(57)【要約】【課題】マルチパス環境下で生じる符号間干渉、および同一シンボル内のキャリア間干渉の影響による伝送特性の劣化を低減する。【解決手段】シンボル同期タイミング候補検出回路１０８にて、ガード相関電力値が最大となるサンプリング点を検出し、このサンプリング点を基準にその前後一定期間内でＮ個のシンボル同期タイミング候補を決定する。送信信号のフレーム・フォーマットにおいて、同一パターンのパイロット・シンボルを連続させておき、Ｎ個のパイロット相関回路１１０１〜１１０Ｎで上記タイミング候補それぞれのタイミングでパイロット相関電力を求め、比較判定器１１１で符号間干渉が最小、つまりパイロット相関電力が最大となるタイミング候補を判定し、セレクタ１１２により判定結果に対応する候補をシンボル同期タイミングとして選択し、ＧＩ除去回路１０７のＦＦＴウィンドウの開始タイミングとする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロット・シンボルが挿入されたフレーム構成を有する送信データを受信して、受信信号の復調タイミングを検出するシンボル同期回路であって、
前記受信信号と前記受信信号を所定の時間遅延させた遅延信号との相関を検出し、
前記相関値に基づいて前記受信信号の信号成分対雑音成分比を検出し、当該検出値が最大となるサンプリング点を基準に前記受信信号の復調タイミング候補位置を複数決定し、
前記復調タイミング候補位置を基に前記パイロット・シンボルと前記受信信号とのパイロット相関を検出し、当該検出値が最大となる復調タイミング位置を受信信号の復調タイミングとして決定することを特徴とするシンボル同期回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を採用した通信システムに係り、特に受信側でシンボル同期を確立するためのシンボル同期回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭ方式を採用する通信システムとして、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、地上波ディジタル・テレビジョン放送等が知られている。このＯＦＤＭ方式を採用する通信システムでは、送信信号が多数の散乱物で反射されて多重波として受信された場合に、ＯＦＤＭシンボル間の符号間干渉、および同一シンボル内のキャリア間干渉が発生して、伝送特性が大幅に劣化する。そこで、送信側でガード・インターバル（以下ＧＩ）を挿入し、受信側でシンボル同期により多重波を考慮したＦＦＴ（高速フーリエ変換）復調範囲を決定することで、伝搬路の遅延広がりによる直交性の崩れを防ぐようにしている。
【０００３】
以下に、従来のＯＦＤＭ方式の受信装置におけるシンボル同期回路について、簡単に説明する。
【０００４】
まず、ＯＦＤＭ方式における送信信号のフレーム・フォーマットは、図３（ａ）に示すように、データ・シンボルとパイロット・シンボルがそれぞれ所定の順序で配置される。個々のシンボルはＯＦＤＭシンボルと呼ばれ、図３（ｂ）に示すようにガード・インターバル（ＧＩ）と有効シンボルで構成される。ＧＩは有効シンボルの後部のデータを先頭にコピーしたものである。
【０００５】
従来のシンボル同期回路は、一般的に図４に示すように構成される。まず、シンボル同期回路には、ＯＦＤＭ受信信号がディジタル値に変換された状態で入力される。この受信ディジタル信号は第１のメモリ１０１により有効シンボル期間に相当する時間、つまりＯＦＤＭシンボル時間からＧＩ時間を除いた時間だけ遅延される。その後、ガード相関回路１０２により、入力受信ディジタル信号と第１のメモリ１０１で遅延された受信ディジタル信号との相関電力が求められる。ＧＩは有効シンボルの最後の部分が有効シンボルの前にコピーされたものなので、ＧＩがガード相関回路１０２に入力された時点で最も大きな相関電力値が得られる。この相関電力の演算はガード相関と呼ばれ、ガード相関電力値の最大値はＳＮ比が最大であることを意味する。
【０００６】
次に、ガード相関回路１０２で求められたガード相関電力値は加算器１０３でＯＦＤＭシンボル内のサンプリング点毎に過去のガード相関電力の累積値と加算され、第２のメモリ１０４に記憶される。ガード相関電力値が一定の期間に渡って累積されると、セレクタ１０５はＯＦＤＭシンボル期間に渡ってゼロ（０）を選択出力して第２のメモリ１０４の累積値をクリアする。
【０００７】
