(57)【要約】【課題】  走行する自動車等の移動体においてＯＦＤＭ信号を受信するとき、ドプラー効果により受信周波数に変化（周波数ずれ）が生じキャリア間の直交性が失われ、ＯＦＤＭ信号復調後に符号誤りが発生するため、周波数ずれを補正する必要がある。【解決手段】  ガードインターバルが付加されたＯＦＤＭ信号では、シンボルの先頭に近い一部信号（信号Ａ）と、信号Ａとは同一シンボル期間内でかつ一有効シンボル期間離れた一部信号（信号Ｂ）とは同一信号である。しかし、ＯＦＤＭ信号に周波数ずれがあると、周波数ずれの量に比例して信号Ａと信号Ｂとの間に位相差が生じ２つの信号は異なってくる。本発明はこの位相差を検出し、ＯＦＤＭ信号の周波数ずれを補正するものである。【選択図】図４
2007221742.tif 000002
【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信号をデイジタル信号に変換する第一のステップと、前記第一のステップの出力信号をベースバンド帯複素信号に変換する第二のステップと、前記第二のステップの出力信号の周波数ずれを検出する第三のステップとを備え、
前記第三のステップは前記第二のステップの出力信号におけるガードインターバル期間内の第一の一部信号を記憶する第四のステップと、前記第一の一部信号とは一有効シンボル期間だけ離れた第二の一部信号と前記第四のステップの出力信号との位相差を算出する第五のステップと、前記第五のステップの出力信号から位相差を決定する第六のステップと、を備えていることを特徴とするＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及びその補正装置。
【請求項２】
ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号をデイジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号をベースバンド帯複素信号に変換する直交検波器と、前記直交検波器の出力信号から周波数ずれを検出する周波数ずれ検出部とを備え、
前記周波数ずれ検出部は前記直交検波器の出力信号におけるガードインターバル期間内の第一の一部信号を記憶する記憶手段と、前記第一の一部信号とは一有効シンボル期間だけ離れた第二の一部信号と前記記憶手段の出力信号との位相差を算出する位相差算出手段と、前記位相差算出手段の出力信号から位相差を決定する位相差決定手段と、
を備えていることを特徴とするＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及びその補正装置。
【請求項３】
請求項２記載の位相差算出手段は、前記第二の一部信号と前記記憶手段の出力信号とを複素除算し、位相変換して位相差を算出することを特徴とする請求項２記載のＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及びその補正装置。
【請求項４】
請求項２記載の位相差算出手段は、前記第二の一部信号と前記記憶手段の出力信号とについて、サンプリング点ごとの位相を各々算出し、算出した位相を差し引いて位相差を算出することを特徴とする請求項２記載のＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及びその補正装置。
【請求項５】
請求項２記載の位相差決定手段は、請求項２記載または３記載または４記載の位相差算出手段の出力信号の中から、前記第二の一部信号の絶対値と前記記憶手段の出力信号の絶対値とが共に一定レベル以上であるサンプル点における当該の信号を選択し平均値を算出して位相差を決定することを特徴とする請求項２記載または３記載または４記載のＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及びその補正装置。
【請求項６】
ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号をデイジタル信号に変換する第一のステップと、前記第一のステップの出力信号をベースバンド帯複素信号に変換する第二のステップと、前記第二のステップの出力信号の周波数ずれを検出する第三のステップと、前記第三のステップの出力信号により前記第二のステップの出力信号の周波数ずれを補正する第四のステップとを備え、
