JP2011024007A

JP2011024007A - 遅延プロファイル測定装置およびデジタル放送受信機

Info

Publication number: JP2011024007A
Application number: JP2009167750A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Kuriki; 光広栗城
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 2009-07-16
Filing date: 2009-07-16
Publication date: 2011-02-03

Abstract

【課題】希望波と遅延波の遅延時間差に関係なく遅延プロファイルを算出することができる遅延プロファイル測定装置およびデジタル放送受信機を提供する。
【解決手段】ベースバンド信号に高速フーリエ変換を行う高速フーリエ変換演算部と、ＯＦＤＭシンボルから異なるキャリア番号の信号を抽出するパイロット信号抽出部と、ＯＦＤＭシンボルを記憶するＯＦＤＭシンボル記憶部と、抽出された信号に対してＯＦＤＭシンボル記憶部に記憶されたＯＦＤＭシンボルを用いてパイロット信号以外の信号成分を除去する信号成分除去部と、パイロット信号を補間して該パイロット信号の振幅および位相の周波数特性を検出する振幅・位相周波数特性検出部と、出力される信号に逆高速フーリエ変換を行って時間軸上の遅延プロファイルを生成する逆高速フーリエ変換演算部を設けた遅延プロファイル測定装置およびデジタル放送受信機を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、遅延プロファイル測定装置およびデジタル放送受信機に関し、より詳しくは、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調方式の電波における遅延プロファイルを測定する装置、および遅延プロファイルに基づいて受信信号処理を行うデジタル放送受信機に関する。

従来における電波伝搬状況を測定する装置として、特許文献１に示すものがある。図１に、日本の地上デジタル放送で使用されているＯＦＤＭフレームの構成を示す。図において、ＳＰ（Scattered Pilot）はパイロット信号、ＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）はＴＭＣＣ信号、ＡＣ（Auxiliary Channel）はＡＣ信号を表す。ＴＭＣＣ信号およびＡＣ信号はＯＦＤＭフレーム構成部で付加される各種制御信号である。また、Ｓ_ｐ，ｑ（ｐ，ｑは整数）はインターリーブ後のデータセグメント内のキャリアシンボルを表す。

ＴＭＣＣ信号は、データセグメントの階層構成や各ＯＦＤＭセグメントの伝送パラメータなど、受信機の復調動作に関わる情報を伝送する信号である。ＴＭＣＣ信号には、システム識別、伝送パラメータ切り替え指標、緊急警報放送用起動フラグ、カレント情報、ネクスト情報等、受信機の復調と復号動作を補助するＴＭＣＣ情報が含まれている。カレント情報が、現在の階層構成および伝送パラメータを示し、ネクスト情報が、切り替え後の階層構成および伝送パラメータを示す。ＡＣ信号は、事業者が伝送制御に関する付加情報を送出するための伝送路として使用することができ、その運用は事業者により定められている。

パイロット信号は、受信機が準同期検波を行うための基準信号である。図に示すように、キャリア方向、すなわち周波数方向には、１２キャリアに１個、シンボル方向、すなわち時間方向には、４ＯＦＤＭシンボルごとに１個挿入されている。さらに、連続するＯＦＤＭシンボルにおいては、パイロット信号の配置位置は３キャリア分ずれており、４ＯＦＤＭシンボル分のパイロット信号を抽出することにより、３キャリア間隔での振幅・位相周波数特性を取得することができる。カードインターバル長の最大値が有効シンボル長の１／４であることから、３キャリア間隔のパイロット信号による補間処理（伝送路特性推定）により、シンボル間干渉を生じない最大遅延時間までに発生するマルチパスに対応することができる。

従来の遅延プロファイル測定装置においては、パイロット信号の抽出過程において、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ（ｎは０以上の整数）の場合には、キャリア番号１２ｋ（ｋは０以上の整数）の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、それぞれ抽出する処理を行っていた。

特開２０００−１１５０８７号公報

しかし、この場合、希望波と遅延波の遅延時間差が１ＯＦＤＭシンボル時間未満の場合は遅延波を検出できるが、遅延時間差が１ＯＦＤＭシンボル時間以上となると、シンボル内干渉が発生して遅延波を検出できなくなってしまう。例えば、図２に示すように、時間ｔ１において従来の遅延プロファイル測定装置を使用した場合の動作を考える。図中、Ｚｎはｎ番目のＯＦＤＭシンボル番号を、ｔｎはｎ番目のＯＦＤＭシンボル時間を表す。この場合、希望波のＯＦＤＭシンボル番号が１であるため、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を抽出する。このとき、希望波に対しては、パイロット信号がキャリア１２ｋ＋３に配置されているため、パイロット信号を正しく抽出することができるが、遅延波に対しては、キャリア１２ｋ＋３に配置されているのはデータ信号であるため、パイロット信号ではなくデータ信号が抽出されてしまう。したがって、以降のｔ２，ｔ３，・・・のすべての時間において、遅延波に対してはデータ信号が抽出されてしまう。このため、抽出した振幅・位相周波数特性に対して、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）処理を行っても、希望波の遅延プロファイルを検出することはできるが、遅延波の遅延プロファイルを検出することはできない。

