JP2004242338A - チャンネル状態に対応して等化性能が改善されたデジタル通信システム及びその動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 等化性能を向上させるデジタル通信システム及びその動作方法を提供する。
【解決手段】 デジタル通信システムは、入力信号のフィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を判断するチャンネル状態判断部と、判断されたチャンネル状態に基づいてパラメータを初期化し、これによって入力信号のチャンネル歪みを補償する等化部と、を有する。チャンネル状態判断部は、フィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を予測するチャンネル予測部と、Ｎ（Ｎは自然数）個のフィルド同期信号を用いて予測されたＮ個のチャンネル状態情報を格納するためのＮ個のバッファーと、Ｎ個のバッファーに格納されたＮ個のチャンネル状態情報間の差異を算出する算出部と、算出された差異に基づいてチャンネル状態を判断する判断部と、を有する。
【選択図】 図４

Description

本発明はデジタル放送システムに係わり、特に、フィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を判断して向上された等化性能を有するデジタル放送システム及びその動作方法に関する。

通信とコンピューター及び放送が融合しマルチメディア化されることによって、世界の各国は既存のアナログ方式の放送をデジタル化している。特に、アメリカ、ヨーロッパ、日本などの先進国では既に衛生を介したデジタル放送が一部で実施されている。また、デジタル放送のための標準方式が備えられており、このような標準方式は国によって相異なる。

アメリカの連邦通信委員会（Federal Communications Commission ： ＦＣＣ）は、ＡＴＳＣ（Advanced Television Systems Committee）のデジタルＴＶ標準（Digital Television Standard）を次世代ＴＶ放送の標準として承認した。この決定に従ってＡＴＳＣ標準に規定されたビデオ、オーディオ圧縮、パケットデータ伝送構造、変調及び伝送システムに対する規格は、地上波放送の事業者が義務的に遵守しなければならなくなった。但し、ビデオフォーマットについての規格は特に規定しないで自律的に決めるようにした。

ＡＴＳＣ標準によれば、ビデオ圧縮方式は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）-２ビデオ（ＩＳＯ/ＩＥＣ ＩＳ １３８１８-２）標準方式が採択される。世界的に全デジタル放送がこれを標準に採択した。オーディオ圧縮方式は、Dolby社によって提案されたデジタルオーディオ圧縮（digital audio compression）（ＡＣ―３）標準方式を採択する。

図１は、一般のＡＴＳＣのデータフレーム構造を示す図である。同図を参照すれば、ＡＴＳＣフィルド（field）は、３１３個の連続したセグメントからなり、ＡＴＳＣフィルド同期（field sync）は、１つのセグメントからなる。ＡＴＳＣフレーム構造は２つのＡＴＳＣフィルドからなる。

図２は、ＡＴＳＣフィルド同期信号（field sync）を示す図である。フィルド同期信号は４つのシンボルからなるセグメント同期信号（segment sync）、５１１個のシンボルからなる疑似雑音列（Pseudo Noise Sequence ：以下、ＰＮ列と称する）、６３個のシンボルからなるＰＮ列３個、２４個のシンボルからなる伝送モード、予約された９２個のシンボル、及び１２個のプリコード（precode）シンボルからなる。

図１及び図２に図示される一般のＡＴＳＣフレーム構造を見ると、従来の等化器の動作モードは、フィルド単位で入力されるフィルド同期信号のうちＰＮ列を用いてＬＭＳアルゴリズムで動作するレーニングモード（training ｍode）と、その他のデータなどを用いてブラインドアルゴリズムで動作するブラインドモード（blind mode）がある。

一般に、収斂速度、及び収斂レベルのような等化器の性能は、等化器の構造、使うブラインドアルゴリズム、及びステップサイズなどによって影響を受ける。これによって、静的（static）/動的（dynamic）などのチャンネル状態に応じて優れた等化性能を有するために等化器の構造、使用するブラインドアルゴリズム、及びステップサイズなどが異なってくる。

しかし、従来のデジタル通信システムでは、受信される信号のチャンネル状態に対する情報が等化器に提供されなかったので静的（static）/動的（dynamic）などのチャンネル状態の変化について適切に対応することができなかった。よって等化性能が劣るという問題があった。
特開２００２―２６７８０号公報 特開２０００―２２２６６１号公報

前述した問題を解決するための本発明に係る目的は、入力されるＮ個のフィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を判断し、判断されたチャンネル状態情報に基づいて等化性能を向上させるデジタル通信システム及びその動作方法を提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明に係るデジタル通信システムは、入力信号のフィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を判断するチャンネル状態判断部と、判断された前記チャンネル状態に基づいてパラメータを初期化し、これによって前記入力信号のチャンネル歪みを補償する等化部を有する。