前記第三のステップは、前記第二のステップの出力信号におけるガードインターバル期間内の第一の一部信号を記憶する第五のステップと、前記第一の一部信号とは一有効シンボル期間だけ離れた第二の一部信号と前記第五のステップの出力信号との位相差を算出する第六のステップと、前記第六のステップの出力信号から位相差を決定する第七のステップと、前記第四のステップは、前記第三のステップの出力信号を極座標の位相に換算して複素数を算出し補正係数を算出する第八のステップと、前記第八のステップの出力信号と前記第二のステップの出力信号とを複素乗算する第九のステップと、
を備えていることを特徴とするＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及びその補正装置。
【請求項７】
ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号をデイジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号をベースバンド帯複素信号に変換する直交検波器と、前記直交検波器の出力信号から周波数ずれを検出する周波数ずれ検出部と、前記周波数ずれ検出部の出力信号により前記直交検波器の出力信号の周波数ずれを補正する周波数ずれ補正部とを備え、
前記周波数ずれ検出部は前記直交検波器の出力信号におけるガードインターバル期間内の第一の一部信号を記憶するの記憶手段と、前記第一の一部信号とは一有効シンボル期間離れた第二の一部信号と前記記憶手段の出力信号との位相差を算出する位相差算出手段と、前記位相差算出手段の出力信号から位相差を決定する位相差決定手段と、
前記周波数ずれ補正部は、前記周波数ずれ検出部の出力信号を極座標の位相に換算して複素数を算出し補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記補正係数算出手段の出力信号と前記直交検波器の出力信号とを複素乗算する周波数ずれ補正手段と、
を備えていることを特徴とするＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及びその補正装置。
【請求項８】
請求項７記載の位相差算出手段は、前記第二の一部信号と前記記憶手段の出力信号とを複素除算し、位相変換してして位相差を算出することを特徴とする請求項７記載のＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及びその補正装置。
【請求項９】
請求項７記載の位相差算出手段は、前記第二の一部信号と前記記憶手段の出力信号とについて、サンプリング点ごとの位相を各々算出し、算出した位相を差し引いて位相差を算出することを特徴とする請求項７記載のＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及びその補正装置。
【請求項１０】
請求項７記載の位相差決定手段は、請求項７記載または８記載または９記載の位相差算出手段の出力信号の中から、前記第二の一部信号の絶対値と前記記憶手段の出力信号の絶対値とが共に一定レベル以上であるサンプル点における当該の信号を選択し平均値を算出して位相差を決定することを特徴とする請求項７記載または８記載または９記載のＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及びその補正装置。
【請求項１１】
請求項７記載の補正係数算出手段は、請求項７記載または１０記載の位相差決定手段の出力信号から一サンプル間の位相差を算出する除算器と、メモリ回路と、前記除算器の出力信号と前記メモリ回路の出力信号とを加算する加算器と、前記メモリ回路の出力信号を極座標の位相として複素数に変換する演算器と、
を備え、前記メモリ回路は前記加算器の出力信号を記憶することを特徴とする請求項７記載または８記載または９記載または１０記載の
ＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及びその補正装置。
【請求項１２】
請求項７記載の補正係数算出手段は、請求項７記載または１０記載の位相差決定手段の出力信号から一サンプル間の位相差を算出する除算器と、前記除算器の出力信号を極座標の位相として複素数に変換する演算器と、メモリ回路と、前記演算器の出力信号と前記メモリ回路の出力信号とを乗算する乗算器と、
