JP4091804B2

JP4091804B2 - 極座標系を用いて具現したｏｆｄｍ受信装置及びその方法

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Publication number: JP4091804B2
Application number: JP2002217444A
Authority: JP
Inventors: 東奎金
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-07-26
Also published as: US7158476B2; CN1400755A; KR100431008B1; CN1249940C; JP2003060607A; EP1280309A1; US20030063558A1; KR20030010376A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＯＦＤＭ受信装置及びその方法に係り、より詳しくは、信号を受信する際に、ＯＦＤＭ受信装置内における計算過程を単純化することができるＯＦＤＭ受信装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
直交周波数分割多重化方式（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｓｉｏｎｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＦＤＭ）は、相互に直交性を有する複数の搬送波を使用して、周波数の利用効率を高める方式である。このＯＦＤＭは、有線または無線チャネルで多重搬送波（Ｍｕｌｔｉ−Ｃａｒｒｉｅｒ）を使用し、高速のデータ転送に適した方式である。
【０００３】
特に、多重経路フェーディングを有する無線通信チャネルで、シンボル周期が比較的短い高速データの転送時に、単一搬送波（ＳｉｎｇｌｅＣａｒｒｉｅｒ）方式を使用すれば、シンボル間干渉の度合いが一層悪化するため、受信段の複雑度が大幅に増加する。一方、多重搬送波方式の場合には、データ転送速度をそのまま維持しながら各副搬送波におけるシンボル周期を副搬送波の数程度に拡張させることができるので、１つのタップのみを有する比較的簡単な等化器で多重経路による深刻な周波数の選択的フェーディングの問題に的確に対処することが可能である。
【０００４】
図１は、従来のＯＦＤＭ受信装置の内部構成を示すブロック図である。
図１に示すように、従来のＯＦＤＭ受信装置１００は、受信された複素アナログ信号を、Ａ／Ｄコンバータ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−ｄｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｏｒ：ＡＤＣ）１１０で、デジタル信号に変換する。続いて、このようにＡＤＣ１１０を通過して生成されたデジタル信号は、同期部１２０で推定された周波数オフセットによる補正信号と乗算され、搬送波の周波数オフセットが補償される。
【０００５】
このようにして周波数オフセットが補償されたデジタル信号は、保護区間除去部１３０で、他信号との干渉を最小化するために設定された保護区間が除去された後、高速フーリエ変換部（ＦａｓｔｆｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ：ＦＦＴ）１４０に入力される。このＦＦＴ１４０は、入力されたデジタル信号についてフーリエ変換を行う。ＦＦＴ１４０から出力されたデジタル信号は、等化器１５０によってチャネル歪みが補償される過程、さらに位相補償部１６０により、存在する位相誤差が補償される過程を経た後、逆マッピング部（ｄｅｍａｐｐｅｒ）１７０に入力される。この逆マッピング部１７０は、デジタル信号を受信装置１００で使用されるｃｏｎｃｅｌｌａｔｉｏｎのうち最も近接する値に変換する。
【０００６】
図１に示すように、受信された複素信号は、実数部としてみなされるＩ（ｉｎｐｈａｓｅ）信号と、虚数部とみなされるＱ（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）信号とから構成され、ＡＤＣ１１０から逆マッピング部１７０に入力されるまで直交座標形式を保持するようになっており、ここでは、それぞれ２本の実線で表示されている。
【０００７】
図２は、図１に示す従来のＯＦＤＭ受信装置１００で使用される直交座標形式の同期部１２０の構成を示すブロック図である。
図２に示すように、図１の同期部１２０は、推定に使用される信号を用いて周波数オフセットを推定した後、その結果を複素値として出力する。このように出力された複素値は、周波数オフセット推定部で逆タンジェント関数により位相に変換され、このように変換された位相は、三角関数に変換された後、受信された複素信号と乗算される。続いて、同期部１２０によって受信された複素信号から、周波数オフセットが除去される。
【０００８】
図３は、図１に示す従来のＯＦＤＭ受信装置１００で使用される直交座標形式の等化器１５０の構成を示すブロック図である。
図３に示すように、図１の等化器１５０は、チャネル推定器でチャネルの推定に使用される複素信号が入力されるとチャネルの歪曲を推定し、このように推定された結果を、受信された複素信号と乗算してチャネルの歪曲成分を除去する。
【０００９】
図４は、図１に示す従来のＯＦＤＭ受信装置１００で使用する直交座標形式の位相補償部１６０の構成を示すブロック図である。
図４に示すように、図１の位相補償部１６０は、同期部１２０と同様の構成を有している。すなわち、位相補償部１６０は、位相誤差推定部で推定に使用される信号を用いて受信された複素信号に存在する位相誤差を推定した後、その結果を複素値として出力する。このように出力された複素値は、逆タンジェント関数によって位相に変換され、このように変換された位相は、三角関数に変換された後、受信された複素信号と乗算される。続いて、位相補償部１６０によって受信された複素信号に存在する位相誤差が補償される。
