JP2003051802A - デジタル受信方式 - Google Patents

デジタル受信方式

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JP2003051802A
JP2003051802A JP2001238159A JP2001238159A JP2003051802A JP 2003051802 A JP2003051802 A JP 2003051802A JP 2001238159 A JP2001238159 A JP 2001238159A JP 2001238159 A JP2001238159 A JP 2001238159A JP 2003051802 A JP2003051802 A JP 2003051802A
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frequency domain
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Masayuki Takada
政幸 高田
Satoshi Kimura
智 木村
Shigeki Moriyama
繁樹 森山
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Japan Broadcasting Corp
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Nippon Hoso Kyokai NHK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動受信環境のようにマルチパスフェージン
グ妨害がある環境下においても良好な受信特性を得るこ
とができ、特に、モード3の移動受信においても、良好
な移動受信特性を得ることができるデジタル受信方式を
提供すること。 【解決手段】 本発明のデジタル受信方式は、OFDM
変調されたデジタル伝送方式の送信信号を受信する受信
機において、受信機の受信信号より周波数特性を検出し
周波数領域等化する手段108と、周波数領域等化した
信号よりシンボル内の振幅位相特性を検出し補正する時
間領域等化手段110とを備え、受信信号を周波数領域
等化した後、時間領域等化し、その後FFT処理を行っ
て復調することとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地上デジタルテレ
ビジョン放送あるいは地上デジタル音声放送など、マル
チキャリア変調方式であるOFDM(Orthogonal Freq
uency DivisionMultiplexingの略で、直交周波数分割
多重)を使った無線通信システムの受信方式に関するも
のであり、特に、移動受信など劣悪な無線伝搬環境下に
おいても高品質な情報が受信できるようにしたデジタル
受信方式に関する。
【0002】
【従来の技術】日本の地上デジタルテレビジョン放送と
地上デジタル音声放送の伝送方式は、帯域幅は異なるが
伝送方式はほぼ同しである。両伝送方式をあわせて、地
上デジタル放送と呼ぶことにする。
【0003】日本の地上デジタル放送はISDB−Tと
呼ばれ、OFDMの変調方式を採用している。OFDM
は複数のキャリアを利用したマルチキャリアの変調方式
であり、FFT(Fast Fourier Transformの略で、高
速フーリエ変換)を使って復調できることが特徴であ
る。
【0004】表1は、地上デジタル放送ISDB−Tの
伝送パラメータを示す。
【0005】
【表1】
【0006】OFDMの有効シンボル長とキャリア間隔
は互いに逆数の関係があり、地上デジタル放送ISDB
−Tには有効シンボル長が異なる、つまりキャリア間隔
やキャリア本数が異なる3つの伝送パラメータがある。
この伝送パラメータの違いをモード1、2、3と呼んで
区別している。
【0007】図5は、OFDM伝送方式を採用した地上
デジタル放送ISDB−Tにおける従来のデジタル受信
方式の受信系を示す。
【0008】受信アンテナ500で受信された地上デジ
タル放送波の信号は、チューナ部502で中間周波数帯
の信号(例えば57MHz帯や8.127MHz帯の信
号)に変換される。このアナログ信号がA/D変換部5
04でデジタル信号に変換された後、直交復調部506
で直交復調されて複素ベースバンド信号になる。この複
素ベ一スバンド信号がFFT部508で周波数領域の信
号に変換される。この信号は数千本のキャリアから構成
される。復調部510では、キャリア毎にデマッピング
された後、誤り訂正が施され、デジタル信号が出力され