を備え、前記メモリ回路は前記乗算器の出力信号を記憶することを特徴とする請求項７記載または８記載または９記載または１０記載のＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及びその補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自動車など走行する移動体におけるＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）信号の受信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  ＯＦＤＭ信号は直交した多数のキャリアから構成され、各キャリアは振幅と位相が独立に変調されている。このＯＦＤＭ信号を自動車など走行する移動体において受信するとドプラー効果により受信周波数に変化（周波数ずれ）が生じ、キャリア間の直交性が失われ、この結果、ＯＦＤＭ信号復調後に符号誤りが発生する。周波数ずれは移動体の速度に比例して大きくなり、これに伴い符号誤り率も大きくなるため周波数ずれを補正する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しよとする課題】
【０００３】  本発明は、自動車など走行する移動体におけるＯＦＤＭ信号の受信において生じる周波数の変化（周波数ずれ）を検出し、補正する装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号ではシンボルの先頭または先頭に近い一部信号（信号Ａ）と、信号Ａと同一シンボル期間内にありかつ前記一部信号から一有効シンボル期間離れた一部信号（信号Ｂ）とは同一である。しかし、走行する自動車など移動体における受信においてＯＦＤＭ信号では受信する周波数にずれが生じることにより、信号Ａから信号Ｂまでの間にキャリアの位相が少しずつ変化するため信号Ａと信号Ｂは異なってくる。
本発明は、信号Ａと信号Ｂとの位相差△θを求め、△ｆを補正するものである。
【０００５】  この目的を達成するため、本発明のＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及び補正装置は、
ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号をデイジタル信号に変換する第一のステップと、前記第一のステップの出力信号をベースバンド帯複素信号に変換する第二のステップと、前記第二のステップの出力信号の周波数ずれを検出する第三のステップとを備え、
前記第三のステップは前記第二のステップの出力信号におけるガードインターバル期間内の第一の一部信号を記憶する第四のステップと、前記第一の一部信号とは一有効シンボル期間だけ離れた第二の一部信号と前記第四のステップの出力信号との位相差を算出する第五のステップと、前記第五のステップの出力信号から位相差を決定する第六のステップと、
を備えていることを特徴とする。
【０００６】  また、本発明ＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及び補正装置は、
ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号をデイジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号をベースバンド帯複素信号に変換する直交検波器と、前記直交検波器の出力信号から周波数ずれを検出する周波数ずれ検出部とを備え、
前記周波数ずれ検出部は前記直交検波器の出力信号におけるガードインターバル期間内の第一の一部信号を記憶する記憶手段と、前記第一の一部信号とは一有効シンボル期間だけ離れた第二の一部信号と前記記憶手段の出力信号との位相差を算出する位相差算出手段と、前記位相差算出手段の出力信号から位相差を決定する位相差決定手段と、
を備えていることを特徴とする。
【０００７】  また、本発明ＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及び補正装置は、
ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号をデイジタル信号に変換する第一のステップと、前記第一のステップの出力信号をベースバンド帯複素信号に変換する第二のステップと、前記第二のステップの出力信号の周波数ずれを検出する第三のステップと、前記第三のステップの出力信号により前記第二のステップの出力信号の周波数ずれを補正する第四のステップとを備え、
前記第三のステップは、前記第二のステップの出力信号におけるガードインターバル期間内の第一の一部信号を記憶する第五のステップと、前記第一の一部信号とは一有効シンボル期間だけ離れた第二の一部信号と前記第五のステップの出力信号との位相差を算出する第六のステップと、前記第六のステップの出力信号から位相差を決定する第七のステップと、
前記第四のステップは、前記第三のステップの出力信号から一サンプルごとの位相量を算出し、その位相量を極座標の位相として複素数に変換し補正係数を算出する第八のステップと、前記第八のステップの出力信号と前記第二のステップの出力信号とを複素乗算する第九のステップと、
を備えていることを特徴とする。
【０００８】  また、本発明ＯＦＤＭ周波数ずれ検出装置及び補正装置は、
ガードインターバルを有するＯＦＤＭ信号をデイジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器の出力信号をベースバンド帯複素信号に変換する直交検波器と、前記直交検波器の出力信号から周波数ずれを検出する周波数ずれ検出部と、前記周波数ずれ検出部の出力信号により前記直交検波器の出力信号の周波数ずれを補正する周波数ずれ補正部とを備え、
前記周波数ずれ検出部は前記直交検波器の出力信号におけるガードインターバル期間内の第一の一部信号を記憶するの記憶手段と、前記第一の一部信号とは一有効シンボル期間離れた第二の一部信号と前記記憶手段の出力信号との位相差を算出する位相差算出手段と、前記位相差算出手段の出力信号から位相差を決定する位相差決定手段と、
前記周波数ずれ補正部は、前記周波数ずれ検出部の出力信号から一サンプルごとの位相量を算出し、その位相量を極座標の位相として複素数に変換し補正係数を算出する補正係数算出手段と、前記補正係数算出手段の出力信号と前記直交検波器の出力信号とを複素乗算する周波数ずれ補正手段と、
を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】  本発明は、ＯＦＤＭ信号の周波数ずれを検出し補正ができるので、自動車など走行する移動体におけるＯＦＤＭ信号の受信を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】  以下に図面を使って、実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１１】  図１に本発明第一の実施例構成図を示す。図１は入力端子１に入力された直交変調されているＯＦＤＭ信号をデイジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２と、Ａ／Ｄ変換器２の出力信号をベースバンド帯複素信号に変換する直交検波器３と、直交検波器３の出力信号から周波数ずれを検出する周波数ずれ検出部４と、から構成される。なお、直交検波器３の出力信号は直交性を有する２つのデイジタル信号から構成され、周波数ずれ検出部４においてこの信号は一方を実部・他方を虚部とした複素信号として扱われる。【００１２】  図１周波数ずれ検出部４は、直交検波器３の出力信号におけるガードインターバル期間内の第一の一部信号を記憶する記憶手段５と、前記第一の一部信号とは一有効シンボル期間だけ離れた第二の一部信号と記憶手段５の出力信号との位相差を算出する位相差算出手段６と、位相差算出手段６の出力信号から位相差を決定する位相差決定手段７と、から構成される。【００１３】  図２（ａ）に、ＯＦＤＭ信号２１と、ガードインターバル期間２３と、有効シンボル期間２４と、ガードインターバル期間２３と有効シンボル２４期間とから構成されるシンボル期間２２と、また同図（ｂ）にシンボル期間２２から選択した有効シンボル期間２５と、ガードインターバル期間２３内の信号２６と、信号２６とは同一の時間長でかつ一有効シンボル期間だけ離れている信号２７と、を例示している。