(57)【要約】【課題】ＯＦＤＭ信号を復調するときのキャリア周波数誤差等を補正する。【解決手段】アナログ・デジタル変換回路１０は、サンプリング周波数発振回路１２の出力信号の周波数に従ってＯＦＤＭ信号をサンプリングしてアナログ・デジタル変換し、デジタルＯＦＤＭ信号を生成する。複素乗算回路１４は、デジタルＯＦＤＭ信号をＦＦＴ処理によって複素シンボルに変換する。パイロット信号抽出回路２２は、複素シンボルからパイロット信号を抽出する。演算回路２４は、パイロット信号のサブキャリア間位相差のシンボル間差分を算出し、このシンボル間差分に応じてサンプリング周波数発振回路１２を制御し、アナログ・デジタル変換回路１０のサンプリング周波数を補正する。【選択図】図１
2005184057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原信号が複素シンボル信号列に符号化され、かつパイロット信号が付加されたＯＦＤＭ信号から上記原信号を復調するデジタル信号復調装置において、
上記ＯＦＤＭ信号を所定のサンプリング周波数でアナログ・デジタル変換し、デジタルＯＦＤＭ信号を生成するアナログ・デジタル変換手段と、
上記デジタルＯＦＤＭ信号をＦＦＴ処理によって複素シンボルに変換する複素乗算手段と、
上記複素シンボルから上記パイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、
上記パイロット信号のサブキャリア間位相差のシンボル間差分を算出する演算手段と、
上記サブキャリア間位相差の上記シンボル間差分に応じて上記アナログ・デジタル変換手段の上記サンプリング周波数を補正する補正制御手段とを具えるデジタル信号復調装置。
【請求項２】
上記サブキャリア間位相差の上記シンボル間差分を複数のシンボルに関して求め、複数の上記シンボル間差分の平均又は最小自乗法により、上記シンボル間差分を求めることを特徴とする請求項１記載のデジタル信号復調装置。
【請求項３】
原信号が複素シンボル信号列に符号化され、かつパイロット信号が付加されたＯＦＤＭ信号から上記原信号を復調するデジタル信号復調装置において、
上記ＯＦＤＭ信号を所定のサンプリング周波数でアナログ・デジタル変換し、デジタルＯＦＤＭ信号を生成するアナログ・デジタル変換手段と、
上記デジタルＯＦＤＭ信号をＦＦＴ処理によって複素シンボルに変換する複素乗算手段と、
該複素乗算手段にキャリア周波数を有する信号を供給する発振手段と、
上記複素シンボルから上記パイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、
任意のサブキャリアにおける上記パイロット信号の位相角度のシンボル間差分を算出する演算手段と、
上記位相角度の上記シンボル間差分に応じて上記発振手段を制御し、上記キャリア周波数の誤差を補正する補正制御手段とを具えるデジタル信号復調装置。
【請求項４】
原信号が複素シンボル信号列に符号化され、かつパイロット信号が付加されたＯＦＤＭ信号から上記原信号を復調するデジタル信号復調装置において、
上記ＯＦＤＭ信号を所定のサンプリング周波数でアナログ・デジタル変換し、デジタルＯＦＤＭ信号を生成するアナログ・デジタル変換手段と、
上記デジタルＯＦＤＭ信号をＦＦＴ処理によって複素シンボルに変換する複素乗算手段と、
該複素乗算手段にキャリア周波数を有する信号を供給する発振手段と、
上記複素シンボルから上記パイロット信号を抽出するパイロット信号抽出手段と、
任意のサブキャリアにおける上記パイロット信号の位相角度を算出する演算手段と、
上記位相角度に応じて上記発振手段を制御し、上記キャリア周波数信号の位相を補正する補正制御手段とを具えるデジタル信号復調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地上波デジタル・テレビジョン放送、無線ＬＡＮ等のＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplex）方式の伝送方式を用いたデジタル信号復調装置に関し、特に受信時におけるキャリア周波数誤差、サンプリング周波数誤差、キャリア周波数の位相誤差を補正できるデジタル信号復調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上波デジタル・テレビジョン放送、無線ＬＡＮでは、ＯＦＤＭを用いた伝送方式を採用し、ガードインターバルを設けることで、マルチパスへの耐性を高めている。
【０００３】
ＯＦＤＭ方式を用いた情報の送受信では、伝送側において、伝送したい情報（原信号）を並列に変換し、それぞれをＱＰＳＫ方式などのデジタル変調方式でデジタル変調信号にエンコードする。これらを逆フーリエ変換し、直交変調を行った後、無線周波数（ＲＦ）に変換して伝送する。受信側では、無線周波数を中間周波数にダウンコンバートて得られるＯＦＤＭ信号に対して直交検波を行い、更にＦＦＴ処理によって複数のデジタル変調信号を抽出し、これを送信時に用いた変調方式（ＱＰＳＫなど）でデコードすることによって、原信号を得る。
【０００４】
