JP2006108764A - OFDM receiving apparatus, OFDM receiving control program, and OFDM receiving method - Google Patents
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Abstract
【課題】 OFDM受信装置において、送受信間におけるサンプリング周波数のずれにより生ずるOFDMシンボルの位相変化を簡便に補正すること。
【解決手段】 OFDM受信装置1は、受信したOFDM信号からシンボル同期を確立し、その確立後は、装置内部において発生させたクロックを用いて、FFT窓の適用タイミングを設定する。そして、受信信号の相関ピークとFFT窓の適用タイミングとのずれが累積し、サンプリング周波数の1サンプル分に相当する時間を超えた場合に、FFT窓の適用タイミングをトラッキングすると共に、トラッキングが行われるまでのOFDMシンボル数を基に算出した補正値に従って、各シンボルに対し位相の補正を行う。したがって、送信側におけるサンプリング周波数と、OFDM受信装置1におけるサンプリング周波数の誤差により生じた位相変化を簡便に補正することが可能である。
【選択図】 図2PROBLEM TO BE SOLVED: To easily correct a phase change of an OFDM symbol caused by a sampling frequency shift between transmission and reception in an OFDM receiver.
An OFDM receiving apparatus establishes symbol synchronization from a received OFDM signal and, after the establishment, sets an application timing of an FFT window using a clock generated inside the apparatus. When the difference between the correlation peak of the received signal and the application timing of the FFT window is accumulated and the time corresponding to one sample of the sampling frequency is exceeded, the application timing of the FFT window is tracked and tracking is performed. According to the correction value calculated based on the number of OFDM symbols up to, the phase is corrected for each symbol. Therefore, it is possible to easily correct a phase change caused by an error between the sampling frequency on the transmission side and the sampling frequency in the OFDM receiver 1.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、受信したOFDM信号を所定タイミングでサンプリングし、復調処理を行うOFDM受信装置、OFDM受信制御プログラムおよびOFDM受信方法に関する。 The present invention relates to an OFDM receiver, an OFDM reception control program, and an OFDM reception method that sample a received OFDM signal at a predetermined timing and perform demodulation processing.
近年、地上波デジタル放送等において、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)伝送が用いられている。
OFDM伝送においては、中心周波数が異なり互いに直交するように帯域を割り当てた複数のサブキャリアが用いられる。そして、送信するデータを分割し、分割した各データをこれらのサブキャリアに乗せて並列に送信する。
In recent years, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) transmission is used in terrestrial digital broadcasting and the like.
In OFDM transmission, a plurality of subcarriers to which bands are allocated so that the center frequencies are different and are orthogonal to each other are used. Then, the data to be transmitted is divided, and each divided data is put on these subcarriers and transmitted in parallel.
また、OFDM伝送では、各サブキャリアにおいて送信されるOFDMシンボルにガードインターバルが付加されている。ガードインターバルは、有効シンボルの末尾の部分がOFDMシンボルの先頭に付加されたものであり、これにより、マルチパス干渉の発生が抑制される。
このようなOFDM伝送では、受信側において、受信信号とそれを1OFDMシンボル分遅延させた信号とにおける相関ピークをとることにより、各OFDMシンボルの分離(シンボル同期の確立)が可能となる。
In OFDM transmission, a guard interval is added to an OFDM symbol transmitted in each subcarrier. The guard interval is obtained by adding the end portion of the effective symbol to the beginning of the OFDM symbol, thereby suppressing the occurrence of multipath interference.
In such OFDM transmission, it is possible to separate OFDM symbols (establish symbol synchronization) by taking a correlation peak between a received signal and a signal delayed by one OFDM symbol on the receiving side.
そして、引き続く処理において、分離されたOFDMシンボルに対し、FFT(Fast Fourier Transform)を施すこととなる。
FFTを施す際には、各OFDMシンボルに対し、有効シンボル長に等しい窓関数(FFT窓)が適用される。
このとき、受信信号から確立されたシンボル同期を基に、各OFDMシンボルに対するFFT窓のタイミングを設定すると、FFT後の信号において、位相のばらつきが大きくなってしまう。これは、伝送路特性により、各OFDMシンボルにおける相関ピークにばらつきが生ずるためである。
In subsequent processing, FFT (Fast Fourier Transform) is performed on the separated OFDM symbols.
When performing FFT, a window function (FFT window) equal to the effective symbol length is applied to each OFDM symbol.
At this time, if the timing of the FFT window for each OFDM symbol is set based on the symbol synchronization established from the received signal, the phase variation will increase in the signal after the FFT. This is because the correlation peak in each OFDM symbol varies due to transmission path characteristics.
そこで、受信信号からFFT窓のタイミングを一旦設定した後は、受信装置内部のクロックによってサンプリング周波数を設定し、以後のOFDMシンボルに対するFFT窓のタイミングを決定している。
ところが、受信装置内部において発生させたサンプリング周波数と、送信されたOFDM信号のサンプリング周波数とは必ずしも整合せず、ずれを生じる場合がある。そして、このようなずれが生じると、FFT窓の適用タイミング(FFT窓タイミング)が徐々に変化し、復調された信号に位相の誤差が生ずることとなる。
Therefore, once the timing of the FFT window is set from the received signal, the sampling frequency is set by the clock inside the receiving apparatus, and the timing of the FFT window for the subsequent OFDM symbol is determined.
