ＯＦＤＭ 복조 장치 및 방법 document_id A220623065762

디지털 신호를 전송하는 방식으로서, 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; OFDM) 방식(이하, OFDM 방식이라고 함)이라고 불리는 변조 방식이 이용되고 있다. OFDM 방식은, 전송 대역 내에 다수의 직교하는 부반송파(서브 캐리어)를 설정하고, 각 서브 캐리어의 진폭 및 위상에 PSK(Phase Shift Keying)나 QAM(Quadrature Amplitude Modulation)에 의해 데이터를 할당하여, 디지털 변조하는 방식이다. OFDM 방식은, 다수의 서브 캐리어로 전송 대역을 분할하기 때문에, 서브 캐리어 1파당의 대역은 좁아져 변조 속도는 느려지지만, 토탈의 전송 속도는, 종래의 변조 방식과 변함이 없다고 하는 특징을 갖고 있다. 또한，OFDM 방식은, 다수의 서브 캐리어가 병렬로 전송되므로 심볼 속도가 느려지게 되어, 심볼의 시간 길이에 대한 상대적인 멀티패스의 시간 길이를 짧게 할 수 있어, 멀티패스 방해를 받기 어렵게 된다고 하는 특징을 갖는다. 또한，OFDM 방식은, 복수의 서브 캐리어에 대하여 데이터의 할당이 행하여지기 때문에, 송신 시에는 역푸리에 변환을 행하는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 연산 회로, 수신 시에는 푸리에 변환을 행하는 FFT(Fast Fourier Transform) 연산 회로를 이용함으로써, 송수신 회로를 구성할 수 있다고 하는 특징을 갖고 있다. 이상과 같은 특징점으로부터, OFDM 방식은, 멀티패스 방해의 영향을 강하게 받는 지상 디지털 방송에 적용되는 경우가 많다. 이와 같은 OFDM 방식을 채용한 지상 디지털 방송으로서는, 예를 들면, DVB-T(Digital Video Broadcasting-Terrestrial), ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial), ISDB-TSB(ISDB-T Sound Broadcasting) 등의 규격이 있다. OFDM 방식의 전송 심볼(이하, OFDM 심볼이라고 함)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 송신 시에 IFFT 연산이 행해지는 신호 기간인 유효 심볼과, 이 유효 심볼의 후반의 일부분의 파형이 그대로 카피된 보호 구간으로 구성되어 있다. 보호 구간은, OFDM 심볼의 전반 부분에 설정되어 있다. OFDM 방식에서는, 이와 같은 보호 구간이 설정됨으로써, 멀티패스에 의한 심볼간 간섭을 허용하여, 멀티패스 내성을 향상시키고 있다. 또한，OFDM 방식에서는, 이상과 같은 OFDM 심볼을 복수 모아서 1개의 OFDM 프레임이라고 하는 전송 단위를 형성하는 것이 규정되어 있다. 예를 들면, ISDB-T규격에서는，204 OFDM 심볼로 1 OFDM 프레임을 형성하고 있다. OFDM 방식에서는, 이 OFDM 프레임 단위를 기준으로 하여, 예를 들면, 전송로 특성을 추정하기 위해서 이용되는 분산 파일럿(Scattered Pilot; SP) 신호(이하, SP 신호라고 함)나, 전송 파라미터 등을 포함하는 TMCC(Transmission　and　Multiplexing　Configuration Control)/AC(Auxiliary Channel) 신호의 삽입 위치가 정해져 있다. ISDB-T 규격에서 채용되어 있는 OFDM 프레임 내에서의 SP 신호, TMCC/AC 신호의 배치 패턴을 도 2에 도시한다. SP 신호는, BPSK(Binary Phase Shift　Keying) 변조되어, 서브 캐리어 방향(주파수 방향)으로 12개의 서브 캐리어에 1개의 비율로 삽입되어 있다. 