一方、ピーク検出回路１０６では、第２のメモリ１０４から一定期間に渡るガード相関電力の累積値を読み出し、ＯＦＤＭシンボル内における全てのサンプリング点の中から最大値をとるサンプリング点を検出して、その検出位置のタイミング信号をＧＩ除去回路１０７へ出力する。ＧＩ除去回路１０７では、ピーク検出回路１０６からのタイミング信号を受けて、受信ディジタル信号の各ＯＦＤＭシンボルから相関電力最大値の検出位置を先頭に有効シンボル長に相当する期間の信号を抜き出すことでＧＩを除去し、後段のＦＦＴ復調する信号を得る。ＦＦＴ復調の対象となる範囲はＦＦＴウィンドウと呼ばれる。
【０００８】
ところで、上記ガード相関回路１０２では、最大ガード相関電力の位置をＧＩの中央に対応させている。つまり、最大ガード相関電力の位置から±１／２・ＧＩ時間以内の期間に存在する多重波（パス）による符号間干渉、および同一シンボル内のキャリア間干渉は発生しないようにしている。
【０００９】
しかしながら、実際には、ガード相関電力が最大となる位置から±１／２・ＧＩ時間相当の期間以上離れた位置に相関電力の大きいパスが存在する場合がある。このような場合には、対象とするシンボルのＦＦＴウィンドウ内に隣接シンボルが侵入し、符号間干渉、および同一シンボル内のキャリア間干渉を引き起こしてしまう。これは、ガード相関自体はＳＮ比の高いサンプリング点を検出できるものの、干渉電力の大きさを検出できないからである。
【００１０】
この様子を図５に示す。図５（ａ）は多重波としてパス＃１〜＃６が存在している状態、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すパス＃１〜＃６多重波を受信した時のガード相関電力の演算出力波形を示している。同図から明らかなように、相関電力値が最大となる相関ピーク位置をシンボル同期タイミングとしてＦＦＴウィンドウを決定した場合には、符号間干渉を生じてしまう。
【００１１】
このように、従来のシンボル同期回路では、無線伝搬路の特性によっては符号間干渉および同一シンボル内のキャリア間干渉の大きい位置を含んだままＦＦＴ復調してしまい、伝送特性が劣化してしまうという問題があった。
【００１２】
尚、ＦＦＴウィンドウ位置の制御に関する公知文献として、マルチパス遅延波によって生じる相関ピーク位置のばらつきを検出し、その検出結果から相関ピーク位置の移動平均を求め、この移動平均結果に基づいてＦＦＴウィンドウの位置を制御する技術を開示したもの（例えば、特許文献１）、マルチパス環境下で、一定時間内に相関ピーク値が複数回現れる場合に、最も速く検出された相関ピーク値のタイミングを基にＦＦＴウィンドウの位置を決定する技術を開示したもの（例えば、特許文献２）がある。但し、いずれの文献にも、パス間の干渉電力の大きさを考慮してＦＦＴウィンドウ位置を決定することに関する記載はなく、これらの文献に記載される技術を用いても、上述の問題を解決することはできない。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−１４１８８５号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開２０００−２２４１３２号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、マルチパス環境下で生じる符号間干渉、および同一シンボル内のキャリア間干渉の影響による伝送特性の劣化を低減することのできるシンボル同期回路を提供することを目的とする。
【００１６】
【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、パイロット・シンボルが挿入されたフレーム構成を有する送信データを受信して、受信信号の復調タイミングを検出するシンボル同期回路であって、前記受信信号と前記受信信号を所定の時間遅延させた遅延信号との相関を検出し、前記相関値に基づいて前記受信信号の信号成分対雑音成分比を検出し、当該検出値が最大となるサンプリング点を基準に前記受信信号の復調タイミング候補位置を複数決定し、前記復調タイミング候補位置を基に前記パイロット・シンボルと前記受信信号とのパイロット相関を検出し、当該検出値が最大となる復調タイミング位置を受信信号の復調タイミングとして決定することを特徴とする。
【００１７】