【００１０】
図２〜図４で説明した同期部１２０、等化器１５０、及び位相補償部１６０内には、複素信号の位相を変化させるため、逆タンジェント関数、サイン関数、及びコサイン関数を用いた演算を行うための演算装置が必要である。特に、同期部１２０、等化器１５０、及び位相補償部１６０と同様に、位相を適宜変化させる要素としての推定器は次のような構造を有する。
【００１１】
まず、各要素の基本的な動作として、入力された２個の複素信号間の位相差を用いて推定しようとする値を推定する。したがって、直交座標形式で入力された２つの複素信号間の位相差を求めるには、次の式（１）による共役複素乗算を行うことが必要である。
【００１２】
【数１】

【００１３】
前記式（１）中、Ｘ、Ｙは位相信号を表し、「＊」は共役複素関数を意味する。前記式（１）を用いて求めた位相差により、最終的に推定される位相は、次の式（２）を用いて求められる。
【００１４】
【数２】

【００１５】
前記式（２）中、「＊」は共役複素関数を意味する。
したがって、補償しようとする複素信号に、前記式（２）を用いて得られた推定位相を、次の式（３）を用いて乗算すれば、複素信号の位相を補償することができる。
【００１６】
【数３】

【００１７】
前記式（３）中、θは周波数オフセットが除去された信号の位相を表す。
したがって、図１〜図４で説明した通り、従来のＯＦＤＭ受信装置では、３つの要素の推定器で複素乗算が各１回ずつ行われ、推定と補償に合計６回の複素乗算が必要になることがわかる。
【００１８】
すなわち、従来のＯＦＤＭ受信装置においては、受信された信号が直交座標形式で処理されるため、周波数の同期、チャネル影響の補償、存在する位相誤差の除去等を行うための装置の構造が複雑化するという問題があった。また、このような装置の複雑化は、前記の周波数の同期、チャネル影響の補償、存在する位相誤差の除去等の処理を行うのに要する時間が延びるという問題を招来する。そして、このような処理における計算の複雑化は、より正確に前記の各種の補償を行うことを困難にする要因となっていた。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記問題点を解決するために創出されたものであって、その目的は、ＯＦＤＭ受信装置で受信された受信信号に対する周波数の同期、チャネル影響の補償、存在する位相誤差の除去等を行うための装置の構造をより単純化し、各種の処理動作を行う際に要する時間を短縮して、なおかつ、より正確な補償を行うことが可能なＯＦＤＭ受信装置及びその方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係るＯＦＤＭ受信装置は、アナログ入力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ部と、前記Ａ／Ｄコンバータ部から入力された前記デジタル信号を、極座標形式に変換して出力する第１変換部と、前記第１変換部から入力された極座標形式の前記デジタル信号の周波数オフセットを補償して出力する同期部と、前記同期部から入力された前記デジタル信号から保護区間を除去する保護区間除去部と、前記保護区間除去部から入力された前記デジタル信号を、直交座標形式に変換して出力する第２変換部と、前記第２変換部から入力された直交座標形式の前記デジタル信号について高速フーリエ変換を行うＦＦＴ部と、前記ＦＦＴ部から入力された前記デジタル信号に対するチャネル歪みを補償する等化部と、前記等化部から入力された前記デジタル信号に存在する位相エラーを補償する位相補償部と、前記位相補償部から入力された前記デジタル信号をマッピングテーブルで最も近接した値に変換する逆マッピング部とを備えて構成される（請求項１）。
【００２１】
前記ＯＦＤＭ受信装置は、前記ＦＦＴ部から入力された前記デジタル信号を、極座標形式に変換して出力する第３変換部をさらに備え、前記等化部は、前記ＦＦＴ部から前記第３変換部を介して入力された極座標形式の前記デジタルに対するチャネル歪みを補償することが望ましい（請求項２）。
なお、前記ＯＦＤＭ受信装置は、前記位相補償部から前記デジタル信号が入力されると直交座標形式に変換して出力する第４変換部をさらに備えることが望ましい。
【００２３】
また、前記位相補償部から入力された前記デジタル信号を直交座標形式に変換して出力する第４変換部をさらに備え、前記逆マッピング部は、前記位相補償部から前記第４変換部を介して入力された直交座標形式の前記デジタル信号を前記近接した値に変換することが望ましい（請求項３）。
【００２４】
前記同期部は、入力された複数の位相推定信号の位相より前記周波数オフセットを推定し、このように推定された前記周波数オフセットを位相値に変換して出力する周波数オフセット推定部と、前記推定された周波数オフセットにより、前記第１変換部から入力された前記デジタル信号の周波数オフセットを補償する周波数オフセット補正部とを備えることが望ましい（請求項４）。
なお、前記周波数オフセット補正部は、位相に変換された前記周波数オフセットを、前記第１変換部から入力された前記デジタル信号の位相に加算する加算器で構成することができる。
【００２５】
また、前記周波数オフセットによる位相が記録されたルックアップテーブルを記憶する保存部をさらに備え、前記周波数オフセット推定部は、前記推定された周波数オフセットに該当する位相を、前記ルックアップテーブルから読み出して前記周波数オフセットを推定し、このように推定された前記周波数オフセットを位相値に変換して出力することが望ましい（請求項５）。
【００２６】