또한，SP 신호는, OFDM 심볼 방향(시간 방향)의 동일한 서브 캐리어에 대하여, 4 OFDM 심볼에 1회의 비율로 삽입되어 있다. 한편，TMCC/AC 신호는, 차동 BPSK 변조되어, 소정의 복수의 서브 캐리어에 삽입되어 있다. 또한, TMCC/AC 신호는, OFDM 심볼 방향(시간 방향)의 동일한 서브 캐리어의 모든 OFDM 심볼에 삽입되어 있다. 또한, 이하에서는, TMCC/AC 신호가 삽입되어 있는 서브 캐리어를 파일럿 캐리어라고 칭하고, 통상의 데이터 신호가 삽입되어 있는 서브 캐리어를 데이터 캐리어라고 칭한다. 그런데, 전술한 OFDM 심볼을 전송 단위로 하는 OFDM 신호를 수신하는 OFDM 수신 장치에서는, 캐리어 주파수 오프셋에 의해, 도 3의 (A)에 도시한 바와 같은 본래의 캐리어 배치가, 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이 저주파수 방향으로 어긋나거나, 도 3의 (C)에 도시한 바와 같이 고주파수 방향으로 어긋나거나 하는 경우가 있다. 또한，이 도 3의 (A)∼도 3의 (C)에서는, 간단하게 하기 위해서, 서브 캐리어를 17개만 도시하고 있다. 따라서，OFDM 수신 장치에서는, 캐리어 주파수 오프셋량을 검출하고, 캐리어 주파수 오프셋의 영향을 제거할 필요가 있다. 종래, 캐리어 주파수 오프셋량을 서브 캐리어 정밀도로 검출하는 방법으로서는, 전술한 파일럿 캐리어의 인접하는 OFDM 심볼간에서의 상관을 이용하는 것이 있다. 이 방법의 상세 내용은, 하야시 켄이치로 외저, 「OFDM 요소 기술의 개발」, 영상 정보 미디어 학회 기술 보고(ITE Technical Report），　Vol.23, 　 No.28, 　pp.25 ∼30,　Mar, 1999에 기재가 있다. 이 캐리어 주파수 오프셋량 검출의 수순을, 도 4에 도시하는 플로우차트를 참조하여 설명한다. 우선, 스텝 S101에서, 직교 복조 후의 OFDM 신호의 서브 캐리어마다, 1OFDM 심볼 전부터의 위상 회전량을 산출한다. 이상적인 수신 상태의 경우, 파일럿 캐리어에서는 차동 BPSK 변조되어 있기 때문에, 위상 회전량은 0도 또는 180도로 되고, 데이터 캐리어에서는 예를 들면 64 QAM 변조되어 있기 때문에, 위상 회전량은 랜덤하게 된다. 또한, 파일럿 캐리어에서의 위상 회전량이 0도와 180도의 2가지로 되는 것을 피하기 위해서, 위상 회전량 산출 전에 제곱 처리를 하여 모두를 0도측에 근접시켜 둔다. 다음으로 스텝 S102에서, 가정 오프셋량을 k로 정의하고, k를 탐색 범위의 최소값으로 세트한다. 가정 오프셋량 k는, 회로가 중심으로 하고 있는 위치로부터 k서브 캐리어분 오프셋하고 있는 것을 의미한다. 계속해서 스텝 S103에서, 가정 오프셋량 k가 탐색 범위의 최대값인지의 여부를 판별하고, 최대값이 아닌 경우에는 스텝 S104로 진행하고, 최대값인 경우에는 스텝 S107로 진행한다. 스텝 S104에서는, k 서브 캐리어분 오프셋하고 있다고 가정하였을 때에 규격상 정해지는 파일럿 캐리어 위치의 위상 회전량을 취득하고, 스텝 S105에서는, 각각의 위상 회전량을 복소 평면 상에서 고정 반경의 원주에 매핑하여 회전 벡터로 변환하고, 그들을 모두 누적 가산한다. 