JP2001044963A

JP2001044963A - 受信装置

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Publication number: JP2001044963A
Application number: JP11212347A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Miyano; 健宮野
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-02-16
Anticipated expiration: 2019-07-27
Also published as: JP4285845B2

Abstract

(57)【要約】【課題】同期変調部の信号を移動体でも受信し、かつ
差動変調部の受信品質の向上を図る。【解決手段】変調方式にＯＦＤＭ方式を用いる受信装
置であって、同期変調セグメントに対する受信手段はＯ
ＦＤＭ復調された出力を１フレーム分保管するフレーム
メモリ、保管されたフレームに抽入された分散パイロッ
トシンボルに基づいてフレーム内のシンボルの位相・振
幅を補正する補償装置、及びを前記補正された出力をコ
ヒーレント復調する復調手段備えている。また、差動変
調セグメントに対する受信手段はＯＦＤＭ復調された出
力を１シンボル列分保管するシンボルメモリ、前記保管
されたシンボル列に抽入された連続パイロットシンボル
に基づいてシンボル列内の他のシンボルの位相・振幅を
補正する補償装置、及び該補正された出力をコヒーレン
ト復調する復調手段を備えている。

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変調信号
の受信装置に関し，特に変調方式に直交周波数分割多重
化方式（以下、「ＯＦＤＭ方式」と記す」）を用いた、
例えば地上ディジタル放送の受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地上ディジタル放送では、図１に示すよ
うにＯＦＤＭ信号は１３個のセグメントで構成されてお
り、各セグメントのサブキャリア変調方式には固定受信
用に同期変調（例えば，ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４Ｑ
ＡＭ）が用いられ、移動受信用に差動変調（ＤＱＰＳ
Ｋ）が用いられる。

【０００３】同期変調部は搬送波の絶対位相を知る必要
があるため，図２に示すように受信時にその値が既知な
参照信号（パイロットシンボル）が抽入される。図２に
示すように、同期変調部ではパイロットシンボルは１シ
ンボルにおいて１２キャリア毎に間隔を開けて抽入され
ており、固定受信時にはパイロットシンボルから得られ
た位相情報を基にパイロットシンボル付近のデータシン
ボルをそのパイロットシンボルの位相情報で代表して復
調する、あるいはシンボル毎に周波数軸方向にデータシ
ンボルを復調するなどの方法が用いられる。従って、時
間軸方向に受信信号の歪みが生じない固定受信が対象と
なる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】差動変調部のデータシ
ンボルは、差動復調で受信できるため，搬送波の絶対位
相を知る必要がなく，移動受信向きである。しかし、同
期変調部は固定受信対象であるが差動変調部より伝送容
量が多い。従って移動体でも受信したいが，上記パイロ
ットシンボルの位相情報で代表して復調する復調方式で
は移動体受信での信号歪みを補正するのに十分でない。

【０００５】また、差動変調部の移動受信対象に関して
は、差動変調されているため誤り率特性が良くない。そ
こで本発明は、同期変調部の信号を移動体でも受信し、
かつ差動変調部の受信品質の向上を図ることを目的とす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明受信装置は、変調
方式にＯＦＤＭ方式を用いた、例えば地上ディジタル放
送システムの受信装置であって、同期変調セグメントに
対する受信手段を有し、該受信手段はＯＦＤＭ復調され
た出力を１フレーム分保管するフレームメモリ、前記保
管されたフレームに抽入された分散パイロットシンボル
に基づいてフレーム内の他のシンボルの位相・振幅を補
正する補正装置、及び前記補正された出力をコヒーレン
ト復調する復調手段備えている。

