JP2000151554A - 周波数偏差を判定する方法、受像機を多重搬送波信号に同調する方法及び多重搬送波放送信号受像機 - Google Patents
周波数偏差を判定する方法、受像機を多重搬送波信号に同調する方法及び多重搬送波放送信号受像機Info
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Abstract
次に粗周波数偏差を判定して受像機が同調される副搬送
波へと調整することによって受像機が多重搬送波信号へ
と同調される。粗周波数偏差は1つの周波数偏差に関連
する所定の副搬送波の集合の出力を加算し、この手順を
他の周波数偏差についても繰り返し、最大の合計が他の
合計と所定の関係にあるか否かが判定される。 【効果】 合計を判定する場合に最大の出力を無視する
ことによって識別がし易くなる。好適には、合計は複数
の記号周期にわたって積分され、所定の関係に達した場
合に動作を終了することによってロック・イン速度が高
まる。
Description
目的のために出力を増強したパイロット副搬送波を使用
したような多重搬送波通信システムでの周波数同期化の
分野に関する。本発明は特に、例えばデジタル・ビデオ
放送受像機のようなOFDM(OrthogonalFrequency Di
vision Multiplex)信号用の受像機の同調に関するが、
これに限定されるものではない。
よびその他の補助機能用に等間隔を隔てた多数の副搬送
波を利用している。復調プロセスを適正に行うため、こ
のようなシステム用に開発された受像機は極めて僅かな
残留周波数偏差で周波数ロックされなければならない。
周波数ロックを容易にするため、あるクラスの多重搬送
波通信システムは、増強された出力を有する選択された
副搬送波で送信されるパイロットの集合を利用してい
る。選択されたこれらの副搬送波はサイドローブが低い
ことを特徴とする最適な自己相関を伴うパイロット挿入
パターンを形成する必要がある。
なく、かつ通信チャネルにひずみがない理想的な場合に
受像機によって再構成されるDFT係数に関連する出力
の例を示している。しかし、実際の適用においては、受
信された信号は広帯域ノイズ並びに様々な干渉源によ
り、ある周波数で発生される強力な狭帯域ノイズによっ
て損なわれる。更に、通信チャネルの伝達関数が未だ修
正されていない場合には、チャネル自体に振幅と位相の
双方のひずみが誘発される。図2はある副搬送波周波数
で出現する周波数選択的なフェージング、ノイズおよび
強い干渉の複合的な作用に起因するひずみを示してい
る。図示のとおり、この場合はパイロット副搬送波とデ
ータ副搬送波との識別はより一層困難であり、その結
果、周波数ロック用に使用されるいずれのシステムも性
能が劣化する。
cと粗周波数偏差J△fcとを有する全周波数偏差△f
を示しており、但しJは図示した例では2であり、△f
cは副搬送波分離である。多重搬送波通信システムでは
分数周波数偏差を評価し、かつ修正するために幾つかの
時間領域方法を利用できる。しかし、粗周波数偏差を評
価するために提案されている方法の大多数は、識別され
ようとする信号間の周知の位相関係を利用する可干渉性
の処理に基づいている。このような方法は、チャネル伝
達関数が未だ修正されていない場合には、周波数獲得プ
ロセスを開始するにはそれほど適してはいない。
特許請求の範囲に記載されている。
通信チャネルによって激しくひずみ、かつ、広帯域ノイ
ズと強い狭帯域干渉によって損なわれることがある受信
信号を適切に処理することによって、粗周波数偏差の評
価が可能になる。
複数の周波数偏差候補の各々について、副搬送波の集合
の出力の合計を算出することによって、同調目的のため
に周波数偏差を判定するものである。ある条件が満たさ
れると、上記の合計のうちの最大のものに関連する周波
数偏差が同調を調整するために利用される。
力の合計は副搬送波出力のうち最大であるUを排除す
る。但し、Uは1以上の整数である。それによって強力
な干渉信号の結果としての周波数偏差選択における誤り
が回避される。
波数偏差に関連する出力の合計の少なくとも幾つかと所
定の関係にある場合にのみ、同調目的のために周波数偏
差が選択される。好適には、最大の合計は次に最大であ
るLの出力合計の平均値と所定の関係になければなら
ず、但し、Lは1以上の整数である。