前記チャンネル状態判断部は、前記フィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を予測するチャンネル予測部と、Ｎ（Ｎは自然数）個のフィルド同期信号を用いて予測された前記Ｎ個のチャンネル状態情報を格納するためのＮ個のバッファーと、該Ｎ個のバッファーに格納された前記Ｎ個のチャンネル状態情報間の差異を算出する算出部と、算出された前記差異に基づいて前記チャンネル状態を判断する判断部と、を有する。

好ましくは、前記判断部は、算出された前記差異に臨界値を適用して前記チャンネル状態を判断する。

さらに、前記フィルド同期信号は、ＰＮ列であることを特徴とする。

一方、本発明に係るデジタル通信システムは、入力信号のフィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を判断するチャンネル状態判断ステップと、判断された前記チャンネル状態に基づいてパラメータを初期化し、これによって前記入力信号のチャンネル歪みを補償する等化ステップと、を有することを特徴とする。

前記チャンネル状態判断ステップは、前記フィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を予測するチャンネル予測ステップと、Ｎ（Ｎは自然数）個のフィルド同期信号を用いて予測された前記Ｎ個のチャンネル状態情報をＮ個のバッファーに格納するステップと、前記Ｎ個のバッファーに格納された前記Ｎ個のチャンネル状態情報間の差異を算出する算出ステップと、算出された前記差異に基づいて前記チャンネル状態を判断する判断ステップと、を有する。

好ましくは前記判断ステップは、算出された前記差異に臨界値を適用して前記チャンネル状態を判断する。

本発明によれば、デジタル通信システムに入力信号のチャンネル状態を判断する装置を与えることによって、判断されたチャンネル状態情報を等化器に伝達して動的及び静的チャンネル状態で最適の等化器パラメータで初期化して向上された等化性能を有する。

以下、図面を参照して本発明をより詳しく説明する。
図３は、ＰＮ列をフィルド同期信号で使う方式、例えば、ＶＳＢ方式が適用されるデジタル通信システムに対する概略的なブロック図である。デジタル通信システムは、ＲＦ部３１０、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）部３２０、同期部３３０、チャンネル状態判断部３４０、等化部３５０、及び復号部３６０などを有する。

ＲＦ部３１０は、アンテナ３１１から信号を選局し、選局された帯域の入力信号を基底帯域信号に変換する。
ＡＤＣ部３２０は、受信されたアナログフォーマット（format）の入力信号をデジタルサンプリング（sampling）してデジタルフォーマットに変換する。
同期部３３０は、入力信号に対する周波数、位相、及びタイミング（timing）オフセットを補償する。
チャンネル状態判断部３４０は、送受信機間のフィルド同期信号である、例えばＰＮ列を用いて入力信号のチャンネル状態、つまり、静的（static）チャンネル状態であるか、動的（dynamic）チャンネル状態であるかを判断する。

等化部３５０は、チャンネル状態判断部３４０で判断されたチャンネル状態情報に基づいてそれぞれのチャンネル状態に対応して等化部３５０のパラメータを初期化することによって、チャンネル状態に適応してチャンネル歪みを補償する。
復号部３６０は、等化部３５０から等化された入力信号のデータを復号化する。

以下、図４及び図５を参照して本発明に係るデジタル通信しステムのチャンネル状態判断部３４０について詳説する。
チャンネル状態判断部３４０は、チャンネル予測部３４１、スイッチ部３４３、Ｎ個のバッファー３４５―Ｎ、算出部３４７、及び判断部３４９などを有する。ここでＮは自然数である。
チャンネル予測部３４１は、同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を予測する。一般のチャンネル予測方式である相関関係（correlation）及びＦＦＴ方式などを用いて入力信号のチャンネル状態を予測する。つまり、受信されたＰＮ列とシステム内で生成されたＰＮ列との相関関係及びＦＦＴ方式を用いて入力信号のチャンネル状態を予測する。

例えば、２つのフィルド同期信号によって予測されたチャンネル状態が図５(ａ)及び図５(ｂ)に図示されている。
スイッチ部３４３は、受信されるＮ個のフィルド同期信号を用いて予測されたＮ個のチャンネル状態情報をＮ個のバッファー３４５―Ｎにそれぞれ格納されるようスイッチングする。図５(ａ)及び図５(ｂ)のように、チャンネル予測情報をスイッチ部３２３ではバッファー１（３４５―１）及びバッファー２（３４５―２）にそれぞれ格納されるようスイッチングする。

