一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さく設定して逆高速フーリエ変換する過程と、上記特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルにサイクリックプレフィックス（Ｃｙｃｌｉｃ  Ｐｒｅｆｉｘ：ＣＰ）を挿入して送信する過程と、を含むことを特徴とする。
【００３４】
本発明のまた他の実施の形態による直交周波数分割多重化システムにおいて周波数同期を獲得するための受信機のＯＦＤＭシンボルの受信方法は、一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さいデータシンボルの大きさを有する特定のＯＦＤＭシンボルを受信し、当該データシンボルの時間間隔と前記一般のＯＦＤＭシンボルの時間間隔の両方に基づいて相関係数をそれぞれ求める過程と、上記相関係数のそれぞれの位相を取って周波数オフセットの小数部分を推定する過程と、上記周波数オフセットの小数部分に対応する周波数オフセットの整数部分を決めて全周波数オフセットを推定し、周波数同期を獲得する過程と、を含むことを特徴とする。
【００３５】
本発明の更なる実施の態様による周波数同期を獲得して通信を行う直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムは、特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさを同一フレーム内の一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さく設定し、該特定のＯＦＤＭシンボルを送信する送信機と、上記特定のＯＦＤＭシンボルを受信し、当該データシンボルの時間間隔と上記一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの時間間隔の両方に基づいてＯＦＤＭシンボルの相関係数をそれぞれ求め、上記相関係数のそれぞれの位相を取って周波数オフセットの小数部分を推定し、上記周波数オフセットの小数部分に対応する周波数オフセットの整数部分を決めて全周波数オフセットを推定し、周波数同期を獲得する受信機と、を備えることを特徴とする。
【００３６】
本発明のまた他の実施の態様による直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムにおいて周波数同期を獲得するためのＯＦＤＭシンボルを送信する送信装置は、各フレームにおいて特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさを同一フレーム内の一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さく設定して逆高速フーリエ変換（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＩＦＦＴ）する少なくとも１つのＩＦＦＴ器を有する変換部と、上記特定のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルにサイクリックプレフィックスを挿入して送信する送信部と、を備えることを特徴とする。
【００３７】
本発明のまた他の実施の形態による直交周波数分割多重化（ＯＦＤＭ）システムにおいて周波数同期を獲得するためのＯＦＤＭシンボルを受信する受信装置は、一般のＯＦＤＭシンボルのデータシンボルの大きさより小さいデータシンボルの大きさを有する特定のＯＦＤＭシンボルを受信し、当該データシンボルの時間間隔と上記一般のＯＦＤＭシンボルの時間間隔の両方に基づいて相関係数をそれぞれ求め、上記相関係数のそれぞれの位相を取って周波数オフセットの小数部分を推定する少なくとも１つの相関器を有する相関部と、上記周波数オフセットの小数部分が推定された場合、上記周波数オフセットの小数部分に対応する周波数オフセットの整数部分を決めて全周波数オフセットを推定し、周波数同期を獲得する推定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、ＯＦＤＭシステムにおける初期周波数同期獲得過程においてシステムのオーバーヘッドを軽減することができ、パイロットＯＦＤＭシンボルを伝送することなく初期周波数同期を獲得することができる。
