JP2005333512A - 伝送制御信号受信装置及びそれを用いた地上デジタルテレビジョン放送受信機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は、伝送制御信号を受信するための待機電力を削減することができる伝送制御信号受信装置及びそれを用いた地上デジタルテレビジョン放送受信機を提供することを目的とする。
【解決手段】 OFDM信号を構成する複数のキャリアのうち定められた周波数のキャリアを通過させる帯域フィルタ手段30と、帯域フィルタ手段の出力信号を直交検波して前記キャリアの直交検波出力を得る直交検波手段34と、直交検波出力を遅延検波して前記キャリアによって伝送された伝送制御信号を得る遅延検波手段42を有する。
【選択図】 図4

Description

本発明は、伝送制御信号受信装置及びそれを用いた地上デジタルテレビジョン放送受信機に関し、地上デジタルテレビジョン放送の伝送制御信号を受信する伝送制御信号受信装置及びそれを用いた地上デジタルテレビジョン放送受信機に関する。
図1は、従来の緊急警報放送を受信するアナログテレビジョン放送受信機の一例のブロック図を示す。受信アンテナ1から出力されるアンテナ受信信号は、アナログテレビジョン放送チューナ2に入力される。アナログテレビジョン放送チューナ2の出力する映像信号及び音声信号は受像機3に入力される。アナログテレビジョン放送チューナ2は電源4より給電線5を通じて給電される。
緊急警報放送を受信するためには、アナログテレビジョン放送チューナ2の復調系統が動作状態になっている必要がある。一方、受像機3は電源4から給電線6を通じスイッチ7を介して給電される。待機状態にある場合、受像機3の電源はスイッチ7によりオフの状態となっている。
アナログテレビジョン放送チューナ2が緊急警報放送用起動フラグを受信すると、アナログテレビジョン放送チューナ2からスイッチ7にスイッチオン信号8が出力されてスイッチ7がオンとなり、受像機3は給電されて動作状態となる。
なお、BSテレビジョン放送に重畳されて放送される緊急警報放送を受信する緊急警報放送受信システムとして、例えば特許文献1に記載されたシステム等がある。
特開2004−23591号公報
アナログテレビジョン放送と同様に、地上デジタルテレビジョン放送において緊急警報放送による受信機起動を行うには、伝送制御信号の緊急警報放送用起動フラグが受信できるよう地上デジタルテレビジョン放送受信機の復調系統を通電状態で待機させておく必要がある。
図2は、地上デジタルテレビジョン放送受信機の復調系統の一例のブロック図を示す。受信アンテナで受信されたアンテナ受信信号はチャンネル選択部10に供給され、指定されたチャンネルのOFDM(Orthogonal Frequency Division Mu1tip1exing:直交周波数分割多重)信号の中間周波信号が出力される。この中間周波信号はデジタル化されたのち直交復調部11で直交復調されて同期再生部12及びFFT処理部13に供給される。
同期再生部12はモード,ガードインターバル長に応じてOFDMシンボル同期及びFFTサンプル周波数を再生する。FFT処理部13はOFDMシンボルの有効シンボル期間についてFFT(Fast Fourier Transform)演算を行う。フレーム抽出部14ではFFT処理部13の出力するTMCC(Transmission and Multiplexing Configuration Control:伝送制御信号)信号からフレーム同期信号を抽出する。TMCC復号部15ではTMCC信号から緊急警報放送用起動フラグを含む各種制御情報を取り出す。
キャリア復調部16ではTMCC情報に応じてキャリア復調を行い、振幅及び位相情報を検出する。デマッピング部17ではキャリア復調された情報からQPSK,16QAM,64QAMのデマッピングを行ってビット情報を抽出する。TS再生部18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。RS復号部19では短縮化リードソロモン符号の復号を行い、ベースバンドのMPEG−TS(Transport Stream)が復号される。
上記の地上デジタルテレビジョン放送受信機の復調系統を通電状態に保つためには、少なくとも数100mW程度以上の消費電力が必要であり、電池容量の制約から電池で動作する携帯受信機などにおいては、緊急警報放送による受信機起動は実用的でなく、実現困難であるという問題があった。