１つの放送局が複数の電波塔を使用し、これら複数の電波塔から同一の周波数により電波を発信する単一周波数ネットワーク（ＳＦＮ）においては、希望波と遅延波の遅延時間差がガードインターバル時間以内に収まるように回線設計が行われるため、上記のような問題は発生しない。しかし、隣接する複数の地域において、それぞれ独立の放送局が存在し、これらの放送局が同一の周波数を利用して放送を行っている場合、希望波と妨害波（同一チャンネル混信信号）の遅延時間差がガードインターバル時間を超える可能性があり、その場合は上記のような問題が発生する。ここで、希望波と妨害波の信号内容は同一でないため、正確な遅延時間差というものは定義されない。ここでの遅延時間差とは、希望波と妨害波に含まれているパイロット信号に注目したものであり、希望波と妨害波とで、パイロット信号の配置されているキャリア番号が同じであるＯＦＤＭシンボルを同一のＯＦＤＭシンボルと見なした場合における遅延時間差のことを意味する。以下で遅延波とは、通常の遅延波（希望波の遅延した信号）のほかに、同一チャンネル混信信号である妨害波を含めた信号のことを意味する。そして、このような地域において電波障害が発生した場合、従来の遅延プロファイル測定装置では遅延波の遅延プロファイルを検出することができない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、希望波と遅延波の遅延時間差に関係なく、希望波と遅延波の遅延プロファイルを測定でき、さらにこの遅延プロファイルに基づいて受信電波から希望波の信号のみを取り出すことにより受信性能を向上させることができる装置を提供することである。

本発明の一実施形態は、１つのＯＦＤＭシンボル内では所定のキャリア番号にパイロット信号が配置され、該１つのＯＦＤＭシンボルに続く連続する他のＯＦＤＭシンボルでは、ＯＦＤＭシンボルごとに該キャリア番号から所定のキャリア数ずつずれたキャリア番号にパイロット信号が配置され、このパイロット信号の配置関係が連続したＯＦＤＭシンボルごとに繰り返されるベースバンド信号を用いたＯＦＤＭ放送の遅延プロファイル測定装置であって、ベースバンド信号に高速フーリエ変換を行う高速フーリエ変換演算部と、高速フーリエ変換演算部から出力されるＯＦＤＭシンボルから、１つのＯＦＤＭシンボルにおいてパイロット信号が配置されているキャリア番号もしくは他のＯＦＤＭシンボルにおいてパイロット信号が配置されているキャリア番号の信号を抽出する複数のパイロット信号抽出部と、高速フーリエ変換演算部から出力される複数のＯＦＤＭシンボルを記憶するＯＦＤＭシンボル記憶部と、各パイロット信号抽出部によって抽出された信号に対して、ＯＦＤＭシンボル記憶部に記憶された複数のＯＦＤＭシンボルを用いて同一キャリア番号ごとに複素加算平均を算出することによりパイロット信号以外の信号成分を除去する複数の信号成分除去部と、各信号成分除去部から出力されるパイロット信号を補間して、すべてのキャリアの周波数帯域における該パイロット信号の振幅および位相の周波数特性を検出する複数の振幅・位相周波数特性検出部と、各振幅・位相周波数特性検出部から出力される信号に逆高速フーリエ変換を行って時間軸上の遅延プロファイルを生成する複数の逆高速フーリエ変換演算部と、各逆高速フーリエ変換演算部から出力される各遅延プロファイルを１つの時間軸上に配置して合成する遅延プロファイル合成部とを備える。したがって、１ＯＦＤＭシンボル時間以上遅れて受信される遅延波の遅延プロファイルを作成することができる。

好ましくは、所定のキャリア番号は０から始まり１２キャリア間隔で設定される番号であり、所定のキャリア数は３キャリアであり、複数のパイロット信号抽出部のうち、第１のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ（ｎは０以上の整数）の場合には、キャリア番号１２ｋ（ｋは０以上の整数）の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、それぞれ抽出し、第２のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、それぞれ抽出し、第３のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、それぞれ抽出し、第４のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、それぞれ抽出する。また、遅延プロファイル合成部により合成された遅延プロファイルを表示する表示部をさらに備える。