また、前記等化部は、チャネル推定信号の大きさと位相とが入力されて推定されたチャネル歪み値を、大きさと位相で表現して出力するチャネル歪み推定部と、前記推定されたチャネル歪み値により、前記第３変換部から極座標形式で入力された前記デジタル信号のチャネル歪みを補償するチャネル歪み補正部を備えることが望ましい（請求項６）。
【００２７】
また、前記チャネル歪み値による位相が記録されたルックアップテーブルを記憶する保存部をさらに備え、前記チャネル歪み推定部は、前記推定されたチャネル歪み値の位相に該当する位相を、前記ルックアップテーブルから読み出して推定された前記チャネル歪み値を変換することが望ましい（請求項７）。
【００２８】
さらに、前記チャネル歪み補正部は、前記の推定されたチャネル歪み値の大きさが、極座標形式で入力された前記デジタル信号の大きさと乗算されて、前記デジタル信号のチャネル歪みによって前記デジタル信号の大きさを補正するチャネル歪み大きさ補正部と、前記の推定されたチャネル歪み値の位相が、極座標形式で入力された前記デジタル信号の位相と加算されて、前記デジタル信号のチャネル歪みによる前記デジタル信号の位相を補正するチャネル歪み位相補正部とを備えることが望ましい（請求項８）。
なお、前記チャネル歪み位相補正部は、位相に変換された前記チャネル歪み値を、極座標形式で入力された前記デジタル信号の位相に加算する加算器で構成することができる。
【００２９】
また、前記位相補償部は、複数の位相推定信号の位相が入力されて前記デジタル信号に存在する位相誤差を推定する位相誤差推定部と、前記推定された位相誤差により極座標形式で入力された前記デジタル信号に存在する位相誤差を補償する位相誤差補正部とを備えることが望ましい（請求項９）。
なお、前記位相誤差補正部は、位相に変換された前記位相誤差値を、極座標形式で入力された前記デジタル信号の位相に加算する加算器で構成することができる。
【００３０】
また、前記位相補償部は、複数の位相推定信号の位相を入力されて前記デジタル信号に存在する位相誤差を推定する位相誤差推定部と、前記推定された位相誤差により極座標形式で入力された前記デジタル信号に存在する位相誤差を補償する位相誤差補正部とを備えることが望ましい（請求項１０）。
【００３１】
また、前記等化部は、複数のチャネル推定信号の大きさと位相とが入力され推定されたチャネル歪み値を、大きさと位相で表現して出力するチャネル歪み推定部と、前記推定されたチャネル歪み値により、前記第３変換部から極座標形式で入力された前記デジタル信号のチャネル歪みを補償するチャネル歪み補正部とを備えることが望ましい（請求項１１）。
【００３２】
そして、前記チャネル歪み推定部は、前記チャネル歪み値による位相が記録されたルックアップテーブルを記憶する保存部をさらに備え、前記推定されたチャネル歪み値の位相に該当する位相を、前記ルックアップテーブルから読み出して推定された前記チャネル歪み値を変換することが望ましい（請求項１２）。
【００３３】
そしてまた、前記チャネル歪み補正部は、前記推定された前記チャネル歪み値の大きさを、極座標形式で入力され前記デジタル信号の大きさと乗算して、前記デジタル信号のチャネル歪みによる前記デジタル信号の大きさを補正するチャネル歪み大きさ補正部と、前記推定されたチャネル歪み値の位相を極座標形式で入力された前記デジタル信号の位相と加算して、前記デジタル信号のチャネル歪みによる前記デジタル信号の位相を補正するチャネル歪み位相補正部とを備えることが望ましい（請求項１３）。
【００３４】
さらに、前記位相補償部は、入力された複数の位相推定信号の位相より前記デジタル信号に存在する位相誤差を推定する位相誤差推定部と、このように推定された前記位相誤差により極座標形式で入力された前記デジタル信号に存在する位相誤差を補償する位相誤差補正部とを備えることが望ましい（請求項１４）。
【００３５】
さらにまた、前記位相誤差推定部は、前記位相誤差による位相が記録されたルックアップテーブルを記憶する保存部をさらに備え、前記推定された位相誤差に該当する位相を前記ルックアップテーブルから読み出して、前記推定された位相誤差を変換することが望ましい（請求項１５）。
【００３６】
前記課題を解決するための本発明に係るＯＦＤＭ受信方法は、受信されたアナログ信号に対して行われる、デジタル信号への変換過程、フーリエ変換過程、信号誤差補正過程、及び逆マッピング過程を備えるＯＦＤＭ受信方法であって、デジタル信号に変換された直交座標形式の受信信号を極座標形式に変換する段階と、この極座標形式の前記受信信号の周波数オフセットを補償する段階と、該周波数オフセットが補償されたこの極座標形式の前記受信信号を、直交座標形式に変換する段階と、この直交座標形式の前記受信信号についてフーリエ変換を行う段階と、このフーリエ変換された前記受信信号に対するチャネル歪みを補償する段階と、このチャネル歪みが補償された前記受信信号に存在する位相誤差を補償する段階と、この位相誤差が補償された前記受信信号をマッピングテーブルで最も近接した値に変換する段階とを備える（請求項１６）。
【００３７】
また、前記周波数オフセット補償段階は、入力された推定信号から周波数オフセットを推定し、このように推定された前記周波数オフセットを位相に変換する段階と、このように位相に変換された前記周波数オフセットを、極座標形式の前記受信信号の位相に加算して、前記受信信号の周波数オフセットを補正する段階とを備えることが望ましい（請求項１７）。
【００３８】
また、前記周波数オフセット位相変換段階は、周波数オフセット値による位相が記録されたルックアップテーブルから推定された前記周波数オフセットの位相に該当する位相を読み出して推定された前記周波数オフセットを位相に変換するように構成することができる（請求項１８）。
【００３９】
さらに、前記フーリエ変換した後、極座標形式に変換する段階を有し、前記チャネル歪みを補償する段階では、この極座標形式の前記受信信号についてチャネル歪みを補償し、前記位相誤差を補償する段階では、前記チャネル歪みが補償された前記極座標形式の前記受信信号に存在する位相誤差を補償することが望ましい（請求項１９）。
