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JP3492565B2 - Ofdm通信装置および検波方法 - Google Patents

Ofdm通信装置および検波方法

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JP3492565B2
JP3492565B2 JP25891299A JP25891299A JP3492565B2 JP 3492565 B2 JP3492565 B2 JP 3492565B2 JP 25891299 A JP25891299 A JP 25891299A JP 25891299 A JP25891299 A JP 25891299A JP 3492565 B2 JP3492565 B2 JP 3492565B2
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residual phase
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ofdm
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Panasonic Holdings Corp
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Panasonic Corp
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Description

【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
信システムにおけるOFDM通信装置および検波方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】現在の地上波の伝送路における伝送特性
の劣化の主な要因は、マルチパス妨害である。このマル
チパス妨害に対して強いOFDM(Orthogonal Frequen
cy Division Multiplexing)伝送方式が近年注目されて
いる。このOFDMは、ある信号区間で互いに直交する
多数(数十〜数百)のディジタル変調波を多重する方式
である。
【0003】従来のOFDM通信装置では、受信信号を
FFT回路で時間−周波数変換し、受信信号に含まれる
パイロットシンボルと既知信号との間で複素乗算を行う
ことにより、伝搬路の周波数応答推定値を得る。そし
て、周波数応答推定値と、情報OFDMシンボルとを複
素乗算することにより、伝搬路歪を補償する。この伝搬
路歪補償された受信信号を誤り訂正回路で、復調、誤り
訂正して受信データである情報ビット列を得る。
【0004】上記従来のOFDM通信装置においては、
長い情報を送信する場合に、図16に示すように、情報
OFDMシンボル中にある一定間隔で伝搬路応答推定用
パイロットシンボル(斜線部)を挿入して、時々刻々変
動する伝搬路応答の変化に追従させている。すなわち、
図17に示すように、パイロットシンボルAで得られた
伝搬路推定値を用いて情報OFDMシンボル1〜nを補
償し、パイロットシンボルBで得られた伝搬路推定値を
用いて情報OFDMシンボルn+1〜2nを補償する。
【0005】しかしながら、このように長い情報を送信
する場合において、伝搬路の時間変動に追従するために
は、頻繁にパイロットシンボルなどの既知信号を挿入す
る必要があるため、伝送効率が落ちるという問題があ
る。
【0006】この問題を解決するために、本発明者は、
先に、受信した情報信号の判定値を既知信号として用い
て、伝搬路応答を適応的に推定するOFDM通信装置お
よび伝搬路推定方法を提案した。これにより、長い情報
を送信する場合でも、伝搬路応答の時間変動が大きい場
合でも、伝送効率を低下させずに、伝送路の時間変動に
適応的に追従して低い誤り率を維持することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記本
発明者が先に提案したOFDM通信装置および伝搬路推
定方法では、残留位相誤差が存在する場合に、以下のよ
うなことが考えられる。なお、「残留位相誤差」とは、
搬送波周波数オフセット補償で補償しきれなかった周波
数オフセットおよび周波数シンセサイザの位相雑音によ
る位相誤差をいう。
【0008】すなわち、上記本発明者が先に提案したO
FDM通信装置および伝搬路推定方法では、誤り訂正さ
れた受信信号を再符号化した信号または伝搬路歪補償後
の受信信号の信号点を硬判定した信号を用いて伝搬路応
答推定値の適応更新を行うと同時に、残留位相誤差補償
を行なうために、伝搬路歪補償後にパイロットキャリア
を用いて残留位相誤差を推定し補償する場合、残留位相
誤差の時間的変動量が伝搬路変動による位相誤差の時間
的変動量に対して大きいため、伝搬路推定の適応更新を
用いて残留位相誤差まで含めて推定・補償しようとする
と、新たに推定した伝搬路推定値のみを用いて補償する
必要がある。
【0009】しかしながら、新たに推定した伝搬路推定
値のみを用いて補償すると、誤り訂正後の情報ビットま
たは硬判定後の情報シンボルに誤りが存在する場合、伝
搬路推定誤差が大きくなってしまう。また、新たに推定
した伝搬路推定値のみを用いて補償すると、加法性雑音
等の外乱による推定誤差も無視できなくなる。
【0010】したがって、受信特性を劣化させないため
には、過去の情報を利用して伝搬路推定値を更新する必
要がある。
【0011】しかしながら、上記のように過去の伝搬路
推定値を用いて逐次伝搬路補償を行った後パイロットキ
ャリアによる残留位相誤差推定・補償を行うと、時間変
動の速い残留位相誤差による位相変動に追従できず、後
段での残留位相誤差推定ができないほど位相回転が進む
おそれがある。また、パイロットキャリアの伝搬路歪補
償誤差が大きい場合、推定される残留位相誤差にパイロ
ットキャリアの伝搬路応答の位相変動分が加わってしま
う。この状態で残留位相誤差推定・補償を行うと、伝搬
路応答の位相変動は各サブキャリアで値が異なるため、
残留位相誤差の推定値に誤差を生じ、受信特性の劣化を
招いてしまう。
【0012】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、伝搬路応答の時間的変動が大きい場合でも伝送効