具体的には、フレーム内にデータ・シンボルと少なくとも２個が連続配置されるパイロット・シンボルによる複数のＯＦＤＭシンボルを備え、各ＯＦＤＭシンボルが有効シンボルの前にガード・インターバルが付加されたフレーム・フォーマット構造のＯＦＤＭ信号を受信してディジタル化し、この受信ディジタル信号からシンボル同期タイミングに基づいて決定されるＦＦＴウィンドウ内の有効シンボルを抽出しＦＦＴ復調するＯＦＤＭ信号受信装置に用いられ、受信ディジタル信号を入力して有効シンボル相当の時間遅延する第１の遅延手段と、前記受信ディジタル信号と前記第１の遅延手段で遅延された受信ディジタル信号とのガード相関電力値を求めるガード相関手段と、所定期間に渡ってＯＦＤＭシンボル内のサンプリング点毎に前記ガード相関手段で得られるガード相関電力値と過去のガード相関電力値の累積値とを加算して累積加算値を求める累積加算手段と、この手段で累積期間内に得られた各サンプリング点における累積加算値の中で最大値となるサンプリング点を検出し、このサンプリング点を基準に前後一定の期間内に存在するＮ（Ｎは自然数）個のサンプリング点を特定し、特定されたＮ個のサンプリング点の位置をそれぞれシンボル同期タイミング候補として決定する候補決定手段と、前記受信ディジタル信号を入力してＯＦＤＭシンボル相当の時間遅延する第２の遅延手段と、前記候補決定手段で決定されたＮ個のタイミング候補それぞれのタイミングで、前記受信ディジタル信号と前記第２の遅延手段で遅延された受信ディジタル信号との相関演算により連続するパイロット・シンボルによるパイロット相関電力値を求めるパイロット相関手段と、このパイロット相関手段で得られたＮ個のパイロット相関電力値の中から最大値となる電力値に対応するタイミング候補を、前記ＦＦＴウィンドウを決定するためのシンボル同期タイミングとして選択する選択手段とを具備する構成とする。
【００１８】
上記構成によるシンボル同期回路では、ガード相関電力値が最大となる、すなわちＳＮ比が最大となるサンプリング点を基準に、その前後一定期間内でＮ個のシンボル同期タイミング候補を決定し、各候補のタイミングでパイロット・シンボル間の相関電力を求める。送信信号のフレーム・フォーマットが少なくとも２つのパイロット・シンボルを連続配置していることから、パイロット相関電力を求めると、符号間干渉を生じている場合には、相関電力値が低下する。そこで、パイロット相関電力が最大、つまり符号間干渉が最小となるタイミング候補を選択し、ＦＦＴウィンドウの開始タイミングとする。これにより、符号間干渉、および同一シンボル内のキャリア間干渉の影響による伝送特性の劣化を最小にすることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
図１はＯＦＤＭ受信装置に用いられる、本発明に係るシンボル同期回路の構成を示すブロック図である。但し、図１において、図４と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは主に異なる部分を中心に説明する。
【００２１】
このシンボル同期回路には、受信されたＯＦＤＭ信号がディジタル化された状態で入力される。この受信ディジタル信号は第１のメモリ１０１により有効シンボル期間に相当する時間だけ遅延される。その後、相関回路１０２により、ＯＦＤＭシンボル内のサンプリング点毎に入力受信ディジタル信号と遅延された受信ディジタル信号との相関電力値が求められる。
【００２２】
相関回路１０２で求められたガード相関電力値は加算器１０３でＯＦＤＭシンボル内のサンプリング点毎に過去のガード相関電力の累積値と加算され、第２のメモリ１０４に記憶される。ガード相関電力が一定の期間に渡って累積されると、セレクタ１０５がＯＦＤＭシンボル期間に渡ってゼロ（０）を選択出力する。これにより第２のメモリ１０４に蓄積された累積値がクリアされる。
【００２３】
一方、シンボル同期タイミング候補検出回路１０８は、第２のメモリ１０４から累積期間中に蓄積された累積加算値を読み出し、その中で最大値をとるサンプリング点を基準に前後１／２ＧＩ時間に相当する一定の期間内で累積加算値の上位Ｎ（Ｎは２以上の自然数）個のサンプリング点を検出し、検出したＮ個のサンプリング点の位置をそれぞれシンボル同期タイミング候補として決定して、各候補のタイミング信号を発生する。
【００２４】
また、入力受信ディジタル信号は、第３のメモリ１０９にも供給される。この第３のメモリ１０９は、受信ディジタル信号をＯＦＤＭシンボル相当の時間遅延するもので、この遅延出力は第１乃至第Ｎ（Ｎは自然数）のパイロット相関回路１１０１〜１１０Ｎに供給される。これらのパイロット相関回路１１０１〜１１０Ｎは、それぞれ上記シンボル同期タイミング候補検出回路１００８で検出されたＮ個のシンボル同期タイミング候補の各タイミング信号を入力し、そのタイミングで入力受信ディジタル信号と第３のメモリ１０９で遅延された受信ディジタル信号との相関電力値を求める。