However, the sampling frequency generated inside the receiving apparatus and the sampling frequency of the transmitted OFDM signal are not necessarily matched, and a deviation may occur. When such a shift occurs, the FFT window application timing (FFT window timing) gradually changes, and a phase error occurs in the demodulated signal.
すると、OFDM伝送において、伝送路を推定し、受信側で位相および振幅を補正するために挿入されているスキャタードパイロット(SP:Scattered Pilot)信号も位相の誤差を有する状態で復調されることとなり、SP信号に基づく正確な伝送路推定が困難なものとなる。
このような事態を防止するため、OFDM受信装置において、受信信号から確立した同期を基に、サンプリング周波数を設定する発振器を適切に制御することにより、送受信間における同期の誤差を解消する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
In order to prevent such a situation, a technique for eliminating synchronization errors between transmission and reception by appropriately controlling an oscillator that sets a sampling frequency based on synchronization established from a received signal in an OFDM receiver is known. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載された技術においては、受信側におけるサンプリング周波数を設定する発振器を電圧制御型の可変発振器等にする必要があり、必要な電圧を生成するためのD/Aコンバータが必要となる等、回路面積や消費電力が増大するといった問題があった。
このように、OFDM受信装置において、送受信間におけるサンプリング周波数のずれにより生ずるOFDMシンボルの位相変化を簡便に補正することは困難であった。
However, in the technique described in
As described above, it is difficult for the OFDM receiver to easily correct the phase change of the OFDM symbol caused by the sampling frequency shift between transmission and reception.
本発明の課題は、OFDM受信装置において、送受信間におけるサンプリング周波数のずれにより生ずるOFDMシンボルの位相変化を簡便に補正することである。 An object of the present invention is to simply correct a phase change of an OFDM symbol caused by a sampling frequency shift between transmission and reception in an OFDM receiver.
以上の課題を解決するため、本発明は、
受信したOFDM信号を所定タイミングでサンプリングし、復調処理を行うOFDM受信装置であって、前記受信したOFDM信号と、該OFDM信号を1OFDMシンボル長ずらした信号とから相関値を取得する相関値取得手段(例えば、図2のGI相関部15)と、前記受信したOFDM信号を、受信側において発生させたクロックに基づくタイミングでサンプリングするサンプリング手段(例えば、図2のシンボル同期部17およびFFT部18)と、前記相関値取得手段によって取得された相関値に基づくタイミングと、前記サンプリング手段におけるサンプリングのタイミングとのずれを検出するタイミング検出手段(例えば、図2のシンボル同期部17)と、前記タイミング検出手段によって検出されたタイミングのずれが、前記サンプリング手段における所定サンプルに対応する時間を超えた場合に、前記サンプリング手段におけるサンプリングのタイミングを、前記タイミングのずれを減少させる方向に所定サンプル分変化させるトラッキング手段(例えば、図2のシンボル同期部17)と、前記受信したOFDM信号におけるOFDMシンボル数をカウントするシンボルカウント手段(例えば、図2のシンボルカウント部19)と、前記トラッキング手段によって前記サンプリングのタイミングが変化される時間間隔において受信したOFDMシンボル数と、前記サンプリング手段における所定サンプルに対応する位相変化とに基づいて、前記サンプリングによって抽出された各シンボルにおける位相を補正する位相補正手段(例えば、図2の補正値算出部21および位相補正部22)とを含むことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
An OFDM receiving apparatus that samples a received OFDM signal at a predetermined timing and performs demodulation processing, and obtains a correlation value from the received OFDM signal and a signal obtained by shifting the OFDM signal by one OFDM symbol length (For example, the
このような構成により、受信したOFDM信号に対し、OFDM受信装置内部等、受信側において発生させたクロックを用いて、サンプリングタイミングが設定される。そして、受信信号の相関値が示すタイミングとサンプリングタイミングとのずれが累積し、サンプリング周波数の所定サンプル分に相当する時間を超えた場合に、サンプリングタイミングが所定サンプル分変化される(トラッキングされる)と共に、サンプリングタイミングが変化されるまでのOFDMシンボル数を基に算出した補正値に従って、各シンボルに対し位相の補正が行われる。 With such a configuration, the sampling timing is set for the received OFDM signal using a clock generated on the receiving side, such as inside the OFDM receiver. Then, when the difference between the timing indicated by the correlation value of the received signal and the sampling timing is accumulated and the time corresponding to the predetermined sample of the sampling frequency is exceeded, the sampling timing is changed (tracked) by the predetermined sample. At the same time, the phase of each symbol is corrected according to the correction value calculated based on the number of OFDM symbols until the sampling timing is changed.
したがって、送信側におけるサンプリング周波数と、OFDM受信装置におけるサンプリング周波数のずれにより生じた位相変化を簡便に補正することが可能となる。
また、前記位相補正手段は、前記サンプリング手段における所定サンプルに対応する位相変化を、前記トラッキング手段によって前記サンプリングのタイミングが変化される時間間隔において受信したOFDMシンボル数で除した位相変化分、前記サンプリングによって抽出された各シンボルにおける位相を補正する演算処理を行うことを特徴としている。
Therefore, it is possible to easily correct the phase change caused by the difference between the sampling frequency on the transmission side and the sampling frequency in the OFDM receiver.