図２（ｂ）信号２６は前記第一の一部信号に対応し、図１記憶手段５に記憶される。また、信号２７は前記第二の一部信号に対応するもので、信号２７を受信した時点で図１位相差算出手段６において、信号２７と信号２６（図１記憶手段５の出力信号）との位相差の算出が実行される。【００１４】  例えば、図２（ａ）において有効シンボル期間２４のサンプル数を２０４８、ガードインターバル期間２３のサンプル数を１２８とすればシンボル期間２２のサンプル数は２１７６となる。図２（ｂ）有効シンボル期間２５のサンプル数は２０４８、信号２６のサンプル数を３２とすれば信号２７のサンプル数も３２である。このとき図１記憶手段５には、サンプル数３２の信号２６が記憶される。さらに、信号２７を受信した時点で図１位相差算出手段６において、信号２７と信号２６（図１記憶手段５の出力信号）との位相差が３２のサンプル点ごとに算出される。
なお、図２（ｂ）有効シンボル期間２５は、同図（ａ）シンボル期間２２の先頭がゴーストの影響を受けている可能性があるので先頭より少し遅れて選択するのが望ましい。【００１５】  以下に、ＯＦＤＭ信号の周波数ずれ検出原理を具体的に示す。
周波数ずれがない場合の図２（ｂ）有効シンボル期間２５を次式で表す。
【数１】
2007221742.tif 000003
なお、ｅｘｐ（ｊωｔ）＝ｃｏｓωｔ＋ｊｓｉｎωｔであり、左辺は極座標の形式で右辺はｘ＋ｊｙの形式である。
以下、２つの形式とも複素数として扱う。
図２（ｂ）信号２６は、
【数２】
2007221742.tif 000004
で表される。また、図２（ｂ）信号２７は、
【数３】
2007221742.tif 000005
で表される。数３は、ω×Ｔ＝２πｎ（ｎ：整数）を考慮すると（ＯＦＤＭ信号では、キャリアは有効シンボル期間で整数サイクルでありω×Ｔ＝２πｎである）、
【数４】
2007221742.tif 000006
となり、ｓ２（ｔ）はｓ１（ｔ）に等しい。【００１６】  一方、周波数ずれ△ｆがある場合、数１においてｆがｆ＋△ｆとなり次式となる。
【数５】
2007221742.tif 000007
数５より、周波数ずれ△ｆがあるときの信号ｓ’（ｔ）は、周波数ずれがないときの信号ｓ（ｔ）に対しｅｘｐ（ｊ２π△ｆｔ）倍となり、時間ｔに比例して位相が２π△ｆｔだけ進むことを示している。
同様に数２は次式で表される。
【数６】
2007221742.tif 000008
また、数３はω×Ｔ＝２πｎを考慮して次式となる。
【数７】
2007221742.tif 000009
数７より、受信周波数ずれ△ｆがある場合、次式の関係があることが分かる。
【数８】
2007221742.tif 000010
数８は、ｓ２’（ｔ）とｓ１’（ｔ）とを複素除算することにより、ｓ２’（ｔ）とｓ１’（ｔ）との位相差を求めることができ、また位相差は２π△ｆＴであることを示している。【００１７】  図１直交検波器３の出力信号はデイジタル信号であるから、ｓ１’（ｔ）とｓ２’（ｔ）はサンプル番号をｍとおいて、それぞれｓ１’（ｍ）とｓ２’（ｍ）で表わす。ｓ１’（ｍ）とｓ２’（ｍ）（ｍ＝０〜Ｍ−１、Ｍ：サンプル数）は、それぞれ図２（ｂ）信号２６と信号２７に該当する。【００１８】  ｓ１’（ｍ）とｓ２’（ｍ）の位相関係について具体的に説明する。図３（ａ）はサンプルｍ番目のｓ１’（ｍ）及びｓ２’（ｍ）を３１及び３３にベクトル表示したものを例示している。なお、図３の横軸Ｘは複素信号の実部、縦軸Ｙは虚部である。また、図３（ａ）において、３１ｓ１’（ｍ）の位相は３２位相θ１（ｍ）、３３ｓ２’（ｍ）の位相は３４位相θ２（ｍ）、ｓ２’（ｍ）とｓ１’（ｍ）との位相差は３５位相差△θ（ｍ）を表している。この位相差△θ（ｍ）は、図１位相差算出手段６において、ｓ２’（ｍ）とｓ１’（ｍ）との複素除算を実行し、複素数ｘ＋ｊｙの形式から極座標ｚ（Ｒ，θ）の形式に変換して算出される位相である。また、位相差△θ（ｍ）は数８の右辺の位相２π△ｆＴに等しい。すなわち、
【数９】
2007221742.tif 000011