本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、伝送制御信号を受信するための待機電力を削減することができる伝送制御信号受信装置及びそれを用いた地上デジタルテレビジョン放送受信機を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、OFDM信号を構成する複数のキャリアのうち定められた周波数のキャリアを通過させる帯域フィルタ手段と、
前記帯域フィルタ手段の出力信号を直交検波して前記キャリアの直交検波出力を得る直交検波手段と、
前記直交検波出力を遅延検波して前記キャリアによって伝送された伝送制御信号を得る遅延検波手段を
有することにより、
伝送制御信号を受信するための待機電力を削減することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1記載の伝送制御信号受信装置において、
前記帯域フィルタ手段は、デジタルフィルタで構成され、予め求められたフィルタ係数を入れ替えて、通過させる希望周波数のキャリアを切り替えることにより、
通過させる希望周波数のキャリアを簡単に切り替えることができる。
請求項3に記載の発明は、請求項2記載の伝送制御信号受信装置において、
前記直交検波手段が出力する直交検波出力を間引いて前記遅延検波手段に供給するサンプリングレート変換手段を有することにより、
後段の遅延検波手段等の動作速度を低減して消費電力を低減することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の伝送制御信号受信装置において、
前記直交検波出力の低域成分を通過させて前記遅延検波手段に供給する低域フィルタ手段を有することにより、
隣接キャリアによる希望キャリアヘの干渉妨害の影響を低減させることができる。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の伝送制御信号受信装置において、
前記OFDM信号は、地上デジタルテレビジョン放送信号であり、
前記遅延検波手段の出力する伝送制御信号から緊急警報放送用起動フラグを検出する検出手段を有することにより、
緊急警報放送用起動フラグを検出できる。
請求項6に記載の発明は、請求項5記載の伝送制御信号受信装置において、
前記帯域フィルタ手段に供給される信号を地上デジタルテレビジョン放送受信機のチューナのFFT処理部に供給することにより、
伝送制御信号受信装置のAD変換手段等の一部回路を地上デジタルテレビジョン放送チューナと共用化できる。
請求項7に記載の発明は、請求項5または6記載の伝送制御信号受信装置を有する地上デジタルテレビジョン放送受信機であって、
前記伝送制御信号受信装置が伝送制御信号中の緊急警報放送用起動フラグを検出した場合に、地上デジタルテレビジョン放送受信機のチューナの復調/復号部に電源を供給することを特徴とすることにより、
地上デジタルテレビジョン放送受信機における待機電力を削減することができる。
本発明によれば、伝送制御信号を受信するための待機電力を削減することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
ここで、OFDM信号の信号形式としては、例えば国際電気通信連合の勧告(ITU−R Rec.BT−1306:Error−correction、data framing,modulation and emission methods for digital terrestrial television broadcasting,BS−1114:Systems for terrestrial digital sound broadcasting to vehicular,portable and fixed receivers in the frequency range 30−3000MHz)などで規定され、国内では社団法人電波産業会で規定されている地上デジタル音声放送の伝送方式標準規格(ARIB STD−B29)、地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式標準規格(ARIB STD−B31)として標準化されている信号を想定しており、図3に示すように、周波数が直交関係にある複数のキャリア1〜kを多重化したものである。