【００３９】
また、本発明によれば、ＯＦＤＭシステムにおいてサイクリックプレフィックスを用いて、また各フレームにおいて一般のＯＦＤＭシンボルのデータ大きさより小さい大きさを有する特定のＯＦＤＭシンボルを送信することにより時間領域において初期周波数同期を獲得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付した図面を参照して詳しく説明する。そして、本発明を説明するに当たって、関連する公知機能あるいは構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にするおそれがあると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
先ず、本発明の基本概念を説明すれば、本発明は、初期周波数同期を獲得するために従来の方式のように２個のパイロットＯＦＤＭシンボルを用いずに、各フレーム当たりに1個のＯＦＤＭシンボルを、例えば、一般のＯＦＤＭシンボルのＦＦＴ大きさのＮより小さいＮ１大きさのＦＦＴ、またはＮ１とＮ２大きさを有する２つの（または２つ以上の）ＦＦＴに分けて処理することにより初期周波数同期を獲得することができる新規な方法を提案したものである。
【００４２】
すなわち、本発明における送信機は、データを伝達するＯＦＤＭシンボルのＦＦＴ大きさが各フレームにおいて異なるように配置し、受信機は、ＯＦＤＭシンボルを受信した場合、Ｎデータシンボルの時間間隔に基づいてサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭシンボル内のデータ間の相関係数を求めると共に、例えば、Ｎ１データシンボルの時間間隔に基づいて、またはＮ１とＮ２データシンボルの時間間隔の両方に基づいてサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭシンボル内のデータ間の相関係数を求める。そして、所定の閾値を超える相関係数に対して位相を取って第１周波数同期を獲得した後、周波数オフセットの曖昧性を解決する第２周波数同期を獲得して初期周波数同期を捕らえる方式であって、特別なプレアンブルあるいはパイロットＯＦＤＭシンボルを送信することなく初期周波数同期を捕らえることができる。
【００４３】
ここで、上記第１周波数同期を獲得する過程は、前述したとおり、周波数オフセットの小数部分を決める過程であり、上記第２周波数同期を獲得する過程は、周波数オフセットの整数部分を決める過程である。
【００４４】
以下、初期周波数同期の獲得のための本発明の実施の形態を添付した図面を参照して詳しく説明することにする。
図７は、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭシステムにおいて初期周波数同期の獲得のための送／受信機の構成を示したブロック図である。
図７を参照すれば、送信機７１０は、一般に構成されるエンコーダー７１１と、シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）７１２と、パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）７１４と、サイクリックプレフィックス挿入器７１５と、デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）７１６とを備えてなる。従来方式では、周波数同期のためにパイロットビットを送信したが、本発明の送信機７１０では、別途のパイロットビットを送信せず、データビットを送信する。送信機７１０は、データビットに対してＩＦＦＴを施すことができ且つ一般のＯＦＤＭシンボルのＩＦＦＴ大きさのＮより小さい大きさ（例えば、Ｎ１及び／またはＮ２）にＯＦＤＭシンボルに対してＩＦＦＴを施すことができるＩＦＦＴ部７１３を備える。上記シリアル／パラレル変換器７１２は、エンコーダー７１１で符号化されたデータビットをパラレル信号に変換して上記ＩＦＦＴ部７１３へ伝達し、上記ＩＦＦＴ部７１３の出力は、上記パラレル／シリアル変換器７１４へ伝達される。
【００４５】