In addition, the phase correction unit is configured to obtain the phase change by dividing the phase change corresponding to the predetermined sample in the sampling unit by the number of OFDM symbols received in the time interval at which the sampling timing is changed by the tracking unit. The calculation processing for correcting the phase of each symbol extracted by the above is performed.
このような構成により、デジタル信号処理によって、簡便に上記位相変化を補正することができる。
また、前記相関値取得手段によって取得された相関値に基づくタイミングを平均化し、その平均化したタイミングを前記タイミング検出手段に出力する相関値平均化手段(例えば、図2のピーク間隔平均化部16)をさらに含むことを特徴としている。
With such a configuration, the phase change can be easily corrected by digital signal processing.
Further, the correlation value averaging means (for example, the peak
このような構成により、受信信号の相関値における一時的な変動に過度に左右されることなく、相関値に基づく安定したタイミングを取得することが可能となる。
また、前記トラッキング手段によって前記サンプリングのタイミングが変化される時間間隔において受信したOFDMシンボル数を平均化して、前記位相補正手段に出力するシンボル数平均化手段(例えば、図2のシンボル数平均化部20)をさらに含むことを特徴としている。
With such a configuration, it is possible to acquire stable timing based on the correlation value without being excessively influenced by temporary fluctuations in the correlation value of the received signal.
In addition, the number of OFDM symbols received in the time interval at which the sampling timing is changed by the tracking unit is averaged and output to the phase correction unit (for example, the symbol number averaging unit in FIG. 2). 20) is further included.
このような構成により、受信信号の一時的な変動によるトラッキング間隔の変化に過度に左右されることなく、安定したOFDMシンボル数を算出することが可能となる。
また、本発明は、
受信したOFDM信号を所定タイミングでサンプリングし、復調処理を行うOFDM受信処理に関する制御を行うためのOFDM受信制御プログラムであって、前記受信したOFDM信号と、該OFDM信号を1OFDMシンボル長ずらした信号とから相関値を取得する相関値取得機能と、前記受信したOFDM信号を、受信側において発生させたクロックに基づくタイミングでサンプリングするサンプリング機能と、前記相関値取得機能によって取得された相関値に基づくタイミングと、前記サンプリング機能におけるサンプリングのタイミングとのずれを検出するタイミング検出機能と、前記タイミング検出機能によって検出されたタイミングのずれが、前記サンプリング機能における所定サンプルに対応する時間を超えた場合に、前記サンプリング機能におけるサンプリングのタイミングを、前記タイミングのずれを減少させる方向に所定サンプル分変化させるトラッキング機能と、前記受信したOFDM信号におけるOFDMシンボル数をカウントするシンボルカウント機能と、前記トラッキング機能によって前記サンプリングのタイミングが変化される時間間隔において受信したOFDMシンボル数と、前記サンプリング機能における所定サンプルに対応する位相変化とに基づいて、前記サンプリングによって抽出された各シンボルにおける位相を補正する位相補正機能とをコンピュータに実現させることを特徴としている。
With such a configuration, it is possible to calculate the stable number of OFDM symbols without being excessively influenced by changes in the tracking interval due to temporary fluctuations in the received signal.
The present invention also provides:
An OFDM reception control program for performing control related to an OFDM reception process that samples a received OFDM signal at a predetermined timing and performs a demodulation process, the received OFDM signal, and a signal obtained by shifting the OFDM signal by one OFDM symbol length; A correlation value acquisition function for acquiring a correlation value from a sampling function, a sampling function for sampling the received OFDM signal at a timing based on a clock generated on the receiving side, and a timing based on the correlation value acquired by the correlation value acquisition function And a timing detection function that detects a deviation from the sampling timing in the sampling function, and a timing deviation detected by the timing detection function exceeds a time corresponding to a predetermined sample in the sampling function, A sampling function in the sampling function that changes the sampling timing in a direction that reduces the timing deviation, a symbol count function that counts the number of OFDM symbols in the received OFDM signal, and the tracking function A phase correction function for correcting the phase of each symbol extracted by the sampling based on the number of OFDM symbols received in the time interval at which the timing is changed and the phase change corresponding to the predetermined sample in the sampling function. It is characterized by being realized.
また、本発明は、
受信したOFDM信号を所定タイミングでサンプリングし、復調処理を行うOFDM受信方法であって、前記受信したOFDM信号と、該OFDM信号を1OFDMシンボル長ずらした信号とから相関値を取得する相関値取得ステップと、前記受信したOFDM信号を、受信側において発生させたクロックに基づくタイミングでサンプリングするサンプリングステップと、前記相関値取得ステップにおいて取得された相関値に基づくタイミングと、前記サンプリングステップにおけるサンプリングのタイミングとのずれを検出するタイミング検出ステップと、前記タイミング検出ステップにおいて検出されたタイミングのずれが、前記サンプリングステップにおける所定サンプルに対応する時間を超えた場合に、前記サンプリングステップにおけるサンプリングのタイミングを、前記タイミングのずれを減少させる方向に所定サンプル分変化させるトラッキングステップと、前記受信したOFDM信号におけるOFDMシンボル数をカウントするシンボルカウントステップと、前記トラッキングステップにおいて前記サンプリングのタイミングが変化される時間間隔において受信したOFDMシンボル数と、前記サンプリングステップにおける所定サンプルに対応する位相変化とに基づいて、前記サンプリングによって抽出された各シンボルにおける位相を補正する位相補正ステップとを含むことを特徴としている。
The present invention also provides:
An OFDM reception method for sampling a received OFDM signal at a predetermined timing and performing a demodulation process, wherein a correlation value acquisition step of acquiring a correlation value from the received OFDM signal and a signal obtained by shifting the OFDM signal by one OFDM symbol length A sampling step for sampling the received OFDM signal at a timing based on a clock generated on the receiving side, a timing based on the correlation value acquired in the correlation value acquisition step, and a sampling timing in the sampling step A timing detection step for detecting a deviation between the timing and a timing deviation detected in the timing detection step exceeds a time corresponding to a predetermined sample in the sampling step. A sampling step in which the sampling timing is changed by a predetermined number of samples in a direction to reduce the timing deviation, a symbol counting step for counting the number of OFDM symbols in the received OFDM signal, and the sampling timing in the tracking step. And a phase correction step of correcting the phase in each symbol extracted by the sampling based on the number of OFDM symbols received in the changed time interval and the phase change corresponding to the predetermined sample in the sampling step. It is a feature.