図4は、本発明の伝送制御信号受信装置の一実施形態のブロック図を示す。同図中、受信されたOFDM信号の中間周波信号(例えば地上デジタルテレビジョン放送ISDB−Tの場合は中心周波数8.127MHz)は、伝送制御信号受信装置20内のAD変換器22に供給され、例えばサンプリング周波数32.508MHzを用いてサンプリングすることでデジタル化される。なお、中間周波信号の中心周波数(例えば中心周波数8.127MHz)の4×n(nは整数)の周波数でサンプリングすることでAD変換器22の出力は直交検波出力となり、同相検波出力Iと直交検波出力Qに分離される。
デジタル受信信号はガード相関回路24に供給され、OFDM信号のガードインターバルを有効シンボル長分遅延させて有効シンボル期間の後側のデータと相関をとることによりガードインターバルの開始タイミングを検出してタイミング再生回路26及びキャリア再生回路28に供給する。タイミング再生回路26ではシンボルタイミングを再生してキャリア再生回路28に供給し、キャリア再生回路28で中間周波信号のキャリアが再生される。
OFDM信号のシンボルタイミング再生および中間周波信号のキャリア再生の方法については、例えば特許第3074103号、特許第2774961号などに記載されているように、I,Q信号と、それらを有効シンボル長分遅延させたI’,Q’信号との相関出力信号を利用してAD変換器22のクロックのタイミング制御および局部発振器の周波数制御を行う方法がある。
タイミング再生およびキャリア再生されたOFDM信号は図5(A)に破線で示す通過帯域特性を持つ帯域フィルタ回路(BPF)30に供給され、図5(B)示すキャリア成分が取り出される。
帯域フィルタ30としては、図6に示すFIR(有限インパルスレスポンス)フィルタを用いて係数を設定することで実現できる。図6において、FIRフィルタは、入力信号をシンボル周期で順次遅延する遅延素子50〜50と、遅延素子50〜50それぞれの出力に係数C1〜Ckを乗算する乗算器52〜52と、乗算器52〜52それぞれの出力を加算する加算器54〜54から構成されている。
ここで、入力するOFDM信号の全帯域を標本化する場合の周波数帯域を2のべき乗の数となるk(例えば8192=213)で分割しておく。但し、kはOFDMのキャリア本数(例えば5616)以上の整数を必要とする。分割した各領域に対して、帯域フィルタ30が通過する分割領域に1、その他の分割領域は0とするk行のデータ列を用意する。このk行のデータ列に対して逆離散フーリエ変換を施すことにより、希望のキャリアのみを通過するインパルスレスポンスを得るためのFIRフィルタの係数C1〜Ckが得られる。
この係数C1〜Ckを乗算器52〜52にロードし、OFDM信号のサンプルをFIRフィルタに入力することで、FIRフィルタは図5(A)に破線で示す通過帯域特性となり、希望のキャリアを出力することができる。
帯域フィルタ30の係数C1〜Ckを求める場合の帯域分割数kと通常OFDM信号の復調処理に用いるFFTサイズを一致させることにより、OFDM信号から任意のキャリアを抽出する帯域フィルタ30が実現できる。OFDMが地上デジタルテレビジョン放送ISDB−Tのモード3とした場合は、1セグメントにTMCCの含まれるキャリアは4本存在するので、この4本のキャリアそれぞれに対応する係数C1〜Ckを求めておき、そのうちいずれか1本のキャリアに対応する係数C1〜Ckを選択して帯域フィルタ30に設定することでTMCCの含まれるキャリアを切り替えることができる。
次に、図4に示す有効シンボル区間抽出回路32によりガードインターバルが挿入されている部分を除去して有効シンボル区間のみを連続出力する。こののち、直交検波回路34により帯域フィルタ30の出力信号をベースバンドに変換する。直交検波回路34は、希望するキャリアの中心周波数である発振信号と、この発振信号をπ/2だけ移相した信号それぞれに、有効シンボル区間抽出回路32の出力信号をミキシングすることでI,Q成分からなる直交検波出力を得る。