本発明の別の実施形態は、１つのＯＦＤＭシンボル内では所定のキャリア番号にパイロット信号が配置され、該１つのＯＦＤＭシンボルに続く連続する他のＯＦＤＭシンボルでは、ＯＦＤＭシンボルごとに該キャリア番号から所定のキャリア数ずつずれたキャリア番号にパイロット信号が配置され、このパイロット信号の配置関係が連続したＯＦＤＭシンボルごとに繰り返されるベースバンド信号を用いたＯＦＤＭ放送受信機であって、ベースバンド信号に高速フーリエ変換を行う高速フーリエ変換演算部と、高速フーリエ変換演算部から出力されるＯＦＤＭシンボルから、該ＯＦＤＭシンボルにおいてパイロット信号が配置されているキャリア番号から所定のキャリア数ずつずれたキャリア番号の信号を抽出する複数のパイロット信号抽出部と、高速フーリエ変換演算部から出力される複数のＯＦＤＭシンボルを記憶するＯＦＤＭシンボル記憶部と、各パイロット信号抽出部によって抽出された信号に対して、ＯＦＤＭシンボル記憶部に記憶された複数のＯＦＤＭシンボルを用いて同一キャリア番号ごとに複素加算平均を算出してパイロット信号以外の信号成分を除去する複数の信号成分除去部と、各信号成分除去部から出力されるパイロット信号を補間して、すべてのキャリアの周波数帯域における該パイロット信号の振幅および位相の周波数特性を検出する複数の振幅・位相周波数特性検出部と、各振幅・位相周波数特性検出部から出力される信号に逆高速フーリエ変換を行って時間軸上の遅延プロファイルを生成する複数の逆高速フーリエ変換演算部と、各逆高速フーリエ変換演算部から出力される信号から遅延パスを検出する遅延パス検出部と、複数のベースバンド信号を記憶するベースバンド信号記憶部と、遅延パス検出部から出力される遅延パスの情報に基づいて、ベースバンド記憶部から過去のベースバンド信号を取得し、該過去のベースバンド信号を用いて現在のベースバンド信号から遅延波の成分を除去した補正信号を出力する減算部とを備える。したがって、受信した放送信号から遅延波の成分を除去することにより、希望波の受信性能を向上させることができる。

好ましくは、所定のキャリア番号は０から始まり１２キャリア間隔で設定される番号であり、所定のキャリア数は３キャリアであり、複数のパイロット信号抽出部のうち、第１のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、それぞれ抽出し、第２のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、それぞれ抽出し、第３のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、それぞれ抽出する。また、遅延パスの情報は、遅延波の遅延時間、遅延波の振幅成分、および遅延波の位相成分を含む。さらに、減算部は、下記の式（１）により補正信号を生成する。

ここで、Ｒ（ｔ）は補正信号、Ｚ（ｔ）は現在のベースバンド信号、ｄ（ｈ）は遅延波の遅延時間、Ｅ（ｈ）は遅延波の振幅成分、ｐ（ｈ）は遅延波の位相成分、ｍは遅延波の数、ｊは虚数単位である。そして、ベースバンド記憶部はリングバッファである。

本発明の遅延プロファイル測定装置においては、遅延波が１ＯＦＤＭシンボル時間以上遅れて受信する場合でも、遅延時間差と遅延波の大きさを検出して遅延プロファイルを作成することができる。したがって、このような遅延波が発生する場所で地上デジタル放送用のアンテナを設置する際に、正確な遅延プロファイルに基づいて適切にアンテナを設置することができる。

また、本発明のデジタル放送受信機においては、１ＯＦＤＭシンボル時間以上遅れて受信した遅延波の遅延時間差と遅延波の大きさを検出し、受信している希望波と遅延波の合成信号から遅延波の成分を除去して、希望波のみを取り出すことができるため、希望波の受信性能を向上させることができる。

ＯＦＤＭフレームの構成を示す概略図である。放送電波の希望波と遅延波の時間的関係を示す概略図である。本発明の一実施形態における遅延プロファイル測定装置のブロック図である。本発明の別の実施形態におけるデジタル放送受信機のブロック図である。本発明の別の実施形態におけるデジタル放送受信機の長遅延補正器のブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の第１の実施形態における遅延プロファイル測定装置について説明する。図３は、本実施形態の遅延プロファイル測定装置のブロック図を示す。放送局からの電波を受信した後に増幅、アナログ／デジタル変換、直交復調等の処理を行って生成された１ＯＦＤＭシンボル分のベースバンド信号が、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算器１０に入力される。このベースバンド信号は、図１に示すように、１ＯＦＤＭシンボル内では１２キャリアごとにパイロット信号が配置され、１ＯＦＤＭシンボルごとに３キャリアずつずれてパイロット信号が配置されている。ＦＦＴ演算器１０では、時間軸波形から周波数軸波形を算出する。次に、算出された周波数軸波形の信号は、４つのパイロット信号抽出器２ａ〜２ｄおよびＯＦＤＭシンボル記憶部８に送られる。

