(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既知シンボルを含むフレームで構成された受信信号を受けて単一または複数のフレームに相当する時間にわたって周波数オフセット量の推定を行い、
前記推定した周波数オフセット量を前記フレーム内の既知シンボル数とデータシンボル数との割合から補正し、
前記補正した周波数オフセット量を用いて周波数オフセット補正を行うことを特徴とする周波数オフセット補正方法。
【請求項２】
受信信号を局部発振周波数でベースバンド帯域に周波数変換するミクサ手段と、
前記周波数変換された受信信号を検波して受信サンプル列として検出する検波手段と、
既知シンボルを含むフレームで構成された前記受信サンプル列を受けて単一または複数のフレームに相当する時間にわたって周波数オフセット量の推定を行う周波数オフセット量推定手段と、
前記推定した周波数オフセット量をフレーム内の既知シンボル数とデータシンボル数との割合から補正する周波数オフセット量修正手段と、
前記補正した周波数オフセット量によって発振周波数の周波数オフセットを補正する局部発振手段と、
を備えることを特徴とする無線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル無線通信における周波数オフセット補正方法及び無線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ディジタル無線通信で用いるディジタル変復調において種々の周波数オフセット補正方法が提案されている。代表的な方法としては、一定時間間隔のサンプル間の位相回転量を累積平均して推定する方法と、既知シンボル間の位相回転量から推定する方法とがあげられる。
【０００３】
前者の従来例に相当する第１の従来例としては、一定時間間隔からなるシンボル毎に位相の差分を計算し、位相差平面上に縮退させた結果を、一定期間にわたって平均を取り、周波数オフセット補正を行う「周波数オフセット補正装置」（特開平７−１８３９２５号）がある。
【０００４】
また、後者の従来例に相当する第２の従来例としては、１フレームに２つの既知シンボルを設け、これらの既知シンボル間の位相差から周波数オフセットの補正値を得て、周波数オフセット補正を行う「ディジタル移動無線通信方式」（特開平９−９３３０２号）がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の従来例は受信シンボルがランダムパターンとみなせるようなデータ系列の場合は有効であるが、受信シンボル中にそれ自体が周波数成分を持つような特定シンボルがフレーム内の長区間にわたって含まれる場合は、正確な周波数オフセット量の推定が困難になる。
【０００６】
また、第２の従来例は既知シンボルを用いるため、周波数オフセット量の推定を開始する前に、フレーム同期およびシンボル同期が完了していることが必要となり、周波数オフセット補正を開始するまでに掛かる時間が長くなってしまう。また、雑音耐性を高める必要がある場合は、複数フレームにわたって既知シンボル間の位相差を求めなければならないため、周波数オフセット補正が完了するまでに掛かる時間も長くなってしまう。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、受信信号中にそれ自体が周波数成分を持つような特定シンボルがフレーム内の長区間にわたって含まれるような場合においても、正確に周波数オフセット量を推定でき、フレーム同期やシンボル同期を伴わずに迅速に周波数オフセットを補正することができる周波数オフセット補正方法及び無線装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の周波数オフセット補正方法においては、既知シンボルを含むフレームで構成された受信信号を受けて単一または複数のフレームに相当する時間にわたって周波数オフセット量の推定を行い、推定した周波数オフセット量をフレーム内の既知シンボル数とデータシンボル数との割合から補正し、補正した周波数オフセット量を用いて周波数オフセット補正を行うものである。
【０００９】
本発明によれば、受信信号中にそれ自体が周波数成分を持つような特定シンボルがフレーム内の長区間にわたって含まれるような場合においても、正確に周波数オフセット量を推定でき、フレーム同期やシンボル同期を伴わずに迅速に周波数オフセットを補正できる周波数オフセット補正方法が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の周波数オフセット補正方法は、既知シンボルを含むフレームで構成された受信信号を受けて単一または複数のフレームに相当する時間にわたって周波数オフセット量の推定を行い、推定した周波数オフセット量をフレーム内の既知シンボル数とデータシンボル数との割合から補正し、補正した周波数オフセット量を用いて周波数オフセット補正を行うものである。
【００１１】