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
デジタル受信方式には、以下に述べるような問題があっ
た。
【0010】上記したごとく地上デジタル放送ISDB
−Tには、3つのモードがあり、モード1は移動受信に
適したモード、モード3は固定受信に適したモード、モ
ード2は固定受信と移動受信の両方が可能なモードとし
て備えられている。移動受信向けのサービスをする際に
はモード1やモード2の方が適している。しかし、実用
化の段階になって、モード3を使って固定受信向けと移
動受信向けの両方のサービスを行うことが考えられてい
る。本来、モード3は移動受信にはあまり適さない伝送
モードであり、モード1と比較し伝送特性が悪いという
問題があった。
【0011】本発明は、このような従来の問題を解決す
るためになされたもので、移動受信環境のようにマルチ
パスフェージング妨害がある環境下においても良好な受
信特性を得ることができ、特に、モード3の移動受信に
おいても、良好な移動受信特性を得ることができるデジ
タル受信方式を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のデジタル受信方
式は、OFDM変調されたデジタル伝送方式の送信信号
を受信する受信機において、前記受信機の受信信号より
周波数特性を検出し周波数領域等化する手段と、前記周
波数領域等化した信号よりシンボル内の振幅位相特性を
検出し補正する時間領域等化手段とを備え、前記受信信
号を前記周波数領域等化した後、前記時間領域等化し、
その後FFT処理を行って復調することとした。
【0013】また、前記周波数領域等化手段は、前記受
信信号より1シンボル毎にスキャッタードパイロットを
用いて前記周波数特性を検出し、前記周波数領域等化を
行うこととした。
【0014】さらに、前記時間領域等化手段は、前記シ
ンボルの先頭部分のガードインターバルと前記シンボル
の末尾部分との相関より振幅位相特性を検出し、前記時
間領域等化を行うこととした。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。
【0016】図1は、本発明による実施形態のデジタル
受信方式の受信系を示す。
【0017】図1に従って、本発明による実施形態のデ
ジタル受信方式の動作について説明する。
【0018】100はRF周波数の信号を受信する受信
アンテナ、102はRF周波数の信号に同調して中間周
波数帯の信号に変換するチューナ部、104はアナログ
信号からデジタル信号に変換するA/D変換部、106
は直交復調部であり、デジタル信号のI軸信号とQ軸信
号の複素ベースバンド信号が得られる。
【0019】108は複素ベースバンド信号の周波数領
域の等化を行う周波数領域等化部、110は複素ベ一ス
バンド信号の1シンボル内の時間領域の等化を行う時間
領域等化部である。112は複素ベ一スバンド信号(時
間波形)を離散フーリエ変換して周波数軸の信号を得る
複素FFT部であり、数千本のキャリアの複素データが
得られる。114は複素FFT部112で得られた信号
を復調する復調部であり、デジタル信号が出力される。
周波数領域等化部108と時間領域等化部110以外
は、従来の受信方式と同様である。
【0020】図2は、周波数領域等化部108で行う周
波数領域等化の方法を示す。
【0021】図2に従って周波数領域等化部108行う
周波数領域等化について説明する。周波数領域等化部1
08は、周波数特性を補正する等化回路である。同期系
変調方式においては、既知の信号であるスキャッタード
パイロット(以下、SP)を使って周波数特性を求め、
差動系変調方式においては、コンスタレーション上でシ
ンボル判定を行った後、その位相誤差を利用して周波数
特性を求めることによって、等化を行う。受信信号の時
間変動が少ない場合は、複数シンボル用いて周波数特性
を求め、周波数特性を補正してもよい。1シンボル毎に
周波数特性を求め、周波数特性を補正する方が望まし
い。
【0022】直交復調部106からの複素ベースバンド
信号は、合成部202において、FIR(有限長インパ
ルス応答)フィルタ216からの出力信号が差し引か
れ、時間領域等化部110へ出力される。FIRフィル
タ216は、合成部202の出力信号からマルチパス信
号成分のみを作る適応フィルタである。マルチパス妨害
を受けている直交復調部106の入力信号からFIRフ
ィルタ216で作成されたマルチパス成分を差し引くこ
とによって、周波数特性がフラットの理想的な信号が合
成部202から出力される。