各パイロット信号抽出器では、以下のような規則に基づいて所定の信号を抽出する。パイロット信号抽出器２ａでは、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ（ｎは０以上の整数）の場合には、キャリア番号１２ｋ（ｋは０以上の整数）の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、それぞれ抽出する。パイロット信号抽出器２ｂでは、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、それぞれ抽出する。パイロット信号抽出器２ｃでは、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、それぞれ抽出する。パイロット信号抽出器２ｄでは、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、それぞれ抽出する。すなわち、パイロット信号抽出器２ａでは、従来と同様のタイミングで同期を取ってパイロット信号を抽出し、パイロット信号抽出器２ｂ，２ｃ，２ｄでは、それぞれ１ＯＦＤＭシンボル時間、２ＯＦＤＭシンボル時間、３ＯＦＤＭシンボル時間遅れたタイミングで同期を取って、受信したＯＦＤＭシンボルからパイロット信号を抽出する。

したがって、希望波と遅延波の遅延時間差が１ＯＦＤＭシンボル時間以内であれば、パイロット信号抽出器２ａでパイロット信号が抽出され、パイロット信号抽出器２ｂ，２ｃ，２ｄでは、パイロット信号以外のデータ信号が抽出される。しかし、希望波と遅延波の遅延時間差が１ＯＦＤＭシンボル時間以上になると、パイロット信号抽出器によっては、パイロット信号とデータ信号が合成された信号が抽出される場合がある。例えば、１ＯＦＤＭシンボル時間だけ遅延して受信される遅延波が存在するときに、希望波のＯＦＤＭシンボル番号が３である場合を考える。このとき、パイロット信号抽出器２ａでは、ＯＦＤＭシンボル番号が３であるシンボルのキャリア１２ｋ＋９に配置されているパイロット信号（ＳＰ）と、ＯＦＤＭシンボル番号が２であるシンボルのキャリア１２ｋ＋９に配置されているデータ信号（Ｓ_８，２，Ｓ_２０，２，・・・）とが合成された信号が抽出される。また、パイロット信号抽出器２ｂでは、ＯＦＤＭシンボル番号が３であるシンボルの１２ｋ＋６に配置されているデータ信号（Ｓ_６，３，Ｓ_１８，３，・・・）と、ＯＦＤＭシンボル番号が２であるシンボルの１２ｋ＋６に配置されているパイロット信号（ＳＰ）とが合成された信号が抽出される。なお、パイロット信号抽出器２ｃ，２ｄでは、ＯＦＤＭシンボル番号が２であるシンボルと３であるシンボルのそれぞれのデータ信号が合成された信号が抽出される。

パイロット信号抽出器２ａ〜２ｄにより抽出された信号は、それぞれ信号成分除去器３ａ〜３ｄに送られる。信号成分除去器３ａ〜３ｄでは、各シンボルの受信タイミングで抽出された信号について、同一キャリアごとに複素加算を用いた加算平均を算出する。ＯＦＤＭシンボル記憶部８には、ＦＦＴ演算器１０から出力されるＯＦＤＭシンボルが複数記憶されており、信号成分除去器３ａ〜３ｄはＯＦＤＭシンボル記憶部８に記憶されている複数のＯＦＤＭシンボルのデータを用いて加算平均を算出する。例えば、１００シンボル分のデータについて加算平均を求める。なお、ＯＦＤＭシンボル記憶部８は信号成分除去器３ａ〜３ｄの内部に配置してもよい。パイロット信号はシンボル間において位相および振幅が同じ信号であるが、データ信号はシンボル間において相関がないため、複素加算を用いた加算平均を行うとデータ信号同士が相殺されるため、合成信号からデータ信号を除去してパイロット信号のみを生成することができる。ここで、受信開始直後等、所定シンボル分のデータが存在しない場合は、信号成分の除去を十分に行うことができないため、信号成分除去器３ａ〜３ｄは動作せず、以降の処理も行わないものとする。

