WO2009099016A1

WO2009099016A1 - Ofdm受信装置、ofdm受信方法、通信システムおよびofdm受信装置の制御プログラムが記録された記録媒体

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Publication number: WO2009099016A1
Application number: PCT/JP2009/051676
Authority: WO
Inventors: Masaki Ichihara
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Current assignee: NEC Corp
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Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2009-08-13
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Abstract

構成が複雑化するという課題を解決するためのOFDM受信装置であって、OFDM受信装置は、複数のサブキャリアのうち１以上の特定サブキャリアが既知の変調信号ｓk（ｔ）で変調されたOFDM信号を受信し、受信したOFDM信号をサブキャリアごとの受信信号に変換する変換手段と、特定サブキャリアの受信信号ｒk（ｔ）と既知の変調信号ｓk（ｔ）とに基づいて周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を抽出する抽出手段と、抽出された成分を用いてサブキャリアの受信信号を補正する補正手段と、を備える。

Description

明細書

OFDM受信装置、 OFDM受信方法、通信システムおよび OFDM受信装置の制御プ

ログラムが記録された記録媒体

技術分野

本発明は直交周波数分割多重（Orthogonal Frequency Division Multiplex： OFDM) 方式の受信装置、受信方法、通信システムおよび受信装置のプログラムに係り、特に復調された OFDM信号の周波数のずれを補正し、位相雑音を低減することができる受信装置、受信方法、通信システムおよび受信装置のプログラムに関する。背景の技術

近年、移動体通信の分野では、符号分割多重（ Code Division Multiple Access:CDMA)方式や W-GDMA (Wideband- CDMA)方式といったダイレクトシーケンススぺク卜レ拡散（Direct Sequence Spread Spectrum:DS— SS)方式力《広く採用されてし、る。しかしながら、周波数利用効率の観点からは DS-SS方式よりも OFDM方式のほうが遥かに優れている。このため、大容量のデータ通信方式には OFDiyi 方式の採用が相次いでいる。以下は、 O FDM方式の基本的な構成の簡単な説明である。

図 7は、基本的な OFDM 方式の通信システムの構成を示す図である。送信装置 51 は、逆フ一リエ変換器（Inverse Fast Fourier Transform:IFFT)、直交変調器 2、ロー力ル発振器 3及びアンプ 4を備える。

また、受信装置 52は、アンプ 7 , 直交復調器 8、口一カル発振器 9、フーリエ変換器 (Fast Fourier Transform:FFT)とを備える。そして、図 7に記載された通信システムは、 2η個のサブキャリア # ( 1— η)〜# ( η )を用いて信号を伝送する。

送信装置 51においては、 2η個のサブキャリアにそれぞれ対応する変調信号 s,__n(t)、 s₂— )、 s₃— _n(t)、■■ - s—，(t)、 s。(t)、 _{S l}(t) ' · - s_n(t)が逆フーリエ変換器 (IFFT) 1に入力され、逆フーリエ変換される。これを用いて、ベースバンドでの OFDM信号が得られる。このべ一スバンド OFDM信号は式（1 )のように表される。 [数 1 ] n

F(t)=

s_f (t)- βχρνΤ ώ t) ■■■(

i=1 -n

ここで、 ω。はサブキャリア間隔を表す角周波数である。

直交変調器 2は、ベースバンド OFDM信号と、ローカル発振器 3からの送信口一カル信号とを複素乗算する。送信口一カル信号は、式（2)のように表すことができる。

[数 2]

L₁ (t)= xpjicd_c t+ (t)} … ）ここで、 ω。はキャリア角周波数、 0 (t)は送信口一カル信号の位相雑音である。

直交変調器 2によリ複素乗算されて生成された高周波（Radio F_requency_:RF)帯の OFDM信号は、上記式（1 )および（2)を用いて、次式（3)のように表すことができる。

[数 3]

Π

0(t)= (ϋ}

送信装置 51は、式（3)^で表される RF帯 OFDM信号をアンプ 4で増幅する。アンテナ 5は、アンプ 4で増幅された信号を送信する。なお、 RF 回路には高周波フィルタなどが使用されるが、図 7では記載が省略されている。

受信装置 52は、アンテナ 6で受信した信号をアンプ 7で増幅する。そして、直交復調器 8は、アンプ 7で増幅された受信信号と口一カル発振器 9の出力する次式（4)で表される受信ローカル信号とを複素乗算する。

[数 4]

ここで、はキャリア角周波数、 0 (t)は受信口一カル信号の位相雑音である。

直交復調器 8により得られた復調 OFDM信号は、式（3 )および（4)より次式（5)のように表される。 [数 5]

n

F₂ (t) =A O tJ-L CtJ=A∑s. (t) j{(iCd_o +Δ ω +φ(ϋ+ Θ (t)}

i=1一 n

■■■(5) ここで、 Aは伝送路の増幅度である。

フーリエ変換器 1 0は、この復調 OFDM 信号をフーリエ変換する。そして、フーリエ変換器 1 0は、 2 η個のサブキャリアにそれぞれ対応する復調信号 r ,__n(t)、 r₂__n(t)、 r ₃-_n(t)、 · ·■、 r_n(t)を出力する。復調信号 η ( は、次式（6)のように表される。ここで、 i =