本発明において上記ＩＦＦＴ部７１３は、例えば、図７に示すようにＮ、Ｎ１、Ｎ２大きさを有する多数のＩＦＦＴ器７１３ａ、７１３ｂ、７１３ｃを備える。上記Ｎ大きさのＩＦＦＴ器７１３ａは、入力されたデータビットに対して一般のＯＦＤＭシンボルを処理するようにＮ大きさのＩＦＦＴを実施し、上記Ｎ１大きさのＩＦＦＴ器７１３ｂは、各フレームにおいて配置されるＮより小さいＦＦＴ大きさを有するＯＦＤＭシンボルを処理するようにＮ１大きさのＩＦＦＴを実施する。また、各フレームにおいて配置される少なくとも１個のＯＦＤＭシンボルを、Ｎ１とＮ２大きさの２つの部分に分けた場合、図７に示すようにＩＦＦＴ部７１３は、ＩＦＦＴ器７１３ｂ、７１３ｃによりＮ１及びＮ２大きさのＩＦＦＴを同時に実施する。
【００４６】
一方、本実施の形態では、ＯＦＤＭシンボルのＦＦＴ大きさとしてＮより小さいＮ１またはＮ１とＮ２の２つの場合を例示したが、上記ＩＦＦＴ部７１３を、Ｎより小さい２つ以上のＦＦＴ部分を有するＯＦＤＭシンボルを処理するように構成することも可能である。
【００４７】
上記パラレル／シリアル変換器７１４は、上記ＩＦＦＴを施された送信データをシリアルデータに変換してサイクリックプレフィックス挿入器７１５へ入力する。上記サイクリックプレフィックス挿入器７１５は、入力されたシリアルデータにサイクリックプレフィックスを挿入し、それをデジタル／アナログ変換器７１６へ入力して、アナログ信号に変換されるようにする。このようにして変換されたアナログ信号は、チャンネル７２０を介して受信機に送信される。
【００４８】
このようにして送信機からチャンネル７２０を介して送信される信号を受信する受信機７３０は、該受信した信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）７３１と、デジタル信号に変換されたＯＦＤＭシンボルを受信してサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭシンボル内のデータ間の相関値を求め、第１周波数同期を獲得する相関部７３８と、上記出力された相関値の曖昧性を解決して第２周波数同期を獲得する曖昧性解決部７４０とを備えてなる。図７においてＯＦＤＭシステムの受信機に備えられるＣＰ除去器、ＦＦＴ器などの一般的な構成要素は、説明の便宜上図示を略したことに留意しなければならない。
【００４９】
そして、上記相関部７３８は、ＯＦＤＭシンボルを受信した場合、Ｎデータシンボルの時間間隔に基づき、且つＮより小さいデータシンボルの時間間隔に基づいてサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭシンボル内のデータ間の相関係数を求め、所定の閾値を超える相関係数に対して位相を取って周波数オフセットの小数部分を決める第１周波数同期を獲得する。
【００５０】
図７を参照すれば、上記相関部７３８は、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）７３１によりデジタル信号に変換されたＯＦＤＭシンボルを受信し、該受信したＯＦＤＭシンボルは、Ｎ大きさのＩＦＦＴを施されたＯＦＤＭシンボルのための第０相関器７３８ａ、Ｎ１大きさのＩＦＦＴを施されたＯＦＤＭシンボルのための第１相関器７３８ｂ及び１個のシンボルを２つのＦＦＴ部分に分けた場合にはＮ２大きさのＩＦＦＴのための第２相関器７３８ｃを同時に通る。ここで、多数の相関器７３８ａ、７３８ｂ、７３８ｃは、それぞれＮ、Ｎ１、Ｎ２のデータシンボル時間間隔に基づいてサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭシンボル内のデータ間の相関係数を求め、該求められた相関係数が予め設定された閾値より大きい値であるかどうかを確認し、閾値を超えた相関係数に対して位相を取って周波数オフセットの小数部分を推定する。
【００５１】
また、上記相関部７３８から周波数オフセットの小数部分が１つ以上推定された場合、上記相関部７３８は、相関係数を曖昧性解決部７４０へ伝達し、上記曖昧性解決部７４０は、次のような本発明の周波数同期推定アルゴリズムを備え、周波数オフセットの整数部分を決めて第２周波数同期を獲得する。したがって、上記のような構成により第１及び第２周波数同期の両方を獲得した受信機７３０は、パイロットＯＦＤＭシンボルを受信せずにも周波数オフセットを決めて初期同期を獲得することができる。