率を低下させずに、伝送路の時間変動に適応的に追従し
て受信特性を向上させるとともに、残留位相誤差が存在
する場合にも、伝送効率を低下させずに残留位相誤差の
時間変動に適応的に追従して受信特性を向上させること
ができるOFDM通信装置および検波方法を提供するこ
とを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のOFDM通信装
置は、既知信号を含むOFDM信号の前記既知信号を用
いて残留位相誤差推定値を求める推定値算出手段と、前
記残留位相誤差推定値を用いて前記OFDM信号から得
られた情報信号に対して残留位相誤差を補償する第1の
補償手段と、残留位相誤差が補償された前記OFDM信
号の判定値を既知信号として用いて前記OFDM信号か
ら得られた情報信号に対して伝搬路歪を補償する第2の
補償手段と、を具備し、推定値算出手段は、複数の前記
既知信号を使用した遅延検波により前記残留位相誤差推
定値を求める構成を採る。
【0014】 本発明のOFDM通信装置は、前記OF
DM信号は、プリアンブルに続けて複数の前記既知信号
が連続する構成を採り、推定値算出手段は、前記プリア
ンブルに続く複数の前記既知信号を使用した遅延検波に
より前記残留位相誤差推定値を求める構成を採る。
【0015】これらの構成によれば、搬送波周波数同期
誤差により生じた残留位相誤差を正確に推定・補償した
後、伝搬路推定・補償を行うため、残留位相誤差が大き
い場合であっても、伝搬路推定・補償では伝搬路変動の
みに追従すればよいので、残留位相誤差の存在下であっ
ても、優れた受信特性の適応同期検波を行うことができ
る。
【0016】本発明のOFDM通信装置は、推定値算出
手段は、複数の残留位相誤差推定値の平均値を前記残留
位相誤差推定値として更新する構成を採る。
【0017】この構成によれば、2シンボル以上のパイ
ロットシンボルまたはパイロットキャリアにより推定さ
れた残留位相誤差の平均値を用いて残留位相誤差を補償
するため、残留位相誤差の存在下であっても、優れた受
信特性の適応検波を行うことができるとともに、加法性
雑音によって発生する残留位相誤差の推定値誤差を低減
することができる。
【0018】本発明のOFDM通信装置は、推定値算出
手段は、パイロットシンボルを用いて求めた第1の残留
位相誤差推定値と、パイロットキャリアを用いて求めた
第2の残留位相誤差推定値とに対して重み付けを行い、
重み付け後の前記第1の残留位相誤差推定値と重み付け
後の前記第2の残留位相誤差推定値とを加算することに
より残留位相誤差推定値を求める構成を採る。
【0019】この構成によれば、パイロットシンボルに
よる残留位相誤差推定と、パイロットキャリアによる残
留位相誤差推定を組み合わせて行い、両者で算出された
残留位相誤差の推定値を使用して残留位相誤差を補償す
るため、残留位相誤差の存在下であっても、優れた受信
特性の適応検波を行うことができるとともに、きわめて
精度の高い残留位相誤差の推定が可能となる。
【0020】本発明のOFDM通信装置は、推定値算出
手段は、パイロットキャリアを用いて求めた複数の第2
の残留位相誤差推定値の平均値を前記第2の残留位相誤
差推定値として更新する構成を採る。
【0021】この構成によれば、パイロットキャリアに
よる残留位相誤差推定値を複数シンボル分平均化して残
留位相誤差推定値を更新するため、残留位相誤差の存在
下であっても、優れた受信特性の適応検波を行うことが
できるとともに、きわめて精度の高い残留位相誤差の推
定が可能となり、さらに、加法性雑音によって発生する
残留位相誤差の推定値誤差を低減することができる。
【0022】本発明のOFDM通信装置は、推定値算出
手段は、FFT処理前の既知信号を用いて残留位相誤差
推定値を求め、第1の補償手段は、FFT処理後の情報
信号に対して残留位相誤差を補償する構成を採る。
【0023】この構成によれば、FFT処理と残留位相
誤差推定・補償を同時に並行して行うため、残留位相誤
差の存在下であっても、優れた受信特性の適応検波を行
うことができるとともに、受信信号に対する残留位相誤
差の推定・補償に要する時間を短縮することができる。
【0024】本発明のOFDM通信装置は、第1の補償
手段および第2の補償手段によって補償できなかった位
相雑音をパイロットキャリアの同期検波により推定・補
償する第3の補償手段を具備する構成を採る。
【0025】この構成によれば、伝搬路推定・補償の後
に、位相雑音推定・補償を行うため、残留位相誤差の存
在下であっても、優れた受信特性の適応検波を行うこと
ができるとともに、残留位相誤差補償および伝搬路歪補
償で補償しきれない位相雑音を補償することができる。
【0026】本発明のOFDM通信装置は、受信情報の
長さおよび位相雑音量に応じて、第1の補償手段と第2
の補償手段との接続状態、および第2の補償手段と第3
の補償手段との接続状態を適宜切り替える構成を採る。
【0027】この構成によれば、受信情報の長さおよび
位相雑音量に応じて、残留位相誤差推定補償および位相
雑音推定補償を行うか否か適宜切り替えるため、優れた
受信特性の適応検波を行うことができるとともに、受信
情報の長さおよび位相雑音量に応じて、処理に無駄のな
い常に最適な同期検波を行うことができる。
【0028】本発明の移動体通信端末装置は、前記いず
れかのOFDM通信装置を搭載する構成を採る。
【0029】本発明の移動体通信基地局装置は、前記い
ずれかのOFDM通信装置を搭載する構成を採る。
【0030】これらの構成によれば、搬送波周波数同期
誤差により生じた残留位相誤差を正確に推定・補償した
後、伝搬路推定・補償を行うため、残留位相誤差が大き
い場合であっても、伝搬路推定・補償では伝搬路変動の
みに追従すればよいので、残留位相誤差の存在下であっ
ても、優れた受信特性の適応同期検波を行うことができ
る。
【0031】 本発明の検波方法は、既知信号を含むO
FDM信号の前記既知信号を用いて残留位相誤差推定値
を求める推定値算出工程と、前記残留位相誤差推定値を
用いて前記OFDM信号から得られた情報信号に対して
残留位相誤差を補償する第1の補償工程と、残留位相誤
差が補償された前記OFDM信号の判定値を既知信号と
して用いて前記OFDM信号から得られた情報信号に対