続いて、信号成分除去器３ａ〜３ｄの後段の振幅・位相周波数特性検出器４ａ〜４ｄは、入力される振幅と位相の等化処理用のパイロット信号を内挿補間することで、複素形式で表現される振幅および位相周波数特性信号を生成する。振幅・位相周波数特性検出器４ａ〜４ｄでは、各ＯＦＤＭシンボル番号においてパイロット信号が合成され、全帯域での周波数特性が検出される。合成されたパイロット信号は、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）演算器５ａ〜５ｄに出力される。ＩＦＦＴ演算器５ａ〜５ｄにより、入力された振幅および位相周波数特性信号が時間軸信号に変換されて、遅延時間に対する電気量が検出される。こうしてＩＦＦＴ演算器５ａ〜５ｄで求められた電気量は、遅延プロファイルとして遅延プロファイル合成器６に入力される。ＩＦＦＴ演算器５ａ〜５ｄにおいて算出された遅延プロファイルの基準時間は、有効シンボル時間とガードインターバル時間を合わせた時間分ずつずれているので、遅延プロファイル合成器６において、基準時間のずれを調整して１つの遅延プロファイルとして合成される。合成された遅延プロファイルは、表示器７に送られ、所定の形式にて表示される。

したがって、本発明の第１の実施形態による遅延プロファイル測定装置によれば、希望波と遅延波の遅延時間差がガードインターバル時間以上になった場合でも、希望波と遅延波の存在を検出することができる。なお、本実施形態では、遅延波が１波の場合を想定しているが、ＯＦＤＭシンボル番号が互いに異なる複数の遅延波を受信した場合、希望波と遅延波の遅延時間差が２ＯＦＤＭシンボル時間以上である場合、希望波よりも先に到着する妨害波が存在する場合、またこれらの現象が同時に発生した場合においても、本発明の遅延プロファイル測定装置により、遅延波や妨害波を検出することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、希望波と遅延波の遅延時間差に関係なく、希望波と遅延波を検出することができる長遅延パス検出機能を利用したデジタル放送受信機である。図４に、本実施形態におけるデジタル放送受信機のブロック図を示す。また、図５に、デジタル放送受信機に用いられる、長遅延パス検出機能を備えた長遅延補正器のブロック図を示す。

受信機において、チャンネル選択ではＵＨＦテレビ放送チャンネルを指定する。アンテナ１０１により受信した放送電波は、増幅およびレベル制御された後、希望するチャンネルに対応した局部発信信号によりＩＦ回路１０２にて中間周波数信号に変換される。変換された中間周波数信号は、再び増幅およびレベル制御された後、ＯＦＤＭ復調に必要な一定レベルの中間周波数信号として、Ａ／Ｄ変換部１０３に送られる。中間周波数信号は、Ａ／Ｄ変換部１０３にてデジタル信号に変換されて、直交復調部１０４において直交復調された後、ＩＱベースバンド信号として長遅延補正器１００および同期再生部１０６に送られる。長遅延補正器１００における信号処理の詳細については後述する。同期再生部１０６では、モードおよびガードインターバル長に応じてＯＦＤＭシンボル同期およびＦＦＴサンプル周波数を再生する。モードおよびガードインターバル長が未知の場合には、ＯＦＤＭ信号のガード期間の相関性等により判別することもできる。ＯＦＤＭシンボル同期の信号は長遅延補正器１００に、ＦＦＴサンプル周波数の信号はＦＦＴ演算部１０５に送られる。

ＦＦＴ演算部１０５では、ＯＦＤＭシンボルのうち、有効シンボルに相当する期間についてＦＦＴ演算を実行する。ＦＦＴ演算を行う際には、受信信号のマルチパスの発生状況を考慮して適切な期間で処理を実行する。ＦＦＴ演算された信号は、同期再生部１０６、フレーム抽出部１０７、キャリア復調部１０８にそれぞれ送られる。フレーム抽出部１０７では、ＦＦＴ演算部１０５からの出力信号に含まれるＴＭＣＣ信号のうちのフレーム同期信号を抽出する。フレーム抽出部１０７において抽出されたフレーム同期信号は、同期再生部１０６およびＴＭＣＣ復号部１０９にそれぞれ送られる。

ＴＭＣＣ復号部１０９では、入力されたＴＭＣＣ信号からＴＭＣＣ情報を抽出し、各ＴＭＣＣ情報をそれぞれの処理部に送り、各種制御を行う。キャリア復調部１０８では、ＴＭＣＣ情報に応じて、ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）用に差動復調や、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ用にパイロット信号を用いた同期復調が行われ、振幅および位相情報が検出される。その後、周波数デインターリーブ部１１０および時間デインターリーブ部１１１において、それぞれ周波数デインターリーブ処理と時間デインターリーブ処理が施され、デマッピング部１１２において、キャリア復調された情報から、ＱＰＳＫ，１６ＱＡＭ，６４ＱＡＭのデマッピングが実行されてビット情報が抽出される。