なお、前記チャネル歪みを補償する段階は、推定信号が入力されるとチャネル歪み値を推定して、前記チャネル歪み値を、大きさ及び位相に変換する段階と、前記チャネル歪み値に対する大きさを、極座標形式の前記受信信号の大きさと乗算し、前記チャネル歪み値に対する位相を、極座標形式の前記受信信号の位相に加算して前記受信信号に対するチャネル歪みを補正する段階を有することが望ましい。
また、前記チャネル歪み値を位相に変換する段階は、前記チャネル歪み値に基づく位相が記録されたルックアップテーブルから推定された前記チャネル歪み値の位相に該当する位相を読み出して推定された前記チャネル歪み値を、位相に変換するように構成することができる。
さらに、前記位相誤差を補償する段階は、推定信号が入力されると位相誤差を推定し、このように推定された前記位相誤差を位相に変換する段階と、このように位相に変換された前記位相誤差を、極座標形式の前記受信信号の位相に加算して前記受信信号に存在する位相誤差を補正する段階とを有することが望ましい。
さらにまた、前記位相誤差を位相に変換する段階は、位相誤差による位相が記録されたルックアップテーブルから推定された前記位相誤差の位相に該当する位相を読み出して推定された前記位相誤差を位相に変換するように構成することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づいて本発明に係るＯＦＤＭ受信装置の望ましい実施形態を詳細に説明する。
なお、各図面において同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
図５は本発明に係るＯＦＤＭ受信装置に対する一実施形態の構成を示すブロック図である。図５では直交座標形式の信号の実数部と虚数部がそれぞれ実線で示され、極座標形式の信号の大きさが実線で示され、位相が点線で示されている。
【００４２】
図５に示すように、本発明に係るＯＦＤＭ受信装置５００は、Ａ／Ｄコンバータ部５０５、同期部５１０、保護区間除去部５２０、ＦＦＴ部５２５、等化部５３０、位相補償部５４０、逆マッピング部５５０、第１変換部５５５、第２変換部５６０、第３変換部５６５、及び第４変換部５７０を備えて構成されている。
【００４３】
Ａ／Ｄコンバータ部５０５は、アンテナ（図示せず）を介して受信されたアナログ入力信号をデジタル信号に変換するものである。そして、第１変換部５５５は、Ａ／Ｄコンバータ部５０５から入力され、直交座標形式で表されるデジタル信号を極座標形式に変換して出力する。また、同期部５１０は、極座標形式に変換されたデジタル信号が入力されると周波数オフセットを補償するものである。保護区間除去部５２０は、同期部５１０から入力されたデジタル信号から保護区間を除去し、第２変換部５６０は、このように保護区間が除去された極座標形式のデジタル信号が入力されると、このデジタル信号を直交座標形式に変換する。さらにＦＦＴ部５２５は、このように直交座標形式に変換されたデジタル信号が入力されると、このデジタル信号に対して高速フーリエ変換を行う。
【００４４】
そして、このようにＦＦＴ部５２５によってフーリエ変換された直交座標形式のデジタル信号は、第３変換部５６５で極座標形式に変換される。等化部５３０は、このように極座標形式に変換されたデジタル信号に対するチャネル歪みを補償し、位相補償部５４０は、このようにチャネル歪みが補償されたデジタル信号に存在する位相エラーを補償する。第４変換部５７０は、このように位相エラーが補償された極座標形式のデジタル信号を直交座標形式に変換する。さらに、逆マッピング部５５０は、このように生成された直交座標、または極座標形式のデジタル信号が入力されると、受信装置５００で使用するマッピングテーブルの値からデジタル信号に最も近接した値に変換する。
【００４５】
また、第１変換部５５５及び第３変換部５６５は、直交座標形式の信号を極座標形式の信号に変換し、第２変換部５６０及び第４変換部５７０は、極座標形式の信号を直交座標形式の信号に変換するものである。図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、直交座標形式の信号を極座標形式に変換する変換器の構成、及び極座標形式の信号を直交座標形式の信号に変換する変換器の構成を模式的に示す図である。
【００４６】
図６（Ａ）に示すように、直交座標形式の信号を極座標形式に変換する変換器は、実数部と虚数部を有する直交座標形式の信号が入力されると、信号の大きさを出力するレベル部６１０、及び実数部と虚数部を有する直交座標形式の信号が入力されると、信号の位相を出力する位相部６２０を備えている。
【００４７】
図６（Ｂ）に示すように、極座標形式の信号を直交座標形式に変換する変換器は、所定の大きさと所定の位相とを有する極座標形式の信号が入力されると、この位相に対するコサイン値とサイン値とを出力する分離部６６０、及びこのように入力された前記所定の大きさを有する信号に対して、分離部６６０から入力された位相に対するコサイン値とサイン値とを乗算して、実数部及び虚数部を有する直交座標形式の信号に変換して出力する変換部６７０を備える。
【００４８】
図７は、本発明に係るＯＦＤＭ受信装置５００に適用される同期部５１０の構成を模式的に示す図である。
図７に示すように、同期部５１０は、複数の位相推定信号の位相が入力されると、送信器と受信器との間のＲＦ搬送波周波数差により発生する周波数オフセットを推定し、このように推定された周波数オフセットを位相値に変換して出力する周波数オフセット推定部７１０、及びこのように推定された周波数オフセットによって第１変換部５５５から入力されたデジタル信号の周波数オフセットを補償する周波数オフセット補正部７２０を備える。
【００４９】
周波数オフセット推定部７１０は、周波数オフセットを推定するために入力された位相信号Ｘ及び位相信号Ｙから周波数オフセットを推定する。このように行われる推定の過程を数式で表すと次の式（４）の通りである。