【００５２】
以下、本発明の周波数同期推定アルゴリズムをより詳しく説明することにする。
本発明の実施の形態では、一般のＯＦＤＭシンボルとは異なるＦＦＴの大きさを有する各フレーム内の１個のＯＦＤＭシンボルにおいてサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭシンボル内のデータ間の相関係数を求め、初期周波数同期を推定する。ＮのＦＦＴ大きさを有するＯＦＤＭシンボルから次式７を導き出すことができる。
【数７】
2008505583.tif 000009
上記式７中、
【数８】
2008505583.tif 000010
は、ＮのＦＦＴ大きさを有するＯＦＤＭシンボルの周波数オフセットの小数部分を表し、
【数９】
2008505583.tif 000011
は、副搬送波帯域の倍数の周波数オフセットにあたる整数部分を表す。また、ＦＦＴの大きさがＮ１に縮小したＯＦＤＭシンボルの周波数オフセットの推定は、次式８のように表すことができる。
【数１０】
2008505583.tif 000012
上記式８中、
【数１１】
2008505583.tif 000013
は、Ｎ１のＦＦＴ大きさを有するＯＦＤＭシンボルの周波数オフセットの小数部分を表し、
【数１２】
2008505583.tif 000014
は、副搬送波帯域の倍数の周波数オフセットにあたる部分を表し、Ｔ１は、Ｎ１のＦＦＴ大きさを有する部分シンボルのサイクリックプレフィックスの長さを除くデータにあたる時間間隔を表す。
【００５３】
上記式８は、上記式１とは異なり、半ＯＦＤＭシンボル長のパイロットデータが繰り返されるのではなく、１個のＯＦＤＭシンボル長差を有するＯＦＤＭシンボルデータとその繰り返しのサイクリックプレフィックスとの相関係数を用いた周波数オフセット推定であるため、周波数オフセットの小数部分の範囲も副搬送波帯域の半長の絶対値内で推定され、曖昧性も副搬送波帯域の２倍の整数倍でない副搬送波帯域の整数倍にて生じる。
【００５４】
もし、各フレームにおける１個のＯＦＤＭシンボルをＮ１とＮ２大きさを有する２つのＦＦＴ部分に分け、第２ＦＦＴ部分によるＮ２大きさのＦＦＴを施されたデータ部分を用いる場合の周波数オフセット推定は、次式９のように表すことができる。
【数１３】
2008505583.tif 000015
上記式９中、
【数１４】
2008505583.tif 000016
は、Ｎ２のＦＦＴ大きさを有するＯＦＤＭシンボルの周波数オフセットの小数部分を表し、
【数１５】
2008505583.tif 000017
は、副搬送波帯域の倍数の周波数オフセットにあたる整数部分を表し、Ｔ２は、Ｎ２のＦＦＴ大きさを有する部分シンボルのサイクリックプレフィックスの長さを除くデータにあたる時間間隔を表す。
【００５５】
上記式７乃至式９を用いると、Ｎに対するＮ１及びＮ２の選択によって唯一の周波数オフセットΔｆを見つけ出すことができる。
【００５６】
このように各フレーム内の１個のＯＦＤＭシンボルをＮ１大きさのＦＦＴにて送信するか、またはＮ１とＮ２大きさの２つのＦＦＴに分けて送信する場合における、時間及び周波数座標によるサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭデータの送信方法の多様な例を、次の図８乃至図１０を参照して具体的に説明することにする。
【００５７】
図８は、本発明の一実施の形態によるサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭデータの送信方法を示した図である。
図８を参照すれば、Ｎ大きさのＦＦＴを施されたパイロットＯＦＤＭシンボル８０１は、時間領域でＬ長さのＯＦＤＭシンボルの後端のサンプルを繰り返すサイクリックプレフィックス８０２が当該ＯＦＤＭシンボルの前端に追加されて送信される。そして、Ｎ１とＮ２大きさのＦＦＴを施されたＯＦＤＭシンボルは、Ｎ１大きさの第１ＦＦＴ部分８０３と当該サイクリックプレフィックス８０５を、またＮ２大きさの第２ＦＦＴ部分８０４と当該サイクリックプレフィックス８０６を送信する。ここで、もし、Δｆの周波数オフセットが生じた場合、ＦＦＴの大きさに従って周波数のオフセットの小数部分と整数部分は異なって示される。
【００５８】