デマッピング処理が行われた信号は、階層分割部１１３に送られ、ＴＭＣＣ情報に基づいて、階層伝送を実施している場合には各階層に分割される。なお、分割は、ＴＳ（Transport Stream）パケットの同期バイト（４７Ｈ）の次のバイトから、次のＴＳパケットの同期バイトまでの２０４バイトを単位とする。階層分割部１１３にて分割された信号は、階層ごとにビットデインターリーブ部１１４ａ〜１１４ｃに送られ、ビットデインターリーブ処理が施され、さらにデパンクチャ部１１５ａ〜１１５ｃにおいて分割された階層ごとに、ＴＭＣＣ情報によって指定された畳み込み符号化率に応じて畳み込み符号のビット補間が実行された後、階層合成部１１６において合成される。

合成された信号はビタビ復号部１１７に送られ、デパンクチュアードされた情報から符号化率１／２のビタビ復号が実行される。ビタビ復号では、性能向上のための軟判定処理が行われる。また、畳み込み符号による誤り伝搬を避けるため、ＴＳパケットの同期バイトが既知であることを利用し、終端処理が行われる。ビタビ復号処理後の信号は階層分割部１１８に送られ、再び各階層に分割された後、バイトデインターリーブ部１１９ａ〜１１９ｃに送られてバイト単位のデインターリーブ処理が実行される。デインターリーブ処理が行われた信号は、それぞれエネルギー逆拡散部１２０ａ〜１２０ｃに送られる。エネルギー逆拡散部１２０ａ〜１２０ｃでは、１５次のＭ（Maximal-length）系列ＰＮ（Pseudo-random Noise）信号を用いて、ＴＳパケットの同期バイトを除くビット単位での排他的論理和により逆拡散が行われる。なお、同期バイト期間もシフトレジスタは動作し、ＯＦＤＭ伝送フレームごとに初期化する。

エネルギー逆拡散部１２０ａ〜１２０ｃによってエネルギー逆拡散が施されたデータ系列は、トランスポートストリームとしてＴＳ再生部に送られる。ＴＳ再生部１２１では、トランスポートストリーム再生のための処理を行う。この処理の際、ＴＳパケットの順番およびＰＣＲ（Program Clock Reference）の時間的位置が送信側と同じになるように保たれる必要がある。続いて、後段のＲＳ（Reed Solomon）復号部１２２において、短縮化リードソロモン符号ＲＳ（２０４，１８８）の復号を行う。その際、訂正後の誤りが検出された場合には、トランスポートストリームの先頭から９ビット目（すなわち、２バイト目のＭＳＢ（Most Significant Bit））のtransport_error_indicatorが１に設定される。

次に、図５を参照しながら、長遅延補正器１００における信号処理の詳細について説明する。同期再生部１０６から入力されるＯＦＤＭシンボル同期信号やＴＭＣＣ復号部１０９から入力されるＴＭＣＣ信号に基づいて、直交復調部１０４から入力されるＩＱ信号（すなわちベースバンド信号）をＦＦＴ演算器１２３に送る。ＦＦＴ演算器１２３、パイロット信号抽出器１２４ｂ〜１２４ｄ、信号成分除去器１２５ｂ〜１２５ｄ、振幅・位相周波数特性検出器１２６ｂ〜１２６ｄ、ＩＦＦＴ演算器１２７ｂ〜１２７ｄ、ＯＦＤＭシンボル記憶部１３１は、それぞれ上記の第１の実施形態において図３を参照しながら説明した、ＦＦＴ演算器１０、パイロット信号抽出器２ｂ〜２ｄ、信号成分除去器３ｂ〜３ｄ、振幅・位相周波数特性検出器４ｂ〜４ｄ、ＩＦＦＴ演算器５ｂ〜５ｄ、ＯＦＤＭシンボル記憶部８と同様の処理を行う。したがって、これらの各ブロックにおける処理に関する詳細な説明は省略する。

図５に示す各ブロックの動作、例えばＦＦＴ演算の処理開始トリガやＦＦＴ演算の処理サイズ等は、ＯＦＤＭシンボル同期信号やＴＭＣＣ信号に基づいて制御される。遅延パス検出器１２８ｂ〜１２８ｄでは、ＩＦＦＴ演算器１２７ｂ〜１２７ｄで算出された遅延プロファイルからそれぞれ遅延パスを検出する。遅延パス情報の検出は、例えば遅延プロファイルにおける極大点の時間的位置と電力を検出することによって行うことができる。遅延パス情報は、遅延波の遅延時間ｄ（ｈ）、遅延波の振幅成分Ｅ（ｈ）、および遅延波の位相成分ｐ（ｈ）からなる。なお、ｈは、ｈＯＦＤＭシンボル時間分遅延した遅延波であることを意味する。