그리고 스텝 S106에서, k를 1 인크리먼트 하고, 스텝 S103으로 되돌아간다. 스텝 S107에서는, 누적 가산값의 절대값을 구함과 함께, 그 절대값이 최대인 것을 찾고, 스텝 S108에서는, 최대의 절대값이 얻어졌을 때의 가정 오프셋량 k를 본래의 캐리어 주파수 오프셋량으로서 출력한다. 이것은, 가정 오프셋량 k가 본래의 캐리어 주파수 오프셋량과 일치하는 경우에는, 파일럿 캐리어의 회전 벡터만을 누적 가산하는 것으로 되기 때문에 절대값이 커지지만, 본래의 캐리어 주파수 오프셋량과 일치하지 않는 경우에는, 데이터 캐리어의 회전 벡터를 누적 가산하는 것으로 되기 때문에, 상쇄되어 절대값이 작아지는 것에 기초한다. 예를 들면, 캐리어 주파수 오프셋량이 -2이고 k=-2인 경우, 도 5의 (A)에 도시한 바와 같이 파일럿 캐리어의 OFDM 심볼간에서의 상관을 구하는 것으로 되기 때문에, 누적 가산값의 절대값은 커지지만, 캐리어 주파수 오프셋량이 -2이고 k=+1인 경우, 도 5의 (B)에 도시한 바와 같이 데이터 캐리어의 OFDM 심볼간에서의 상관을 구하는 것으로 되기 때문에, 누적 가산값의 절대값은 작아진다. 003c#발명의 개시003e# 003c#발명이 해결하고자 하는 과제003e# 이상 설명한 캐리어 주파수 오프셋량의 검출 방법에서는, 이상적인 수신 상태를 상정하고 있었지만, 현실의 수신 환경에서는 캐리어 주파수 오프셋뿐만 아니라, 샘플링 주파수 오프셋 등, 각종 오프셋이 중첩되어 있다. 여기서, 캐리어 주파수 오프셋이 존재하는 경우, 도 6의 (A)에 도시한 바와 같이, 심볼 N과 심볼 N+1 사이에서 전체 서브 캐리어와 동일한 위상 회전량이 가해진다. 따라서, 도면 중 a, b, c, d로 나타내어지는 파일럿 캐리어의 위상 회전량을 도 6의 (B)에 도시한 바와 같이 복소 평면에 매핑하여 회전 벡터로 변환하고, 그들 모두를 누적 가산하면, 도 6의 (C)에 도시한 바와 같이 누적 가산값의 절대값이 커지기 때문에, 데이터 캐리어의 회전 벡터를 누적 가산하였을 때의 누적 가산값의 절대값의 크기와 차가 생겨, 전술한 바와 같이 캐리어 주파수 오프셋을 검출할 수 있다. 그러나, 샘플링 주파수 오프셋이 존재하는 경우, 도 7의 (A)에 도시한 바와 같이, 심볼 N과 심볼 N+1 사이에서 서브 캐리어 번호에 비례한 위상 회전량이 가해진다. 따라서, 도면 중 a, b, c, d로 나타내어지는 파일럿 캐리어의 위상 회전량을 도 7의 (B)에 도시한 바와 같이 복소 평면에 매핑하여 회전 벡터로 변환하고, 그들 모두를 누적 가산하면, 도 7의 (C)에 도시한 바와 같이 누적 가산값이 상쇄되게 된다. 위상 회전량의 분포가 작은 경우에는 상쇄 성분도 적기 때문에, 데이터 캐리어의 회전 벡터를 누적 가산하였을 때의 누적 가산값의 절대값의 크기와 차가 생겨, 캐리어 주파수 오프셋을 검출할 수 있지만, 위상 회전량이 전체 서브 캐리어에서 -π로부터 +π까지 분포하는 경우에는, 누적 가산값이 완전히 상쇄되게 되어, 결과적으로 캐리어 주파수 오프셋을 검출할 수 없게 된다. 따라서, 종래, 이와 같은 문제를 회피하기 위해서는, 사전에 샘플링 주파수 오프셋량을 검출하여, 샘플링 주파수 오프셋의 영향을 제거해 두어야만 하기 때문에, 추가의 회로나 처리 시간이 필요하다고 하는 문제가 있었다. 