例えば、上記図７に示したように、Ｎ＝１６、Ｎ１＝９、そして、Ｎ２＝７と仮定した場合、Ｔ／Ｔ１＝１．１７８、Ｔ／Ｔ２＝２．２８６となる。このとき、周波数オフセット
【数１６】
2008505583.tif 000018
が２．５であった場合、次の表１に表すように、Ｎ大きさのＦＦＴを有するＯＦＤＭシンボルにおいて周波数オフセットの小数部分
【数１７】
2008505583.tif 000019
は１．０πであり、Ｎ１とＮ２大きさのＦＦＴを有するＯＦＤＭシンボルにおいて周波数オフセットの小数部分
【数１８】
2008505583.tif 000020
はそれぞれ１．４４４π及び０．４２８πである。したがって、理論的にはΔｆが一致する周波数オフセットの小数部分
【数１９】
2008505583.tif 000021
と、整数部分を表すｇ０、ｇ１、ｇ２の値を求めることができるのである。
【００５９】
【表１】
2008505583.tif 000022
【００６０】
そして、上記周波数オフセットの小数部分と対応する整数部分は、例えば、テーブル情報として受信機に備えられてよい。
【００６１】
ここで、実際の周波数オフセットの推定過程では、推定エラーが加えられて正確な周波数オフセットを推定しにくい場合が生じることがあるが、かかる推定エラーは、Ｎ１あるいはＮ１とＮ２の値を適切に設定することで軽減することができる。また、周波数オフセットを推定し修正した後、次のフレームにおいて周波数オフセットを再び推定してみる繰り返し的な過程を通じて周波数オフセットがより明確に分かる。
【００６２】
本発明の実施の形態によるＯＦＤＭシステムにおいてＮ個のデータサンプルからなる１個のＯＦＤＭシンボルは、Ｌ個のサイクリックプレフィックスと一緒に送信される。上記図８に示す実施の形態は、サイクリックプレフィックスをＦＦＴの２つの部分に分けて配置する場合であって、サイクリックプレフィックスの全長は、Ｎ大きさのＦＦＴを有するＯＦＤＭシンボルの場合と同じである。しかし、このような場合、多経路フェージングの遅延長さにより受信性能が低下することがある。
【００６３】
図９は、本発明の他の実施の形態によるサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭデータの送信方法を示した図であって、同図では、各フレーム内の１個のＯＦＤＭシンボルをＮ１とＮ２大きさの２つのＦＦＴに分けて送信する他の実施の形態を示している。
【００６４】
上記図９を参照すれば、Ｎ１とＮ２大きさの２つの部分９０１、９０２の前にそれぞれＮ大きさのＦＦＴを施された一般のＯＦＤＭシンボルと同じのＬ大きさのサイクリックプレフィックス９０３、９０４を配置する。その代わりに、１個のＯＦＤＭシンボルと当該サイクリックプレフィックスの全サンプル数とを合わせるべく、両データ部分のＮ１とＮ２大きさを、追加のサイクリックプレフィックスを挿入するためにサイクリックプレフィックスの大きさだけ適当な大きさに小さくすることができる。
【００６５】
図１０は、本発明のまた他の実施の形態によるサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭデータの送信方法を示した図であって、同図でも各フレーム内の１個のＯＦＤＭシンボルのＦＦＴ大きさをＮより小さいＮ１にして送信する例を示している。
図１０を参照すれば、各フレームのデータＯＦＤＭシンボルのうち１個のＯＦＤＭシンボル１００３に対してＮ１大きさのＦＦＴが施され、残りのデータＯＦＤＭシンボル１００１に対してＮ大きさのＦＦＴが施され、それらとＬ大きさのサイクリックプレフィックスとが一緒に送信される。Ｎ１大きさのＦＦＴを施されたＯＦＤＭシンボル１００３に対するサイクリックプレフィックス１００４は、Ｎに対してＮ１を削減しただけ拡張されたサイクリックプレフィックス１００４を送信することもできる。
【００６６】
上述したように、上記図８乃至図１０は、各フレームにおいてＮ大きさのＦＦＴを施されたＯＦＤＭシンボルの他、Ｎより小さい大きさのＦＦＴを施されたＯＦＤＭシンボルを設けることにより初期周波数同期の獲得方法の性能を高めようとする例を示した図であって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
【００６７】