して伝搬路歪を補償する第2の補償工程と、を具備し、
推定値算出工程において、複数の前記既知信号を使用し
た遅延検波により前記残留位相誤差推定値を求めるよう
にした。
【0032】この方法によれば、搬送波周波数同期誤差
により生じた残留位相誤差を正確に推定・補償した後、
伝搬路推定・補償を行うため、残留位相誤差が大きい場
合であっても、伝搬路推定・補償では伝搬路変動のみに
追従すればよいので、残留位相誤差の存在下であって
も、優れた受信特性の適応同期検波を行うことができ
る。
【0033】
【発明の実施の形態】本発明の骨子は、伝搬路推定・補
償を行う前に残留位相誤差推定・補償を行って残留位相
誤差を除去した信号に対し伝搬路推定し、受信信号に含
まれる、各サブキャリアに共通な変化量である残留位相
誤差および各サブキャリアで異なる変化量である伝搬路
応答を独立に、それぞれの時間変動に追従して推定・補
償を行うことにより、残留位相誤差が無視できない環境
で長い情報を送る場合であっても、伝送効率を低下させ
ることなく優れた受信特性を実現することである。
【0034】以下、本発明の実施の形態について、添付
図面を参照して詳細に説明する。 (実施の形態1)図1は、本発明の実施の形態1に係る
OFDM通信装置の構成を示すブロック図である。アン
テナ101を介して受信されたOFDM信号は、無線受
信回路102で通常の無線受信処理がなされてベースバ
ンド信号となる。このベースバンド信号は、直交検波器
で直交検波処理され、ローパス・フィルタで不要周波数
成分が除去され、A/D変換される。なお、直交検波処
理により受信信号は同相成分と直交成分に分かれるが図
面では一つの信号経路としている。
【0035】このベースバンド信号は、FFT(Fast F
ourier Transform)回路103でFFT演算されて、各
サブキャリアに割り当てられた信号が得られる。FFT
回路103でFFT演算された信号は、残留位相誤差推
定補償回路104に送られ、受信OFDM信号に含まれ
る連続して送られたパイロットシンボル同士で遅延検波
を行うことにより、残留位相誤差の推定を行う。残留位
相誤差推定補償回路104は、推定された残留位相誤差
をもとに、パイロットシンボルとそれ以降の情報OFD
Mシンボルのすべてのサブキャリアに対して、残留位相
誤差補償を行う。
【0036】残留位相誤差を補償された信号は、伝搬路
推定補償回路105に送られ、受信OFDM信号に含ま
れるパイロットシンボルと既知信号との間で複素乗算を
行うことにより、伝搬路推定を行い、最初の伝搬路推定
値(初期値)を得る。
【0037】伝搬路推定補償回路105では、最初の伝
搬路推定値を用いて情報OFDMシンボルの伝搬路歪補
償をOFDMシンボル毎に逐次行う。伝搬路歪補償され
た情報シンボルは、逐次誤り訂正回路106に送られて
誤り訂正される。誤り訂正回路106からは、伝送路符
号化される単位毎に誤り訂正された情報ビット列が出力
される。この情報ビット列は、誤り検出回路107に送
られ、そこで誤り検出が行われて、受信データとして出
力される。
【0038】誤り訂正後の情報ビット列は、定期的に再
符号化回路108に送られる。再符号化回路108で
は、誤り訂正された情報ビットに対して再び伝送路符号
化処理、変調処理、および再配列処理が行われる。この
ように再符号化された誤り訂正後の情報ビット列は、伝
搬路推定補償回路105に送られる。伝搬路推定補償回
路105では、この再符号化情報ビットを既知信号とし
て用い、FFT演算された信号と複素乗算することによ
り伝搬路推定を行い、伝搬路推定値を求める。この伝搬
路推定値は、最初の伝搬路推定値に更新される。
【0039】ここで、伝搬路推定値の推定精度と時間的
変動への追従性とを両立するために、過去の伝搬路推定
値も用いて伝搬路推定値の更新を行うことが考えられ
る。この場合でも、伝搬路推定補償回路105に入力さ
れる受信OFDM信号は、すでに相対的に時間的変動の
大きな残留位相誤差成分が補償された状態であるため、
相対的に時間的変動の小さな伝搬路応答の時間的変動お
よび位相雑音を高い精度で、適応的に推定・補償するこ
とが可能となる。
【0040】一方、各サブキャリア毎の送信データであ
る情報信号は、図示しない変調部で、例えば、QPSK
(Quadrature Phase Shift Keying)やQAM(Quadrat
ureAmplitude Modulation)などでディジタル変調処理
された後、IFFT(Inverse Fast Fourier Transfor
m)回路109でIFFT演算されてOFDM信号とな
る。このOFDM信号は、D/A変換された後に、無線
送信回路110に送られ、そこで通常の無線送信処理が
なされて送信信号としてアンテナ101を介して送信さ
れる。
【0041】次いで、残留位相誤差補償回路の構成およ
び動作について、図2および図3を用いて説明する。図
2は、図1に示す残留位相誤差推定補償回路の内部構成
を示すブロック図である。また、図3は、図2に示す位
相誤差演算回路の内部構成を示すブロック図である。
【0042】図2に示す残留位相誤差推定補償回路は、
連続して送信される複数のパイロットシンボルを用いて
残留位相誤差推定・補償を行なう回路である。また、パ
イロットシンボルを用いて残留位相誤差推定・補償を行
う場合のOFDM通信に使用される信号は、図4に示す
構成を有する。すなわち、パイロットシンボル以外のプ
リアンブルに続けて、既知信号である複数の伝搬路応答
推定用パイロットシンボルの後に、情報OFDMシンボ
ルが続く構成となる。
【0043】FFT処理された受信OFDM信号のうち
1番目のパイロットシンボルが、スイッチ201の接続
・切断制御により、遅延器202、複素乗算器203お
よび位相誤差演算回路204へ入力される。2番目のパ
イロットシンボルも同様に入力され、複素乗算器203
において、1番目のパイロットシンボルと2番目のパイ
ロットシンボルとで遅延検波が行われる。n個パイロッ
トシンボルが送信されていれば、i番目とi−1番目の
パイロットシンボル間で遅延検波が行われる。遅延検波
された信号は、連続する2パイロットシンボル間の位相
差を表している。
【0044】複素乗算器203は伝搬路の時間的変動が
無視できる程度の時間で遅延検波が行われるように設定
されているため、複素乗算器203から出力される信号