合計は、目標の周波数偏差をより高い信頼性で判定する
ために複数の記号周期にわたって積分される。好適に
は、この動作は、所定の判定基準が満たされると停止さ
れ、この判定基準は適正な周波数偏差が判定されたこと
を高度の信頼性を以って示すものである。このことは、
信頼できる周波数偏差の評価のために必要な記号周期の
数は予め定まっていないことを意味しており、ひいては
ロック・イン期間が可能な限り短縮される。
波数偏差が判定されたことを確証する判定基準は観察の
ために利用される信号周期数の関数である。
信頼できる評価を判定するために必要な時間を最小限に
する逐次的な決定手順を利用した信号処理装置を提供す
るものである。
照して本発明の実施の形態を説明する。
の形態を、デジタル放送受像機のブロック図である図4
を参照して説明する。
は、OFDM多重搬送波放送信号を受信するアンテナ1
と、受信した放送信号を増幅する無線周波数増幅器2
と、増幅された信号を中間周波数信号に逓降変換するミ
キサ3と、中間周波数信号を増幅する中間周波数増幅器
4と、増幅された中間周波数信号を復調して同相(I)
および直角位相(Q)ベースバンド信号を生成する直交
復調器5と、これらのベースバンド信号を複素値デジタ
ル信号に変換するアナログ−デジタル変換器(ADC)
6と、前記デジタル信号を離散フーリエ変換して各々の
副搬送波について副記号データを得るための高速フーリ
エ変換(FFT)プロセッサ7と、副記号データ中のエ
ラーを検出し、かつ修正するエラー修正プロセッサ8
と、副記号データが供給される出力端子9と、電圧制御
発振器(VOC)10とを備える。電圧制御発振器10
は、OFDM放送周波数と所定量だけ異なる周波数に同
調された信号をミキサ3に供給する局部発振器として使
用されている。この発振器10は、FFTプロセッサ7
の出力と結合された同調コントローラ101から制御信
号を受信する。
るように結合された周波数微調整回路102を利用し
て、利用できる当業者には公知の時間領域技術の1つを
用いて既に修正されたものと想定する。同様に、記号の
タイミングは既に評価されているので、受信された信号
を最小限のタイミング・エラーで効率良くサンプリング
できるものと想定する。
搬送波が確実に適正位置にあるようにするために用いら
れる。
信されたP個のパイロットがあるものと想定してみる。
順序付けされたこれらの指標集合をパイロット挿入パタ
ーンと呼ぶことにする。更に、複数の副搬送波間隔内で
測定された可能な粗周波数偏差の範囲が、以下のものと
想定する。
、1、...Jmax−1、Jmax)
+Jmax+1)に等しい。
めの周波数粗調整回路103のブロック図である。復調
目的のために離散フーリエ変換(DFT)を行うFFT
プロセッサ7の出力は、出力セレクタおよびマルチプレ
クサ(OMS:Output Selector and Multiplexer)2
0の入力に接続される。OMSは(Jmin+Jmax+1)の出
力チャネルを有しており、各チャネルはパイロット挿入
パターンのそれぞれの周波数偏移バージョンに対応する
Pの複合DFT係数をそれぞれ提供する。これらの係数
はDFT係数を処理するための(Jmin+Jmax+1)のトリ
ミングおよび加算ユニット(TSU:Trimming and Sum
ming Unit)22に送られ、これらの係数はオリジナル
のパイロット挿入パターンおよび、可能性がある全ての
粗周波数偏差によって周波数偏移される(Jmin+Jmax)
パージョンとを表すものである。
に示す。TSUは下記の演算を行う。
数を用いて、 q=x2+y2 が計算され、但し、xとyはDFT係数のそれぞれ実部
と虚部である。全ての出力値がブロック224で累算器
2によって加算される。更に、これらの出力値はブロッ
ク226で分類される。最大値U(Uは1、または好適
には1より大きい整数である)がブロック228で累算
器1によって合計される。次に230で、その結果が2
24で計算された合計値から差し引かれる。このように
して、Uの最大値qを無視し、かつ残りの(P−U)の
値を加算することで“トリミングされた”合計Sが形成
される。トリミングの目的は、異なる等級の信号を表す
配分間での統計的な距離を増大することで、それらを識
別し易くすることにある。その効果は、大きい出力の検
出により、正しい周波数偏差が見出されたという誤った
