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JP3067720B2 - Ofdm復調器用シンボルタイミング検出回路 - Google Patents

Ofdm復調器用シンボルタイミング検出回路

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Publication number
JP3067720B2
JP3067720B2 JP9320534A JP32053497A JP3067720B2 JP 3067720 B2 JP3067720 B2 JP 3067720B2 JP 9320534 A JP9320534 A JP 9320534A JP 32053497 A JP32053497 A JP 32053497A JP 3067720 B2 JP3067720 B2 JP 3067720B2
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JP
Japan
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circuit
signal
output
symbol timing
output signal
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JP9320534A
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JPH11145931A (ja
Inventor
武 鬼沢
匡人 溝口
智明 熊谷
斉 高梨
正博 守倉
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NTT Inc
NTT Inc USA
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
NTT Inc USA
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Publication date
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  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

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
システムに用いるOFDM(Orthogonal F
requency Division Multipl
exing)信号の復調回路に関する。特に復調回路に
おいてシンボルタイミングを検出する検出回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】OFDM信号は各サブキャリアごとに、
各入力信号に対してQPSK(Quadarature
Phase Shift Keying)等の変調さ
れた信号に対して逆高速フーリエ変換(IFFT)回路
を行いOFDM変調波信号を生成する。OFDMでは通
常ガードインターバル(GI)と呼ばれる遅延波の影響
を除去する区間でIFFT出力の信号を繰り返して送信
する。OFDM変調波信号の受信同期にはこの繰り返し
信号区間の相関を利用する手法が一般的である。また、
パケット伝送はデータを短いパケットに分けて送信する
方法であり、多くの端末がランダムにデータを生成する
場合には、回線交換型と比較して高効率に情報伝送が可
能である。しかし、パケットごとに同期を確立する必要
がある。パケット伝送では送信後に受信確認信号(AC
K)が受信側から送信されるまで、遅延があまりに大き
いと、スループットが低下してしまうため、物理層では
出来るだけ高速に信号処理を行うことが要求され、同期
確立には高速のバースト検出とシンボルタイミング検出
が求められる。
【0003】図4に従来技術のOFDM復調器用ピーク
検出回路の構成例を示す。(参考文献:T.M.Sch
midl and D.C.Cox,“Low−Ove
rhead,Low−Complexity [Bur
st] Synchronization for O
FDM,”ICC’96,pp1301−130
6.)。図において、OFDM受信信号a201は遅延
回路201に入力される。遅延回路201ではTw時間
だけ受信信号が遅延される。ここで、TwはOFDM信
号の変調及び復調に用いるIFFT及びFFTのウィン
ドウの時間幅である。遅延回路201の出力信号a20
2は共役複素信号生成回路202に入力される。共役複
素出力信号a203は、受信信号a201と乗算回路2