は、残留位相誤差成分のみを含んだ信号となる。そし
て、この残留位相誤差成分のみを含んだ信号が、位相誤
差演算回路204へ入力される。
【0045】位相誤差演算回路204では、遅延検波に
より算出された各サブキャリアの残留位相誤差を用いて
残留位相誤差を算出する。ここで、複素乗算器203の
後段に位相誤差演算回路204を設けるのは次の理由に
よる。すなわち、パイロットシンボルやパイロットキャ
リアの遅延検波により算出される各サブキャリアの位相
誤差は加法性雑音を含んでいるため、各サブキャリアの
位相誤差を単体で用いると、推定精度が悪化する。した
がって、パイロットシンボルあるいはパイロットキャリ
アから求められる複数の位相誤差を用いて、雑音成分を
抑圧し、より推定制度の高い残留位相誤差推定値を算出
するために、複素乗算器203の後段に位相誤差演算回
路204を設けたものである。
【0046】位相誤差演算回路204は、例えば図3に
示すような内部構成となっている。図3において、複素
乗算器203から出力される各パイロットキャリアのす
べての遅延検波出力が、同相成分(I成分)、直交成分
(Q成分)別々に、全受信パイロットキャリア加算器3
01および全受信パイロットキャリア加算器302によ
り加算される。
【0047】一方、2乗和回路303により各パイロッ
トキャリアの電力値(I2+Q2)が算出され、全受信パ
イロットキャリア加算器304により各パイロットキャ
リアのすべての電力値が加算される。
【0048】そして、除算器305および除算器306
によって、加算された遅延検波出力を電力加算値で除算
することにより、正規化する(振幅を1にする)。
【0049】位相誤差演算回路204を、図3に示すよ
うな構成とすることにより、複数のパイロットキャリア
から得られた残留位相誤差出力を平均化しS/Nを大き
くすることができるため、より正確な残留位相誤差推定
値を算出することができる。
【0050】なお、位相誤差演算回路204の構成は、
上記構成に限られるものではなく、雑音成分を抑圧し、
残留位相誤差出力を平均化しS/Nを大きくすることが
できる回路であれば、どのような構成をとってもよい。
いくつかの構成を例示すると、1)等利得合成によりS
/Nを向上する構成、2)最大比合成によりS/Nを向
上する構成、3)ある閾値を設け、これを超えたパイロ
ットキャリアないしはパイロットシンボルのキャリアを
用いて平均、等利得合成あるいは最大比合成をおこなう
ことによりS/Nを向上する構成、4)もっとも受信電
力の大きいキャリアによる位相誤差出力を用いる構成等
が挙げられる。いずれも位相誤差推定結果のS/Nを向
上することを目的としたものである。
【0051】また、パイロットシンボルを2つ以上用い
る場合、位相誤差演算回路204が演算結果を平均化す
ることにより、さらに雑音成分を抑圧した正確な位相誤
差を推定することができるようになる。
【0052】位相誤差演算回路204の出力は一旦メモ
リ205に格納され、複素乗算器206へ入力される。
複素乗算器206では、複素乗算により、1シンボル前
の累積残留位相誤差に現在の残留位相誤差が新たに累積
され、メモリ207へ格納される。
【0053】この格納された累積残留位相誤差の推定値
は、スイッチ208の接続・切断制御により、一定間隔
ごとに複素乗算器209へ出力される。そして、複素乗
算器209で、FFT回路103の出力信号と累積残留
位相誤差の推定値との複素乗算を行なうことにより、残
留位相誤差が補償される。残留位相誤差が補償された受
信OFDM信号は、伝搬路推定補償回路105へ送られ
る。
【0054】なお、残留位相誤差推定補償回路104に
おいて、図5に示すように、スイッチ201の代わりに
セレクタ501を用いて、情報OFDMシンボル間に挿
入されたパイロットキャリアを用いて、残留位相誤差の
推定・補償を行うようにしてもよい。
【0055】この場合、FFT回路103より出力され
た受信OFDM信号のうち、パイロットキャリアをセレ
クタ501によって取り出す。パイロットキャリア以外
の信号は複素乗算器209へ入力される。セレクタ50
1により取り出されたパイロットキャリアは、上記同様
の動作にて、複素乗算器203で、1つ前のパイロット
キャリアとの遅延検波が行なわれる。
【0056】遅延検波後の信号は位相誤差演算回路20
4で、パイロットキャリア数分の合成や平均が行なわ
れ、残留位相誤差の推定値が算出される。算出された残
留位相誤差の推定値は、メモリ205に格納される。
【0057】メモリ205に格納された残留位相誤差の
推定値は、複素乗算器206へ入力され、メモリ207
に格納されている過去の累積された残留位相誤差と複素
乗算される。これにより、1OFDMシンボル分の残留
位相誤差がメモリ207に格納される。そして、複素乗
算器209で、FFT回路103の出力信号と累積残留
位相誤差の推定値との複素乗算を行なうことにより、残
留位相誤差が補償される。残留位相誤差が補償された受
信OFDM信号は、伝搬路推定補償回路105へ送られ
る。
【0058】このように、本実施の形態によれば、搬送
波周波数同期誤差により生じた残留位相誤差を正確に推
定・補償した後、伝搬路推定・補償を行うため、残留位
相誤差が大きい場合であっても、伝搬路推定・補償では
伝搬路変動のみに追従すればよいので、残留位相誤差の
存在下であっても、優れた受信特性の適応同期検波を行
うことができる。
【0059】(実施の形態2)本実施の形態に係るOF
DM通信装置は、実施の形態1と同様の構成を有し、F
FT処理の前段で時系列信号に対して残留位相誤差推定
・補償を行うものである。
【0060】図6は、本発明の実施の形態2に係るOF
DM通信装置の構成を示すブロック図である。但し、実
施の形態1と同一の構成には同一の符号を付し、詳しい
説明は省略する。
【0061】残留位相誤差推定補償回路601は、無線
受信回路102から出力されたOFDM信号に対して残
留位相誤差の推定・補償を行う。残留位相誤差推定補償
回路601は、図7に示す構成を採る。図7は、図6に
示す残留位相誤差推定補償回路の内部構成を示すブロッ
ク図である。
【0062】無線受信回路102から入力された受信時
系列信号は、遅延器701および複素乗算器702に入
力され、連続して送信される複数のパイロット信号の間
で遅延検波が行なわれる。遅延検波された信号は、積算