本発明によると、フレーム同期とシンボル同期を伴うことなく、受信開始直後のサンプル列から周波数オフセット値の推定を開始し、単一または複数フレーム相当の時間にわたって周波数オフセット量を推定し、この推定した周波数オフセット量をフレーム内の既知の周波数成分を持つような特定シンボル部と、ランダム系列とみなせるデータシンボル部との割合によって補正し、補正した周波数オフセット量を用いて周波数オフセット補正を行うという作用を有する。
【００１４】
請求項２に記載の無線装置は、受信信号を局部発振周波数でベースバンド帯域に周波数変換するミクサ手段と、周波数変換された受信信号を検波して受信サンプル列として検出する検波手段と、既知シンボルを含むフレームで構成された受信サンプル列を受けて単一または複数のフレームに相当する時間にわたって周波数オフセット量の推定を行う周波数オフセット量推定手段と、推定した周波数オフセット量をフレーム内の既知シンボル数とデータシンボル数との割合から補正する周波数オフセット量修正手段と、補正した周波数オフセット量によって発振周波数の周波数オフセットを補正する局部発振手段とを備える。
【００１５】
本発明によると、受信信号はミクサ手段で局部発振手段の発振周波数でベースバンド帯域に周波数変換され、検波手段で検波されて受信サンプル列として検出される。周波数オフセット量推定手段はこの受信サンプル列を単一または複数フレーム相当の時間にわたって周波数オフセット量を推定する。周波数オフセット量修正手段はこの推定した周波数オフセット量をフレーム内の既知の周波数成分を持つような特定シンボル部とランダム系列とみなせるデータシンボル部との割合によって補正する。局部発振手段は補正された周波数オフセット量によって発振周波数の周波数オフセットを補正する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明による周波数オフセット補正装置を用いて実現した無線装置の一例で、受信装置１のブロック図を示している。同図において、受信信号入力端子１０はミクサ１１、検波器１２およびＡ／Ｄ変換器１３を経て受信サンプル出力端子１４に接続されている。
【００１８】
また、Ａ／Ｄ変換器１３の出力は周波数オフセット量推定器１５、周波数オフセット量修正器１６および局部発振器１７を経てミクサ１１に接続されている。周波数オフセット量推定器１５はＡ／Ｄ変換後の受信信号の受信サンプル系列から周波数オフセット量を推定する。
【００１９】
また、周波数オフセット量修正器１６は周波数オフセット量推定器１５で推定した推定周波数オフセット量から修正周波数オフセット量を算出する。周波数オフセット量推定器１５および周波数オフセット量修正器１６によって周波数オフセット演算部１８が構成されている。
【００２０】
図２は、送信信号のフレームフォーマットの一例で、Ｔ２０は送信信号の送信フレーム、Ｔ２０ａは送信フレームＴ２０中のａ個の既知シンボルを含むサンプル列、Ｔ２０ｂは送信フレームＴ２０中のｂ個のランダム列とみなせるようなデータシンボルを含むサンプル列である。
【００２１】
図３は、図２で示したフレームフォーマットで信号が連続送信され、受信装置１で受信を開始した直後の受信サンプル系列を示している。Ｔ３０は最初に受信されたサンプルが含まれている受信フレーム、Ｔ３１は受信フレームＴ３０の次に受信された受信フレーム、Ｔ３２は受信フレームＴ３１の次に受信された受信フレームである。
【００２２】
また、各受信フレームの前段Ｔ３０ａ，Ｔ３１ａ，Ｔ３２ａは受信フレーム中の既知シンボルを含むサンプル列を示し、各受信フレームの後段Ｔ３０ｂ，Ｔ３１ｂ，Ｔ３２ｂは受信フレーム中のデータシンボルのサンプル列を示す。また、Ｒ３３は受信開始直後のサンプル列から単一フレーム相当の時間にわたって検出されるサンプル列を示し、Ｒ３４は受信フレームＲ３３の次に単一フレーム相当の時間にわたって検出されるサンプル列を示し、さらにＲ３５は受信開始直後のサンプル列から２フレーム相当の時間にわたって検出されるサンプル列を示している。
【００２３】
図４は、既知のシンボル（１０、０１）の繰り返しパターンを、π／４シフトＱＰＳＫ（四分割相シフトキーイング）変調に適用したときのコンスタレーションを示しており、黒丸０〜７はπ／４シフトＱＰＳＫの信号点である。
【００２４】
次に、本実施の形態の動作について説明する。まず、図２に示すようなａ個の既知シンボルを含むサンプル列Ｔ２０ａと、ｂ個のランダム列とみなしうるデータシンボルを含むサンプル列Ｔ２０ｂで構成された単位フレームＴ２０があり、このフレーム内のサンプルが送信装置側で順次変調されて送信されたとする。
【００２５】
送信された送信信号は無線伝搬路を伝送された後、受信装置１で受信される。受信装置１で受信された受信信号は受信信号入力端子１０に入力され、ミクサ１１で局部発振器１７の発振周波数でベースバンド帯域に周波数変換される。周波数変換された受信信号は検波器１２に入力され検波される。検波された受信信号はＡ／Ｄ変換器１３でＡ／Ｄ変換され、受信サンプル列として検出される。