以下、図１１及び図１２を参照して本発明による送／受信機の動作を説明することにする。次の動作説明では、初期周波数同期獲得のためのＯＦＤＭシンボルをＮ１とＮ２大きさのＦＦＴ部分に分けて送信する一例を挙げている。
【００６８】
図１１は、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭシステムにおける送信機の動作を示したフローチャートである。
図１１を参照すれば、データの送信が開始すると、送信機は、Ｓ１１０１段階においてＮ大きさのＦＦＴを選択したか、またはＮより小さい大きさのＦＦＴを選択したかを判断する。この判断の結果、Ｎ大きさのＦＦＴにあたるＯＦＤＭシンボルの送信であった場合、Ｓ１１０２段階において送信機は、Ｎ個のデータシンボルを取り、Ｓ１１０３段階において上記データシンボルにＮ大きさのＩＦＦＴを実施し、該シンボルを時間領域にシフトする。その後、Ｓ１１０４段階において送信機は、時間領域のデータシンボルにＬ大きさのサイクリックプレフィックスを加え、Ｓ１１０５段階においてＯＦＤＭシンボル送信を行った後、再びＳ１１０１段階へ進む。
【００６９】
一方で、上記Ｓ１１０１段階における判断の結果、Ｎより小さい大きさのＦＦＴにあたるＯＦＤＭシンボルの送信であった場合、Ｓ１１１０段階において送信機は、Ｎ１個のデータシンボルあるいはＮ１＋Ｎ２個のデータシンボルを取り、Ｓ１１１２段階においてＮ１大きさのＩＦＦＴを実施する。その後、Ｓ１１１３段階においてＮ２大きさのＩＦＦＴを実施する。ここで上記Ｓ１１１３段階は、場合によって実施しないこともある。すなわち、上記Ｓ１１１３段階を実施する場合は、Ｎ２大きさのデータシンボルのＩＦＦＴを実施した後、上記図９及び図１０に示したように、Ｎ大きさのＯＦＤＭシンボルをＮより小さいＮ１とＮ２の２つの部分に分けてＦＦＴを実施する場合である。しかし、上記図１１に示したような例示では、Ｎ１個のデータシンボルに対するＩＦＦＴだけを実施する。そして、Ｓ１１１４段階において送信機は、ＩＦＦＴを施されたデータシンボルにサイクリックプレフィックスを挿入して送信するＯＦＤＭシンボルを出力した後、Ｓ１１０５段階へ進み、受信機へ上記Ｎより小さい大きさにてＩＦＦＴを施されたＯＦＤＭシンボルを送信する。
【００７０】
上記のように動作する送信機から送信されたＯＦＤＭを受信した受信機の動作を添付した図１２を参照して説明することにする。
図１２は、本発明の実施の形態によるＯＦＤＭシステムにおける受信機の動作を示したフローチャートである。
Ｓ１２０１段階において受信機は、サイクリックプレフィックスが含まれたＯＦＤＭシンボルを受信して蓄積する。受信機は、継続して各ＯＦＤＭシンボル受信に対して新たなＯＦＤＭシンボルを追加し、受信したＯＦＤＭシンボルを更新する。その後、Ｓ１２０２段階において、受信した各ＯＦＤＭシンボルに対してＮ個のデータシンボルの時間間隔に基づいて当該イクリックプレフィックスとＯＦＤＭシンボル内のデータ間の相関係数を求め、且つＳ１２０３段階において、Ｎ１個のデータシンボルの時間間隔に基づいて当該サイクリックプレフィックスとＯＦＤＭシンボル内のデータ間の相関係数を求める。ここで、Ｓ１２０４段階において１個のＯＦＤＭシンボルが２つの部分に分けられた場合は、Ｎ１個のデータシンボルの時間間隔に基づいて相関係数を求めると共に、Ｎ２個のデータシンボルの時間間隔に基づいて相関係数を求める。
【００７１】
その後、Ｓ１２０５段階及びＳ１２０６段階において受信機が、Ｎ、Ｎ１データシンボルの時間間隔の相関係数の計算結果がそれぞれ予め設定しておいた基準値としての第１閾値（Ｔｈ１）、第２閾値（Ｔｈ２）より大きいかどうかを判断する。そして、上記図９及び図１０に示したように、Ｓ１２０７段階において受信機が１個のＯＦＤＭシンボルを２つの部分に分けてＦＦＴを施した場合は、Ｎ２データシンボルの時間間隔に基づく相関係数の計算結果が、予め設定しておいた基準値としての第３閾値（Ｔｈ３）より大きいかどうかを判断する。
【００７２】
上記Ｓ１２０５段階乃至Ｓ１２０７段階において、相関係数の計算結果が予め決めておいた基準値を満たす場合、Ｓ１２０８段階において受信機が相関係数の位相を取って周波数オフセットの小数部分を推定し、第１周波数同期を獲得する。一方、相関係数の計算結果が予め決めておいた基準値を満たさない場合、Ｓ１２０９段階へ進む。
【００７３】