器703へ入力される。
【0063】ここで、FFTの入出力数をN、受信パイ
ロットシンボルをR(mT,n);Tは1OFDMシンボル
時間、m=0,1,2,…、n=1、2、…、Nとする
と、複素乗算器702および積算器703による処理後
の出力は以下の式(1)のようになる。
【数1】
【0064】次いで、この処理結果の振幅が1になるよ
うに正規化回路704で正規化し、1FFTサンプリン
グ時間あたりに変化する位相変動量(複素値)を位相変
動量算出器705により算出する。
【0065】算出された1FFTサンプリング時間あた
りの位相変動量は、複素乗算器706へ入力され、メモ
リ708に蓄えられた1FFTサンプル前の累積位相変
動量に1サンプル分の位相変動量が累積される。この累
積された位相変動量は、正規化回路707で振幅が1に
なるように正規化された後、メモリ708に蓄えられ
る。そして、複素乗算器709で、無線受信回路102
の出力信号と位相変動量との複素乗算を行なうことによ
り、残留位相誤差が補償される。
【0066】このように、本実施の形態によれば、搬送
波周波数同期誤差により生じた残留位相誤差を正確に推
定・補償した後、伝搬路推定・補償を行うため、残留位
相誤差が大きい場合であっても、伝搬路推定・補償では
伝搬路変動のみに追従すればよいので、残留位相誤差の
存在下であっても、優れた受信特性の適応同期検波を行
うことができる。
【0067】(実施の形態3)本実施の形態に係るOF
DM通信装置は、実施の形態1と同様の構成を有し、残
留位相誤差推定補償回路において、複数シンボル分のパ
イロットキャリアにより推定された残留位相誤差の平均
値を用いて残留位相誤差を補償するものである。
【0068】本実施の形態に係るOFDM通信装置の構
成は、残留位相誤差推定補償回路以外について実施の形
態1と同様であるので、残留位相誤差推定補償回路につ
いて説明する。
【0069】図8は、本発明の実施の形態3に係るOF
DM通信装置の残留位相誤差推定補償回路の内部構成を
示すブロック図である。但し、実施の形態1と同一の構
成には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0070】遅延検波後の信号は位相誤差演算回路20
4で、パイロットキャリア数分の合成や平均が行なわ
れ、残留位相誤差の推定値が算出される。算出された残
留位相誤差の推定値は、平均化回路801およびスイッ
チ802へ出力される。
【0071】平均化回路801では、複数OFDMシン
ボル分の残留位相誤差推定値の平均値を算出する。平均
するシンボル数nは、残留位相誤差推定値にパイロット
キャリアの伝搬路応答の時間変動成分が含まれないよう
にするため、伝搬路応答の時間変動に比べ十分に小さな
値とする。平均化された残留位相誤差推定値は、メモリ
803に一旦蓄積された後、スイッチ802へ出力され
る。なお、平均化回路801で行われる平均化処理は、
加法性雑音による推定誤差を低減できれば、その処理方
法に特に限定されない。
【0072】スイッチ802では、位相誤差演算回路2
04の出力とメモリ803の出力とを切り替えて、複素
乗算器206へ入力する。このようにスイッチ802に
よって複素乗算器206への入力を切り替えているの
は、平均化処理が終了するまでのnシンボル分の間は位
相誤差演算回路204の出力すなわち平均化されていな
い残留位相誤差推定値を直接使用し、平均化処理終了後
はメモリ803の出力、すなわち平均化された残留位相
誤差推定値を用いることにより、平均化処理によって生
じる残留位相誤差推定補償処理での処理遅延を小さくす
るためである。
【0073】なお、nシンボル分平均するまでの間は、
その時点で平均された値を逐次用いて残留位相誤差推定
・補償を行うようにしてもよい。つまり、i番目(1<
i<n)のシンボルでは、1番目からi番目までの平均
値を用いるようにしてもよい。
【0074】スイッチ802で選択された残留位相誤差
推定値は複素乗算器206へ入力される。
【0075】このように、本実施の形態によれば、残留
位相誤差推定補償回路において、2シンボル以上のパイ
ロットシンボルまたはパイロットキャリアにより推定さ
れた残留位相誤差の平均値を用いて残留位相誤差を補償
するため、残留位相誤差の存在下であっても、優れた受
信特性の適応検波を行うことができるとともに、加法性
雑音によって発生する残留位相誤差の推定値誤差を低減
することができる。
【0076】(実施の形態4)本実施の形態に係るOF
DM通信装置は、実施の形態1と同様の構成を有し、残
留位相誤差推定補償回路において、パイロットシンボル
による残留位相誤差推定と、パイロットキャリアによる
残留位相誤差推定を組み合わせて行い、両者で算出され
た残留位相誤差の推定値を使用して残留位相誤差を補償
するものである。
【0077】本実施の形態に係るOFDM通信装置の構
成は、残留位相誤差推定補償回路以外について実施の形
態1と同様であるので、残留位相誤差推定補償回路につ
いて説明する。
【0078】図9は、本発明の実施の形態4に係るOF
DM通信装置の残留位相誤差推定補償回路の内部構成を
示すブロック図である。但し、実施の形態1と同一の構
成には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0079】図9に示す残留位相誤差推定補償回路は、
実施の形態に1におけるパイロットシンボルを用いた残
留位相誤差推定補償回路と、実施の形態に1におけるパ
イロットキャリアを用いた残留位相誤差推定補償回路と
を組み合わせたものである。
【0080】図9において、まずパイロットシンボルの
遅延検波結果を用いて、位相誤差演算回路1で残留位相
誤差の推定値が算出され、スイッチ901およびスイッ
チ902へ出力される。このとき、スイッチ901は、
位相誤差演算回路1で算出された残留位相誤差の推定値
がメモリ205へ蓄積される状態となっており、スイッ
チ902は、位相誤差演算回路1で算出された残留位相
誤差の推定値が複素乗算器206へ入力される状態とな
っている。
【0081】パイロットシンボルに続く情報OFDMシ
ンボルでは、パイロットキャリアの遅延検波結果を用い
て、位相誤差演算回路2で残留位相誤差の推定値を算出
する。なお、位相誤差演算回路1および位相誤差演算回
路2は、実施の形態1における位相誤差演算回路204