の関係を得る。【００１９】  また、図３（ａ）から理解されるように、ｓ２’（ｍ）とｓ１’（ｍ）との位相差△θ（ｍ）は３４位相θ２（ｍ）から３２位相θ１（ｍ）を引き算したものに等しい。このことより、位相差△θ（ｍ）はｓ２’（ｍ）の３４位相θ２（ｍ）とｓ１’（ｍ）の３２位相θ１（ｍ）とを各々算出した後に２つの位相を引き算して算出することも可能である。【００２０】  ＯＦＤＭ信号を受信した時、受信機のヘッドアンプ等で重畳した雑音は信号と同時に図１Ａ／Ｄ変換器２でデイジタル信号に変換された後、同図直交検波器３によりベースバンド帯の複素信号に変換される。複素信号に変換された雑音は、信号ｓ１’（ｍ）とｓ２’（ｍ）に対し振幅と位相がランダムな値となる（ｓ１’（ｍ）に重畳した雑音とｓ２’（ｍ）に重畳した雑音も振幅と位相はランダムである）。図３（ｂ）はサンプルｍ番目の信号と、信号に重畳した雑音のベクトルを例示するもので、３６雑音ｚ１（ｍ）はｓ１’（ｍ）に重畳している雑音、３９雑音ｚ２（ｍ）はｓ２’（ｍ）に重畳している雑音である。３６雑音ｚ１（ｍ）及び３９雑音ｚ２（ｍ）は、サンプル点ごとに振幅と位相がランダムに変化しているため、Ｍ個の雑音のベクトルの変化範囲は３７及び３１０に示すような円形状で考えることができる。
この結果、図３（ｂ）から理解できるように、（３１ｓ１’（ｍ）＋３７雑音ｚ１（ｍ）の変化範囲）の位相は３８位相変動幅θ１ｅｒｒ（ｍ）だけ変動、（３３ｓ２’（ｍ）＋３１０雑音ｚ２（ｍ）の変化範囲）の位相は３１１位相変動幅θ２ｅｒｒ（ｍ）だけ変動する。さらに、位相変動θ１ｅｒｒ（ｍ）はｓ１’（ｍ）の絶対値によっても、またθ２ｅｒｒ（ｍ）はｓ２’（ｍ）の絶対値によっても変わり、その絶対値が小さい程、位相変動幅は大きくなる）。従って、図１位相差算出手段６においてサンプル点ごとに算出された位相差△θ（ｍ）（ｍ＝０〜Ｍ−１）には、雑音による誤差が含まれてくることが分かる。【００２１】  このため、図１位相差決定手段７は、位相差算出手段６の出力信号（△θ（ｍ），ｍ＝０〜Ｍ−１）の中から、誤差が小さい信号を選択しその平均値を算出する。誤差の小さい信号の選択方法は、例えば、ある選択レベル（ｓ１’（ｍ），ｍ＝０〜Ｍ−１の平均値）を決めておき、位相差算出手段６の出力信号（△θ（ｍ），ｍ＝０〜Ｍ−１）の中から、ｓ１’（ｍ）及びｓ２’（ｍ），ｍ＝０〜Ｍ−１の絶対値が共に選択レベル以上であるサンプル点の信号を選択し平均値を算出して位相差を決定する。すなわち、
【数１０】
2007221742.tif 000012
図１位相差決定手段７の出力信号Θは、同図出力端子８から出力される。【００２２】  ｓ１’（ｍ）及びｓ２’（ｍ）に誤差が重畳していない場合、数１０により算出したΘは、数８より２πΔｆＴに等しいことは明かである。すなわち、
【数１１】
2007221742.tif 000013
【実施例２】
【００２３】  図４に、本発明第２の実施例構成図を示す。
図４は、自動車など走行する移動体におけるＯＦＤＭ信号の受信において生じる周波数の変化（周波数ずれ）の検出に実施例１を用いた周波数ずれ補正装置の構成図である。
図４は入力端子１に入力された直交変調されているＯＦＤＭ信号をデイジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２と、Ａ／Ｄ変換器２の出力信号をベースバンド帯の複素信号に変換する直交検波器３と、直交検波器３の出力信号から周波数ずれを検出する周波数ずれ検出部４と、周波数ずれ検出部４の出力信号により直交検波器３の出力信号の周波数ずれを補正する周波数ずれ補正手段４１と、から構成される。
なお、直交検波器３の出力信号は直交性を有する２つのデイジタル信号から構成され、周波数ずれ検出部４及び周波数ずれ補正手段４１においてこの信号は一方を実部・他方を虚部とした複素信号として扱われる。【００２４】  図４周波数ずれ検出部４は、直交検波器３の出力信号のガードインターバル期間から選択した第一の一部信号を記憶する記憶手段５と、前記一部信号とは同一シンボル期間にありかつ一有効シンボル期間だけ離れてた第二の一部信号と記憶手段５の出力信号との位相差を算出する位相差算出手段６と、位相差算出手段６の出力信号から位相差を決定する位相差決定手段７と、
周波数ずれ補正部４１は、周波数ずれ検出部４の出力信号を
極座標の位相に換算して複素数を算出し補正係数を算出する補正係数算出手段４２と、補正係数算出手段４２の出力信号と直交検波器３の出力信号とを複素乗算する周波数ずれ補正手段４３と、から構成される。