このとき、受信側におけるＯＦＤＭ復調時に送受信間のサンプリング周波数誤差やキャリア周波数誤差、キャリア周波数の位相誤差が存在すると、正しいデータ（原信号）を復調できなくなることもあるので、これら誤差を補正する必要がある。従来から、ガードインターバルと有効シンボル期間の後部との相関演算から誤差を算出し、補正する方法などが知られている。
【０００５】
特開２０００−１９６５６０号公報は、キャリア周波数誤差を検出する手法を開示している。これは、まず、サブキャリアの干渉がキャリア周波数誤差に従って変化することを利用し、サブキャリ毎の電力差を用いて検出する。具体的には、００６７段落に示されるように、所定のキャリア周波数誤差がある場合の計算上のＤＦＴ（Discrete Fourier Transform）の出力系列を予め求め、これと受信信号から算出したＤＦＴ出力系列との相関関係からキャリア周波数誤差を求めている。
【特許文献１】特開２０００−１９６５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来より、サンプリング周波数及びキャリア周波数に関する誤差を補正する技術に知られているが、本発明は、デジタル信号復調装置におけるサンプリング周波数及びキャリア周波数に関する誤差を補正する新たな技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、原信号が複素シンボル信号列に符号化され、かつパイロット信号が付加されたＯＦＤＭ信号から原信号を復調するデジタル信号復調装置に関する。アナログ・デジタル変換手段では、ＯＦＤＭ信号を所定のサンプリング周波数でアナログ・デジタル変換し、デジタルＯＦＤＭ信号を生成する。複素乗算手段は、このデジタルＯＦＤＭ信号をＦＦＴ処理によって複素シンボルに変換する。パイロット信号抽出手段は、複素シンボルからパイロット信号を抽出する。演算手段は、抽出したパイロット信号のサブキャリア間位相差のシンボル間差分を算出する。そして、補正制御手段がサブキャリア間位相差のシンボル間差分に応じてアナログ・デジタル変換手段のサンプリング周波数を制御し、補正する。なお、シンボル間差分を求める場合には、サブキャリア間位相差のシンボル間差分を複数のシンボルに関して求め、複数のシンボル間差分の平均を取るか又は最小自乗法を用いても良い。
【０００８】
また、本発明によるデジタル信号復調装置は、演算手段で任意のサブキャリアにおけるパイロット信号の位相角度のシンボル間差分を算出し、この位相角度のシンボル間差分に応じて複素乗算手段にキャリア周波数を有する信号を供給する発振手段を制御し、キャリア周波数の誤差を補正するようにしても良い。更に、複数のあるサブキャリアの内、周波数が中位にあるサブキャリアにおけるパイロット信号の位相角度を求め、この位相角度だけ発振手段におけるキャリア周波数の位相を補正するようにしても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明によるデジタル信号復調装置の機能ブロック図である。図しないが、この回路は、周知のマイクロプロセッサ、ハードディスク、キーボード等から構成される制御手段と接続されている。また、制御のためのプログラムは、例えば、ハードディスクなどの記憶手段に記憶されている。
【００１０】
アナログ・デジタル変換回路（ＡＤＣ）１０は、ＯＦＤＭ信号を受けて、サンプリング周波数発振回路１２の出力信号の周波数で定まるサンプリング周波数に従ってデジタルＯＦＤＭ信号を生成する。このＯＦＤＭ信号は、例えば、送信側からＲＦ周波数で送られたものを受信し、ＩＦ周波数へとダウンコンバートすることによって得られたものであり、パイロット信号を含んでいる。複素乗算回路１４は、キャリア周波数発振回路１６からのキャリア周波数の信号を受けてデジタルＯＦＤＭ信号をＩ（実数）成分及びＱ（虚数）成分に分離し、更にＦＦＴ演算回路１８において、これらを時間領域データから周波数領域データに変換することで、複素シンボル信号が生成される。複素シンボル信号は、デコーダ２０においてＱＰＳＫなどの送信時に使用したデジタル変調方式に従ってデコードされ、これによって原信号が得られる。複素シンボル信号は、パイロット信号抽出回路２２にも供給され、パイロット信号が抽出される。
【００１１】
図２は、サンプリング周波数誤差がある場合の送信信号と受信信号のシンボル期間の関係の一例を示すタイミングチャートである。ここでは、受信側のサンプリング周波数が送信側より若干高い例を示し、このために送信側のシンボル期間をＴｓより、受信側のシンボル期間をＴｓ’の方が短くなっている。このため、シンボル期間を繰り返す度に、シンボル期間のずれが、L(Ts'−Ts)、2L（Ts'−Ts）、3L（Ts'−Ts）と大きくなっていく。この場合、それぞれ別々のサブキャリアに含まれるパイロット信号Ａとパイロット信号Ｂの間の位相差θｐもシンボル期間毎に順次大きくなっていく。このときＬは、ガード期間を含む１シンボル期間のサンプル数である。
【００１２】
ここで、シンボル期間毎に位相差θｐがどの程度大きくなるか、即ち、時間的に隣り合うシンボルにそれぞれに含まれるパイロット信号Ａとパイロット信号Ｂの間の位相差θｐの差分をΔθｐとすると、Δθｐと送受信間のサンプリング周期誤差「Ts'−Ts」は次の数式１で表される。