【００５０】
【数４】

【００５１】
前記式（４）で、θ_b＝−φ_X＋φ_Yとすれば、推定された周波数オフセットはθ_bで表される。
【００５２】
このように推定された周波数オフセットは位相値に変換され、周波数オフセット補正部７２０に入力される。一方、このように推定された周波数オフセットを位相値に変換する際、各周波数オフセットに該当する位相値が記録されているルックアップテーブルを用いることができる。その際、ルックアップテーブルはＯＦＤＭ受信装置に具備された保存部５７５に保存される。
【００５３】
周波数オフセット補正部７２０は、第１変換部５５５から入力されたデジタル信号の位相と、周波数オフセット推定部７１０から入力された位相値とを加算して、デジタル信号から周波数オフセットを除去する。入力されたデジタル信号の位相をθ_zとすれば、周波数オフセットが除去された信号の位相θは、次の式（５）により決定される。
【００５４】
【数５】

【００５５】
周波数オフセットが除去されたデジタル信号の位相は、保護区間除去部５２０に入力される。このような周波数オフセット補正部７２０としては、加算器を用いることができる。一方、デジタル信号の大きさは、第１変換部５５５から直接に保護区間除去部５２０に入力される。
【００５６】
周波数オフセット、及び保護区間が除去された極座標形式のデジタル信号は、第２変換部５６０に入力されて直交座標形式に変換された後、ＦＦＴ部５２５に入力される。ＦＦＴ部５２５、及びＡ／Ｄコンバータ部５０５は、直交座標形式で動作するので、ＦＦＴ部５２５の前段には、第２変換部５６０のように、極座標形式の信号を、直交座標形式の信号に変換する変換器が必要となる。
【００５７】
図８は本発明に係るＯＦＤＭ受信装置５００に適用される等化部５３０の構成を示す図である。
図８に示すように、等化部５３０は、複数のチャネル推定信号の大きさと位相とが入力されると、推定されたチャネル歪み値を、所定の大きさと所定の位相で表して出力するチャネル歪み推定部８１０及び前記推定されたチャネル歪み値により極座標形式で表現されたデジタル信号のチャネル歪みを補償するチャネル歪み補正部８２０を有する。
【００５８】
チャネル歪み推定部８１０はチャネル歪みを推定するため、入力された推定信号Ｘ、及び推定信号Ｙからチャネル歪み値を推定する。これら推定信号Ｘ及びＹは極座標形式で表現された信号であり、それぞれの大きさと位相がチャネル歪み推定部８１０に入力される。チャネル歪み推定部８１０は、入力された推定信号Ｘ及びＹを用いてチャネルによる歪曲を推定し、このように推定されたチャネル歪み値を、大きさ及び位相に変換して出力する。
【００５９】
一方、前記のように推定されたチャネル歪み値を位相に変換する際、各チャネル歪み値に該当する位相値が記録されているルックアップテーブルを用いることもできる。この場合、ルックアップテーブルは、ＯＦＤＭ受信装置５００に具備される保存部５７５に保存することができるが、別途備えられる記憶装置に保存するようにしてもよい。
【００６０】
チャネル歪み補正部８２０は、前記のように推定されたチャネル歪み値の大きさを、極座標形式に入力されたデジタル信号の大きさと乗算して、デジタル信号のチャネル歪みによるデジタル信号の大きさを補正するチャネル歪み大きさ補正部８３０、及び前記のように推定されたチャネル歪み値の位相を、極座標形式で入力されたデジタル信号の位相に加算して、デジタル信号のチャネル歪みによるデジタル信号の位相を補正するチャネル歪み位相補正部８４０を有している。
【００６１】
チャネル歪み大きさ補正部８３０は乗算器で構成することができ、チャネル歪み位相補正部８４０は加算器で構成することができる。チャネル歪み位相補正部８４０の動作は、図７で説明した同期部５１０の周波数オフセット補正部７２０の動作と同様とすることができるので詳細な説明を省略する。
【００６２】
図９は本発明に係るＯＦＤＭ受信装置５００に適用される位相補償部５４０の構成を示す図である。
位相補償部５４０は周波数オフセットを除去し、チャネルの影響による歪曲たデジタル信号に存在する位相誤差を修正するものである。このような位相補償部５４０の動作は、図７を参照して説明した同期部５１０の周波数オフセット補正部７２０の動作と同様とすることができるので詳細な説明を省略する。図９で、位相誤差推定部９１０及び位相誤差補正部９２０は、それぞれ図７に示す周波数オフセット推定部７１０、及び周波数オフセット補正部７２０に該当し、同様の機能を果たすものである。
【００６３】
一方、位相補償部５４０で推定された位相誤差を、位相値に変換する場合には、各位相誤差に該当する位相値が記録されているルックアップテーブルを用いることも可能である。このとき、ルックアップテーブルはＯＦＤＭ受信装置に具備された記憶部５７５に記憶させる、あるいは、別途備えられる記憶装置に記憶させることもできる。
【００６４】
本発明に係るＯＦＤＭ受信装置５００は、Ａ／Ｄコンバータ部５１０に入力されたアナログ信号が、Ｍ−ａｒｙＰＳＫ（Ｐｈａｓｅｓｈｉｆｔｋｅｙｉｎｇ：ＰＳＫ）、及びＡＰＳＫ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｈｉｆｔｋｅｙｉｎｇ：ＡＰＳＫ）のうちのいずれか一方の変調方式によってマッピングされた信号である場合には、逆マッピングテーブルが、信号の大きさ、及び位相情報を有しているため、極座標形式の信号を直交座標形式に変換する必要がなく、第４変換部５７０を具備しなくてもよい。
【００６５】