03で乗算される。乗算回路出力a204は移動平均フ
ィルタ204に入力される。フィルタではTw/2の平
均化が行われる。フィルタ出力a205は自乗回路20
5に入力され自乗回路出力信号a206を出力する。ま
た、受信信号a201は自乗回路206で自乗回路出力
信号a207に変換される。その後、移動平均フィルタ
207に入力される。フィルタではTw/2の平均化が
行われる。フィルタの出力信号a208は自乗回路に入
力され、自乗回路出力信号a209として出力される。
除算回路209では、自乗回路信号a206を自乗回路
出力信号a209で割る正規化演算が行われる。除算回
路出力a2010はTw時間だけバッファ2010に蓄
えられる。バッファ回路出力信号a2011はピーク検
出回路2011に入力される。ピーク検出回路2011
では、バッファ信号のピーク位置を検出して、そのタイ
ミングをシンボルタイミング信号a2012として出力
とする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】パケット伝送では、T
DMAのように同じタイミングで信号が送信されて来る
わけではなくランダムにパケットが送信されてくる。こ
のため受信パケットごとに同期を確立する必要がある。
また、パケット伝送では信号送受信の確認は上位レイヤ
のACK信号のやりとりで行われるため、パケット受信
ごとに行われる同期に時間がかかると、スループットが
低下する。
【0005】従来の構成では、図4に示されるように2
Twの信号期間に渡り受信信号を蓄積してその中からピ
ーク位置を検出している。そのため、2Tw時間分だけ
送信側から見ればACKが返ってくる時間が遅れること
になり、スループットの低下が問題となっていた。
【0006】本発明ではこの問題を解決し、シンボルタ
イミング検出に信号の蓄積を少なくしシンボルタイミン
グを迅速に検出できる、OFDM復調器用シンボルタイ
ミング検出回路を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】従来の構成では、信号の
蓄積回路を用いてピーク検出を行いシンボルタイミング
検出を行うため、シンボルタイミング検出に時間がかか
ることが問題があった。
【0008】本発明では、図2の動作に示すように、短
い蓄積時間でシーケンシャルな信号処理でシンボルタイ
ミング検出を行う。まず、スレッショルドを越えた信号
があればそのタイミングをシンボルタイミングとして記
憶する。つまり、ある一定期間TD だけ、そのシンボル
タイミングを保持することになる。もし、TD の期間に
保持された信号より高いピークを持つ信号が入力されれ
ば、その位置をシンボルタイミングとして新たに記憶す
る。逆に、TD の期間に高いピークのシンボルが入力さ
れなければ、保持していたシンボルタイミングを、受信
OFDM信号のシンボルタイミングとして出力する。
【0009】一方、検出されたシンボルタイミングは真
のシンボルタイミングからの揺らぎが確率的に生じる。
OFDM信号はガードインターバルを用いて遅延波の影
響を除去しているため、シンボルタイミングを前方に誤
って検出するときは誤り率に及ぼす影響が少ないが、誤
って後ろにシフトしてシンボルタイミングとして検出し
てしまうと、FFTウィンドウ内に次のシンボルの信号
が入り込んで来るため、誤り率が大きく劣化する。よっ
て、本発明では、図2に示すようにシーケンシャルにシ
ンボルタイミングを検出した後、FFTのウィンドウを
前方にシフトしてウィンドウを開いている。
【0010】このように本発明では、信号の蓄積回路に
よる時間遅延を大幅に削減し、シーケンシャルでのシン
ボルタイミング検出を可能にする。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明によるOFDM復調
器用シンボルタイミング検出回路の実施形態を示す。本
実施形態はDQPSK(Differential Q
uadarature Phase Shift Ke
ying)の復調に遅延検波を用いている。図1では、
OFDM受信信号a1は遅延回路1に入力される。遅延
回路1ではTw時間だけ受信信号が遅延される。ここ
で、TwはOFDM信号の変調及び復調に用いるIFF
T及びFFTのウィンドウの時間幅である。遅延回路1
の出力信号a2は共役複素信号生成回路2に入力され
る。共役複素出力信号a3は、受信信号a1と乗算回路
4で複素乗算される。乗算回路出力a4は移動平均フィ
ルタ4に入力される。フィルタではTw時間の平均化が
行われる。フィルタ出力a5は自乗回路5に入力され自
乗回路出力信号a6を出力する。また、受信信号a1は
自乗回路6で自乗回路出力信号a7に変換される。その