1 、 2 、■·■!"!であ 'る。

[数 6]

式（6)から分かるように、復調された OFDM信号は、周波数ずれ Δ ωと、位相雑音 0 (t) + 0 (t)とを含んでいる。この様子を図 8に示す。 ¹ 図 8は、送信装置及び受信装置における、変調信号のスペクトルを示す図である。図 8 (A)は送信装置における 2n個の変調信号のスペクトルを示す図である。また、図 8 (B)は受信装置における復調信号のスペクトルを示す図である。送信装置における変

'調信号 s,—_n(t)、 s₂—_n(t)、 s₃— _n(t)、■■· . _Sn(t)に対して、受信装置における復調信号 __n(t)、 r₂-_n(t)、r₃-_n(t)、…、 (t)は、そ；^ぞれ Δ ωの周波数ずれがあり、 0 (t) + 0 (t)の位相雑音を伴っている。

周知のように、 OFDM 方式は、サブキャリア間隔が数 kHz〜数十 kHzと非常に狭い。このため、 OFDM方式には、周波数ずれや位相雑音の影響を受けやすいという課題があった。

そこで、この課題を解決しょうとする技術が種々提案されている。たとえば、曰本国特開 2001—94525号公報に開示された OFDM 受信方法は、 2本のパイロットキャリアの複数の組からサンプリングタイムずれ τと位相ずれ 0とを算出し、算出された τ、 Θ に基づいて全サブキャリアのサンプリングタイムと位相を補正する。そして、この公報に開示された OFDM受信方法は、さらに、補正された複数のサブキャリアから再度ておよび 0を算出して、全ての補正済みサブキャリアを再度補正する。発明の開示

発明が解決しょうとする課題

上述した OFDM 受信方法は、ておよび 0を求めるために使用した 2本のパイロットキャリアの振幅および位相がノイズに影響されている場合を考慮して、再度の補正を行つ 'ている。このため、この OFDM 受信方法は、構成が複雑化するという欠点を有していた。

本発明の目的は、 OFDM受信方法において、構成が複雑化するという課題を解決す ¾ OFDM受信装置、 OFDM受信方法、通信システムおよび OFDM受信装置の制御プログラムを提供することにある。課題を解決するための手段

本発明における OFDM受信装置は、複数のサブキャリアのうち特定のサブキャリアが既知の変調信号で変調された OFDM信号を受信する OFDM受信装置であって、受信した OFDM 信号をサブキャリアごとの受信信号に変換する変換手段と、特定サブキヤリアの受信信号と既知の変調信号とに基づいて周波数ずれおよひ'位相雑音に起因する成分を抽出する抽出手段と、抽出された成分を用いてサブキャリアの受信信号を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明における OFDM 受信装置は、複数のサブキャリアが複数のグループに分けられ、各グループに少なくとも 1つの特定サブキャリアが既知の変調信号で変調された OFDM信号を受信する OFDM受信装置であって、受信した O FDM信号をサブキャリアごとの受信信号に変換する変換手段と、複数のグループの各々に設けられた補正回路ブロックと、を有し、各補正回路ブロックが、当該グループの特定サブキャリアの受信信号と当該サブキャリアの既知の変調信号とに基づいてサブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を抽出する抽出手段と、抽出された成分を用いて当該グループのサブキャリアの受信信号を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明の OFDM受信方法は、複数のサブキャリアのうち 1以上の特定サブキヤリアが既知の変調信号で変調された OFDM (直交周波数分割多重）信号を受信する OFDM 受信装置における受信方法であって、受信した OFDM 信号をサブキャリアごとの受信信号に変換し、特定サブキャリアの受信信号と既知の変調信号とに基づいてサブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を抽出し、抽出された成分を用いてサブキャリアの受信信号を補正する、ことを特徴とする。

また、本発明の通信システムは、複数のサブキャリアのうち 1以上の特定サブキヤリァを既知の変調信号で変調した OFDM信号を送信する送信装置と、 OFDM信号を受信する OFDM受信装置とを備える通信システムであって、 OFDM 受信装置は、受信した OFDM 信号をサブキャリアごとの受信信号に変換する変換手段と、特定サブキヤリァの受信信号と既知の変調信号とに基づいてサブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を抽出する抽出手段と、抽出された成分を用いてサブキャリアの受信信号を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明の OFDM受信装置の制御プログラムが記録された記録媒体は、複数のサブキャリアのうち 1以上の特定サブキャリアが既知の変調信号で変調された OFDM信号を受信する OFDM受信装置の制御プログラムが記録された記録媒体であつて、制御プログラムは、 OFDM受信装置の中央処理装置を、 OFDM信号をサブキヤリァごとの受信信号に変換する手段と、特定サブキャリアの受信信号と既知の変調信号とに基づいてサブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を抽出する手段と、抽出された成分を用いてサブキャリアの受信信号を補正する手段、として機能させる。発明の効果