図７〜図９を用いて説明した同期部５１０、等化部５３０、及び位相補償部５４０は、それぞれ別途備えられた装置で構成され、従来のＯＦＤＭ受信装置に適用することができる。前記の別途備えられた装置で構成された同期部、等化部、及び位相補償部には、直交座標を極座標に変換する座標変換器、及び／または、極座標を直交座標に変換する座標変換器を備えることが必要である。前記の別途備えられた装置で構成された同期部、等化部、及び位相補償部の動作、並びに前記別途備えられた装置で構成された同期部、等化部、及び／または、位相補償部を採用したＯＦＤＭ受信装置の動作は、前述した通りであるので、これらの詳細な説明をここでは省略する。
【００６６】
図１０は、本発明に係るＯＦＤＭ受信方法に対する一実施形態の流れ図である。
図１０に示すように、Ａ／Ｄコンバータ部５０５は、受信したアナログ信号をデジタル信号に変換する（Ｓ１００段階）。このようにデジタル変換された受信信号は、第１変換部５５５で極座標形式に変換される（Ｓ１０５段階）。そして、この極座標形式の前記受信信号は、同期部５１０で周波数オフセットが補償される（Ｓ１１０段階）。
【００６７】
前記Ｓ１１０段階は、複数の推定信号の位相値が入力されると周波数オフセットを推定し、このように推定された周波数オフセットを、位相に変換して出力する段階、及び前記受信信号の位相と推定された周波数オフセットによる位相を加算して、前記受信信号の周波数オフセットを補償する段階を有する。
【００６８】
一方、前記Ｓ１１０段階で推定された周波数オフセットを、位相に変換する過程で、各周波数オフセットに対する位相が記録されているルックアップテーブルから推定された周波数オフセットに該当する位相を読み出すようにすることも可能である。
【００６９】
周波数オフセットが補償された前記受信信号は、保護区間除去部５２０で保護区間が除去され（Ｓ１１５段階）、フーリエ変換過程を実行する前に、直交座標形式に変換されて（Ｓ１２０段階）、ＦＦＴ部５２５に入力される。このＦＦＴ部５２５は、このように入力された前記受信信号について高速フーリエ変換を行う（Ｓ１２５段階）。続いて、このように高速フーリエ変換された前記受信信号は、第３変換部５６５で極座標形式に変換される（Ｓ１３０段階）。
【００７０】
前記Ｓ１３０段階で、極座標形式に変換された前記受信信号は、等化部５３０でチャネル影響による歪曲が補償される（Ｓ１３５段階）。このＳ１３５段階は、推定信号が入力されると、チャネル歪み値を推定し、このように推定されたチャネル歪み値を、大きさ及び位相に変換する段階、並びに前記の推定されたチャネル歪み値に対する大きさを、極座標形式の前記受信信号の大きさと乗算し、前記の推定されたチャネル歪み値に対する位相を、極座標形式の前記受信信号の位相に加算して、前記受信信号に対するチャネル歪みを補正する段階を有する。前記の推定されたチャネル歪み値を、位相に変換する過程において、各チャネル歪み値に対する位相が記録されているルックアップテーブルから、前記の推定されたチャネル歪み値に該当する位相を読み出すようにしてもよい。
【００７１】
また、前記Ｓ１３０段階で、極座標形式に変換された前記受信信号は、位相補償部５４０で、前記受信信号に存在する位相誤差が補償される（Ｓ１４０段階）。このＳ１４０段階は、推定信号が入力されると位相誤差を推定し、このように推定された位相誤差を位相に変換する段階、及びこのように位相に変換された位相誤差を、極座標形式の前記受信信号の位相に加算して、前記受信信号に存在する位相誤差を補正する段階を有する。この場合でも、前記の推定された位相誤差を位相に変換する過程で、各位相誤差に対する位相が記録されているルックアップテーブルから推定された位相誤差に該当する位相を読み出すようにすることも可能である。
【００７２】
チャネル歪み、及び／または、位相誤差に対する補償過程が完了すると、ＯＦＤＭ受信装置５００は、前記受信信号が、Ｍ−ａｒｙＰＳＫまたはＡＰＳＫ方式によって変調されたか否かを判断する（Ｓ１４５段階）。前記受信信号がＭ−ａｒｙＰＳＫまたはＡＰＳＫ方式によって変調されていないと判断された場合には、前記受信信号は第４変換部５７０で直交座標形式に変換された後、逆マッピング部５５０に入力される（Ｓ１５０段階）。しかし、前記受信信号がＭ−ａｒｙＰＳＫまたはＡＰＳＫ方式によって変調されていると判断された場合には、前記受信信号は第４変換部５７０で直交座標に変換されることなく、極座標形式で逆マッピング部５５０に入力される。逆マッピング部Ｓ１５５は、このように入力された前記受信信号を、ＯＦＤＭ受信装置５００で使用するマッピングテーブルの値から、デジタル信号に最も近接した値に変換する（Ｓ１５５段階）。表１に、このような直交座標形式の前記受信信号、及び極座標形式の前記受信信号の各々で、受信装置内における計算回数を比較して示す。
【００７３】
【表１】

【００７４】
また、直交座標形式では、必須の複素乗算過程が位相成分の加算過程に変わるので、直交座標形式を使用する場合に発生する出力ビットの大きさ増加による量子化ノイズ成分の電圧を著しく減少させることができる。
表２は、このような直交座標形式の前記受信信号、及び極座標形式の前記受信信号のそれぞれに対する受信装置内における出力ビットの大きさ増加を比較したものである。
【００７５】
【表２】

【００７６】
【発明の効果】
以上説明した通りに構成される本発明に係るＯＦＤＭ受信装置及びその方法によれば、受信された信号を極座標形式に変換して処理することにより、周波数同期、チャネル影響補償、存在位相誤差除去時必要な加算器と乗算器の個数を減算して装置を単純化することができ、信号の補償に要する時間を短縮することが可能になる。
【００７７】
以上、代表的な実施形態を通して本発明を詳細に説明したが、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想に基づく限りにおいて、前述の実施形態について多様な変形が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の権利範囲は、ここで説明された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＯＦＤＭ受信装置の内部構成を示すブロック図である。