後、移動平均フィルタ7に入力される。フィルタではT
w時間の平均化が行われる。フィルタの出力信号a8は
自乗回路に入力され、自乗回路出力信号a9として出力
される。除算回路9では自乗回路出力信号a6を自乗回
路信号a9で除算する正規化演算が行われる。比較回路
11では除算回路出力信号a11と固定値出力回路10
の出力信号との比較が行われる。比較回路出力信号a1
1はサンプルホールド回路12に入力される。一方、カ
ウンタ27ではクロックの値をカウントし、タイミング
情報信号a27を出力している。サンプルホールド回路
12では、比較回路出力信号a11が入力された時点で
のタイミング情報を、最大TD 時間の間に渡り保持して
いる。比較回路13では比較回路出力信号a11とサン
プルホールド回路出力信号a12との比較が行われ、比
較回路出力信号a11の値が大きければ、サンプルホー
ルド回路に保持されているシンボルタイミング情報と、
カウンタ回路14の値をリセット信号a13によりリセ
ットする。また、サンプルホールド回路出力信号a12
が大きければ出力信号a133を出力しカウンタ回路1
4に入力する。カウンタ回路14では出力信号a133
の回数をTD の間計測する。カウンタ回路はTD 時間計
測しサンプルホールド回路12に保持されているタイミ
ングにピークが存在すると判定したとき、カウンタ回路
出力信号a144を出力する。シンボルタイミング検出
回路144では、サンプルホールド回路12に保持され
ている値をシンボルタイミング検出として出力する。シ
ンボルタイミング信号a155はFFTのウィンドウタ
イミングを制御するウィンドウ制御回路22に入力さ
れ、FFTウィンドウTF の前方シフトが行われる。
【0012】以上、固定値出力回路10からウィンドウ
制御回路22までの構成が請求項のOFDM復調器用シ
ンボルタイミング検出回路の特徴とするところであり、
それぞれ、第1の比較手段、サンプルホールド手段、第
2の比較手段、カウンタ手段、シンボルタイミング検出
手段、及び制御手段に対応している。
【0013】また、搬送波周波数誤差検出はフィルタ出
力a5を用いて行われる。tan-1回路15でウィンド
ウ制御回路出力信号a22に基づき搬送波周波数誤差検
出が行われ、周波数誤差信号a15が出力される。分周
回路16では1/Nに分周される。但し、NはFFTポ
イント数である。分周回路出力a16は共役複素信号生
成回路17に入力される。共役複素信号a17はサンプ
ルホールド回路18に入力される。サンプルホールド回
路18は同期が確立した時点で共役複素信号a17をサ
ンプルホールドする。
【0014】一方、受信信号はシンボルタイミング検出
部、周波数誤差検出部で信号処理を行う間遅延回路19
で、Tw+GIの期間だけ遅延され遅延受信信号a20
が出力される。その後、遅延回路20でピーク検出に要
する期間だけ信号遅延が行われ遅延受信信号a21が出
力される。乗算回路21では、サンプルホールド回路出
力信号a18と遅延受信信号a20の乗算が行われ、乗
算回路出力信号a21を出力する。
【0015】直列並列変換回路23では、a22のFF
Tウィンドウ制御信号を用いて直列信号を並列信号に変
換する。ここで信号の読み込みタイミングを制御してG
Iの繰り返しを取り去る。並列信号a23に変換された
後FFT回路24に入力され、OFDM信号から、各サ
ブキャリアごとのDQPSK変調信号a24に変換され
る。遅延検波回路25では差動符号化がほどかれ、並列
出力信号a25を出力する。並列直列変換回路21では
並列出力信号a25から出力信号a26を出力する。
【0016】図3には、図1に示されたOFDM復調器
用シンボルタイミング検出回路の計算機シミュレーショ
ンの結果が示されている。シミュレーションは搬送波周
波数誤差=50kHz、6波レイリーフェージング環境
下での結果である。シミュレーションには、バースト検
出、シンボルタイミング検出、自動周波数制御を考慮し
ている。これより、請求項に記載の構成回路を用いて、
搬送波周波数誤差があるときにも、きちんとシンボルタ
イミング検出が行われていることがわかる。これより本
請求項の構成を用いることで、信号の蓄積回路を大幅に
削減したシンボルタイミング検出を実現できる。
【0017】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明によるOFDM
復調用シンボルタイミング検出回路は従来技術と比較し
て、信号の蓄積回路を大幅に削減してもシンボルタイミ
ング検出が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示すブロック図である。