本発明は,、受信装置の構成を複雑化することな周波数ずれおよび位相雑音を除去することが可能な OFDM受信装置、受信方法及び OFDM受信装置のプログラムを提供する。図面の簡単な説明

[図 1 ]本発明の第 1実施形態における OFDM受信装置の構成を示す図である。

[図 2]本発明の第 1実施形態の変形例における OFDM受信装置の構成を示すブロック図である。

[図 3 ]本発明の第 2実施形態における OFDM 受信装置の構成を示すブロック図である。 [図 4]本発明の第 3実施形態における OFDM 受信装置の概略的構成を示すブロック図である。

[図 5] 4個のサブキャリアからなる任意の補正回路ブロックの回路図である。

[図 6]本発明の第 4実施形態における OFDM 受信装置の構成を示すブロック図である。

[図 7 ]基本的な OFDM方式の通信システムの構成を示す図である。

[図 8]送信装置及び受信装置における、変調信号のスペクトルを示す図である。

[図 9]本発明の第 5実施形態における OFDM 受信装置の概略的構成を示すブロック図である。

'[図 1 0]本発明の第 6実施形態における、 OFDM受信装置の構成を示す図である。

[図 1 1 ]本発明の第 6の実施形態における、 OFDM 受信装置の受信信号の処理手順を示す図である。符号の説明

6 アンテナ

7 アンプ

8 直交変調器

9 ローカル発振器

1 0 フ一リエ変換器

20 乗算器

51 送信装置

52 受信装置

1 00、 1 00a 抽出回路

1 01 逆数演算器

1 02 乗算器

200 抽出回路

201 逆数演算器

202 乗算器

203 逆数演算器

204 乗算器 205 加算器

206 除算器

300 抽出回路

301 複素共役演算器

302 乗算器

303 正規化回路

400 補正回路ブロック

401 逆数演算器

402 乗算器

403 乗算器

500 抽出手段

510 変換手段

520 補正手段

600 中央処理装置

601 §C 1思装 ΐ≤ 発明を実施するための最良の形態

1.発明の概要

上述したように、 OFDM 受信装置で復調された信号 r;(t)は、 i =1一 π、 2— n、 '''nとして、式（6)で表される。

[数 7]

このように、復調 OFDM 信号は、周波数ずれ Δωと位相雑音 ø (t)+ 0 (t)とを含んでいる。ここでは、周波数ずれ△ ωと位相雑音 ø (t) + 0 (t)とは、すべてのサブキヤリァに等しく加わるということが注目される。

これを利用して、特定のサブキャリアから周波数ずれ Δωと位相雑音の寄与分を抽出できれば、その寄与分を用いて、受信された全てのサブキャリアの周波数ずれと位相雑音を補正できる。

受信装置は、受信装置自身が変調パターンを知っている基準信号（リファレンス信号あるいはパイロット信号）を利用して、その復調信号から周波数ずれ Δ ωおよび位相雑音に起因する成分を抽出する。そして、受信装置は、その抽出した成分を用いて全てのサブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音を補正する。以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

2. 第 1の実施形態

図 1は本発明の第 1実施形態における OFDM受信装置の構成を示すブロック図である。ここで、送信機（図 1には図示されない）の構成および OFDM受信装置のアンテナ 6、アンプ 7、直交復調器 8、口一カル発振器 9、フーリエ変換器 1 0の構成は、図 7に示した受信装置 52と同様である。すなわち、第 1の実施形態においても、直交復調器 8で復調された OFDM信号は、フーリエ変換器 1 0によリフ一リエ変換される。そして、フ一リェ変換器 1ひは、 2η個のサブキャリアにそれぞれ対応する復調信号 r,__n(t)、 r₂__n(t)、 r ₃__n(t)、 ·■■、 r_n(t)を出力する。

第 1実施形態における OFDM受信装置は、抽出回路 1 00および補正部 20からなる補正回路を備えている。抽出回路 1 00は逆数演算器 1 01および乗算器 1 02を備えている。逆数演算器 1 01は特定キャリアの復調信号の逆数を算出し、乗算器 1 02は、逆数演算器 1 01の出力と当該特定キャリアの既知の変調信号（以下、基準信号という。）とを乗算することで、当該特定キャリアの周波数ずれ Δ ωおよび位相雑音に起因する成分を抽出し、補正部 20へ出力する。