【００１３】
【数１】
2005184057.tif 000003
Ts  ：送信側サンプリング周期
Ts' ：受信側サンプリング周期
Ｎ  ：OFDM変調に使用したFFT長（ガード期間を含まない１シンボル期間のサンプル数）
Ｌ  ：ガード期間を含む１シンボル期間のサンプル数
【００１４】
更に、θｐは、シンボル期間のずれΔＴの誤差が±Ts以内にあるときには次の数式２が成立すると考えることもできる。
【００１５】
【数２】
2005184057.tif 000004
【００１６】
演算回路２４は、パイロット信号抽出回路２２からのパイロット信号を受けて、それぞれ別のサブキャリにあるパイロット信号間の位相差θｐを算出し、更にこの位相差θｐのあるシンボルとその次のシンボルにおける差分、即ち、シンボル間差分Δθｐを算出する。具体的には、複数のシンボル間について、シンボル間差分Δθｐを求めて平均するか、最小自乗法を用いて算出すると、ノイズや周波数特性の歪みの影響を低減することができて良い。なお、位相差θｐを求めには、まずパイロット信号ＡについてＩＱ成分から逆正接関数を用いて位相角度θｃを求め、同様にしてパイロット信号Ｂの位相角度θｃを求める。そして、これらの差分を取れば、位相差θｐを算出できる。このときの位相角度θｃには、サブキャリ周波数に対して正規化したものを利用する。続いて、演算回路２４は、数式１を使って、サンプリング周波数誤差「Ts'−Ts」を算出し、サンプリング周波数発振回路の発振周波数を制御して、適切な周波数に補正する。
【００１７】
次に、本発明におけるキャリア周波数誤差の補正について説明する。演算回路２４は、任意のサブキャリのパイロット信号について、そのＩＱ成分から逆正接関数を用いて位相角度θｃを求める。更にあるシンボルとその次のシンボルにおける位相角度θｃの差分、即ち、位相角度θｃのシンボル間の差分Δθｃを求める。キャリア周波数誤差をΔｆｃとすると、位相角度θｃのシンボル間差分Δθｃとの関係は、次の数式３を用いて求めることができる。
【００１８】
【数３】
2005184057.tif 000005
Ts：サンプリング周期
Ｌ：ガード期間を含む１シンボル期間のサンプル数
【００１９】
パイロット信号の位相角度θｃのシンボル間差分Δθｃは、複数のシンボル間について差分Δθｃを求め、これらを平均するか、最小自乗法などを用いて求めると良い。これによって、ノイズや周波数特性の歪みの影響を低減することができる。演算回路２４は、数式３を用いて求めたキャリア周波数誤差を用いて、キャリア周波数発振回路１６で生成するキャリア周波数の誤差を補正するように制御する。
【００２０】
次に本発明によるキャリア周波数の位相補正について説明する。キャリア周波数位相補正は、ＦＦＴ処理を行った後に行うことも可能であるが、演算処理が多くなる。そこで、本発明では、ＦＦＴ処理の前にキャリア周波数の位相のずれをおおよそ補正することで、ＦＦＴ処理後における位相誤差補正の演算量を減少させる。
【００２１】
演算回路２４は、最小自乗法などの方法でサブキャリア周波数に対する各パイロットサブキャリアの位相値の近似多項式を求め，その多項式から特定のサブキャリアの位相の推定値θｃを求める。この特定のサブキャリアは、複数あるサブキャリアのなかで平均的な位相のずれを示すものが好ましいので、一般的には周波数が中心に位置するサブキャリア（中心サブキャリア）とするのが好ましい。そして、演算回路２４は、キャリア周波数発振回路１６を制御し、複素乗算回路１４に供給するキャリア周波数信号の位相を−θｃだけ補正する。これにより、位相角度θｃの算出に使用したサブキャリはもちろんであるが、他のサブキャリの位相角度もゼロに近づくように作用するので、ＦＦＴ処理後における位相補正演算の量を低減することができる。
【００２２】
以上のように、本発明によるデジタル信号復調装置は、キャリア周波数誤差、サンプリング周波数誤差、キャリア周波数の位相誤差を補正するので、より適切にデジタル・データを復調することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、地上波デジタル放送、無線ＬＡＮなどＯＦＤＭ変調された信号を復調するデジタル信号復調装置に幅広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるデジタル復調装置の機能ブロック図である。
【図２】サンプリング周波数誤差がある場合の送信信号と受信信号のシンボル期間の関係の一例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１２      サンプリング周波数発振回路
１４      複素乗算回路
１６      キャリア周波数発振回路
１８      ＦＦＴ演算回路
２０      デコーダ
２２      パイロット信号抽出回路
２４      演算回路
【図１】
2005184057.tif 000006
【図２】
2005184057.tif 000007