図４に示すＡ／Ｄ変換器２、直交検波器３、周波数ずれ検出部４、記憶手段５、位相差算出手段６、位相差決定手段７は、それぞれ図１に示すＡ／Ｄ変換器２、直交検波器３、周波数ずれ検出部４、記憶手段５、位相差算出手段６、位相差決定手段７と同一のものである。従って、図４位相差決定手段７の出力信号は図１位相差決定手段７の出力信号と同一である。【００２５】  図４位相差算出手段６は、前記第二の一部信号と記憶手段５の出力信号とを複素除算し、位相変換して位相差を求めることを特徴とする。また、図４位相差算出手段６は、前記第二の一部信号と記憶手段５の出力信号とについて、サンプリング点ごとの位相を各々算出し、算出した位相を差し引いて位相差を算出することを特徴とする。さらに、図４位相差決定手段７は、位相差算出手段６の出力信号の中から、前記第二の一部信号の絶対値と記憶手段５の出力信号の絶対値とが共に一定レベル以上であるサンプル点における当該の信号を選択し平均値を算出して位相差を決定することを特徴とする。【００２６】  以下に、ＯＦＤＭ信号の周波数ずれ補正原理を具体的に示す。
周波数ずれがある場合のｓ’（ｔ）（数５）にｅｘｐ（−ｊ２π△ｆｔ）を乗ずると、周波数ずれがない場合のｓ（ｔ）に補正できることが分かる。数１１から、ｓ１（ｍ）及びｓ２’（ｍ），ｍ＝０〜Ｍ−１に雑音が重畳していないときには、２π△ｆ＝Θ／Ｔの関係を用いて次式を得る。
【数１２】
2007221742.tif 000014
数１２では、極座標ｚ（Ｒ，θ）においてＲ＝１、θ＝Θ×ｔ／Ｔとしてｅｘｐ（−ｊΘ×ｔ／Ｔ）を実行することにより複素数（ｘ＋ｊｙの形式）に変換している。また、数１２は、Θを用いて、周波数ずれがある場合のＯＦＤＭ信号ｓ’（ｔ）が、周波数ずれがない場合のＯＦＤＭ信号ｓ（ｔ）に補正できることを示している。【００２７】  図４周波数ずれ補正手段４１において数１２をデイジタル演算する場合、ｔをサンプル番号ｎに、一有効シンボル期間Ｔを一有効シンボル期間のサンプル数Ｎに置き換えて次式により実行する。
【数１３】
2007221742.tif 000015
数１３の補正係数Ｈ（ｎ）は、Θから一サンプル間の位相量（Θ／Ｔ）からｎ番目のサンプル点の位相量（Θ×ｎ／Ｔ）を算出し、極座標ｚ（Ｒ，θ）においてＲ＝１、θ＝Θ×ｎ／Ｔとしてｅｘｐ（−ｊΘ×ｎ／Ｔ）を実行することにより複素数（ｘ＋ｊｙの形式）に変換するものであり、図４補正係数算出手段４２で実行される。【００２８】  数１３は、一有効シンボル期間の周波数ずれ補正であるが、一有効シンボル期間より信号長が大きい一シンボル期間の周波数ずれ補正にも適用できる。すなわち、
【数１４】
2007221742.tif 000016
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を実行することにより、一シンボル期間の周波数ずれが補正可能である。なお、ＯＦＤＭ信号はシンボルが連続したものであるから、シンボルの先頭においてはｎ＝ｎ０（ｎ０：任意の整数）であることを考慮する必要がある。この場合、補正係数の位相項Θ×ｎ／ＮはΘ×（ｎ０＋ｎ）／Ｎ、（ｎ＝０〜Ｌ−１）と置き換えることができる。この場合、数１４は次式で表される。
【数１５】
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数１５は数１４に対してｅｘｐ（−ｊΘ×ｎ０／Ｎ）倍となっている（数１５は数１４に対し、一定の位相Θ×ｎ０／Ｎだけ遅れている）。しかし、ＯＦＤＭ信号においては、挿入されているパイロット信号の位相が基準となるので一シンボル単位での位相の変化は問題とはならない。従って、数１５と数１４の位相差（Θ×ｎ０／Ｎ）は問題とはならない。さらに、ＯＦＤＭ信号はシンボルが連続したものであるから、ＯＦＤＭ信号の周波数ずれ補正も可能である。この場合には、数１５のｎはＯＦＤＭ信号のサンプル番号となる。【００２９】  図４補正係数算出手段４２は、ＯＦＤＭ信号の周波数ずれを補正する補正係数Ｈ（ｎ）を算出するものである。図５（ａ）及び（ｂ）に、図４補正係数算出手段４２の構成を例示している。