補正部 20は、復調信号 r,-_n(t)、 r₂—_n(t)、 r₃-_n(t)、■■■、 r_n(t)の各々（η)と、抽出回路 1 0 0により得られた周波数ずれ Δ ωおよび位相雑音の寄与分とを乗算する。その結果、補正部 20は、送信側と同じ変調信号 s,—_n(t)、 s₂__n(t)、 s₃__n(t)、 · · ·、 s„(t)を復元することができる。以下、具体的に説明する。

k番目のサブキャリアの変調信号 s_k(t)が受信側で既知である基準信号であるとすると、抽出回路 1 00はフーリエ変換器 1 0により得られた復調信号 r_k(t)を入力し、その逆数を逆数演算器 1 01で計算する。

逆数演算器 1 01の演算結果は、式（6)から

[数 8]

sJtT ' ^{exp ΗίΔ ω} t ⁾⁺糊 ]

■■■(7) となる。乗算器 102は、式（7)に基準信号 s_k(t)を乗算する。その結果、次式（8)に示す周波数ずれ△ ωおよび位相雑音に起因する成分を得ることができる。

[数 9]

S.(t) 1

= -— - ex_P HiA ω t+ ω+θωη … ）この乗算器 102の乗算結果は、補正部 20へ出力される。補正部 20は、各復調信号 _n(t)に乗算結果を乗じる。その結果、次式（9)に示すように、元の変調信号 _Si(t)を復元することができる。

[数 10] (ϋ (t)+ Θ (t)} · -

(t) ---(9) このように、第 1の実施形態は、複雑な構成を用いることな全てのサブキャリアから、周波数ずれ Δωおよび位相 jl音に起因する成分を除去することが可能となるという効果を奏する。

(第 1実施形態の変形例）

図 1に示す第 1実施形態では、 1つの基準信号を s_k(t)としていた。しかし、 s_k(t)が時間 tに関わらず常に一定値（ここでは" 1"とする）であれば、図 2に示すように、抽出回路 100から乗算器 102を除くことができる。その結果、第 1実施形態の変形例は、 OFDM受信装置の回路構成がより簡単になるという効果を奏する。

図 2は、第 1実施形態の変形例における OFDM 受信装置の構成を示すブロック図である。ただし、上記第 1実施形態と同じブロックには同一参照番号を付して、その説明は省略する。

図 2に示すように、抽出回路 100aはフーリエ変換器 10により得ら.れた復調信号 r_k(t)を入力し、逆数演算器 101により逆数が計算される。 s_k(t)が時間 tに依存しない一定値" 1 "であれば、 s_k(t)と乗算することな《上記式（8)が得られるので、そのまま補正部 20へ出力すればよい。なお、 s_k(t)が時間 tに依存しない（"1 "以外の）一定値である場合は、信号の振幅を適当に調整すればよい。従って、この場合も、図 2と同様に乗算器 1 02は不要である。

3.第 2実施形態

上記第 1実施形態では、周波数ずれ Δ ωおよび位相雑音に起因する成分を 1つの特定サブキャリアを利用して抽出した。しかし、複数の特定サブキャリアを利用して、周波数ずれ Δ ωおよび位相雜音に起因する成分を抽出することもできる。以下、 2つの特定サブキャリア（k番目と一 k番目）を利用して周波数ずれ Δ ωおよび位相雑音に起因する成分を推定する場合を説明する。

図 3は本発明の第 2実施形態における OFDM受信装置の構成を示すブロック図である。ここで、送信装置（図 3には図示されない）の構成および OFDM 受信装置のアンテナ 6、アンプ 7、直交復調器 8、口一カル発振器 9、フーリエ変換器 1 0は、図 7に示した受信装置 52と同様である。また、図 1に示した第 1実施形態と同じ機能を備えるブロックには、同一の参照番号を付している。すなわち、本実施形態においても、フーリエ変換器 1 0は、復調された OFDM 信号をフ一リエ変換する。そして、フーリエ変換器 1 0は、 2n個のサブキャリアにそれぞれ対応する復調信号 — _n(t)、 r₂-_n(t)、 r₃—_n(t)、 ·■ ·、 r_n(t)を乗算部 20へ出力する。

本実施形態における抽出回路 200は、 k番目の特定サブキャリア復調信号 r_k(t)に対する逆数演算器 201と、基準信号 s_k(t)を用いた補正部 202と、一 k番目の特定サブキャリア復調信号 r-_k(t)に対する逆数演算器 203と、基準信号 s__k(t)を用いた補正部 204と、を備える。逆数演算器 201、 203および乗算部 20における逆数演算および乗算処理は、上述した式（7 )および（8)に示す演算と基本的に同じであるから説明は省略する。