【００２５】
上記第１乃至第Ｎのパイロット相関回路１１０１〜１１０Ｎで得られた相関電力値は比較判別器１１１で比較され、最大の相関電力値が得られたパイロット相関回路のセット候補が判別される。この比較判別結果は、セレクタ１１２に供給される。このセレクタ１１２は、シンボル同期タイミング候補検出回路１０８で検出されたＮ個のシンボル同期タイミング候補のタイミング信号が与えられ、比較判別器１１１で判別された候補のタイミング信号を選択し、出力する。このタイミング信号は、ＧＩ除去回路１０７に供給される。ＧＩ除去回路１０７は、入力タイミング信号を先頭位置とし有効シンボル長に相当する期間をＦＦＴウィンドウとして決定し、このＦＦＴウィンドウの期間の信号を入力受信ディジタル信号から抜き出すことでＧＩを除去し、後段のＦＦＴ復調する信号を得る。
【００２６】
上記構成において、以下、その処理動作を説明する。
【００２７】
まず、本実施形態では、送信信号のフォーマット構造が、図３に示すように、同一の既知のパターンを持つパイロット・シンボルが２個以上連続していることを条件とする。
【００２８】
まず、ガード相関回路１０２では、受信ディジタル信号と第１のメモリ１０１からの有効シンボル時間遅延した受信ディジタル信号との相関電力値がサンプリング点毎に求められる。ここで、ＧＩは有効シンボルの最後の部分が有効シンボルの前にコピーされたものなので、ＧＩがガード相関回路１０２に入力された時、最も大きな相関電力が得られる。
【００２９】
次に、ガード相関回路１０２で計算されたガード相関電力値は加算器１０３で過去のガード相関電力の累積値とＯＦＤＭシンボル内のサンプリング点毎に加算され、第２のメモリ１０４に記憶される。ガード相関電力値が一定の期間に渡って累積されると、第１のセレクタ１０５がＯＦＤＭシンボル時間に渡ってゼロを選択、出力されるため、第２のメモリ１０４の累積値はクリアされる。
【００３０】
一方、シンボル同期タイミング候補検出回路１０８はガード相関電力の累積値を第２のメモリ１０４から読み出し、ＯＦＤＭシンボル内における全てのサンプリング点の中から最大値をとるサンプリング点を検出する。さらに、最大値の位置を中心とした±１／２・ＧＩ時間相当の期間内に存在する、累積値が大きい上位Ｎ個のサンプリング点を検出する。そして、検出されたＮ個のサンプリング点の位置をシンボル同期タイミング候補とし、それぞれのタイミング候補の位置でタイミング信号を発生する。これらのタイミング信号は、共にセレクタ１１２に供給されると共に、それぞれ第１乃至第Ｎのパイロット相関回路１１０１〜１１０Ｎに与えられる。
【００３１】
第１乃至第Ｎのパイロット相関回路１１０１〜１１０Ｎは、それぞれ与えられたタイミング信号をトリガにして、入力受信ディジタル信号と第３のメモリ１０９によりＯＦＤＭシンボル長相当の時間遅らせた受信ディジタル信号との相関電力値を求める。ここで、ＯＦＤＭ信号のフォーマットを見ると、１フレーム内に同一パターンの２つのパイロット・シンボルが連続して配置されている。このため、各パイロット相関回路１１０１〜１１０Ｎにおいて、１フレーム内で連続するパイロット・シンボル間の相関電力を求める機会が必ず存在する。
【００３２】
第１乃至第Ｎのパイロット相関回路１１０１〜１１０Ｎにおいて、シンボル同期タイミング候補検出回路１０８から出力されるＮ個のタイミング信号をトリガとして、それぞれパイロット・シンボル間の相関電力値を求めてみると、ガード相関電力が最大となる位置から±１／２・ＧＩ時間相当の期間以上離れた位置に相関電力の大きいパスが存在し、符号間干渉を生じている位置では相関電力値が低下する。したがって、パイロット相関回路１１０１〜１１０Ｎで得られたＮ個の相関電力値のうち、最大値をとるときのタイミング位置が最も符号間干渉が少ないことになる。
【００３３】
そこで、比較判定器１１１にて、第１乃至第Ｎのパイロット相関回路１１０１〜１１０Ｎで得られた相関電力値を比較し、最大の相関電力値が得られたパイロット相関回路のタイミング候補がどれかを判別する。この比較判別結果に基づいて、セレクタ１１２にて該当するタイミング候補のタイミング信号を選択し、ＧＩ除去回路１０７にて当該タイミング信号を先頭とするＦＦＴウィンドウを作成する。この様子を図２に示す。
【００３４】