次に、サンプリングレート変換回路36では、サンプリング信号の品質を維持したまま信号サンプルを整数分の1に間引く。直交検波出力はサンプリング周波数に比して狭帯域の信号である。例えば地上デジタルテレビジョン放送ISDB−Tの場合、例えば32MHzのサンプリング周波数でサンプリングされるのに対し、TMCC信号の周波数は1kHz程度であるため、サンプリングレート変換回路36では、サンプリング信号の品質を維持したまま信号サンプルを整数分の1(例えば210分の1程度)に間引く。これにより、後続回路の動作速度を低下させ、つまり消費電力を削減できる。
直交検波回路34の出力信号は、処理するシンボルの帯域と図5(B)に斜線で示すように隣接キャリアからの干渉成分が含まれているので、低域フィルタ(LPF)38により隣接キャリアの干渉成分を減少させ、希望の信号を通過させる。
受信キャリアを直交同期検波する場合、シンボルの判定器の入力前で識別判定タイミングが最大のアイ開口時刻になり、搬送波の位相はシンボル識別判定出力で判定誤差が最小になる必要がある。波形等化器40は、上記機能を実現し、線形歪みをキャンセルしてシンボル識別判定誤差を最小にするよう動作する。
しかるに、受信キャリアが差動位相変調(DBPSK)信号の場合には、搬送波を再生せず遅延検波回路42で希望キャリア信号を復調できる。遅延検波回路42以降は復調出力が地上デジタルテレビジョン放送ISDB−TにおけるTMCC信号の場合を示す。
図7に示す地上デジタルテレビジョン放送の送信装置においては、TMCC信号は、インターリーブ処理を行わずにOFDMフレーム構成部56に供給されて、インターリーブ処理されたTS信号と共にOFDMフレーム化される。これは、図8に示すように、TMCC信号は常に定められた周波数のキャリアで伝送されることを意味している。なお、図8は、地上デジタルテレビジョン放送ISDB−Tのモード3、1セグメントにおけるOFDMフレームの構造図を示している。
直交検波回路34の出力信号はDBPSK信号であるため、図9に示す遅延検波回路42で復調できる。図4の直交検波回路34の出力する複素信号のI,Q成分それぞれは、図9において直接及び遅延素子60で1シンボル周期遅延されて乗算器62に供給され、ここで得られた位相差Δθ=tan−1(Q/I)−tan−1(Qn−1/In−1)が判定器64に供給される。判定器64は、この位相差Δθを所定の閾値と比較することで判定を行い、遅延検波されたTMCC信号を出力する。
TMCC信号は、図10に示すように、先頭のビットB0が差動復調の基準であり、ビットB1〜B16がフレーム同期信号、ビットB17〜B19がセグメント形式識別、ビットB20〜B121がTMCC情報、ビットB122〜B203が誤り訂正用パリティビットである。このうちビットB26が緊急警報放送用起動フラグとされ、ビットB26は値1のとき「起動制御あり」を示す。
TMCCフレーム同期部44では、204シンボル周期のTMCC信号のビットB0〜B19と、既知のフレーム同期信号との相関によりTMCCフレームの先頭を検出して、204ビットのTMCCフレームを出力する。なお、フレーム同期が確立しない場合には、帯域フィルタ30の係数C1〜Ckを切り替え同じセグメントの他のTMCCを切り替え受信することでTMCC受信機としての性能を向上させることができる。
TMCCフレームはEWS(緊急警報放送用起動フラグ)検出回路46に供給され、ここで204ビットのTMCCフレームの第26ビットの緊急警報放送用起動フラグの有無を常時監視される。EWS検出回路46は緊急警報放送用起動フラグの値が「1:起動制御あり」であることを検出すると、値1のEWS検出信号を出力する。なお、EWS検出回路46は、緊急警報放送用起動フラグの値が「1」のフレームが所定フレーム数だけ連続した場合にのみ、値1のEWS検出信号を出力し、緊急警報放送用起動フラグの検出精度を向上させる構成としても良い。
ここで、地上デジタルテレビジョン放送ISDB−Tにおいて、緊急警報放送用起動フラグが含まれているTMCC信号のキャリアのみを帯域フィルタ30で抽出した場合のシミュレーションの結果を図11乃至図13に示す。シミュレーション条件として、入力OFDM中間周波信号は地上デジタルテレビジョン放送ISDB−Tのモード3、1セグメント信号とした場合、キャリア再生回路28の出力信号の周波数スペクトラムは図11に示すようになる。この場合、TMCCの含まれるキャリアは4本存在する。そのうち1本のキャリアを帯域フィルタ30で抽出した信号の周波数スペクトラムは図12に示すようになる。更に、直交検波後のコンスタレーションは図13に示すようになる。