こうして得られた k番目および一 k番目の特定サブキャリアにおける周波数ずれ厶 ω および位相雑音に起因する成分は、加算器 205および除算器 206を用いて平均された後、補正部 20へ出力される。本実施形態では、 2つの特定サブキャリアを加算器 2 05で加算したので、除算器 206は加算器 205の出力を 1 Ζ2倍している。同様に、 Ν 個の特定サブキャリアを利用する場合は、加算器 205の出力を、除算器 206で 1 Ν 倍することで、同等の結果が得られる。

補正部 20は、上述したように、復調信号 tv_n(t)、 r₂— _n(t)、 r₃— _n(t)、■ ·■、 r_n(t)の各々 ( と、抽出回路 200により得られた周波数ずれ Δ ωおよび位相雑音に起因する成分とを乗算する。その結果、補正部 2 0は、送信側と同じ変調信号 s ,._n(t)、 s ₂._n(t)、 s _n(t)、■ ■■、 S_n(t)を復元することができる。

このように、第 2実施形態の OFDM 受信装置は、既知の基準信号を送るサブキヤリァが複数存在する場合、それぞれに式（8)の演算を施した後、その結果を加算平均す. る。その結果、第 2実施形態の OFDM受信装置は、複雑な構成を用いることなく、量子化雑音を低減することが可能である。従って第 2実施形態は、精密な補正が可能になるという効果を奏する。

4.第 3実施形態

上述した第 1および第 2実施形態では、逆数演算部 1 01、 201を用いて特定サブキャリアの復調信号 r_kの逆数を演算して基準信号 s_kと乗算した。さらに、図 4に示すように、復調信号 r_kの逆数を演算する構成に代えて、復調信号 r_kの複素共役を演算する構成も可能ある。そして、逆数を計算する構成よりも、複素共役を計算する構成の方が、回路は簡単になる。

図 4は本発明の第 3実施形態における OFDM受信装置の構成を示すブロック図でる。ここで、送信装置（図 4には図示されなし、）の構成および OFDM 受信装置のアンテナ 6、アンプ 7、直交復調器 8、口一カル発振器 9、フーリエ変換器 1 0は、図 7で説明した受信装置 52と同様である。ま、図 1に示す第 1実施形態と同じ機能を備えるブロックには、同一の参照番号を付している。すなわち、本実施形態においても、フーリエ変換器 1 0は、復調された OFDM 信号をフ一リエ変換する。そして、フーリエ変換器 1 0は、 2η個のサブキャリアにそれぞれ対応する復調信号 _ri—_n(t)、 r₂— _n(t)、 r₃__n(t)、 · · ·、 r_n(t)を、乗算部 20へ出力する。

本実施形態における抽出回路 300は、 k番目の特定サブキャリア復調信号 r_k(t)に対する複素共役演算器 301、乗算器 302および正規化回路 303を備える。複素共役演算器 301は、復調信号 r_k(t)の複素共役信号 r_k(t)*を算出して乗算器 302へ出力する。乗算器 302は、複素共役信号 r_k(t)*と基準信号 s_k(t)とを複素乗算して、次式（1 0)で示す出力を正規化回路 303へ出力する。

[数 1 1 ] , r_k(t) -S_k(t)=A -I s,. (t)\ - ex f-jfA ω t+≠(t)+ 0(t)}]

■■■( 1 0) 乗算器 302の出力には、振幅成分 Aがかかる。このため、正規化回路 303は、乗算器 302の出力の振幅を 1 ZA²倍して、その出力を補正部 20へ出力する。

なお、基準信号 s_k(t)が予め定められた周期で変化するパターンの信号であり、絶対値" 1 "の B P S K(binary Phase Shift Keying)変調信号あるいは Q P S K(Quadrature PSK)変調信号であれば、式（1 0)に代えて次の式（1 1 )

[数 1 2] r_k(t) -S_k(t)=A -I s,- (t)\ - ex f- fA ω t+ (t)+0(t)}] A - exjp[-jiA ω t+ (t)+0(t)}] ■■■(" )

を用いることもできる。、

このように演算された r_k(t) s_k(t)が補正部 20を用いて各復調信号 (t)に複素乗算されることで、第 3の実施形態も、複雑な構成を用いることな〈周波数ずれおよび位相雑音の補正が可能となるという効果を奏する。

なお、本実施形態における抽出回路 300を、第 2実施形態における逆数演算器および乗算器の代わりに採用してもよい。

5. 第 4実施形態

位相雑音は、口一カルの位相雑音以外にも、 RFフィルタなどの位相特性に起因して発生する。位相特性は、周波数に依存して変化する。従って、 1〜2個の特定のサブキャリアだけを使って補正したのでは消去することは難しい。

本発明の第 4実施形態は、復調信号 (t)の位相雑音が周波数に応じて変化する場合を想定したものである。第 4実施形態においては、 2η個のサブキャリアが L個ごとにグループを構成する。そして、それらのグループごとに周波数ずれおよび位相雑音の補正が実行される。 Lの値は、位枏雑音の周波数依存性に応じて、伝送速度が低下しない程度に決定すればよい。以下に、 2η個の復調信号を 4個ごとにグループ化した回路を一例として説明する。