と同一の構成を採るものである。
【0082】メモリ205に蓄えられたパイロットシン
ボルから算出された残留位相誤差推定値は乗算器903
によって重み付けされ、また、パイロットキャリアから
算出された残留位相誤差推定値は乗算器904によって
重み付けされる。そして、これらの重み付けされた残留
位相誤差推定値が、加算器905によって加算される。
【0083】従って、加算器905の出力は、以下の式
(2)のようになる。 (加算器905の出力) =W×(パイロットキャリアから算出された残留位相誤差推定値) +(1−W)×(1つ過去の残留位相誤差推定値) …(2) ここで、Wは重み係数であり、係数選択回路906によ
り与えられる。係数選択回路906は、回線品質などの
品質情報に基づく制御信号にしたがって、あらかじめ設
定してある重み係数を選択する。なお、すべての場合の
重み係数が同じであってもよい。
【0084】この加算結果は、メモリ205および複素
乗算器206へ出力される。このとき、スイッチ901
は、加算結果がメモリ205へ蓄積される状態となって
おり、スイッチ902は、加算結果が複素乗算器206
へ入力される状態となっている。
【0085】このように、本実施の形態によれば、残留
位相誤差推定補償回路において、パイロットシンボルに
よる残留位相誤差推定と、パイロットキャリアによる残
留位相誤差推定を組み合わせて行い、両者で算出された
残留位相誤差の推定値を使用して残留位相誤差を補償す
るため、残留位相誤差の存在下であっても、優れた受信
特性の適応検波を行うことができるとともに、きわめて
精度の高い残留位相誤差の推定が可能となる。
【0086】(実施の形態5)本実施の形態に係るOF
DM通信装置は、実施の形態4と同様の構成を有し、残
留位相誤差推定補償回路において、パイロットキャリア
による残留位相誤差推定値を複数シンボル分平均化して
残留位相誤差推定値を更新するものである。
【0087】本実施の形態に係るOFDM通信装置の構
成は、残留位相誤差推定補償回路以外について実施の形
態4と同様であるので、残留位相誤差推定補償回路につ
いて説明する。
【0088】図10は、本発明の実施の形態5に係るO
FDM通信装置の残留位相誤差推定補償回路の内部構成
を示すブロック図である。但し、実施の形態4と同一の
構成には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【0089】位相誤差演算回路2で算出された残留位相
誤差の推定値は、平均化回路1001へ出力される。
【0090】平均化回路1001では、複数OFDMシ
ンボル分の残留位相誤差推定値の平均値を算出する。平
均するシンボル数nは、残留位相誤差推定値にパイロッ
トキャリアの伝搬路応答の時間変動成分が含まれないよ
うにするため、伝搬路応答の時間変動に比べ十分に小さ
な値とする。平均化された残留位相誤差推定値は、メモ
リ1002に一旦蓄積された後、乗算器904へ出力さ
れる。なお、平均化回路1001で行われる平均化処理
は、加法性雑音による推定誤差を低減できれば、その処
理方法に特に限定されない。
【0091】メモリ205に蓄えられた残留位相誤差推
定値は乗算器903によって重み付けされ、また、平均
化された残留位相誤差推定値は乗算器904によって重
み付けされる。そして、これらの重み付けされた残留位
相誤差推定値が、加算器905によって加算される。
【0092】このように、本実施の形態によれば、残留
位相誤差推定補償回路において、パイロットキャリアに
よる残留位相誤差推定値を複数シンボル分平均化して残
留位相誤差推定値を更新するため、残留位相誤差の存在
下であっても、優れた受信特性の適応検波を行うことが
できるとともに、きわめて精度の高い残留位相誤差の推
定が可能となり、さらに、加法性雑音によって発生する
残留位相誤差の推定値誤差を低減することができる。
【0093】(実施の形態6)本実施の形態に係るOF
DM通信装置は、実施の形態1と同様の構成を有し、F
FT処理と残留位相誤差推定・補償を同時に並行して行
うものである。
【0094】図11は、本発明の実施の形態6に係るO
FDM通信装置の構成を示すブロック図である。但し、
実施の形態1と同一の構成には同一の符号を付し、詳し
い説明は省略する。
【0095】無線受信回路102で所定の無線処理を施
された受信時系列OFDM信号は、FFT回路103お
よび残留位相誤差推定補償回路1101へ同時に入力さ
れる。すなわち、この受信時系列OFDM信号に対し
て、一方でFFT回路103によりFFT処理が行われ
ている間に、他方で同時並行的に残留位相誤差推定補償
回路1101により残留位相誤差の推定・補償が行われ
る。
【0096】残留位相誤差推定補償回路1101は、図
12に示す構成を採る。図12は、図11に示す残留位
相誤差推定補償回路の内部構成を示すブロック図であ
る。
【0097】無線受信回路102から入力された受信時
系列信号は、遅延器1201および複素乗算器1202
に入力され、連続して送信される複数のパイロット信号
の間で遅延検波が行なわれる。遅延検波された信号は、
積算器1203へ入力される。
【0098】ここで、FFTの入出力数をN、受信パイ
ロットシンボルをR(mT,n);Tは1OFDMシンボル
時間、m=0,1,2,…、n=1、2、…、Nとする
と、複素乗算器1202および積算器1203による処
理後の出力は以下の式(3)のようになる。
【数2】
【0099】次いで、この処理結果の振幅が1になるよ
うに正規化回路1204で正規化されることにより1O
FDMシンボル区間における残留位相誤差の推定値が算
出され、メモリ1205に蓄えられる。そして、複素乗
算器1102で、FFT回路103の出力信号と残留位
相誤差の推定値との複素乗算を行うことにより、残留位
相誤差が補償される。
【0100】このように本実施の形態によれば、FFT
処理と残留位相誤差推定・補償を同時に並行して行うた
め、残留位相誤差の存在下であっても、優れた受信特性
の適応検波を行うことができるとともに、受信信号に対
する残留位相誤差の推定・補償に要する時間を短縮する
ことができる。
【0101】(実施の形態7)本実施の形態に係るOF
DM通信装置は、実施の形態1と同様の構成を有し、伝
搬路推定・補償の後に、位相雑音推定・補償を行うもの
である。
【0102】本実施の形態に係るOFDM通信装置の構