このように、本発明によれば、OFDM受信装置において、送受信間におけるサンプリング周波数のずれにより生ずるOFDMシンボルの位相変化を簡便に補正することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily correct a phase change of an OFDM symbol caused by a sampling frequency shift between transmission and reception in an OFDM receiver.
以下、図を参照して本発明に係るOFDM受信装置の実施の形態を説明する。
初めに、本実施の形態に係るOFDM受信装置において、送信側サンプリング周波数と受信側サンプリング周波数の誤差によって生ずる位相変化の補正方法について説明する。
まず、送信側におけるサンプリング周波数を“f”、受信側におけるサンプリング周波数を“f´”とすると、所定の係数“a”を用いて、
f´=(1+a)×f
と表すことができる。
Embodiments of an OFDM receiving apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a method for correcting a phase change caused by an error between the transmission side sampling frequency and the reception side sampling frequency in the OFDM receiving apparatus according to the present embodiment will be described.
First, when the sampling frequency on the transmission side is “f” and the sampling frequency on the reception side is “f ′”, a predetermined coefficient “a” is used,
f ′ = (1 + a) × f
It can be expressed as.
すると、送信側サンプリング周波数と受信側サンプリング周波数の誤差“Δf”は、
Δf=(1+a)×f−f=a×f
となる。
ここで、送信側におけるサンプリング時間“T”(=1/f)と受信側におけるサンプリング時間“T´”(=1/f´)とのずれを正規化された時間差Δtとして求めると、
Δt=(T´−T)/T=(1/f´−1/f)/(1/f)=(f/f´−1)=(1/(1+a)−1)
となる。
Then, the error “Δf” between the transmission side sampling frequency and the reception side sampling frequency is
Δf = (1 + a) × f−f = a × f
It becomes.
Here, when the deviation between the sampling time “T” (= 1 / f) on the transmission side and the sampling time “T ′” (= 1 / f ′) on the reception side is obtained as a normalized time difference Δt,
Δt = (T′−T) / T = (1 / f′−1 / f) / (1 / f) = (f / f′−1) = (1 / (1 + a) −1)
It becomes.
すると、図1に示すように、OFDM信号においては、OFDMシンボル長を“Ts”とすると、1シンボル毎にΔt×TsだけFFT窓の適用タイミングがずれていくこととなり、これにより、送信側および受信側のサンプリング周波数の誤差による位相の回転が生ずることとなる。
一方、受信側においては、受信側において発生させたサンプリング周波数を用いてFFT窓の適用タイミングを設定していることから、FFT窓の適用タイミングとしては、このサンプリング周波数の1サンプル単位で設定することができる。そして、OFDM信号の第k番目(kは自然数)のサブキャリアにおいて、1サンプル分に相当する位相変化“Δφ0(k)”は、そのサブキャリアの周波数に基づいて予め把握することができる。
Then, as shown in FIG. 1, in the OFDM signal, when the OFDM symbol length is “Ts”, the application timing of the FFT window is shifted by Δt × Ts for each symbol. A phase rotation occurs due to an error in the sampling frequency on the receiving side.
On the other hand, since the application timing of the FFT window is set using the sampling frequency generated on the reception side on the receiving side, the application timing of the FFT window should be set in units of one sample of this sampling frequency. Can do. Then, in the k-th (k is a natural number) subcarrier of the OFDM signal, the phase change “Δφ 0 (k)” corresponding to one sample can be grasped in advance based on the frequency of the subcarrier.
そのため、受信側においては、上記FFT窓のタイミングのずれΔt×Tsが時間につれて累積し、1サンプル分のタイミングを超えた場合、FFT窓の適用タイミングを、位相変化を減少させる方向に1サンプル分ずらずことで、FFT窓の適用タイミングをトラッキングすることが可能である。これにより、OFDMシンボルにおける適切な位置を選択してFFTを施すことが可能となる。 Therefore, on the receiving side, when the above-described FFT window timing difference Δt × Ts accumulates over time and exceeds the timing of one sample, the application timing of the FFT window is set to one sample in the direction of decreasing the phase change. Accordingly, it is possible to track the application timing of the FFT window. Thereby, it becomes possible to select an appropriate position in the OFDM symbol and perform FFT.