【図２】従来のＯＦＤＭ受信装置で使用される直交座標形式の同期部の構成を示すブロック図である
【図３】従来のＯＦＤＭ受信装置で使用される直交座標形式の等化器の構成を示すブロック図である。
【図４】従来のＯＦＤＭ受信装置で使用される直交座標形式の位相補償部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係るＯＦＤＭ受信装置に対する一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、直交座標形式の信号を極座標形式に変換する変換器、及び極座標形式の信号を直交座標形式の信号に変換する変換器の構成を示す図である。
【図７】本発明に係るＯＦＤＭ受信装置に適用される同期部の構成を示す図である。
【図８】本発明に係るＯＦＤＭ受信装置に適用される等化部の構成を示す図である。
【図９】本発明に係るＯＦＤＭ受信装置に適用される位相補償部の構成を示す図である。
【図１０】本発明に係るＯＦＤＭ受信方法の一実施形態の流れ図である。
【符号の説明】
１１０Ａ／Ｄコンバータ
１２０同期部
１３０保護区間除去部
１４０高速フーリエ変換部
１５０等化器
１６０位相補償部
１７０逆マッピング部
５００本発明に係るＯＦＤＭ受信装置
５０５Ａ／Ｄコンバータ部
５１０同期部
５２５ＦＦＴ部
５３０等化部
５４０位相補償部
５５５第１変換部
５６０第２変換部
５７５保存部
７１０周波数オフセット推定部
７２０周波数オフセット補正部
８１０チャネル歪み推定部
８２０チャネル歪み補正部
８３０チャネル歪み大きさ補正部
８４０チャネル歪み位相補正部
９１０位相誤差推定部
９２０位相誤差補正部
Ｓ１００受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換する段階
Ｓ１０５デジタル変換された受信信号を極座標形式に変換する段階
Ｓ１１０周波数オフセットを補償する段階
Ｓ１１５保護区間を除去する段階
Ｓ１２０受信信号を直交座標形式に変換する段階
Ｓ１２５受信信号に対して高速フーリエ変換を行う段階
Ｓ１３０フーリエ変換された受信信号を極座標形式に変換する段階
Ｓ１３５受信信号に対するチャネル歪みを補償する段階
Ｓ１４０受信信号に対する位相誤差を補償する段階
Ｓ１４５受信信号の変調方式が、Ｍ−ａｒｙＰＳＫ、及びＡＰＳＫのいずれであるかを判定する段階
Ｓ１５０受信信号を直交座標形式に変換する段階
Ｓ１５５受信信号に対して逆マッピングを実行する段階

Claims

アナログ入力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ部と、前記Ａ／Ｄコンバータ部から入力された前記デジタル信号を、極座標形式に変換して出力する第１変換部と、前記第１変換部から入力された極座標形式の前記デジタル信号の周波数オフセットを補償して出力する同期部と、前記同期部から入力された前記デジタル信号から保護区間を除去する保護区間除去部と、前記保護区間除去部から入力された前記デジタル信号を、直交座標形式に変換して出力する第２変換部と、前記第２変換部から入力された直交座標形式の前記デジタル信号について高速フーリエ変換を行うＦＦＴ部と、前記ＦＦＴ部から入力された前記デジタル信号に対するチャネル歪みを補償する等化部と、前記等化部から入力された前記デジタル信号に存在する位相エラーを補償する位相補償部と、前記位相補償部から入力された前記デジタル信号をマッピングテーブルで最も近接した値に変換する逆マッピング部と
を備えることを特徴とするＯＦＤＭ受信装置。
前記ＦＦＴ部から入力された前記デジタル信号を、極座標形式に変換して出力する第３変換部をさらに備え、前記等化部は、前記ＦＦＴ部から前記第３変換部を介して入力された極座標形式の前記デジタルに対するチャネル歪みを補償する
ことを特徴とする請求項１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記位相補償部から入力された前記デジタル信号を、直交座標形式に変換して出力する第４変換部をさらに備え、前記逆マッピング部は、前記位相補償部から前記第４変換部を介して入力された直交座標形式の前記デジタル信号を前記近接した値に変換する
ことを特徴とする請求項２に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記同期部は、
入力された複数の位相推定信号の位相より前記周波数オフセットを推定し、このように推定された前記周波数オフセットを、位相値に変換して出力する周波数オフセット推定部と、
前記推定された周波数オフセットにより、前記第１変換部から入力された前記デジタル信号の周波数オフセットを補償する周波数オフセット補正部と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記周波数オフセット推定部は、
前記周波数オフセットによる位相が記録されたルックアップテーブルを記憶する保存部をさらに備え、
前記推定された周波数オフセットに該当する位相を、前記ルックアップテーブルから読み出して前記周波数オフセットを推定し、このように推定された前記周波数オフセットを位相値に変換して出力する、
ことを特徴とする請求項４に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記等化部は、
チャネル推定信号の大きさと位相とが入力されて推定されたチャネル歪み値を、大きさと位相で表現して出力するチャネル歪み推定部と、
前記推定されたチャネル歪み値により、前記第３変換部から極座標形式で入力された前記デジタル信号のチャネル歪みを補償するチャネル歪み補正部と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記チャネル歪み推定部は、
前記チャネル歪み値による位相が記録されたルックアップテーブルを記憶する保存部をさらに備え、