【0023】FIRフィルタ216の係数は、以下のよ
うにして求める。なお、送信信号をX(ω)、受信信号
をR(ω)、合成部202の出力信号をS(ω)とし、
総合伝達関数部208の総合伝達関数をF(ω)、キャ
ンセル残差部210のキャンセル残差をE(ω)とす
る。まず、合成部202の出力信号である複素ベースバ
ンド信号をFFT部206で離散フーリエ変換する。総
合伝達関数部208では、同期系変調方式の際には、1
2キャリア毎に挿入されているSPを利用し、また、差
動系変調方式の際には、判定値を用いることにより、総
合伝達関数F(ω)を求める。ここで言う総合伝達関数
F(ω)は(1)式で与えられる。
【0024】
【数1】
【0025】また、キャンセル残差部210のキャンセ
ル残差E(ω)は、(2)式により求める。
【0026】
【数2】
【0027】(2)式で求めたキャンセル残差E(ω)
をIFFT部212で逆離散フーリエ変換し、キャンセ
ル残差E(ω)のインパルス応答e(t)を求める。I
FFT部212からのインパルス応答を重み係数μの重
み付けをし、係数更新部214でFIRフィルタ216
の係数を更新する。更新前のフィルタ係数をW(l−
1,m)とし(lは時刻を表す番号、mはFIRのタッ
プ番号)、更新後のフィルタ係数をW(l,m)とする
と、更新後のフィルタ係数W(l,m)は(3)式で与
えられる。
【0028】
【数3】
【0029】なお、本発明のデジタル受信方式において
は、μ=1が望ましく、フィルタ係数の更新はシンボル
毎(lはシンボル毎に表す番号)の方が望ましい。
【0030】FIRフィルタ216によるマルチパスの
キャンセル処理が収束するには早くても10シンボル程
度の時間がかかるが、収束しなくてもキャンセル処理に
より少しでもフラットな方向に近づくことによって特性
が改善される。
【0031】図3は、時間領域等化部110で行う時間
領域等化の方法を示す。
【0032】図3に従って、時間領域等化部110で行
う時間領域等化について説明する。時間領域等化部11
0では、周波数領域等化部108によりほぼ周波数特性
がフラットになった信号について、1シンボル内で振幅
位相特性を補正する。周波数領域等化部108からの複
素ベースバンド信号を、時間調整のためにシンボル時間
遅延部306で1シンボル遅らせた後、シンボル内伝送
特性補正部308で振幅位相特性を補正した後、FFT
部112へ出力する。なお、シンボル時間遅延部306
は1シンボル時間遅延させる時間調整の遅延素子であ
る。
【0033】図4は、シンボル内の時間領域等化の補足
説明図を示す。
【0034】図4に示すようにガードインターバルはシ
ンボルIの末尾の信号をコピーして付加される。本来は
ガードインターバルとシンボルIの末尾の信号は同一波
形である。しかし、シンボル内で振幅や位相が変化する
と異なる波形となり、時間領域等化はこの変化を利用し
て振幅位相特性を補正するものである。
【0035】図3の周波数領域等化部からの複素ベース
バンド信号をS(l,n)とする。ここで、lはOFD
Mシンボルの番号、nはOFDMシンボル内でのサンプ
ル番号(0N−1、Nは1シンボルのサンプル
数)とする。図3に示す302は、有効シンボル時間を
遅延させる有効シンボル時間遅延部であり、有効シンボ
ル時間のサンプル数をNuとすると、Nuサンプルの遅
延素子である。また、図3に示す304は、シンボル内
の伝達関数(シンボルlの複素伝送路応答h(l))を
推定するシンボル内伝達関数推定部である。シンボル内
伝達関数推定部304では有効シンボル時間遅延部30
2の出力信号S(l,n+Nu)を周波数領域等化部1
08の複素ベースバンド信号S(l,n)で割り、有効
シンボル時間後の複素伝送路応答h(l,n)を求め
る。複素伝送路応答hは(4)式で求める。
【0036】
【数4】
【0037】h(l,n)には雑音の影響があるので、
ガードインターバル期間の一部で平均を取り、1シンボ
ルの有効シンボル期間内の複素伝送路応答h(l)は
(5)式で求める。
【0038】
【数5】
【0039】No、Naとしては、例えばNo=0、N
a=Ngなどが考えられる。
【0040】シンボル内伝達関数推定部304によっ
て、前述のように求められた複素伝送路応答h(l)を
用いて、図3に示すシンボル内伝送特性補正部308に
おいてシンボル内の伝送特性を補正する。複素伝送路応
答h(l)は、1シンボルの先頭部分に対する有効シン
ボル時間後の末尾部分の複素伝送路応答であり、シンボ
ル内を直線補間することによって伝送特性を補正する。
伝送特性をシンボル内で直線補間するnサンプルにおけ