リングバッファ１２９では、直近の４ＯＦＤＭシンボル分のベースバンド信号を保持する。また、複素減算器１３０では、遅延パス検出器１２８ｂ〜１２８ｄから取得した遅延パス情報に基づいて、リングバッファ１２９から時刻ｄ（ｈ）時間前のベースバンド信号を取り出す。そして、現時刻におけるベースバンド信号Ｚ（ｔ）から下記の式（１）によって遅延波成分を除去することによって補正信号Ｒ（ｔ）を生成する。

上記の式（１）において、ｍは遅延波の数、ｊは虚数単位である。

生成された補正信号は、ＦＦＴ演算部１０５に送られ、図４に示すＦＦＴ演算部１０５および後段のブロックにおいて上記に説明した各処理が実行される。この結果、希望波と遅延波とが合成されたデジタル放送の受信信号から遅延波成分を除去した上で、放送局で作成された映像、音声、データ番組をデジタル符号化してＭＰＥＧ−２システムで多重化されたトランスポート信号であるＭＰＥＧ−ＴＳ信号を復号することができる。したがって、希望波の受信性能、すなわちマルチパス耐性を向上させたデジタル放送受信機を実現することができる。

なお、以上の説明では、１３セグメント受信機における信号処理を想定しているが、本発明は１セグメント受信機にも適用することができる。地上デジタルテレビジョン放送においては、１３個のセグメントのうち、中央部のセグメント（セグメント番号０）のみを部分受信階層として伝送することができる。このような信号を受信する場合、上記の１３セグメント受信機を用いて受信することもできるが、主に消費電力を軽減するために、ＦＦＴ演算の処理サイズを減らす等、動作クロックを遅くして１セグメントのみを受信するように構成した受信機とすることにより、新たな処理ブロックを設けることなく１セグメント受信機を実現することができる。この場合、チャンネル選択は１３セグメント受信機と同様であるが、実際の受信は中央部のセグメントのみが対象となる。また、１セグメント受信の場合は、階層が１つであることから、同時に復調処理を実行する必要がない。

１０，１２３ＦＦＴ演算器
２ａ〜２ｄ，１２４ｂ〜１２４ｄパイロット信号抽出器
３ａ〜３ｄ，１２５ｂ〜１２５ｄ信号成分除去器
４ａ〜４ｄ，１２６ｂ〜１２６ｄ振幅・位相周波数特性検出器
５ａ〜５ｄ，１２７ｂ〜１２７ｄＩＦＦＴ演算器
６遅延プロファイル合成器
７表示器
８，１３１ＯＦＤＭシンボル記憶部
１２８ｂ〜１２８ｄ遅延パス検出器
１２９リングバッファ
１３０複素演算器