Ｎ個のバッファー３４５―Ｎは、チャンネル予測部３４１で予測されたＮ個のチャンネル状態情報をスイッチ部３４３のスイッチング動作に対応してＮ個のバッファー３４５―Ｎに格納する。

算出部３４７は、Ｎ個のバッファー３４５―Ｎに格納されたＮ個の予測されたチャンネル状態情報Ｈ₁（ｎ）、Ｈ_２（ｎ）、..、Ｈ_Ｎ（ｎ）間の差異Ｄ（ｎ）＝ Ｈ₁（ｎ）−Ｈ_２（ｎ）−、..、Ｈ_Ｎ（ｎ）を計算する。つまり、バッファー１（３４５―１）及びバッファー２（３４５―２）にそれぞれ格納されたチャンネル予測情報間の差異Ｄ（ｎ）＝ Ｈ₁（ｎ）−Ｈ_２（ｎ）を図５(ｃ)に図示されたように算出する。

判断部３４９は、計算された差異Ｄ（ｎ）に一定サイズの臨界値を適用し、臨界値以上であれば動的チャンネル状態に判断する。一般に、静的チャンネル状態は時間によってチャンネル状態が変化しないため予測されたチャンネル状態情報Ｈ₁（ｎ）、Ｈ_２（ｎ）、..、Ｈ_Ｎ（ｎ）間の差異Ｄ（ｎ）が小さく、一方、動的チャンネル状態は時間によってチャンネル状態が変化するため予測されたチャンネル状態情報Ｈ₁（ｎ）、Ｈ_２（ｎ）、..、Ｈ_Ｎ（ｎ）間の差異Ｄ（ｎ）が大きい。

図５(ｃ)に図示されたチャンネル予測情報間の差異Ｄ（ｎ）＝ Ｈ₁（ｎ）−Ｈ_２（ｎ）に一定サイズの臨界値（threshold）を適用して差異Ｄ（ｎ）＝ Ｈ₁（ｎ）−Ｈ_２（ｎ）が臨界値より大きいので動的チャンネル状態として判断する。

従って、静的チャンネル状態でノイズによる２つのフィルド同期信号間のチャンネル状態の差異を臨界値に設定して臨界値以下の差異Ｄ（ｎ）はチャンネル状態に判断し、臨界値より大きい差異Ｄ（ｎ）は動的チャンネル状態に判断する。ここで、バッファー数Ｎは観察したいフィルド同期信号の個数分に任意で決めることができる。特に、ドップラーレート（doppler rate）が小さい動的チャンネル状態の場合、１つのフィルド同期信号間のチャンネル状態の差異が小さくなる場合があり得るため、多数個のフィルド同期信号について観察することによってもっと正確にチャンネル状態を判断できる。

以上のように、チャンネル状態判断部３４０にて判断された所定のチャンネル状態情報に基づいて等化部３５０のパラメータを初期化する。よって、それぞれのチャンネル状態に対応して比較的に優れた性能を持つブラインドアルゴリズムを動作することができることによって等化性能を向上させ得る。

以下では図６の流れ図を参照して本発明に係る等化性能が向上されたデジタル通信システムの動作方法について詳説する。
ＲＦ部３１０は、アンテナ３１１から受信された信号のうち所定の信号を選局し、選局された入力信号を基底帯域の信号に変換する（Ｓ５１０）。ＡＤＣ部３２０は、アナログフォーマット（format）の入力信号をデジタルサンプリング（sampling）してデジタルフォーマットの信号に変換する（Ｓ５２０）。同期部３３０は、入力信号に対しての周波数、位相、及びタイミング（timing）オフセットを補償する（Ｓ５３０）。チャンネル状態判断部３４０は、ＰＮ列を用いて入力信号のチャンネル状態、つまり静的（static）チャンネル状態であるか動的（dynamic）チャンネル状態であるかを判断する（Ｓ５４０）。等化部３５０は、チャンネル状態判断部３４０から判断されたチャンネル状態情報に基づいてそれぞれのチャンネル状態に対応してパラメータを初期化することによってチャンネル状態に対応してチャンネル歪みを補償する（Ｓ５５０）。復号部３６０は、等化部３５０で等化された入力信号のデータを復号化する（Ｓ５６０）。