본 발명의 기술 과제는, 전술한 바와 같은 종래의 실정을 감안하여 제안된 것으로서, 샘플링 주파수 오프셋량을 사전에 검출하지 않고, 캐리어 주파수 오프셋량을 검출하는 것이 가능한 OFDM 복조 장치 및 그 방법을 제공하는 것에 있다. 본 발명에 따른 OFDM 복조 장치의 일 실시 형태는, 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 신호를 복조하는 OFDM 복조 장치로서, 특정의 주파수의 캐리어 신호를 이용하여 상기 OFDM 신호를 직교 복조하여, 베이스밴드의 OFDM 신호를 생성하는 직교 복조 회로와, 주파수 영역의 OFDM 신호 중, 소정의 신호가 삽입되는 서브 캐리어의 상기 전송 심볼간에서의 상관에 기초하여, 베이스밴드의 OFDM 신호의 중심 주파수의 어긋남량인 캐리어 주파수 오프셋량을 서브 캐리어 정밀도로 검출하는 캐리어 주파수 오프셋 검출 회로와, 캐리어 주파수 오프셋량에 따라서, 상기 캐리어 신호의 주파수를 제어하는 주파수 제어부를 구비하고, 캐리어 주파수 오프셋 검출 회로는, 특정의 오프셋량을 가정하였을 때에 상기 소정의 신호가 삽입되는 위치의 서브 캐리어를 복수의 그룹으로 분할하고, 해당 그룹마다 인접하는 전송 심볼과의 상관값을 산출하고, 그 상관값을 모든 그룹에 대해서 가산하고, 최대의 가산값이 얻어졌을 때에 가정한 오프셋량을 캐리어 주파수 오프셋량으로 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 OFDM 복조 방법의 일 실시 형태는, 소정의 대역 내의 복수의 서브 캐리어에 대하여 정보가 분할되어 직교 변조됨으로써 생성된 전송 심볼을 전송 단위로 하는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 신호를 복조하는 OFDM 복조 방법으로서, 특정의 주파수의 캐리어 신호를 이용하여 상기 OFDM 신호를 직교 복조하여, 베이스밴드의 OFDM 신호를 생성하는 직교 복조 공정과, 베이스밴드의 OFDM 신호를 전송 심볼 단위로 푸리에 변환하여, 주파수 영역의 OFDM 신호를 생성하는 푸리에 변환 공정과, 주파수 영역의 OFDM 신호 중，TMCC(Transmission　and　Multiplexing　Configuration　Control) 신호, AC(Auxiliary　Channel) 신호, 또는 CP(Continual Pilot) 신호가 삽입되는 서브 캐리어의 상기 전송 심볼간에서의 상관에 기초하여, 베이스밴드의 OFDM 신호의 중심 주파수의 어긋남량인 캐리어 주파수 오프셋량을 서브 캐리어 정밀도로 검출하는 캐리어 주파수 오프셋 검출 공정과, 캐리어 주파수 오프셋량에 따라서, 캐리어 신호의 주파수를 제어하는 주파수 제어 공정을 갖고, 캐리어 주파수 오프셋 검출 공정에서는, 특정의 오프셋량을 가정하였을 때에, TMCC 신호, AC 신호, 또는 CP 신호가 삽입되는 위치의 서브 캐리어를 복수의 그룹으로 분할하고, 해당 그룹마다 인접하는 전송 심볼과의 상관값을 산출하고, 그 상관값을 모든 그룹에 대해서 가산하고, 최대의 가산값이 얻어졌을 때에 가정한 오프셋량을 캐리어 주파수 오프셋량으로 하는 것을 특징으로 한다. 본 발명이 적용된 OFDM 복조 장치 및 그 방법에 따르면, 샘플링 주파수 오프셋이 존재하는 경우라도, 샘플링 주파수 오프셋량을 사전에 검출하지 않고, 캐리어 주파수 오프셋량을 검출하는 것이 가능하게 된다. 본 발명의 또 다른 목적, 본 발명에 의해 얻어지는 구체적인 이점은, 이하에서 도면을 참조하여 설명되는 실시 형태로부터 한층 더 명백하게 될 것이다.