仮定を回避することにあり、その場合、これらの大きい
出力は実際には、例えば強力な干渉信号の結果なのであ
る。Uの値は経験式に選択することができる。
Jmax+1)のトリミングされた合計は図5の24に示した
分類および記憶レジスタ(SSR:Sorting and Storin
g Register)の入力に同時に送られる。
る。SSRによって行われる動作は下記のように要約す
ることができる。ブロック300で、TSUからのトリ
ミングされた合計Sを分類する、ブロック302で、ト
リミングされた合計のうち最大のものSmaxを選択す
る、−ブロック304で、該最大のトリミングされた合
計に相当する偏移の値、すなわちJ*を記憶する、−ブ
ロック306で、“次に”最大であるLのトリミングさ
れた合計についてその平均値AVLを計算する、−上記
の3つの値を図5の26に示した決定ブロック(DB:
Decision Block)に供給する。
図8に示す。この決定ブロックはブロック400でSS
R24および記号周期カウンタ(SPC:Symbol Perio
d Counter)28(図5)によって与えられた情報を利
用して、下記の公式に従って、決定しきい値を判定す
る。
期の数であり、hは、好適には0.6より大きい定数で
ある。hの値は、(誤ったロックにつながる)正しくな
い評価を得る可能性を低めることと、決定を行うのに必
要な総観察時間(ロックまでの時間)を短縮することと
の良好な調整を図るために経験的に選択してもよい。
値と計算されたしきい値THとを比較する。Smaxがし
きい値THを超えている場合は、ブロック404で副搬
送波間隔の倍数で測定された粗周波数偏差の評価として
偏移値J* を用いる。しかし、しきい値THを超えな
い場合は、得られる情報は偏差の信頼できる評価を判定
するには不十分であり、次の記号周期から得られた追加
の観察を処理しなければならない。このような順次的決
定手順は、Smaxがしきい値THを超えた場合に終了
し、または観察された記号周期の総数Mが所定の最大値
Mmaxに達した場合に打ち切られる。従って、極端な場
合、特にMmaxの値が小さく、スペクトルひずみが激し
い場合は、周波数偏移の評価を得ずに順次手順を終了す
ることが可能である。ちなみに、装置が連続する全ての
記号周期を考慮に入れることが好適ではなるが、これは
必ずしも不可欠ではなく、例えば予備の周期を無視して
もよい。
全ての累積器、レジスタおよびカウンタをリセットする
図5の制御およびタイミング・ユニット(CTU:Cont
roland Timing Unit)30によって開始される。CTU
は更に、順次的決定手順を終了、または打ち切りにする
時点を判定する。
的評価手順の開始から現段階に至るまでに処理された記
号周期の数Mを判定する。この情報は上述のような適応
する決定しきい値THを判定するために決定ブロック
(DB)によって利用される。Mの現在値は更に、周波
数偏移の評価を行わずに順次的手順を打ち切るか否かを
決定するためにCTU30によっても利用される。
副搬送波を有する信号)と共に使用される特定の実施例
では、Jmin=Jmax=20にすることが特に望ましく、
ひいては可能性がある偏差が41あり、P=45、U=
8または好適には4、およびL=12であることが判明
しているが、必要ならば、勿論これらの各々を個々に変
更することもできる。
た論理ゲートを有するASICを使用して、全体をハー
ドウェアで実現してもよい。あるいは、機能の幾つか、
または全てを単数または複数の適宜にプログラムされた
汎用プロセッサ・ユニットによって実行してもよい。幾
つかの機能を個々のプロセッサ・ユニットで実施するよ
うな場合は、これらの機能を並行的にではなく、逐次的
に実行することが望ましく、または必要である。
出力を増大した多重搬送波信号の文脈で説明してきた
が、適宜の修正を加えることによって本発明を(計算さ
れた出力の最小限を探索することによって)パイロット
の出力が減少し、または出力がない信号と共に、または
(計算された出力の所定の配分を探索することによっ
て)時間および/または副搬送波指標に基づいて出力が
変化する信号と共に使用することもできよう。
を選択して、この偏差について所定の副搬送波の集合の
出力の合計を判定し、この合計と他の合計の少なくとも
幾つかとに所定の関係がある場合は、前記合計のうちの