そこで、本発明においては、受信側において、受信信号のシンボル同期をとるために出力される相関値を監視する。そして、サンプリング時間のずれΔt×Tsが累積し、受信側のサンプリング周波数における1サンプル分に相当する時間ΔTを超えた場合、FFT窓の適用タイミングを1サンプル分トラッキングする。また、同時に、このトラッキングが行われるまでのOFDMシンボル数をカウントしておき、各サブキャリアの1サンプル分に相当する位相変化量“Δφ0(k)”を、カウントしたOFDMシンボル数で除算することにより、1OFDMシンボルあたりの位相変化を算出する。 Therefore, in the present invention, the correlation value output for symbol synchronization of the received signal is monitored on the receiving side. When the sampling time difference Δt × Ts is accumulated and exceeds the time ΔT corresponding to one sample at the sampling frequency on the receiving side, the application timing of the FFT window is tracked for one sample. At the same time, the number of OFDM symbols until this tracking is performed is counted, and the phase change amount “Δφ 0 (k)” corresponding to one sample of each subcarrier is divided by the counted number of OFDM symbols. Thus, the phase change per OFDM symbol is calculated.
この算出した1シンボルあたりの位相変化に従って、各OFDMシンボルの位相を補正することにより、送受信間のサンプリング周波数の誤差により生ずる位相変化を簡便に補正することが可能となる。
具体的には、以下のような手順により位相変化の補正を行うことができる。
即ち、上述のように相関値を監視した結果、OFDM信号における第k番目のサブキャリアにおいて、OFDMシンボルの第N番目(Nは正の整数)のシンボルでFFT窓のトラッキングが行われたとすると、1OFDMシンボルあたりの位相変化は、Δφ0(k)/Nと表される。
By correcting the phase of each OFDM symbol according to the calculated phase change per symbol, it is possible to easily correct the phase change caused by the sampling frequency error between transmission and reception.
Specifically, the phase change can be corrected by the following procedure.
That is, as a result of monitoring the correlation value as described above, if the FFT window tracking is performed with the Nth symbol (N is a positive integer) of the OFDM symbol in the kth subcarrier in the OFDM signal, The phase change per OFDM symbol is expressed as Δφ 0 (k) / N.
すると、このサブキャリアにおける第l番目(lは正の整数)のシンボルに位置するデータサブキャリア“D´(l,k)”は、受信されたデータサブキャリア“D(l,k)”に対し、
D´(l,k)=exp(−Δφ0(k)/N×l)×D(l,k) (1)
なる演算を行うことにより、送受信間のサンプリング周波数の誤差に起因する位相変化を補正することができる。
Then, the data subcarrier “D ′ (l, k)” located in the l-th symbol (l is a positive integer) in this subcarrier is transferred to the received data subcarrier “D (l, k)”. In contrast,
D ′ (l, k) = exp (−Δφ 0 (k) / N × l) × D (l, k) (1)
By performing this calculation, it is possible to correct the phase change caused by the sampling frequency error between transmission and reception.
続いて、本発明を適用したOFDM受信装置について説明する。
まず、構成を説明する。
図2は、本発明に係るOFDM受信装置1の全体構成を示す図である。
図2において、OFDM受信装置1は、アンテナ11と、高周波部12と、発振器13と、A/D(Analog to Digital)変換部14と、GI相関部15と、ピーク間隔平均化部16と、シンボル同期部17と、FFT部18と、シンボルカウント部19と、シンボル数平均化部20と、補正値算出部21と、位相補正部22とを含んで構成される。
Next, an OFDM receiving apparatus to which the present invention is applied will be described.
First, the configuration will be described.
FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of the
In FIG. 2, the
アンテナ11は、送信側から送信されたOFDM信号を受信し、高周波部12に出力する。
高周波部12は、アンテナ11によって入力されたOFDM信号に対し、バンドパスフィルタによるチャネルの切り出しおよび所定周波数のミキシングによるダウンコンバートを行い、処理後の信号をA/D変換部14に出力する。
The
The
発振器13は、A/D変換部14において受信信号をデジタル信号に変換する際のサンプリング周波数に対応する信号を生成する。
A/D変換部14は、高周波部12によって入力された信号を、発振器13によって生成された信号を用いてサンプリングすることによりデジタル信号に変換し、そのデジタル信号をGI相関部15およびFFT部18に出力する。
The
The A /