周波数オフセットの小数部分が推定されると、Ｓ１２０９段階において受信機が、互いに異なる大きさのＦＦＴ部分を含むＯＦＤＭシンボルを通じて周波数オフセットの小数部分が少なくとも２つ以上推定されたかどうかを確認する。このとき、周波数オフセットの小数部分が推定されていないか、１つだけ推定された場合は、再びＳ１２０２段階以後の過程を繰り返して実施する。一方、上記Ｓ１２０９段階において周波数オフセットの小数部分が少なくとも２つ以上推定された場合、Ｓ１２１０段階において受信機が、全周波数オフセットを推定するために曖昧性を解決し、周波数オフセットの整数部分を決める第２周波数同期獲得過程を実施する。
【００７４】
上記図１２の過程を通じて推定された全周波数オフセットは、周波数オフセットを修正するのに使われ、初期周波数同期獲得過程のエラーを軽減するために周波数オフセットが修正された以後に繰り返して全周波数オフセットの推定を実施することができる。
【００７５】
なお、本発明の詳細な説明では具体的な実施の形態を挙げて説明したが、本発明の範囲を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能であることは言うまでもない。したがって、本発明の範囲は、説明した実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲と共に、該特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】一般のＯＦＤＭシステムの物理層における送受信ブロックを示したブロック図である。
【図２】一般のＯＦＤＭシステムにおいて送信されるデータシンボルを時間と周波数単位で示した図である。
【図３】一般のＯＦＤＭシステムにおける副搬送波間の直交性の一例を示した図である。
【図４】一般のＯＦＤＭシステムにおいて周波数オフセットが存在する場合における、副搬送波間で生じる干渉の一例を示した図である。
【図５】従来のＯＦＤＭシステムにおいて従来の初期周波数同期の獲得方法によるパイロットＯＦＤＭシンボルの構成例を示した図である。
【図６】従来のＯＦＤＭシステムにおいて初期周波数同期の獲得のための物理層における送／受信機の構成を示したブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態によるＯＦＤＭシステムにおいて初期周波数同期の獲得のための送／受信機の構成を示したブロック図である。
【図８】本発明の一実施の形態によるサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭデータの送信方法を示した図である。
【図９】本発明の他の実施の形態によるサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭデータの送信方法を示した図である。
【図１０】本発明のまた他の実施の形態によるサイクリックプレフィックスとＯＦＤＭデータの送信方法を示した図である。
【図１１】本発明の実施の形態によるＯＦＤＭシステムにおける送信機の動作を示したフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態によるＯＦＤＭシステムにおける受信機の動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
７１０：送信機
７１１：エンコーダー
７１２：シリアル／パラレル変換器（Ｓ／Ｐ）
７１３：ＩＦＦＴ部
７１３ａ、７１３ｂ、７１３ｃ：ＩＦＦＴ器
７１４：パラレル／シリアル変換器（Ｐ／Ｓ）
７１５：サイクリックプレフィックス挿入器（Ｃ／Ｐ）
７１６：デジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ）
７２０：チャンネル
７３０：受信機
７３１：アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ）
７３８：相関部
７３８ａ、ｂ、ｃ：第０、第１、第２相関器
７４０：曖昧性解決部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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