選択された1つに関連する周波数偏差を表す信号を供給
することで設定周波数と目標周波数との間の周波数偏差
を判定することによって、ノイズやひずみによる劣化が
なく、受像機を多重搬送波信号と同期化することができ
る。
がない理想的な場合に、受像機によって再構成されるD
FT係数に関連する出力の例を示す。
損なわれ、更に周波数選択的なフェージングに起因して
チャネルによるひずみがある場合に受像機によって再構
成されるDFT係数に関連する出力の代表例を示す。
差の2つの成分を示す図である。
で使用される装置(周波数粗調整回路)のブロック図で
ある。
よび加算ユニット(TSU)のブロック図である。
記憶レジスタ(SSR)のブロック図である。
ク(DB)のブロック図である。
中間周波数増幅器、5 直交復調器、6 アナログ−
デジタル変換器(ADC)、7 高速フーリエ変換プロ
セッサ、8 エラー修正プロセッサ、9 出力端子、1
0 電圧制御発振器(VCO)、20 出力セレクタお
よびマルチプレクサ(OSM)、22トリミングおよび
加算ユニット(TSU)、24 分類および記憶レジス
タ(SSR)、26 決定ブロック(DB)、28 記
号周期カウンタ(SPC)、30 制御およびタイミン
グ・ユニット(CTU)、101 同調コントローラ、
102 周波数微調整回路、103 周波数粗調整回
路。
Claims (14)
- 【請求項1】 多重搬送波信号と同期させるために設定
周波数と目標周波数との間の周波数偏差を判定する方法
であって、 (a)周波数偏差を選択して、該偏差について所定の副
搬送波の集合の出力の合計を判定するステップと、 (b)選択された他の偏差についてステップ(a)を実
施するステップと、 (c)前記合計と他の合計の少なくとも幾つかとに所定
の関係がある場合は、前記合計のうちの選択された1つ
に関連する周波数偏差を表す信号を供給するステップと
を含む周波数偏差を判定する方法。 - 【請求項2】 前記選択された合計は、合計のうちの最
大のものである請求項1に記載の周波数偏差を判定する
方法。 - 【請求項3】 各周波数偏差について判定された出力の
合計が最大出力Uを無視し、但しUは1以上の整数であ
る請求項2に記載の周波数偏差を判定する方法。 - 【請求項4】 Uが4以上である請求項2に記載の周波
数偏差を判定する方法。 - 【請求項5】 前記所定の関係は、前記合計のうち次に
最大であるLの平均AVLの関数であり、但しLは1以
上の整数である請求項2、3、または4に記載の周波数
偏差を判定する方法。 - 【請求項6】 出力の合計が複数であるMの記号周期に
わたって積分される請求項1から請求項5までのいずれ
かに記載の周波数偏差を判定する方法。 - 【請求項7】 前記所定の関係が満たされると周波数偏
差判定方法を停止し、従って数Mは変数である請求項5
に記載の周波数偏差を判定する方法。 - 【請求項8】 前記所定の関係はMの関数である請求項
7に記載の周波数偏差を判定する方法。 - 【請求項9】 所定の関係が最大の合計と、AVL[1
+h/√(LM)]とを比較することによって判定さ
れ、但しhは所定の定数である請求項5に従属する場合
の請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 受像機を多重搬送波信号に同調する方
法において、請求項1から請求項9までのいずれかに記
載の周波数偏差を判定する方法によって判定された周波
数偏差を利用して粗同調を行う受像機を多重搬送波信号
に同調する方法。 - 【請求項11】 同調周波数を実質的に副搬送波周波数
と所定の関係にするために微同調動作を行った後に粗同
調が行われ、次に同調周波数が整合する副搬送波周波数
を変更するために粗同調が行われる請求項10に記載の
受像機を多重搬送波信号に同調する方法。 - 【請求項12】 微同調動作が時間領域で行われる請求
項11に記載の受像機を多重搬送波信号に同調する方
法。 - 【請求項13】 請求項10から12項までのいずれか
に記載の同調動作を行うように動作可能な同調制御を有
する多重搬送波放送信号受像機。 - 【請求項14】 デジタル・ビデオ放送信号を受信する
のに適した請求項13に記載の多重搬送波放送信号受像
機。
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