【００２６】
検出された受信サンプル列は受信サンプル出力端子１４と周波数オフセット量推定器１５に入力される。周波数オフセット量推定器１５では、各受信サンプル列に演算を施すことにより周波数オフセット量を推定する。
【００２７】
周波数オフセット量推定器１５で推定した周波数オフセット量は周波数オフセット量修正器１６に入力され、修正周波数オフセット量が算出される。周波数オフセット量修正器１６で算出された修正周波数オフセット量は局部発振器１７に入力され、局部発振器１７の発振周波数の周波数オフセットが補正される。
【００２８】
次に、周波数オフセット演算部１８の動作について、さらに詳しく説明する。周波数オフセット演算部１８の周波数オフセット量推定器１５に入力された受信サンプル列は、図３に示すようになっている。周波数オフセット量推定器１５では、受信開始直後のサンプルから単一フレーム相当の時間にわたって検出されるサンプル列Ｒ３３，Ｒ３４（または、複数フレーム相当の時間にわたって検出されるサンプル列Ｒ３５）毎に推定周波数オフセット量Ｆαを推定する。
【００２９】
既知のシンボル（１０，０１）の繰り返しパターンをπ／４シフトＱＰＳＫ変調に適用すると、ベースバンド変調後の信号は、Ｉ−Ｑ平面上に図４に示すような軌跡で描かれる。
【００３０】
ここで、図４の黒丸０〜７はπ／４シフトＱＰＳＫの信号点であり、軌跡はシンボル毎に、０→７→２→１→４→３→６→５→０、の順に繰り返し通過する。この軌跡は２シンボル時間後には常に位相がπ／２進むように描かれるため、シンボル間隔をＴｓとすれば、既知シンボルを含むサンプル列は、次式で示されるように、固有周波数Ｆｓを持つことになる。
【００３１】
【数１】
0003920469.tif 000002
この周波数Ｆｓは、受信側においては見掛け上周波数オフセットとなる。
【００３２】
よって、本来求めるべき周波数オフセット量をＦoff とすれば、周波数オフセット量推定器１５で推定される推定周波数オフセット量Ｆαは、既知シンボルを含むサンプル列の固有周波数Ｆｓと、本来求めるべき周波数オフセット量Ｆoff を用いて、次式のように表現される。
【００３３】
【数２】
0003920469.tif 000003
したがって、数２を本来求めるべき周波数オフセット量Ｆoff について解くと次式のようになり、この計算を周波数オフセット量修正器１６で行う。
【００３４】
【数３】
0003920469.tif 000004
このように、周波数オフセット量推定器１５で推定された推定周波数オフセット量をフレーム内の予め分っている周波数成分を持つ既知のシンボル数と、ランダムパターンとみなせるようなデータシンボル数との割合によって周波数オフセット量を修正することによって、正確な周波数オフセット補正値が得られる。この周波数オフセット補正値をもとに局部発振器１７の発振周波数補正を行い、周波数オフセット補正を完了する。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、受信シンボル中にそれ自体が周波数成分を持つような特定シンボルがフレーム内の長区間にわたって含まれるような場合においても、正確に周波数オフセット量が推定でき、かつフレーム同期やシンボル同期を伴わずに迅速に周波数オフセットが補正できるという有利な効果が得られる。
【００３６】
また、周波数オフセット補正を完了するまでの時間に余裕がある場合には、周波数オフセット量推定を複数フレームにわたって行うことにより、雑音耐性を高めることができるという有利な効果が得られる。
【００３７】
また、フレーム同期とシンボル同期を必要としないため、周波数オフセット量を迅速に算出し補正することができる。また、単一または複数フレーム相当の時間にわたって推定した周波数オフセット量をそのまま用いずに、フレーム内に存在する周波数成分を持つような特定シンボルの存在率によって修正した修正周波数オフセット量を用いて補正を行うため、正確な周波数オフセット補正が可能となるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による周波数オフセット補正装置を示すブロック図
【図２】送信信号のフレームフォーマットの一例を示す図
【図３】受信サンプル系列と受信フレームの一例を示す図
【図４】既知シンボルのコンスタレーションの一例を示す図
【符号の説明】
１  受信装置
１０  受信信号入力端子
１１  ミクサ
１２  検波器
１３  Ａ／Ｄ変換器
１４  受信サンプル出力端子
１５  周波数オフセット量推定器
１６  周波数オフセット量修正器
１７  局部発振器
１８  周波数オフセット演算部
Ｔ２０  送信フレーム
Ｔ３０，Ｔ３１，Ｔ３２  受信フレーム
【図１】
0003920469.tif 000005
【図２】
0003920469.tif 000006
【図３】
0003920469.tif 000007
【図４】
0003920469.tif 000008