成は、実施の形態1のOFDM通信装置の伝搬路推定補
償回路の後段に、位相雑音推定補償回路を設けたもので
ある。図13は、本発明の実施の形態7に係るOFDM
通信装置の構成を示すブロック図である。但し、実施の
形態1と同一の構成には同一の符号を付し、詳しい説明
は省略する。
【0103】残留位相誤差推定補償回路104では、パ
イロットシンボルの残留位相誤差推定値またはこの推定
値の複数シンボル分の平均値を用いる場合、位相雑音に
よる位相誤差成分が含まれない。また、伝搬路推定補償
回路105では、一度伝搬路応答値を推定すると次に伝
搬路応答推定値を更新するまで、同じ伝搬路応答推定値
で伝搬路歪補償をおこなうため、一括復調する場合を除
き、シンボル毎に変動する位相雑音の追従が困難とな
る。そこで、伝搬路推定補償回路105の後段に、位相
雑音推定補償回路1301を設け対処するものである。
【0104】図14は、図13に示す位相雑音推定補償
回路の内部構成を示すブロック図である。図14におい
て、伝搬路推定補償回路105より出力された受信OF
DM信号のうち、パイロットキャリアをセレクタ140
1によって取り出す。パイロットキャリア以外の信号は
複素乗算器1404へ入力される。
【0105】複素乗算器1402に入力された受信パイ
ロットキャリアは、送信パイロットキャリア信号と同じ
パイロットキャリア信号と複素乗算される。これによ
り、各パイロットキャリア毎の位相差が算出される。各
パイロットキャリアより算出された位相差は、位相誤差
演算回路1403へ入力され、各位相差について等利得
合成または最大比合成等の処理が施され、より正確な位
相差が算出される。そして、複素乗算器1404で、算
出された位相誤差推定値と情報キャリアとの複素乗算が
行われることにより、位相雑音が補償される。
【0106】このように、本実施の形態によれば、伝搬
路推定・補償の後に、位相雑音推定・補償を行うため、
残留位相誤差の存在下であっても、優れた受信特性の適
応検波を行うことができるとともに、残留位相誤差補償
および伝搬路歪補償で補償しきれない位相雑音を補償す
ることができる。
【0107】(実施の形態8)本実施の形態に係るOF
DM通信装置は、実施の形態7と同様の構成を有し、受
信情報の長さおよび位相雑音量に応じて、残留位相誤差
推定補償および位相雑音推定補償を行うか否か適宜切り
替えるものである。
【0108】図15は、本発明の実施の形態8に係るO
FDM通信装置の構成を示すブロック図である。但し、
実施の形態7と同一の構成には同一の符号を付し、詳し
い説明は省略する。
【0109】図15において、連続して受信されるパケ
ットの長さが短い場合には、スイッチ1501は、FF
T回路103と伝搬路推定補償回路105とが直接接続
される状態なり、スイッチ1502は、伝搬路推定補償
回路105と誤り訂正回路106とが位相雑音推定補償
回路1301を介して接続される状態となる。すなわ
ち、受信情報の長さが短い場合には、後段の同期検波に
よる位相雑音推定・補償は行われるが、前段の遅延検波
による残留位相誤差推定・補償は行われないことにな
る。
【0110】受信されるパケットの長さが短い場合に、
このような接続状態となるようにしたのは、以下の理由
による。すなわち、受信されるパケットの長さが短い場
合には、プリアンブルによる搬送波周波数オフセット補
償で周波数オフセットを十分補償でき残留位相誤差は十
分に小さくなるため、伝搬路推定・補償の前段で残留位
相誤差推定補償を行う必要がないからである。
【0111】また、この場合、残留位相誤差および位相
雑音の推定・補償を、伝搬路推定・補償の前段で、遅延
検波を用いた残留位相誤差推定補償回路104で行うこ
とも考えられるが、受信されるパケットの長さが短い場
合には、位相誤差のの時間的変動量が小さいため、同期
検波を用いた位相雑音推定補償回路1301で推定・補
償する方が、位相雑音を精度よく推定・補償できるから
である。
【0112】一方、受信されるパケットの長さが長く、
かつ位相雑音が無視できる程度のものである場合には、
スイッチ1501は、FFT回路103と伝搬路推定補
償回路105とが残留位相誤差推定補償回路104を介
して接続される状態となり、スイッチ1502は、伝搬
路推定補償回路105と誤り訂正回路106とが直接接
続される状態となる。
【0113】また、受信されるパケットの長さが長く、
かつ位相雑音が無視できない程度のものである場合に
は、スイッチ1501は、FFT回路103と伝搬路推
定補償回路105とが残留位相誤差推定補償回路104
を介して接続される状態となり、スイッチ1502は、
伝搬路推定補償回路105と誤り訂正回路106とが位
相雑音推定補償回路1301を介して接続される状態と
なる。
【0114】なお、通信チャネル以外のチャネルから受
信されるパケットの長さ情報に基づく制御信号を、スイ
ッチ1501および1502が受け取り、その制御信号
に基づき、スイッチ1501および1502の切り替え
が行われる構成としてもよい。
【0115】このように、本実施の形態によれば、受信
情報の長さおよび位相雑音量に応じて、残留位相誤差推
定補償および位相雑音推定補償を行うか否か適宜切り替
えるため、優れた受信特性の適応検波を行うことができ
るとともに、受信情報の長さおよび位相雑音量に応じ
て、処理に無駄のない常に最適な同期検波を行うことが
できる。
【0116】なお、上記実施の形態1〜8では、誤り訂
正後の受信信号を再符号化して既知信号として用いて伝
搬路応答を適応的に推定する構成としたが、誤り訂正前
の信号を硬判定し、その硬判定された信号を既知信号と
して用いて伝搬路応答を適応的に推定する構成としても
よい。
【0117】また、本発明は上記実施の形態1〜8に限
定されず、種々変更して実施することが可能である。例
えば、本発明においては、実施の形態1〜8を適宜組み
合わせて実施してもよい。
【0118】また、上記実施の形態1〜8のOFDM通
信装置は、移動体通信システムにおける移動体通信端末
装置や移動体通信基地局装置に適用することが可能であ
る。
【0119】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
伝搬路応答の時間的変動が大きい場合でも伝送効率を低
下させずに、伝送路の時間変動に適応的に追従して受信