補正係数Ｈ（ｎ）は、位相がサンプル点ごとにΘ／Ｎだけ増えるので、現時点における位相をΘ／Ｎ×ｎとすれば、次のサンプル点ではΘ／Ｎ×（ｎ＋１）となり、次に、ｅｘｐ（−ｊΘ／Ｎ×（ｎ＋１））を算出したものになっている。図５（ａ）は、この算出方法を実行する構成例である。すなわち、入力端子５１に入力された図４位相差決定手段７の出力信号（Θ）から、除算器５２においてΘ／Ｎ（一サンプル間の位相差）を算出し、その除算値をΘが更新されるまで保持する。加算器５３は、メモリ回路５４の出力信号Θ／Ｎ×ｎと除算器５２の出力信号Θ／Ｎとを加算する。加算器５３の出力信号Θ／Ｎ×（ｎ＋１）はメモリ回路５４に記憶される。演算器５５は、メモリ回路５４の出力信号Θ／Ｎ×（ｎ＋１）を極座標の位相として（ｅｘｐ（−ｊΘ×（ｎ＋１）／Ｎ））を実行することにより複素数（ｘ＋ｊｙの形式）を算出し、演算器５５の出力信号が出力端子５６から出力される。なお、メモリ回路５４の記憶内容（Θ／Ｎ×（ｎ＋１））はｎとともに増加（または減少）するため、その絶対値が２πを越える可能性がある。従って、メモリ回路５４の記憶内容の絶対値が２πを超えないよう記憶内容を制御する（例えば、記憶内容の絶対値が２πを超えた時点で、２πを減算（または加算）して２π未満に制御する）。
一方、補正係数は、ｅｘｐ（−ｊΘ×（ｎ＋１）／Ｎ）＝ｅｘｐ（−ｊΘ×ｎ／Ｎ）×ｅｘｐ（−ｊΘ／Ｎ）の関係がある。これは、次のサンプル点（ｎ＋１）の補正係数は、一サンプル点前の補正係数にｅｘｐ（−ｊΘ／Ｎ）を乗じたものとなっている。図５（ｂ）は、この算出方法を実行する構成例である。入力端子５７に入力される図４位相差決定手段７の出力信号（Θ）から、除算器５８においてΘ／Ｎ（一サンプル間の位相差）を算出し、その除算値をΘが更新されるまで保持する。演算器５９は、除算器５２の出力信号を極座標の位相として（ｅｘｐ（−ｊΘ／Ｎ））を実行することにより複素数（ｘ＋ｊｙの形式）を算出する。乗算器５１０は、メモリ回路５１１の出力信号ｅｘｐ（−ｊΘ×ｎ／Ｎ）と演算器５９の出力信号ｅｘｐ（−ｊΘ／Ｎ）とを乗算し、演算器５９の出力信号ｅｘｐ（−ｊΘ×（ｎ＋１）／Ｎ）がメモリ回路５１１に記憶される。さらに、メモリ回路５１１の出力信号ｅｘｐ（−ｊΘ×（ｎ＋１）／Ｎ）が出力端子５１２から出力される。
図４周波数ずれ補正手段４３において、同図補正係数算出手段４２の出力信号（補正係数）と同図直交検波器３の出力信号との複素乗算が実行され、出力端子４４から周波数ずれが補正されたＯＦＤＭ信号が出力される。
【産業上の利用可能性】
【００３０】  ＯＦＤＭ信号は直交した多数のキャリアから構成されており、自動車など走行する移動体における受信では受信周波数が変化（周波数ずれ）し、キャリア間の直交性がくずれるため誤り率が発生する特性を有する。
本発明は、ＯＦＤＭ信号の周波数ずれを検出し補正する装置を提供するものであり、産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】  本発明第一の実施例である。
【図２】  ＯＦＤＭ信号の構成概要である。
【図３】  信号と雑音のベクトル図である。
【図４】  本発明第二の実施例である。
【図５】  補正係数算出手段の構成例である。
【符号の説明】
【００３２】１  入力端子
２  Ａ／Ｄ変換器
３  直交検波器
４  周波数ずれ検出部
５  記憶手段
６  位相差算出手段
７  位相差決定手段
８  出力端子
２１  ＯＦＤＭ信号の構成
２２  シンボル期間
２３  ガードインターバル期間
２４、２５  有効シンボル期間
２６  第一の一部信号
２７  第二の一部信号
３１  信号ｓ１’（ｍ）のベクトル
３２  ｓ１’（ｍ）の位相θ１（ｍ）
３３  信号ｓ２’（ｍ）のベクトル
３４  ｓ２’（ｍ）の位相θ２（ｍ）
３５  位相差△θ（ｍ）（ｓ２’（ｍ）の位相θ２（ｍ）とｓ１’（ｍ）の位相θ１（ｍ）との位相差）
３６  雑音ｚ１（ｍ）
３７  雑音ｚ１（ｍ）、ｍ＝０〜Ｍ−１の変化範囲
３８  位相変動幅θ１ｅｒｒ（ｍ）
３９  雑音ｚ２（ｍ）
３１０  雑音ｚ２（ｍ）、ｍ＝０〜Ｍ−１の変化範囲
３１１  位相変動幅θ２ｅｒｒ（ｍ）
４１  周波数ずれ補正部
４２  補正係数算出手段
４３  周波数ずれ補正手段
４４  出力端子
５１、５７  入力端子
５２、５８  除算器
５３  加算器
５４、５１１  メモリ回路
５５、５９  演算器
５６、５１２  出力端子
５１０  乗算器
【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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