Claims

１つのＯＦＤＭシンボル内では所定のキャリア番号にパイロット信号が配置され、該１つのＯＦＤＭシンボルに続く連続する他のＯＦＤＭシンボルでは、ＯＦＤＭシンボルごとに該キャリア番号から所定のキャリア数ずつずれたキャリア番号にパイロット信号が配置され、このパイロット信号の配置関係が連続したＯＦＤＭシンボルごとに繰り返されるベースバンド信号を用いたＯＦＤＭ放送の遅延プロファイル測定装置であって、
前記ベースバンド信号に高速フーリエ変換を行う高速フーリエ変換演算部と、
前記高速フーリエ変換演算部から出力されるＯＦＤＭシンボルから、前記１つのＯＦＤＭシンボルにおいてパイロット信号が配置されているキャリア番号もしくは前記他のＯＦＤＭシンボルにおいてパイロット信号が配置されているキャリア番号の信号を抽出する複数のパイロット信号抽出部と、
前記高速フーリエ変換演算部から出力される複数のＯＦＤＭシンボルを記憶するＯＦＤＭシンボル記憶部と、
各パイロット信号抽出部によって抽出された信号に対して、前記ＯＦＤＭシンボル記憶部に記憶された複数のＯＦＤＭシンボルを用いて同一キャリア番号ごとに複素加算平均を算出することによりパイロット信号以外の信号成分を除去する複数の信号成分除去部と、
各信号成分除去部から出力されるパイロット信号を補間して、すべてのキャリアの周波数帯域における該パイロット信号の振幅および位相の周波数特性を検出する複数の振幅・位相周波数特性検出部と、
各振幅・位相周波数特性検出部から出力される信号に逆高速フーリエ変換を行って時間軸上の遅延プロファイルを生成する複数の逆高速フーリエ変換演算部と、
各逆高速フーリエ変換演算部から出力される各遅延プロファイルを１つの時間軸上に配置して合成する遅延プロファイル合成部と、
を備えることを特徴とする遅延プロファイル測定装置。
前記所定のキャリア番号は０から始まり１２キャリア間隔で設定される番号であり、
前記所定のキャリア数は３キャリアであり、
前記複数のパイロット信号抽出部のうち、
第１のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ（ｎは０以上の整数）の場合には、キャリア番号１２ｋ（ｋは０以上の整数）の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、それぞれ抽出し、
第２のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、それぞれ抽出し、
第３のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、それぞれ抽出し、
第４のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、それぞれ抽出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の遅延プロファイル測定装置。
前記遅延プロファイル合成部により合成された遅延プロファイルを表示する表示部をさらに備える、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の遅延プロファイル測定装置。
１つのＯＦＤＭシンボル内では所定のキャリア番号にパイロット信号が配置され、該１つのＯＦＤＭシンボルに続く連続する他のＯＦＤＭシンボルでは、ＯＦＤＭシンボルごとに該キャリア番号から所定のキャリア数ずつずれたキャリア番号にパイロット信号が配置され、このパイロット信号の配置関係が連続したＯＦＤＭシンボルごとに繰り返されるベースバンド信号を用いたＯＦＤＭ放送受信機であって、
前記ベースバンド信号に高速フーリエ変換を行う高速フーリエ変換演算部と、
前記高速フーリエ変換演算部から出力されるＯＦＤＭシンボルから、該ＯＦＤＭシンボルにおいてパイロット信号が配置されているキャリア番号から前記所定のキャリア数ずつずれたキャリア番号の信号を抽出する複数のパイロット信号抽出部と、
前記高速フーリエ変換演算部から出力される複数のＯＦＤＭシンボルを記憶するＯＦＤＭシンボル記憶部と、
各パイロット信号抽出部によって抽出された信号に対して、前記ＯＦＤＭシンボル記憶部に記憶された複数のＯＦＤＭシンボルを用いて同一キャリア番号ごとに複素加算平均を算出してパイロット信号以外の信号成分を除去する複数の信号成分除去部と、
各信号成分除去部から出力されるパイロット信号を補間して、すべてのキャリアの周波数帯域における該パイロット信号の振幅および位相の周波数特性を検出する複数の振幅・位相周波数特性検出部と、
各振幅・位相周波数特性検出部から出力される信号に逆高速フーリエ変換を行って時間軸上の遅延プロファイルを生成する複数の逆高速フーリエ変換演算部と、
各逆高速フーリエ変換演算部から出力される信号から遅延パスを検出する遅延パス検出部と、
複数のベースバンド信号を記憶するベースバンド信号記憶部と、
前記遅延パス検出部から出力される遅延パスの情報に基づいて、前記ベースバンド記憶部から過去のベースバンド信号を取得し、該過去のベースバンド信号を用いて現在のベースバンド信号から遅延波の成分を除去した補正信号を出力する減算部と、
を備えることを特徴とするＯＦＤＭ放送受信機。
前記所定のキャリア番号は０から始まり１２キャリア間隔で設定される番号であり、
前記所定のキャリア数は３キャリアであり、
前記複数のパイロット信号抽出部のうち、
第１のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ（ｎは０以上の整数）の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９（ｋは０以上の整数）の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、それぞれ抽出し、
第２のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、それぞれ抽出し、
第３のパイロット信号抽出部は、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎの場合には、キャリア番号１２ｋ＋３の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋１の場合には、キャリア番号１２ｋ＋６の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋２の場合には、キャリア番号１２ｋ＋９の信号を、ＯＦＤＭシンボル番号が４ｎ＋３の場合には、キャリア番号１２ｋの信号を、それぞれ抽出する、
ことを特徴とする請求項４に記載のＯＦＤＭ放送受信機。
前記遅延パスの情報は、遅延波の遅延時間、遅延波の振幅成分、および遅延波の位相成分を含む、ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のＯＦＤＭ放送受信機。
前記減算部は、下記の式（１）により前記補正信号を生成する、ことを特徴とする請求項６に記載のＯＦＤＭ放送受信機。

ここで、Ｒ（ｔ）は補正信号、Ｚ（ｔ）は現在のベースバンド信号、ｄ（ｈ）は遅延波の遅延時間、Ｅ（ｈ）は遅延波の振幅成分、ｐ（ｈ）は遅延波の位相成分、ｍは遅延波の数、ｊは虚数単位である。
前記ベースバンド記憶部はリングバッファである、ことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか一項に記載のＯＦＤＭ放送受信機。