図 5は 4個のサブキャリアからなる任意の補正回路ブロックの回路図である。補正回路ブロックは、 4個のサブキャリアの復調信号 r_m+2(t)、 r_m+1(t)、 r_m(t)および r_m―, (t)を入力し、第 1実施形態と同様の抽出回路により、周波数ずれ Δ ωおよび位相雑音に起因する成分を抽出する。すなわち、逆数演算器 401は、 1つの特定サブキャリアの復調信号 r_m(t)の逆数を算出する。乗算器 402は、逆数の計算結果と当該特定キャリアの基準信号 s_m(t)とを複素乗算する。この複素乗算の結果、当該特定キャリアの周波数ずれ Δ ωおよび位相雑音に起因する成分が抽出される。乗算器 402は、複素乗算の結果を乗算器 403へ出力する。

乗算器 403は、復調信号 r_m+2(t)、 r_m+1(t)、r_m(t)およびの各々と、抽出された周波数ずれ Δ ωおよび位相雑音に起因する成分とを乗算する。これにより、送信側と同じ変調信号 s_m+2(t)、 s_m+1(t)、 s_m(t)および s_m -, (t)を復元することができる。

図 5に示された構成は、グループごとに、少なくとも 1つの特定のサブキャリアを利用して、特定キャリアの周波数ずれ Δ ωおよび位相雑音に起因する成分を抽出している。この構成は、グループごとに、当該サブキャリアグループ内の周波数ずれおよび位相雑音を精密に補正することを可能にする。なお、 1つのグループに含まれるサブキヤリァの数は、上記の例では 4個としこが、これ以外の数でもよい。

図 6は本発明の第 4実施形態における OFDM受信装置の構成を示すブロック図である。ここで、送信装置（図 6には図示されない）の装置構成およびアンテナ 6、アンプ 7、直交復調器 8、ローカル発振器 9、フーリエ変換器 1 0は、図 7で説明した受信装置 52 と同様である。

第 4実施形態によれば、フーリエ変換器 1 0は、復調された OFDM 信号をフーリエ変換する。そして、フ一リエ変換器 1 0は、 2η個のサブキャリアにそれぞれ対応する復調信号 r,—_n(t)、 r₂-_n(t)、 r₃-_n(t)、 - - . r_n(t)を、 L個のサブキャリアからなるグループごとに補正回路ブロック 400— 1〜400— pへ出力する。ここで、 L x p = 2nである。ここでは、 L = 4の場合が例示される。図 5は、この場合の各補正回路ブロックの構成を示している。

第 4実施形態では、周波数の異なるサブキャリア群ごとに、精密に周波数ずれおよび位相雑音を補正することができる。従って、第 4実施形態は、周波数に依存して位相雑音が変化する場合にも、周波数ずれおよび位相雑音の補正が可能であるという効果を奏する。

なお、第 4実施形態では第 1実施形態と同じ構成の抽出回路を用いた補正回路プロックを例示した。さらに、第 1実施形態の変形例、第 2実施形態あるいは第 3実施形態の抽出回路を第 4実施形態に採用しても、同様の効果を得ることができる。

6.第 5実施形態

図 9は、本発明の第 5実施形態における OFDM受信装置の概略的構成を示すブロック図である。図 9に示した OFDM 受信装置は、変換手段 51 0と、抽出手段 500と、補正手段 520とを備える。変換手段 51 0は、受信した OFDM 信号 530を、サブキャリアごとの受信信号に変換する。抽出手段は、サブキャリアのうち特定サブキャリアの受信信号と既知の変調信号とに基づいてサブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を抽出する。補正手段 520は、抽出手段 500が抽出した、サブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を用いて、全てのサブキャリアの受信信号の周波数ずれおよび位相雑音を補正する。

すなわち、図 9に構成を示した OFDM受信装置においても、上述の第 1から第 4実施形態と同様に、複雑な構成を用いることなく、サブキャリアから周波数ずれ Δ ωおよび位相雑音に起因する成分を除去することが可能となる。

7.第 6実施形態

図 1 0は、本発明の第 6実施形態における、 OFDM受信装置の構成を示す図である。図 1 0に示した OFDM受信装置は、第 5実施形態で示した OFDM受信装置が、さらに、中央処理装置（CPU) 600と記憶装置 601とを備えたものである。

図 1 0に示した OFDM受信装置において、記憶装置 601は、中央処理装置 600を制御するプログラムを記憶している。プログラムは、記憶媒体を用いて、 OFDM 受信装置の外部から記憶装置 601に記憶される。