【０００７】前記受信手段は、さらに前記補正された１
フレームの全シンボルの内で時間の新しい４シンボル列
分のシンボルを記憶する部分フレームメモリを備えてい
る。そして、前記補正装置は、前記分散パイロットシン
ボルが存在するキャリア軸の該分散パイロット間のデー
タシンボルの位相・振幅変動値を、該分散パイロットシ
ンボルに基づいて１次又は２次のガウス公式で内抽によ
り推定して補正する。また、前記分散パイロットシンボ
ルが存在するキャリア軸のシンボルの補正値を用いて、
該キャリア軸間のデータシンボルの位相・振幅変動値
を、１次又は２次のガウス公式で内抽により推定して補
正する。

【０００８】さらに、受信装置は差動変調セグメントに
対する受信手段を有し、該受信手段はＯＦＤＭ復調され
た出力を１シンボル列分保管するシンボルメモリ、前記
保管されたシンボル列に抽入された連続パイロットシン
ボルに基づいてシンボル列内の他のシンボルの位相・振
幅を補正する補正装置、及び該補正された出力をコヒー
レント復調する復調手段を備えている。

【０００９】また、前記差動変調セグメントに対する受
信手段は通常の復調手段も備え、該復調手段の出力と前
記コヒーレント復調手段の出力を切り替えて出力する切
替装置を備えている。そして、前記補正装置は、１シン
ボル列の連続パイロットシンボル間のデータシンボルの
位相・振幅変動値を、１次又は２次のガウス公式で内抽
により推定して補正し、周波数の１番高い連続パイロッ
トシンボルより大きいデータシンボルの位相・振幅変動
値を、該周波数の１番高い連続パイロットシンボルの位
相・振幅推定値で複素割り算することによって推定して
補正している。

【００１０】

【発明の実施の形態】ＯＦＤＭ方式では直列状で入力さ
れるビット列が所定の単位ブロックに分割された後、位
相、振幅変調されたＮ個の並列シンボルに変換される。
このＮ個の並列シンボルは逆フーリエ変換により各々異
なる周波数を有する副搬送波を用いて多重化された後に
加算され伝送される。この場合、各副搬送波は相互直交
性を有する。

【００１１】一方、ＯＦＤＭ通信システムの受信側では
シンボル内のサンプル間の干渉を取り除く伝送路等価器
を必要とする。伝送路等価器ではシンボル内の各サンプ
ルが異なる副搬送波を有しているため、変化する伝送路
状況に応じて歪曲の程度を検知してこれを取り除くこと
が求められる。ＯＦＤＭ方式において、効率的な伝送路
等価方法としてパイロットシンボル挿入方法がある。パ
イロットシンボル挿入方法によると、送信側から周期的
にパイロットシンボルを伝送すると、受信側ではパイロ
ットシンボルが伝送される時期を知った上で伝送された
パイロットシンボルを復号化して伝送路により歪曲され
た程度を推定する。そして、推定値でチャネルにより歪
曲された有効シンボルを補う。

【００１２】先にも述べたように、図２は同期変調部の
ためのパイロットシンボルを挿入したフレームの構成を
示した図である。同期変調部は搬送波の絶対位相を知る
必要があるため、図２に示されているように受信時にそ
の値が既知の参照信号（パイロットシンボル）が分散し
て抽入される（分散パイロット）。図２において、縦軸
は時間軸でありシンボル（Ｉ）を表しており、横軸は周
波数軸でありキャリア（Ｋ）を表している。１フレーム
は２０４シンボルよりなる。図２に示された構成では、
周波数軸に沿ってシンボル内では１２番目のキャリア毎
に、また隣接したシンボル間では３キャリア毎にパイロ
ットシンボルが抽入されている。そして時間軸に沿って
４シンボル毎に周期的に繰り返して抽入されている。こ
の構成はサンプリング理論を適用して最小限のパイロッ
トを用い、ドップラー現象に強い特性を持たせた構成で
ある。