る複素伝送路応答h’(l,n)は、(6)式で与えら
れる。
【0041】
【数6】
【0042】よって、シンボル時間遅延部306の伝送
路特性補正後の複素ベースバンド信号S’(l,n)
は、(7)式で与えられる。
【0043】
【数7】
【0044】以上、本発明のデジタル受信方式は、受信
信号をFFT処理する前に、受信信号より周波数領域等
化と、シンボル毎にシンボル内の振幅位相特性を補正す
る時間領域等化とを行い、モード3で伝送された地上デ
ジタル放送を移動受信する場合においても、移動受信時
に生じる1シンボル内でのマルチパスフェージングの影
響を小さくし、モード1で伝送された場合と同等以上の
移動受信特性を得ることができる。
【0045】
【発明の効果】本発明のデジタル受信方式は、OFDM
変調されたデジタル伝送方式の送信信号を受信する受信
機において、前記受信機の受信信号より周波数特性を検
出し周波数領域等化する手段と、前記周波数領域等化し
た信号よりシンボル内の振幅位相特性を検出し補正する
時間領域等化手段とを備え、前記受信信号を前記周波数
領域等化した後、前記時間領域等化し、その後FFT処
理を行って復調することとしたため、モード3で伝送さ
れた地上デジタル放送を移動受信する場合においても、
移動受信時に生じる1シンボル内でのマルチパスフェー
ジングの影響を小さくし、モード1で伝送された場合と
同等以上の移動受信特性を得ることができる。
【0046】また、前記周波数領域等化手段は、前記受
信信号より1シンボル毎にスキャッタードパイロットを
用いて前記周波数特性を検出し、前記周波数領域等化を
行うこととしたため、正確な周波数特性を容易に検出
し、周波数領域等化を確実に行うことができる。
【0047】さらに、前記時間領域等化手段は、前記シ
ンボルの先頭部分のガードインターバルと前記シンボル
の末尾部分との相関より振幅位相特性を検出し、前記時
間領域等化を行うこととしたため、正確な振幅位相特性
を容易に検出し、時間領域等化を確実に行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施形態のデジタル受信方式の受
信系を示す。
【図2】周波数領域等化部で行う周波数領域等化の方法
を示す。
【図3】時間領域等化部で行う時間領域等化の方法を示
す。
【図4】シンボル内の時間領域等化の補足説明図を示
す。
【図5】OFDM伝送方式を採用した地上デジタル放送
における従来のデジタル受信方式の受信系を示す。
【符号の説明】
100 受信アンテナ 102 チューナ部 104 A/D変換部 106 直交復調部 108 周波数領域等化部 110 時間領域等化部 112 複素FFT部 114 復調部 202 合成部 206 FFT部 208 総合伝達関数部 210 キャンセル残差部 212 IFFT部 214 係数更新部 216 FIRフィルタ 302 有効シンボル時間遅延部 304 シンボル内伝達関数推定部 306 シンボル時間遅延部 308 シンボル内伝送特性補正部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森山 繁樹 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Fターム(参考) 5K022 DD01 DD18 DD33 DD34

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 OFDM変調されたデジタル伝送方式の
    送信信号を受信する受信機において、前記受信機の受信
    信号より周波数特性を検出し周波数領域等化する手段
    と、前記周波数領域等化した信号よりシンボル内の振幅
    位相特性を検出し補正する時間領域等化手段とを備え、
    前記受信信号を前記周波数領域等化した後、前記時間領
    域等化し、その後FFT処理を行って復調することを特
    徴とするデジタル受信方式。
  2. 【請求項2】 前記周波数領域等化手段は、前記受信信
    号より1シンボル毎にスキャッタードパイロットを用い
    て前記周波数特性を検出し、前記周波数領域等化を行う
    ことを特徴する請求項1に記載のデジタル受信方式。
  3. 【請求項3】 前記時間領域等化手段は、前記シンボル
    の先頭部分のガードインターバルと前記シンボルの末尾
    部分との相関より振幅位相特性を検出し、前記時間領域
    等化を行うことを特徴する請求項1に記載のデジタル受
    信方式。
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