そして、中央処理装置 600は、記憶装置 601に記憶されたプログラムに従い、変換手段 51 0と、抽出手段 500と、補正手段 520とを図 1 1に示す動作を行うように制御する。 '

図 1 1は、本発明の第 6の実施形態における、 OFDM受信装置の受信信号の処理手順を示す図である。図 1 1において、変換手段 51 0は、 OFDM 信号 530を、サブキヤリァごとの受信信号に変換する（S601 )。抽出手段 500は、変換された受信信号のうち、特定サブキャリアの受信信号から、既知の変調信号に基づいてサブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を抽出する（S602)。そして、補正手段 520は、抽出された、サブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を用いて、全てのサブキャリアの受信信号の周波数ずれおよび位相雑音を補正する（S603)。

第 6実施形態は、プログラムを用いて OFDM受信装置を制御しているので、第 5実施形態の効果に加えて、さらに、プログラムを書き替えることで、制御手順の変更が容易に行えるという効果がある。、なお、第 1〜第 4実施形態においても、中央処理装置及び記憶装置を備えるように構成することが可能である。この構成は、フーリエ変換器 1 0、乗算器 20、抽出回路 1 00. 1 00a, 200あるし、は 300と補正部 20と力、らなる補正回路、第 4実施形態における補正回路ブロック 400— "!〜 400— pを、中央処理装置で制御することを可能にする。その結果、第 1〜第 4実施形態において、さらに、中央処理装置及び記憶装置を備えるように構成することで、制御手順の変更が、プログラムを書き替えることで容易に行えるとい効果をもたらす。

以上、第 1から第 6の寒施形態を参照して本発明を説明した。しかし、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

この出願は、 2008年 2月 4日に出願された日本出願特願 2008— 023749を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

[産業上の利用可能性]

本発明は、 WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)なとの移動体を対象とした OFDM通信方式の端末側受信装置に適用可能である。

Claims

請求の範囲

1 .複数のサブキャリアのうち 1以上の特定サブキャリアが既知の変調信号で変調された OFDM (直交周波数分割多重）信号を受信する OFDM受信装置であって、受信した OFDM信号をサブキャリアごとの受懌信号に変換する変換手段と、前記特定サブキャリアの受信信号と前記既知の変調信号とに基づいて前記サブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を抽出する抽出手段と、前記抽出された成分を用いて前記サブキャリアの受信信号を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする OFDM受信装置。

2.前記抽出手段は、

前記特定サブキャリアの受信信号の逆数を演算して逆数信号を生成する逆数演算手段と、

前記逆数信号と前記既知の変調信号とを乗算して前記周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を生成する乗算手段と、

を備えることを特徴とする請求項 1に記載の OFDM受信装置。

3.前記既知の変調信号は時間的に変化しない一定値であり、

前記抽出手段は、前記特定サブキャリアの受信信号の逆数を演算して前記周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を生成する逆数演算手段を備えることを特徴とする請求項 1に記載の OFDM受信装置。

4.前記抽出手段は、

2以上の特定サブキャリアの受信信号の逆数をそれぞれ演算して逆数信号を生成する逆数演算手段と、

前記 2以上の逆数信号と前記 2以上の特定サブキャリアの既知の変調信号とをそれぞれ乗算して前記 2以上の特定サブキャリアにおける周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分をそれぞれ生成する乗算手段と、

前記 2以上の特定サブキャリアにおける周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を加算平均することで前記抽出された成分を生成する平均手段と、

を備えることを特徴とする請求項 1に記載の OFDM受信装置。

5.前記抽出手段は、

前記特定サブキャリアの受信信号の複素共役を演算して複素共役信号を生成する複素共役演算手段と、

前記複素共役信号と前記既知の変調信号とを乗算する乗算手段と、

前記乗算結果を正規化して前記抽出された成分を生成する正規化手段と、を備えることを特徴とする請求項 1に記載の OFDM受信装置。

6.前記抽出手段は、'

2以上の特定サブキャリアの受信信号の複素共役を演算して複素共役信号を生成する複素共役演算手段と、

前記 2以上の逆数信号と前記 2以上の特定サブキャリアの既知の変調信号とをそれぞれ乗 ¾ [する乗算手段と、

1,

7

前記 2以上の乗算結果を正規化して周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を生成する正規化手段と、

前記 2以上の特定サブキャリアにおける周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を加算平均することで前記抽出された成分を生成する平均手段と、 .