GI相関部15は、A/D変換部14によって入力された信号をOFDMシンボルの1シンボル分遅延させ、遅延後の信号と、A/D変換部14によって入力された信号との相関をとる。そして、GI相関部15は、これらの相関をとった結果を示す信号をピーク間隔平均化部16に出力する。
ピーク間隔平均化部16は、GI相関部15によって入力された相関結果を基に、受信信号における相関ピーク間隔を一定期間にわたり平均化する。そして、ピーク間隔平均化部16は、平均化した相関ピーク間隔のタイミングを示す信号(以下、「平均相関ピーク信号」という。)をシンボル同期部17に出力する。
The GI correlator 15 delays the signal input by the A /
The peak
ピーク間隔平均化部16により、受信信号の相関ピーク間隔における一時的な変動に過度に左右されることなく、安定した相関ピーク間隔を取得することが可能となる。
なお、ピーク間隔平均化部16は、任意に備えられるものであり、GI相関部15の出力をシンボル同期部17に直接入力することとしても良い。
シンボル同期部17は、ピーク間隔平均化部16によって入力された平均相関ピーク信号を基に、シンボル同期を確立する。そして、シンボル同期部17は、まず、確立されたシンボル同期に合わせて、OFDMシンボルに対するFFT窓の適用タイミングを設定し、引き続くOFDMシンボルに対しては、OFDM受信装置1内部において生成されたクロック(例えば、発振器13により発生したクロックや自装置のシステムクロック等)を用いてFFT窓の適用タイミングを設定する。
The peak
Note that the peak
The
このとき、シンボル同期部17は、平均相関ピーク信号が示すタイミングと、FFT窓の適用タイミングとのずれΔt×Tsを計測し、その累積時間が、サンプリング周波数の1サンプル分に相当する時間ΔTを超えた場合、これらのずれを減少させる時間方向にFFT窓の適用タイミングを1サンプル分トラッキングする。
そして、シンボル同期部17は、このように設定したFFT窓の適用タイミングをFFT部18に出力する。
At this time, the
Then, the
また、シンボル同期部17は、確立したシンボル同期のタイミングを示す信号(以下、「シンボル同期信号」という。)と、FFT窓の適用タイミングをトラッキングしたタイミング(以下、「トラッキングタイミング信号」という。)とをシンボルカウント部19に出力する。
FFT部18は、A/D変換部14によって入力された信号における各OFDMシンボルに、シンボル同期部17によって入力されたFFT窓の適用タイミングでFFT窓を適用することにより、FFTを施す。
The
The
そして、FFT部18は、FFTの結果である周波数領域の信号、即ち、各サブキャリアに対応する信号を位相補正部22に出力する。
シンボルカウント部19は、シンボル同期部17によって入力されたシンボル同期信号およびトラッキングタイミング信号から、FFT窓のトラッキングが行われる時間間隔において受信したOFDMシンボル数Nをカウントする。
Then, the
The
そして、シンボルカウント部19は、カウントしたOFDMシンボル数Nをシンボル数平均化部20に出力する。
シンボル数平均化部20は、シンボルカウント部19によって入力されたOFDMシンボル数Nを一定期間にわたり平均化し、平均化後のOFDMシンボル数Nを補正値算出部21に出力する。
シンボル数平均化部20により、受信信号の一時的な変動によるトラッキング間隔の変化に過度に左右されることなく、安定したOFDMシンボル数Nを算出することが可能となる。
Then, the
The symbol
The symbol
なお、シンボル数平均化部20は、任意に備えられるものであり、シンボルカウント部19の出力を補正値算出部21に直接入力することとしても良い。
補正値算出部21は、シンボル数平均化部20によって入力された平均化後のOFDMシンボル数Nを基に、1OFDMシンボルあたりの補正値(Δφ(k)/N×l)を算出し、算出した補正値を位相補正部22に出力する。なお、このとき補正値の算出に用いられる“l”は、FFT窓の適用タイミングが更新されたOFDMシンボルから起算して、各サブキャリアにおける第l番目のOFDMシンボルであることを意味する。
Note that the symbol
The correction
位相補正部22は、補正値算出部21によって算出された位相の補正値(Δφ(k)/N×l)を用いて、FFT部18によって入力された信号に対し、(1)式に従って位相の補正を行う。
そして、位相補正部22は、位相補正後の信号(D´(l,k))を後段の復号処理を行う回路に出力する。
The
Then, the
次に、動作を説明する。
OFDM受信装置1が、アンテナ11を介してOFDM信号を受信すると、高周波部12において、所定チャネルが切り出された後、ダウンコンバートされて中間周波数帯の信号とされる。
すると、その中間周波数帯の信号がA/D変換部14においてデジタル信号に変換され、GI相関部15で検出された相関を基に、ピーク間隔平均化部16において相関ピーク間隔が平均化される。
Next, the operation will be described.
When the
Then, the signal in the intermediate frequency band is converted into a digital signal by the A /
そして、平均化された相関ピークを用いてシンボル同期部17がシンボル同期を確立し、確立されたシンボル同期およびOFDM受信装置1内部におけるクロックから生成されたサンプリング周波数に基づく所定のタイミングで、A/D変換部14の出力信号にFFT窓が適用される。
すると、このFFT窓で切り取られたOFDMシンボルの部分に対し、FFT部18においてFFTが施される。
Then, the
Then, the
一方、シンボル同期部17からシンボルカウント部19に対し、シンボル同期信号およびトラッキングタイミング信号が出力され、FFT窓のトラッキングが行われる時間間隔において受信したOFDMシンボル数Nがカウントされる。
このOFDMシンボル数Nは、シンボル数平均化部20において一定期間にわたり平均化され、平均化後のOFDMシンボル数Nが補正値算出部21に出力される。
On the other hand, a symbol synchronization signal and a tracking timing signal are output from the
The number of OFDM symbols N is averaged over a certain period in the symbol
そして、補正値算出部21において、1OFDMシンボル当たりの補正値が算出され、この補正値は、位相補正部22に入力される。
すると、位相補正部22において、FFT部18の出力信号に対し、補正値算出部21によって入力された補正値に基づく補正が行われる。
この結果得られた信号は、後段の復号処理に引き渡される。
Then, the correction
Then, the
The signal obtained as a result is delivered to the subsequent decoding process.