【００１３】図３は差動変調部のためのパイロットシン
ボルを挿入したフレームの構成を示した図である。差動
変調部は相対位相に情報を乗せるため絶対位相を知る必
要がない。そのため、図２に示すような分散パイロット
はないが、周波数同期に必要な参照信号（パイロットシ
ンボル）が連続して抽入されている（連続パイロッ
ト）。図３に示された構成では、周波数軸のキャリア内
の全てにパイロットシンボルが割当られている。

【００１４】先に述べたように、固定受信向けに同期変
調が用いられ、移動受信用に差動変調が用いられる。そ
して、同期変調部では１シンボルにおいて１２キャリア
に１つパイロットシンボルが抽入されており、かなりの
間隔が開いている。そして固定受信時にはパイロットシ
ンボルから得られた位相情報を基に、パイロットシンボ
ル付近のデータシンボルをそのパイロットシンボルの位
相情報で代表して復調する。またはシンボル毎に周波数
軸方向にシンボルを復調している。従って、時間軸方向
に受信信号の歪みが生じない固定受信が対象となる。

【００１５】一方、同期変調部は差動変調部より伝送容
量が多いので移動体でも受信したいが、上記パイロット
シンボルから得られた位相情報を基に、パイロットシン
ボル付近のデータシンボルをそのパイロットシンボルの
位相情報で代表して復調する方式では、移動体受信での
信号歪みを補正するのに十分でない。図４はＱＰＳＫ変
調信号の各変調信号の信号空間図を示したものである。
図において位相が４５度のシンボルであれば（１，
１）、４５度の３倍なら（１，０）、４５度の５倍なら
（０，０）、４５度の７倍なら（０，１）として位相に
合わせて送っている。固定受信の場合はフェージングの
問題は生じないので、この様な位相情報はそのまま受信
できる。しかし移動体ではフェージングが起こって位相
が回転してしまうので、４５度で（１，１）であったシ
ンボルが受信側では例えば１００度ずれているというこ
とが起こる。

【００１６】図４において●は位相が４５度であると判
明しているパイロットシンボルであり、○は受信側で復
調しなければ位相が不明なデータシンボルである。例え
ば、受信側で位相が判明しているパイロットシンボル●
を受信したら位相が１００度であったとする。その場
合、１００度−４５度＝５５度となり、５５度位相がず
れていることがわかる。しかし位相が判明していないデ
ータシンボル○を受信した場合、そのシンボルが送信時
とどのくらいずれているかはわからない。しかし、位相
が判明していない他のデータシンボル○の位相を、位相
が判明しているパイロットシンボル●の位相を基準に補
正することができる。

【００１７】例えば、図２において位相が判明している
パイロットシンボル●の位相が５５度ずれていることが
わかるので、この位相のずれに基づいてその周囲に存在
する位相が判明していないデータシンボル○を補正する
ことができる。その場合パイロットシンボル●のすぐ隣
の位相が判明していないデータシンボル○についてはか
なり正確に補正することができるが、データシンボル○
がパイロットシンボル●と離れていると、例えば移動体
が高速で移動しているような場合、補正の間に位相が変
動してしまうので正確に補正することはできない。

【００１８】しかし、同期変調部は搬送波の絶対位相を
知る必要があるため、正確に補正する必要がある。そこ
で本発明は、移動体でにおいて同期変調部で受信した場
合に、信号歪みが十分補正できる受信装置を提供するも
のである。図５は本発明により位相・振幅の変動を推定
して補正する手法を説明するための図である。図のシン
ボルの内、シンボル●（Ａ、Ｂ、Ｃ）は位相が判明して
いるパイロットシンボルであり、シンボル○は位相が不
明なデータシンボルである。このような場合にパイロッ
トシンボルに基づいて位相が不明なデータシンボルの位
相をどのように補正するかを説明する。