を備えることを特徴とする請求項 1に記載の OFDM受信装置。

7 .複数のサブキャリアが複数のグループに分けられ、各グループに少なくとも 1つの特、定サブキャリアが既知の変調信号で変調された OFDM信号を受信する OFDM受信装置であって、

受信した OFDM信号を前記サブキャリアごとの受信信号に変換する変換手段と、前記複数のグループの各々に設けられた補正回路ブロックと、

を有し、各補正回路ブロックが、

当該グループの特定サブキャリアの受信信号と当該サブキャリアの既知の変調信号とに基づいて前記サブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を抽出する抽出手段と、

前記抽出された成分を用いて当該グループのサブキャリアの受信信号を補正する補正手段と、

を備える、

ことを特徴とする OFDM受信装置。

8.前記抽出手段は、

前記特定サブキャリアの受信信号の逆数を演算して逆数信号を生成する逆数演算手段と、前記逆数信号と前記既知の変調信号とを乗算して前記周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を生成する乗算手段と、

を備えることを特徴とする請求項 7に記載の OFDM受信装置。

9.前記抽出手段は、

を備えることを特徴とする請求項 7に記載の OFDM受信装置。

1 0.前記抽出手段は、

前記乗算結果を正規化して前記抽出された成分を生成する正規化手段と、を備えることを特徴とする請求項 7に記載の OFDM受信装置。

1 1 .前記抽出手段は、

前記 2以上の逆数信号と前記 2以上の特定サブキャリアの既知の変調信号とをそれぞれ乗算する乗算手段と、

前記 2以上の特定サブキャリアにおける周^数すれおよび位相雑音に起因する成分を加算平均することで前記抽出された成分を生成する平均手段と、

を備えることを特徴とする請求項 7に記載の OFDM受信装置。

1 2.前記特定サブキャリアは、予め定められた周期で変化するパターンの信号で変調された BSK信号あるいは Q PSK信号であることを特徴とする請求項 1一 1 1のいずれか 1項に記載の OFDM受信装置。

1 3.複数のサブキャリアのうち 1以上の特定サブキャリアが既知の変調信号で変調された OFDM (直交周波数分割多重）信号を受信する OFDM受信装置における受信方法であって、

受信した QFDM信号をサブキャリアごとの受信信号に変換し、

前記特定サブキャリアの受信信号と前記既知の変調信号とに基づいて前記サブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を抽出し、

前記抽出された成分を用いてサブキャリアの受信信号を補正する、

ことを特徴とする OFDM受信方法。

1 4.前記特定サブキャリアの受信信号の逆数を演算して逆数信号を生成し、前記逆数信号と前記既知の変調信号とを乗算して前記周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を生成する、

ことを特徴とする請求項 1 3に記載の OFDM受信方法。

1 5.前記既知の変調信号は時間的に変化しない一定値であり、

前記特定サラキャリアの受信信号の逆数を演算して前記周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を生成することを特徴とする請求項 1 3に記載の OFDM受信方法。

1 6. 2以上の特定サブキャリアの受信信号の逆数をそれぞれ演算して逆数信号を生成し、

前記 2以上の逆数信号と前記 2以上の特定サブキャリアの既知の変誡信号とをそれぞれ乗算して前記 2以上の特定サブキャリアにおける周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分をそれぞれ生成し、

前記 2以上の特定サブキャリアにおける周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を加算平均することで前記抽出された成分を生成する、

ことを特徴とする請求項 1 3に記載の OFDM受信方法。

1 7 .前記特定サブキャリアの受信信号の複素共役を演算して複素共役信号を生成し、

前記複素共役信号と前記既知の変調信号とを乗算し、

前記乗算結果を正化して前記抽出された成分を生成する、

ことを特徴とする請求項 1 3に記載の OFDM'受信方法。

1 8. 2以上の特定サブキャリアの受信信号の複素共役を演算して複素共役信号を生成レ、

前記 2以上の逆数信号と前記 2以上の特定サブキャリアの既知の変調信号とをそれぞれ乗算し、

前記 2以上の乗算結果を正規化して周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を生成し、

ことを特徴とする請求項 1 3に記載の OFDM受信方法。

1 9.複数のサブキャリアのうち 1以上の特定サブキャリアを既知の変調信号で変調した OFDM信号を送信する送信装置と、前記 OFDM信号を受信する OFDM受信装置とを備える通信システムであって、

前記 OFDM受信装置は、

受信した OFDM信号をサブキャリアごとの受信信号に変換する変換手段と、前記特定サブキャリアの受信信号と前記既知の変調信号とに基いて前記サブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を抽出する抽出手段と、前記坤出された成分を用いて前記サブキャリアの受信信号を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする通信システム。

20.複数のサブキャリアのうち 1以上の特定サブキャリアが既知の変調信号で変調された OFDM信号を受信する OFDM受信装置の制御プログラムが記録された記録媒体であって、 '

前記制御プログラムは、前記 OFDM受信装置の中央処理装置を、

前記 OFDM信号をサブキャリアごとの受信信号に変換する手段と、

前記特定サブキャリアの前記受信信号と前記既知の変調信号とに基づいて前記サブキャリアの周波数ずれおよび位相雑音に起因する成分を抽出する手段と、

前記抽出された成分を用いて前記サブキャリアの受信信号を補正する手段、として機能させる。