OFDM受信装置1は、OFDM信号の受信期間中、このような動作を継続することにより、FFT窓のずれを適宜トラッキングしつつ、各シンボルの位相変化を補正する。
以上のように、本実施の形態に係るOFDM受信装置1は、受信したOFDM信号からシンボル同期を確立し、その確立後は、装置内部において発生させたクロックを用いて、FFT窓の適用タイミングを設定する。そして、受信信号の相関ピークとFFT窓の適用タイミングとのずれ(Δt×Ts)が累積し、サンプリング周波数の1サンプル分に相当する時間(ΔT)を超えた場合に、FFT窓の適用タイミングをトラッキングすると共に、トラッキングが行われるまでのOFDMシンボル数を基に算出した補正値(Δφ0(k)/N×l)に従って、各シンボルに対し位相の補正を行う。
The
As described above, the
具体的には、FFT後の信号に対し、所定のデジタル信号処理((1)式に基づく処理)を行うことで位相変化を補正することが可能である。
したがって、送信側におけるサンプリング周波数と、OFDM受信装置1におけるサンプリング周波数の誤差により生じた位相変化を簡便に補正することが可能である。
また、FFT窓の適用タイミングが適切なタイミングにトラッキングされるため、FFT窓のタイミングのずれが時間を追って際限なく増大することを防止でき、常に、OFDMシンボルにおける適切な位置を選択してFFTを施すことが可能となる。
Specifically, the phase change can be corrected by performing predetermined digital signal processing (processing based on equation (1)) on the signal after FFT.
Therefore, it is possible to easily correct a phase change caused by an error between the sampling frequency on the transmission side and the sampling frequency in the
In addition, since the application timing of the FFT window is tracked at an appropriate timing, it is possible to prevent the timing deviation of the FFT window from increasing indefinitely over time. The FFT position is always selected by selecting an appropriate position in the OFDM symbol. Can be applied.
なお、本実施の形態においては、FFT窓が1サンプルずれた場合の位相変化量を記憶しておき、SP信号から検出した、FFT窓のずれにより生じた位相変化が、1サンプル分の位相変化量より大きいものとなった場合に、FFT窓を1サンプルずらす場合について説明したが、1サンプルに限らず、2サンプル以上の単位で位相変化量の判定を行い、トラッキングを行うこととしても良い。 In the present embodiment, the phase change amount when the FFT window is shifted by one sample is stored, and the phase change caused by the shift of the FFT window detected from the SP signal is the phase change for one sample. Although the case where the FFT window is shifted by one sample when it becomes larger than the amount has been described, the phase change amount may be determined in units of two or more samples and tracking may be performed without being limited to one sample.
1 OFDM受信装置,11 アンテナ,12 高周波部,13 発振器,14 A/D変換部,15 GI相関部,16 ピーク間隔平均化部,17 シンボル同期部,18 FFT部,19 シンボルカウント部,20 シンボル数平均化部,21 補正値算出部,22 位相補正部 1 OFDM receiver, 11 antenna, 12 high frequency unit, 13 oscillator, 14 A / D conversion unit, 15 GI correlation unit, 16 peak interval averaging unit, 17 symbol synchronization unit, 18 FFT unit, 19 symbol count unit, 20 symbols Number averaging unit, 21 correction value calculation unit, 22 phase correction unit
Claims (6)
前記受信したOFDM信号と、該OFDM信号を1OFDMシンボル長ずらした信号とから相関値を取得する相関値取得手段と、
前記受信したOFDM信号を、受信側において発生させたクロックに基づくタイミングでサンプリングするサンプリング手段と、
前記相関値取得手段によって取得された相関値に基づくタイミングと、前記サンプリング手段におけるサンプリングのタイミングとのずれを検出するタイミング検出手段と、
前記タイミング検出手段によって検出されたタイミングのずれが、前記サンプリング手段における所定サンプルに対応する時間を超えた場合に、前記サンプリング手段におけるサンプリングのタイミングを、前記タイミングのずれを減少させる方向に所定サンプル分変化させるトラッキング手段と、
前記受信したOFDM信号におけるOFDMシンボル数をカウントするシンボルカウント手段と、
前記トラッキング手段によって前記サンプリングのタイミングが変化される時間間隔において受信したOFDMシンボル数と、前記サンプリング手段における所定サンプルに対応する位相変化とに基づいて、前記サンプリングによって抽出された各シンボルにおける位相を補正する位相補正手段と、
を含むことを特徴とするOFDM受信装置。 An OFDM receiver that samples a received OFDM signal at a predetermined timing and performs demodulation processing,
Correlation value acquisition means for acquiring a correlation value from the received OFDM signal and a signal obtained by shifting the OFDM signal by one OFDM symbol length;
Sampling means for sampling the received OFDM signal at a timing based on a clock generated on the receiving side;
Timing detection means for detecting a deviation between timing based on the correlation value acquired by the correlation value acquisition means and sampling timing in the sampling means;
When the timing deviation detected by the timing detection means exceeds the time corresponding to the predetermined sample in the sampling means, the sampling timing in the sampling means is set to a predetermined sample amount in a direction to reduce the timing deviation. Tracking means to change,
Symbol counting means for counting the number of OFDM symbols in the received OFDM signal;
The phase of each symbol extracted by the sampling is corrected based on the number of OFDM symbols received in the time interval when the sampling timing is changed by the tracking means and the phase change corresponding to the predetermined sample in the sampling means. Phase correction means for
An OFDM receiving apparatus comprising:
前記受信したOFDM信号と、該OFDM信号を1OFDMシンボル長ずらした信号とから相関値を取得する相関値取得機能と、
前記受信したOFDM信号を、受信側において発生させたクロックに基づくタイミングでサンプリングするサンプリング機能と、
前記相関値取得機能によって取得された相関値に基づくタイミングと、前記サンプリング機能におけるサンプリングのタイミングとのずれを検出するタイミング検出機能と、
前記タイミング検出機能によって検出されたタイミングのずれが、前記サンプリング機能における所定サンプルに対応する時間を超えた場合に、前記サンプリング機能におけるサンプリングのタイミングを、前記タイミングのずれを減少させる方向に所定サンプル分変化させるトラッキング機能と、