【図2】本発明の特徴となるシーケンシャルにシンボル
タイミングを検出する回路の動作説明図である。
【図3】図1に記載の実施形態による構成の計算機シミ
ュレーションの結果を示す図である。
【図4】従来のピーク検出によるシンボルタイミング検
出回路の構成図である。
【符号の説明】
a201 OFDM受信信号 a202 遅延回路出力信号 a203 共役複素出力信号 a204 乗算回路出力信号 a205 フィルタ出力 a206 自乗回路出力信号 a207 自乗回路出力信号 a208 フィルタ出力信号 a209 自乗回路出力信号 a2010 シンボルタイミング信号 a2011 蓄積回路出力信号 a1 OFDM受信信号 a2 遅延回路出力信号 a3 共役複素出力信号 a4 乗算回路出力信号 a5 フィルタ出力 a6 自乗回路出力信号 a7 自乗回路出力信号 a8 フィルタ出力信号 a9 自乗回路出力信号 a10 シンボルタイミング信号 a11 比較回路出力信号 a12 サンプルホールド回路出力信号 a13 リセット信号 a14 サンプルホールド出力信号 a15 周波数誤差信号 a16 分周回路出力信号 a17 共役複素信号 a18 サンプルホールド回路 a19 遅延受信信号 a20 遅延受信信号 a21 乗算回路出力信号 a22 制御信号 a23 並列信号 a24 DQPSK変調信号 a25 並列直列変換信号 a26 出力信号 a27 カウンタ出力信号 a133 比較回路出力信号 a144 カウンタ回路出力信号 a155 シンボルタイミング信号 201 遅延回路 202 共役複素信号生成回路 203 乗算回路 204 移動平均フィルタ 205 自乗演算回路 206 自乗演算回路 207 移動平均フィルタ 208 自乗回路 209 除算回路 1 遅延回路 2 共役複素信号生成回路 3 乗算回路 4 移動平均フィルタ 5 自乗演算回路 6 自乗演算回路 7 移動平均フィルタ 8 自乗回路 9 除算回路 10 固定値回路 11 比較回路 12 サンプルホールド回路 13 比較回路 14 カウンタ回路 15 tan-1回路 16 分周回路 17 共役複素信号生成回路 18 サンプルホールド回路 19 遅延回路 20 遅延回路 21 乗算回路 22 FFTウィンドウタイミング制御回路 23 直列並列変換回路 24 FFT回路 25 遅延検波回路 26 並列直列変換回路 27 カウンタ回路 144 シンボルタイミング検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高梨 斉 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 守倉 正博 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−145930(JP,A) 特開 平10−327122(JP,A) 特開 平9−321733(JP,A) 信学技報RCS97−210 信学技報RCS97−74 信学技報RCS98−21 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04J 11/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繰り返し送信される同一の受信信号につ
    いて前記繰り返しの時間長だけ遅延させた受信信号と遅
    延しない受信信号との前記繰り返し時間長にわたる相関
    演算出力信号を、前記遅延しない受信信号の前記繰り返
    し時間長にわたる受信電力信号で除算する正規化演算か
    ら得られる出力信号をしきい値と比較する第1の比較手
    段と、 前記第1の比較手段出力を一定時間サンプルホールド
    し、第2の比較手段出力によりリセットされるサンプル
    ホールド手段と、 前記サンプルホールド手段出力と前記第1の比較手段出
    力を比較する第2の比較手段と、 前記第2の比較手段出力をカウントするカウンタ手段
    と、 前記サンプルホールド手段出力のシンボルタイミング
    を、前記カウンタ手段出力により検出を行うシンボルタ
    イミング検出手段と、 前記シンボルタイミング検出手段の出力に基づいて高速
    フーリエ変換ウィンドウのタイミングを制御する制御手
    段と、 を備えることを特徴とするOFDM復調器用シンボルタ
    イミング検出回路。
JP9320534A 1997-11-07 1997-11-07 Ofdm復調器用シンボルタイミング検出回路 Expired - Lifetime JP3067720B2 (ja)

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