【００１９】まず、既知のパイロットシンボル、

【００２０】

【外１】

【００２１】上記式で、ｍは図５に示すようにシンボル
の位置であり、Ｎはパイロットシンボルが抽入されてい
る間隔である（図５の場合は４シンボルに１つであるか
ら、Ｎ＝４）。図５において、Ａ、Ｂ、Ｃは位相・振幅
が判明しているパイロットシンボルであり、ｘ1 、ｘ2
、ｘ3 は位相・振幅が判明されていないデータシンボ
ルである。同様にｙ1 、ｙ2 、ｙ3 、ｚ1 、ｚ2 は位相
・振幅が判明されていないデータシンボルである。ここ
で、シンボルｘ1 、ｘ2 、ｘ3 は両側のパイロットシン
ボルＡとＢの２点の位相が判明しているので、これらの
位相・振幅変動の推定値は１次ガウス公式（６）で内抽
により求めることができる。この場合、式（６）のＱ₀
はシンボルＡにＱ₁はシンボルＢに対応する。

【００２２】また、データシンボルｙ1 、ｙ2 、ｙ3 に
ついてはパイロットシンボルＡ、Ｂ、Ｃの３点の位相・
振幅が判明しているので、これらの位相・振幅変動の推
定値は２次ガウス公式（５）で内抽により求めることが
できる。この場合、式（５）のＱ_-1はシンボルＡに、Ｑ
₀はシンボルＢに、Ｑ₁はシンボルＣにそれぞれ対応す
る。なお、ｘ1 、ｘ2 、ｘ3 の位相・振幅変動の推定値
も位相・振幅が判明しているパイロットシンボルＡ、
Ｂ、Ｃを用い、２次ガウス公式（５）で内抽により求め
ることができる。

【００２３】また、パイロットシンボルＣより周波数の
大きいデータシンボルｚ1 、ｚ2 に対してはパイロット
シンボルＣの振幅・位相推定値で複素割り算することに
より推定する。図６は１フレーム分のシンボルの位相・
振幅をどのように補正するかを説明するための図であ
る。

【００２４】

【外２】

【００２５】先に述べたように、差動変調部は相対位相
に情報を乗せるため絶対位相を知る必要はない。従っ
て、図２に示すような分散パイロットはないが、フレー
ム構成は図３に示すような、ＡＦＣなどの周波数同期に
必要な参照信号（パイロットシンボル）が連続して抽入
された構成（連続パイロット）となっている。そして差
動変調部のシンボルは差動復調で受信できるため、搬送
波の絶対位相を知る必要がなく、移動受信向きである。
しかし、差動変調されているため誤り率特性が悪くな
る。そこで、本発明は差動変調部の受信の品質を向上さ
せるものである。

【００２６】図７は差動変調の場合、どのようにシンボ
ルを補正するかを説明するための図である。図７は図３
に示すフレーム構成の１シンボル分を示したものであ
る。まず、周波数の低い連続パイロットシンボルＡとそ
の次に周波数の高い連続パイロットシンボルＢ間のシン
ボルａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの位相・振幅の変動値を、Ａ、
Ｂを用いて１次のガウス公式で内抽により推定する。ま
た、周波数の一番高い連続パイロットシンボルＺより周
波数の大きい全データシンボルｘ、ｙ、ｚに対して、そ
の周波数の一番高い連続パイロットシンボルＺの振幅・
位相推定値で複素割り算することにより推定する。ま
た、Ｂ、Ｃ間のデータシンボルｆ、ｇ、ｈをＡ、Ｂ、Ｃ
点に基づいて２次のガウス公式で内抽により推定する。
なお、Ａ、Ｂ間のシンボルの位相・振幅の変動値を１次
のガウス公式により推定したが、パイロットシンボル
Ａ、Ｂ、Ｃに基づいて２次のガウス公式により推定する
こともできる。また、Ｂ、Ｃ間のデータシンボルを２次
のガウス公式で内抽により推定したが、Ｂ、Ｃ点に基づ
いて１次のガウス公式により推定することもできる。な
お、１次ガウス公式より２次ガウス公式を用いる方が補
正値をより正確に得ることができる。