図７はチャンネル状態判断部３４０の詳細な動作方法を示す流れ図であって、同図参照して入力信号のチャンネル状態を判断する方法を説明する。
チャンネル予測部３４１は、受信されたＰＮ列とシステム内にて生成されたＰＮ列との相関関係及びＦＦＴ方式を用いて入力信号のチャンネル状態を予測する（Ｓ６１１）。チャンネル予測部３４１で予測されたＮ個のチャンネル状態情報をスイッチ部３４３にてスイッチングしてＮ個のバッファー３４５―Ｎにそれぞれ格納する（Ｓ６１３）。算出部３４７は、Ｎ個のバッファー（３４７―Ｎ）に格納されたＮ個の予測されたチャンネル状態情報Ｈ₁（ｎ）、Ｈ_２（ｎ）、..、Ｈ_Ｎ（ｎ）間の差異Ｄ（ｎ）＝ Ｈ₁（ｎ）−Ｈ_２（ｎ）−、..、Ｈ_Ｎ（ｎ）を計算する（Ｓ６１５）。判断部３４９は、計算された差異Ｄ（ｎ）に一定サイズの臨界値を適用して動的/静的チャンネル状態であるかを判断する（Ｓ６１７）。

従って、本発明に係るデジタル通信システムは受信されるフィルド単位で入力されるフィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を判断した後、判断されたチャンネル状態に対応して最適の等化器パラメータを初期化することによって等化性能を向上させ得る。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的思想に属するものと了解される。

フィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を判断することによって向上された等化性能を有するデジタル放送システムに適用できる。

一般のＡＴＳＣフレームの構造を示す図である。 図１のＡＴＳＣフレームの構造のうちフィルド同期信号に対する構造を示す図である。 本発明に係るデジタル通信システムに対する概略的なブロック図である。 図３のチャンネル状態判断部３４０に対する詳細なブロック図である。 図３のチャンネル状態判断部３４０の動作を説明するための例示図である。 図３のデジタル通信システムの動作方法に対する流れ図である。 図３のチャンネル状態判断部３４０の動作方法に対する流れ図である。

符号の説明

３４０ チャンネル状態判断部
３４１ チャンネル予測部
３４３ スイッチ部
３４５―Ｎ Ｎ個バッファー
３４７ 算出部
３４９ 判断部
３５０ 等化部

Claims (8)

1. 入力信号のフィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を判断するチャンネル状態判断部と、
   判断された前記チャンネル状態に基づいてパラメータを初期化し、これによって前記入力信号のチャンネル歪みを補償する等化部と、を含むことを特徴とするデジタル通信システム。
2. 前記チャンネル状態判断部は、
   前記フィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を予測するチャンネル予測部と、
   Ｎ（Ｎは自然数）個のフィルド同期信号を用いて予測された前記Ｎ個のチャンネル状態情報を格納するためのＮ個のバッファーと、
   該Ｎ個のバッファーに格納された前記Ｎ個のチャンネル状態情報間の差異を算出する算出部と、
   算出された前記差異に基づいて前記チャンネル状態を判断する判断部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のデジタル通信システム。
3. 前記判断部は、
   算出された前記差異に臨界値を適用して前記チャンネル状態を判断することを特徴とする請求項２に記載のデジタル通信システム。
4. 前記フィルド同期信号は、ＰＮ列であることを特徴とする請求項１に記載のデジタル通信システム。
5. 入力信号のフィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を判断するチャンネル状態判断ステップと、
   判断された前記チャンネル状態に基づいてパラメータを初期化し、これによって前記入力信号のチャンネル歪みを補償する等化ステップと、を含むことを特徴とするデジタル通信システムの動作方法。
6. 前記チャンネル状態判断ステップは、
   前記フィルド同期信号を用いて入力信号のチャンネル状態を予測するチャンネル予測ステップと、
   Ｎ（Ｎは自然数）個のフィルド同期信号を用いて予測された前記Ｎ個のチャンネル状態情報をＮ個のバッファーに格納するステップと、
   前記Ｎ個のバッファーに格納された前記Ｎ個のチャンネル状態情報間の差異を算出する算出ステップと、
   算出された前記差異に基づいて前記チャンネル状態を判断する判断ステップと、を含むことを特徴とする請求項５に記載のデジタル通信システムの動作方法。
7. 前記判断ステップは、
   算出された前記差異に臨界値を適用して前記チャンネル状態を判断することを特徴とする請求項６に記載のデジタル通信システムの動作方法。
8. 前記フィルド同期信号は、ＰＮ列であることを特徴とする請求項５に記載のデジタル通信システムの動作方法。
   
   

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