前記受信したOFDM信号におけるOFDMシンボル数をカウントするシンボルカウント機能と、
前記トラッキング機能によって前記サンプリングのタイミングが変化される時間間隔において受信したOFDMシンボル数と、前記サンプリング機能における所定サンプルに対応する位相変化とに基づいて、前記サンプリングによって抽出された各シンボルにおける位相を補正する位相補正機能と、
をコンピュータに実現させることを特徴とするOFDM受信制御プログラム。 An OFDM reception control program for performing control related to OFDM reception processing for sampling a received OFDM signal at a predetermined timing and performing demodulation processing,
A correlation value acquisition function for acquiring a correlation value from the received OFDM signal and a signal obtained by shifting the OFDM signal by one OFDM symbol length;
A sampling function for sampling the received OFDM signal at a timing based on a clock generated on the receiving side;
A timing detection function for detecting a difference between a timing based on the correlation value acquired by the correlation value acquisition function and a sampling timing in the sampling function;
When the timing shift detected by the timing detection function exceeds the time corresponding to the predetermined sample in the sampling function, the sampling timing in the sampling function is set to a predetermined sample amount in a direction to reduce the timing shift. Change tracking function,
A symbol counting function for counting the number of OFDM symbols in the received OFDM signal;
The phase of each symbol extracted by the sampling is corrected based on the number of OFDM symbols received in the time interval when the sampling timing is changed by the tracking function and the phase change corresponding to the predetermined sample in the sampling function. Phase correction function to
An OFDM reception control program for causing a computer to realize the above.
前記受信したOFDM信号と、該OFDM信号を1OFDMシンボル長ずらした信号とから相関値を取得する相関値取得ステップと、
前記受信したOFDM信号を、受信側において発生させたクロックに基づくタイミングでサンプリングするサンプリングステップと、
前記相関値取得ステップにおいて取得された相関値に基づくタイミングと、前記サンプリングステップにおけるサンプリングのタイミングとのずれを検出するタイミング検出ステップと、
前記タイミング検出ステップにおいて検出されたタイミングのずれが、前記サンプリングステップにおける所定サンプルに対応する時間を超えた場合に、前記サンプリングステップにおけるサンプリングのタイミングを、前記タイミングのずれを減少させる方向に所定サンプル分変化させるトラッキングステップと、
前記受信したOFDM信号におけるOFDMシンボル数をカウントするシンボルカウントステップと、
前記トラッキングステップにおいて前記サンプリングのタイミングが変化される時間間隔において受信したOFDMシンボル数と、前記サンプリングステップにおける所定サンプルに対応する位相変化とに基づいて、前記サンプリングによって抽出された各シンボルにおける位相を補正する位相補正ステップと、
を含むことを特徴とするOFDM受信方法。 An OFDM reception method for sampling a received OFDM signal at a predetermined timing and performing demodulation processing,
A correlation value acquisition step of acquiring a correlation value from the received OFDM signal and a signal obtained by shifting the OFDM signal by one OFDM symbol length;
A sampling step of sampling the received OFDM signal at a timing based on a clock generated on the receiving side;
A timing detection step for detecting a difference between a timing based on the correlation value acquired in the correlation value acquisition step and a sampling timing in the sampling step;
When the timing shift detected in the timing detection step exceeds the time corresponding to the predetermined sample in the sampling step, the sampling timing in the sampling step is set to a predetermined sample amount in a direction to reduce the timing shift. A tracking step to change,
A symbol counting step of counting the number of OFDM symbols in the received OFDM signal;
Based on the number of OFDM symbols received in the time interval at which the sampling timing is changed in the tracking step and the phase change corresponding to the predetermined sample in the sampling step, the phase in each symbol extracted by the sampling is corrected. A phase correction step to
An OFDM receiving method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004288680A JP2006108764A (en) | 2004-09-30 | 2004-09-30 | OFDM receiving apparatus, OFDM receiving control program, and OFDM receiving method |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008228148A (en) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Fujitsu Ltd | Radio frame time synchronizer |
JP2010517337A (en) * | 2007-01-18 | 2010-05-20 | トムソン ライセンシング | Symbol synchronization method for received digital signal and digital signal receiver using the same method |
-
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JP2010517337A (en) * | 2007-01-18 | 2010-05-20 | トムソン ライセンシング | Symbol synchronization method for received digital signal and digital signal receiver using the same method |
US9106498B2 (en) | 2007-01-18 | 2015-08-11 | Thomson Licensing | Method for symbol synchronization of received digital signal and digital signal receiver using the same method |
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