特性を向上させるとともに、残留位相誤差が存在する場
合にも、伝送効率を低下させずに残留位相誤差の時間変
動に適応的に追従して受信特性を向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るOFDM通信装置
の構成を示すブロック図
【図2】本発明の実施の形態1に係るOFDM通信装置
の残留位相誤差推定補償回路の内部構成を示すブロック
【図3】本発明の実施の形態1に係るOFDM通信装置
の残留位相誤差推定補償回路における位相誤差演算回路
の内部構成を示すブロック図
【図4】本発明に係る検波方法において使用されるシン
ボル構成を示す図
【図5】本発明の実施の形態1に係るOFDM通信装置
の残留位相誤差推定補償回路の内部構成を示すブロック
【図6】本発明の実施の形態2に係るOFDM通信装置
の構成を示すブロック図
【図7】本発明の実施の形態2に係るOFDM通信装置
の残留位相誤差推定補償回路の内部構成を示すブロック
【図8】本発明の実施の形態3に係るOFDM通信装置
の残留位相誤差推定補償回路の内部構成を示すブロック
【図9】本発明の実施の形態4に係るOFDM通信装置
の残留位相誤差推定補償回路の内部構成を示すブロック
【図10】本発明の実施の形態5に係るOFDM通信装
置の残留位相誤差推定補償回路の内部構成を示すブロッ
ク図
【図11】本発明の実施の形態6に係るOFDM通信装
置の構成を示すブロック図
【図12】本発明の実施の形態6に係るOFDM通信装
置の残留位相誤差推定補償回路の内部構成を示すブロッ
ク図
【図13】本発明の実施の形態7に係るOFDM通信装
置の構成を示すブロック図
【図14】本発明の実施の形態7に係るOFDM通信装
置の位相雑音推定補償回路の内部構成を示すブロック図
【図15】本発明の実施の形態8に係るOFDM通信装
置の構成を示すブロック図
【図16】従来の伝搬路推定方法において使用されるシ
ンボル構成を示す図
【図17】従来の伝搬路推定方法を説明するための図
【符号の説明】
104,601,1101 残留位相誤差推定補償回路 105 伝搬路推定補償回路 204 位相誤差演算回路 801,1001 平均化回路 906 係数選択回路 1301 位相雑音推定補償回路

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 既知信号を含むOFDM信号の前記既知
    信号を用いて残留位相誤差推定値を求める推定値算出手
    段と、 前記残留位相誤差推定値を用いて前記OFDM信号から
    得られた情報信号に対して残留位相誤差を補償する第1
    の補償手段と、 残留位相誤差が補償された前記OFDM信号の判定値を
    既知信号として用いて前記OFDM信号から得られた情
    報信号に対して伝搬路歪を補償する第2の補償手段と、
    を具備し、 推定値算出手段は、複数の前記既知信号を使用した遅延
    検波により前記残留位相誤差推定値を求める、 ことを特徴とするOFDM通信装置。
  2. 【請求項2】 前記OFDM信号は、プリアンブルに続
    けて複数の前記既知信号が連続する構成を採り、 推定値算出手段は、前記プリアンブルに続く複数の前記
    既知信号を使用した遅延検波により前記残留位相誤差推
    定値を求める、 ことを特徴とする請求項1記載のOFDM通信装置。
  3. 【請求項3】 推定値算出手段は、複数の残留位相誤差
    推定値の平均値を前記残留位相誤差推定値として更新す
    ることを特徴とする請求項1記載のOFDM通信装置。
  4. 【請求項4】 推定値算出手段は、パイロットシンボル
    を用いて求めた第1の残留位相誤差推定値と、パイロッ
    トキャリアを用いて求めた第2の残留位相誤差推定値と
    に対して重み付けを行い、重み付け後の前記第1の残留
    位相誤差推定値と重み付け後の前記第2の残留位相誤差
    推定値とを加算することにより残留位相誤差推定値を求
    めることを特徴とする請求項1記載のOFDM通信装
    置。
  5. 【請求項5】 推定値算出手段は、パイロットキャリア
    を用いて求めた複数の第2の残留位相誤差推定値の平均
    値を前記第2の残留位相誤差推定値として更新すること
    を特徴とする請求項4記載のOFDM通信装置。
  6. 【請求項6】 推定値算出手段は、FFT処理前の既知
    信号を用いて残留位相誤差推定値を求め、第1の補償手
    段は、FFT処理後の情報信号に対して残留位相誤差を
    補償することを特徴とする請求項1記載のOFDM通信
    装置。
  7. 【請求項7】 第1の補償手段および第2の補償手段に
    よって補償できなかった位相雑音をパイロットキャリア
    の同期検波により推定・補償する第3の補償手段を具備
    することを特徴とする請求項1記載のOFDM通信装
    置。
  8. 【請求項8】 受信情報の長さおよび位相雑音量に応じ
    て、第1の補償手段と第2の補償手段との接続状態、お
    よび第2の補償手段と第3の補償手段との接続状態を適
    宜切り替えることを特徴とする請求項1記載のOFDM
    通信装置。
  9. 【請求項9】 請求項1から請求項8のいずれかに記載
    のOFDM通信装置を搭載することを特徴とする移動体
    通信端末装置。
  10. 【請求項10】 請求項1から請求項8のいずれかに
    載のOFDM通信装置を搭載することを特徴とする移動
    体通信基地局装置。
  11. 【請求項11】 既知信号を含むOFDM信号の前記既
    知信号を用いて残留位相誤差推定値を求める推定値算出
    工程と、 前記残留位相誤差推定値を用いて前記OFDM信号から
    得られた情報信号に対して残留位相誤差を補償する第1
    の補償工程と、 残留位相誤差が補償された前記OFDM信号の判定値を
    既知信号として用いて前記OFDM信号から得られた情
    報信号に対して伝搬路歪を補償する第2の補償工程と、
    を具備し、 推定値算出工程において、複数の前記既知信号を使用し
    た遅延検波により前記残留位相誤差推定値を求める、 ことを特徴とする検波方法。
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