前記推定されたチャネル歪み値の位相に該当する位相を、前記ルックアップテーブルから読み出して推定された前記チャネル歪み値を変換する、
ことを特徴とする請求項６に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記チャネル歪み補正部は、
前記推定されたチャネル歪み値の大きさを、極座標形式で入力された前記デジタル信号の大きさと乗算して、前記デジタル信号のチャネル歪みによる前記デジタル信号の大きさを補正するチャネル歪み大きさ補正部と、
前記推定されたチャネル歪み値の位相を、前記極座標形式で入力された前記デジタル信号の位相と加算して、前記デジタル信号のチャネル歪みによる前記デジタル信号の位相を補正するチャネル歪み位相補正部と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記位相補償部は、
複数の位相推定信号の位相が入力されると、前記デジタル信号に存在する位相誤差を推定する位相誤差推定部と、
前記推定された位相誤差により極座標形式で入力された前記デジタル信号に存在する位相誤差を補償する位相誤差補正部と、
を備えることを特徴とする請求項６に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記位相誤差推定部は、
前記位相誤差による位相が記録されたルックアップテーブルを記憶する保存部をさらに備え、
前記推定された位相誤差に該当する位相を、前記ルックアップテーブルから読み出して推定された前記位相誤差に変換する、
ことを特徴とする請求項９に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記等化部は、
複数のチャネル推定信号の大きさと位相とが入力され推定されたチャネル歪み値を、大きさと位相で表現して出力するチャネル歪み推定部と、
前記推定されたチャネル歪み値により、前記第３変換部から極座標形式で入力された前記デジタル信号のチャネル歪みを補償するチャネル歪み補正部と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記チャネル歪み推定部は、
前記チャネル歪み値による位相が記録されたルックアップテーブルを記憶する保存部をさらに備え、
前記推定されたチャネル歪み値の位相に該当する位相を、前記ルックアップテーブルから読み出して推定された前記チャネル歪み値を変換する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記チャネル歪み補正部は、
前記推定された前記チャネル歪み値の大きさを、極座標形式で入力され前記デジタル信号の大きさと乗算して、前記デジタル信号のチャネル歪みによる前記デジタル信号の大きさを補正するチャネル歪み大きさ補正部と、
前記推定されたチャネル歪み値の位相を、極座標形式で入力された前記デジタル信号の位相と加算して、前記デジタル信号のチャネル歪みによる前記デジタル信号の位相を補正するチャネル歪み位相補正部と、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記位相補償部は、
入力された複数の位相推定信号の位相より、前記デジタル信号に存在する位相誤差を推定する位相誤差推定部と、
このように推定された前記位相誤差により極座標形式で入力された前記デジタル信号に存在する位相誤差を補償する位相誤差補正部と、
を備えることを特徴とする請求項１１に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記位相誤差推定部は、
前記位相誤差による位相が記録されたルックアップテーブルを記憶する保存部をさらに備え、
前記推定された位相誤差に該当する位相を、前記ルックアップテーブルから読み出して、前記推定された位相誤差を変換する、
ことを特徴とする請求項１４に記載のＯＦＤＭ受信装置。
受信されたアナログ信号に対して行われる、デジタル信号への変換過程、フーリエ変換過程、信号誤差補正過程、及び、逆マッピング過程を備えるＯＦＤＭ受信方法であって、
デジタル信号に変換された直交座標形式の受信信号を、極座標形式に変換する段階と、
この極座標形式の前記受信信号の周波数オフセットを補償する段階と、
このように周波数オフセットが補償された極座標形式の前記受信信号を、直交座標形式に変換する段階と、
この直交座標形式の前記受信信号についてフーリエ変換を行う段階と、
このフーリエ変換された前記受信信号に対するチャネル歪みを補償する段階と、
このチャネル歪みが補償された前記受信信号に存在する位相誤差を補償する段階と、
この位相誤差が補償された前記受信信号をマッピングテーブルで最も近接した値に変換する段階と、
を備えることを特徴とするＯＦＤＭ受信方法。
前記周波数オフセット補償段階は、
入力された推定信号から周波数オフセットを推定し、このように推定された前記周波数オフセットを位相に変換する段階と、
位相に変換された前記周波数オフセットを、極座標形式の前記受信信号の位相に加算して、前記受信信号の周波数オフセットを補正する段階と、
を備えることを特徴とする請求項１６に記載のＯＦＤＭ受信方法。
前記周波数オフセット位相変換段階は、
周波数オフセット値による位相が記録されたルックアップテーブルから推定された前記周波数オフセットの位相に該当する位相を読み出して推定された前記周波数オフセットを、位相に変換する、
ことを特徴とする請求項１７に記載のＯＦＤＭ受信装置。
前記フーリエ変換した後、極座標形式に変換する段階をさらに有し、
前記チャネル歪みを補償する段階では、この極座標形式の前記受信信号についてチャネル歪みを補償し、
前記位相誤差を補償する段階では、前記チャネル歪みが補償された前記極座標形式の前記受信信号に存在する位相誤差を補償する、
ことを特徴とする請求項１６に記載のＯＦＤＭ受信方法。