図２（ａ）は、多重波としてパス＃１〜＃６が存在している状態、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すパス＃１〜＃６多重波を受信した時のガード相関電力の演算出力波形、図２（ｃ）はパイロット相関電力の演算出力波形を示している。本実施形態では、図２（ｃ）に示すように、ガード相関電力値が最大となる位置を中心に±１／２ＧＩ時間相当の期間内の上位Ｎ個をシンボル同期タイミング候補とし、それぞれのパイロット相関電力値を求め、この電力値が最大となるタイミング位置をシンボル同期タイミングとして決定している。このため、決定されたタイミング位置を先頭に作成されたＦＦＴウィンドウは、ほぼ符号間干渉のない理想的なＦＦＴウィンドウとなり、ＧＩ除去回路１０７において、最適な有効シンボルを抽出することが可能となる。
【００３５】
したがって、上記構成によるシンボル同期回路は、ＧＩ期間内で最も符号間干渉の少ないタイミングを検出してシンボル同期タイミングとして決定するようにしているので、マルチパス環境下であっても、符号間干渉、および同一シンボル内のキャリア間干渉の影響による伝送特性の劣化を最小限に抑えることができ、これによって極めて高精度なＦＦＴ復調が可能となる。
【００３６】
尚、上記実施形態では、送信信号のフォーマット構造において、連続するパイロット・シンボルは同一パターンであるとしたが、パターンが逆相、つまり位相が１８０度回転したシンボル同士であっても相関電力の算出に特に問題は生じない。また、パイロット・シンボル数は最低２個必要であるが、パイロット・シンボルが３個以上の時は（パイロット・シンボル数−１）個の相関電力を平均すれば、より精度の高いＦＦＴウィンドウの決定が可能である。
【００３７】
また、上記実施形態では、ＧＩ時間相当の期間内でガード相関電力値が最大値から上位Ｎ個のサンプリング位置をシンボル同期タイミング候補としたが、最大値のサンプリング位置の前後に隣接するＮ個のサンプリング位置をシンボル同期タイミング候補としても、ほぼ同程度の効果を期待できる。
【００３８】
尚、パイロット・シンボルを受信した時点で、複数のサンプリング・タイミングでパイロット・シンボル同士のパイロット相関電力を求め、パイロット相関電力が最大となるサンプリング位置をシンボル同期タイミングとして決定するようにしてもよい。この場合にはガード相関処理部分が省略できるため、構成が極めて簡単になる。但し、その精度はガード相関処理による候補を立てた場合と比較して低下する。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ガード相関電力値が最大となる、すなわちＳＮ比が最大となるサンプリング点を基準に、その前後で複数のシンボル同期タイミング候補を決定し、各候補についてパイロット相関から符号間干渉の度合いを測定し、符号間干渉が最小、つまりパイロット相関電力が最大となるタイミング候補を選択し、ＦＦＴウィンドウの開始タイミングとすることで、符号間干渉、および同一シンボル内のキャリア間干渉の影響による伝送特性の劣化を最小にすることができる。したがって、マルチパス環境下で生じる符号間干渉、および同一シンボル内のキャリア間干渉の影響による伝送特性の劣化を低減することのできるシンボル同期回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシンボル同期回路の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】上記実施形態の処理動作を説明するためのタイミング波形図。
【図３】ＯＦＤＭ方式における送信信号のフォーマット構造を示す図。
【図４】従来のシンボル同期回路の構成を示すブロック図。
【図５】従来のシンボル同期回路で符号間誤りを生じる問題点を指摘するためのタイミング波形図。
【符号の説明】
１０１…第１のメモリ、１０２…相関回路、１０３…加算器、１０４…第２のメモリ、１０５…セレクタ、１０６…ピーク検出回路、１０７…ＧＩ除去回路、１０８…シンボル同期タイミング候補検出回路、１０９…第３のメモリ、１１０１…第１のパイロット相関回路、１１０Ｎ＋１…第Ｎ＋１のパイロット相関回路、１１１…比較判定器、１１２…セレクタ。
【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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