【００２７】Ｃ、Ｚ間は詳細に記載されていないが、
Ａ、Ｃ間と同様に所定の間隔でパイロットシンボルが抽
入されている。従って、Ａ、Ｂ間あるいはＢ、Ｃ間と同
様に、１次または２次のガウス公式で内抽により推定す
ることができる。図８は本発明受信装置の構成のブロッ
ク図である。１はＯＦＤＭ復調部（ＦＦＴ）である。Ｏ
ＦＤＭ復調された信号は同期変調部の制御装置２に出力
される。制御装置２にはフレームメモリ３、補償装置
４、部分フレームメモリ５が接続されている。そして、
制御装置２の出力は同期変調キャリアコヒーレント復調
部６に入力し、同期変調セグメントに対しコヒーレント
復調する。

【００２８】一方、ＯＦＤＭ復調された信号は差動変調
部の制御装置９に出力される。制御装置９にはシンボル
メモリ７、補償装置８が接続されている。そして、制御
装置９の出力は差動変調キャリアコヒーレント復調部１
０に入力し、差動変調セグメントをコヒーレント復調す
る。また、ＯＦＤＭ復調部１で復調された信号は通常の
差動復調を行う差動変調キャリア差動復調部１１に入力
する。そして差動変調キャリアコヒーレント復調部１０
と差動変調キャリアコヒーレント差動復調部１１の出力
は、切替え装置１２を経て出力される。

【００２９】上記受信装置の動作を以下に説明する。ま
ず、同期変調部の制御装置２はＯＦＤＭ復調部１からの
出力をフレームメモリ３に１フレーム分保管する。次
に、補償装置４により、先に説明したように位相・振幅
が判明しているシンボルに基づいて図６に示した点線で
囲った部分のシンボルの位相を、ガウス公式で内抽によ
り推定して補正し、これをフレーム全体に適用する。そ
して１フレームの全シンボルの内、時間の新しい４シン
ボル列分のシンボルを部分フレームメモリ４に記憶させ
る。これにより次のフレームに対しても２次のガウス公
式を用いて内抽により推定して補正することが可能とな
る。そして、補正されたシンボルは同期キャリアコヒー
レント復調部に入力され、復調されて出力する。

【００３０】また、差動変調部の制御装置９はＯＦＤＭ
復調部１からの出力をシンボルメモリ７に１シンボル列
分保管する。そして、図７で説明したように、１シンボ
ル分を補償装置８により補正する。補正されたシンボル
は差動キャリアコヒーレント復調部に入力され、復調さ
れて出力する。一般にＤＱＰＳＫ変調されたシンボルは
絶対位相検波の後、自然符号に変換して差動復号を行う
ことで同期検波でき、受信特性が向上する。本発明では
連続パイロットシンボルを用いることで差動変調シンボ
ルについても振幅・位相が推定されることになり、同期
検波が可能となり受信特性が向上する。

【００３１】差動変調キャリア差動復調部１１は、通常
の差動変調シンボルに対する差動復号手段であり、差動
キャリアコヒーレント復調部１０の出力と差動変調キャ
リア差動復調部１１の出力を切替え装置１２で切り替え
ることができるようになっている。連続パイロットの抽
入間隔は広く、高速移動受信時にはシンボルの振幅・位
相変動を十分補償できない。従って、受信体が静止また
は非常に低速で走行している時は差動キャリアコヒーレ
ント復調部１０の出力を、そして高速移動受信時には差
動変調キャリア差動復調部１１の出力を用いることによ
り、全体的な受信品質の向上が可能となる。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、同期変調部では分散パ
イロットが存在する最小範囲内でデータシンボルが内抽
推定できるため、情報量が差動変調部より大きい同期変
調部を移動受信することができる。また、連続パイロッ
トシンボルを用いて差動変調シンボルをコヒーレント復
調することができ、さらに、従来の差動復調手段をも合
わせて具備し、受信状況により復調出力を切り替えるこ
とにより差動変調部の受信品質を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＯＦＤＭ信号のセグメント構成の一例を示した
図である。

【図２】同期変調部の分散パイロットを有するフレーム
構成を示す図である。

【図３】差動変調部の連続パイロットを有するフレーム
構成を示す図である。

【図４】ＱＰＳＫ変調信号の各信号の信号空間図を示し
た図である。

【図５】本発明により位相を推定するやり方を説明する
ための図である。

【図６】本発明により１フレーム分のシンボルの位相を
どのように補正するかを説明するための図である。

【図７】本発明により差動変調の場合シンボルの位相を
どのように補正するかを説明するための図である。

【図８】本発明の受信装置の構成のブロック図である。

【符号の説明】

１…ＯＦＤＭ復調部２…同期変調部の制御装置３…フレームメモリ４…補償装置５…部分フレームメモリ６…同期変調キャリアコヒーレント復調部７…シンボルメモリ８…補償装置９…差動変調部の制御装置１０…差動変調キャリアコヒーレント復調部１１…差動変調キャリア復調部１２…切替装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】変調方式にＯＦＤＭ方式を用いる受信装
置であって、該受信装置は同期変調セグメントに対する
受信手段を有し、該受信手段はＯＦＤＭ復調された出力
を１フレーム分保管するフレームメモリ、前記保管され
たフレームに抽入された分散パイロットシンボルに基づ
いてフレーム内の他のシンボルの位相・振幅を補正する
補償装置、及び前記補正された出力をコヒーレント復調
する復調手段を備えた受信装置。
【請求項２】前記同期変調セグメントに対する受信手
段は、前記補正された１フレームの全シンボルの内で時
間の新しい４シンボル列分のシンボルを記憶する部分フ
レームメモリをさらに備えた、請求項１に記載の受信装
置。
【請求項３】前記補償装置は、前記分散パイロットシ
ンボルが存在するキャリア軸の該分散パイロット間のデ
ータシンボルの位相・振幅変動値を、該分散パイロット
シンボルに基づいて１次又は２次のガウス公式で内抽に
より推定して補正する、請求項１又は２に記載の受信装
置。
【請求項４】前記補償装置は、前記分散パイロットシ
ンボルが存在するキャリア軸のシンボルの補正値を用い
て、該キャリア軸間のデータシンボルの位相・振幅変動
値を、１次又は２次のガウス公式で内抽により推定して
補正する、請求項３に記載の受信装置。
【請求項５】変調方式にＯＦＤＭ方式を用いる受信装
置であって、該受信装置は差動変調セグメントに対する
受信手段を有し、該受信手段はＯＦＤＭ復調された出力
を１シンボル列分保管するシンボルメモリ、前記保管さ
れたシンボル列に抽入された連続パイロットシンボルに
基づいてシンボル列内の他のシンボルの位相・振幅を補
正する補償装置、及び該補正された出力をコヒーレント
復調する復調手段を備えた受信装置。
【請求項６】前記差動変調セグメントに対する受信手
段は、通常の復調手段も備え、該復調手段の出力と前記
コヒーレント復調手段の出力を切り替えて出力する切替
装置を備えた、請求項５に記載の受信装置。
【請求項７】前記切替装置は、受信体の移動状況に応
じて出力を切り替える、請求項６に記載の受信装置。
【請求項８】前記補償装置は、１シンボル列の連続パ
イロットシンボル間のデータシンボルの位相・振幅変動
値を、１次又は２次のガウス公式で内抽により推定して
補正し、周波数の１番高い連続パイロットシンボルより
大きいデータシンボルの位相・振幅変動値を、該周波数
の１番高い連続パイロットシンボルの位相・振幅推定値
で複素割り算することによって推定する、請求項５、
６、７のいずれか１項に記載の受信装置。