以上示したように、伝送制御信号受信装置はTMCC信号のキャリアのみを復調するので地上デジタルテレビジョン放送チューナの回路に対して相当小規模であり、更に直交検波出力のサンプリングレートを間引くことで後段の動作電力は更に低減する。従って、従来の地上デジタルテレビジョン放送チューナに比べて大幅に消費電力を小さくすることが期待できる。
図14は、本発明の伝送制御信号受信装置を適用した地上デジタルテレビジョン放送受信機の一実施形態のブロック図を示す。同図中、受信アンテナ70からのアンテナ受信信号は地上デジタルテレビジョン放送チューナ71のチャンネル選択部72に供給され、指定されたチャンネルのOFDM信号の中間周波信号が出力される。このOFDM信号の中間周波信号は伝送制御信号受信装置74と地上デジタルテレビジョン放送チューナ71の復調/復号部76に供給される。伝送制御信号受信装置74は図4に示す構成である。
復調/復号部76は例えば図2の構成からチャンネル選択部10を除いた構成であり、その出力する映像信号及び音声信号は受像機78に供給される。復調/復号部76は電源80よりスイッチ82を介して給電される。受像機78は電源80からスイッチ84を介して給電される。待機状態にある場合、復調/復号部76の電源はスイッチ82によりオフの状態となっており、受像機78の電源はスイッチ84によりオフの状態となっている。
伝送制御信号受信装置74は、電源80から給電され常時動作状態にある。伝送制御信号受信装置74は地上デジタルテレビジョン放送波のTMCC信号に含まれる緊急警報放送用起動フラグが値1となると、値1のEWS検出信号をスイッチ82に供給してオン状態にし、地上デジタルテレビジョン放送チューナ71の復調/復号部76を起動させる。復調/復号部76は、ここで初めて緊急警報放送が受信可能な状態になる。復調/復号部76が緊急警報放送用起動フラグを受信すると、復調/復号部76からスイッチ84にスイッチオン信号が供給されてスイッチ84がオンとなり、受像機78は電源80から給電されて動作状態となる。なお、値1のEWS検出信号によってスイッチ82,84を共にオンさせても良い。
図15は、本発明の伝送制御信号受信装置の変形例のブロック図を示す。図15において、図4と異なるところは、キャリア再生回路28の出力信号をFFT処理部90に供給する点である。FFT処理部90は地上デジタルテレビジョン放送チューナの一部を構成しており、図2ではFFT処理部13に相当する。ここでも、FFT処理部90を含む地上デジタルテレビジョン放送チューナの復調/復号部は、EWS検出回路46から値1のEWS検出信号が出力されることにより電源を供給される。
この変形例では、伝送制御信号受信装置20内のAD変換器22,ガード相関回路24,タイミング再生回路26,キャリア再生回路28を地上デジタルテレビジョン放送チューナと共用化することができ、回路規模を縮小することができる。
なお、上記実施形態では、緊急警報放送用起動フラグを受信することを例にとって説明したが、変調波の伝送制御等に関する付加情報を伝送するAC(Auxiliary Channel)を受信する伝送制御信号受信装置に適用しても良く、上記実施形態に限定されるものではない。また、TMCCの差動復調基準1ビットと同期信号16ビット及びセグメント形式識別3ビットの合計20ビットを正常に受信した確率を求め、上記確率から受信状態を評価することなどに応用できる。
なお、帯域フィルタ30が請求項記載の帯域フィルタ手段に対応し、直交検波回路34が直交検波手段に対応し、遅延検波回路44が遅延検波手段に対応し、AD変換器22がAD変換手段に対応し、サンプリングレート変換回路36がサンプリングレート変換手段に対応し、低域フィルタ38が低域フィルタ手段に対応し、EWS検出回路46が検出手段に対応する。
従来の緊急警報放送を受信するアナログテレビジョン放送受信機の一例のブロック図である。 地上デジタルテレビジョン放送受信機の復調系統の一例のブロック図である。 OFDM信号を説明するための図である。 本発明の伝送制御信号受信装置の一実施形態のブロック図である。 帯域フィルタ回路を説明するための周波数スペクトラムである。 FIRフィルタのブロック図である。 地上デジタルテレビジョン放送の送信装置のブロック図である。 OFDMフレームの構造図である。 遅延検波回路のブロック図である。 TMCC信号のビット構造を示す図である。 キャリア再生回路出力のシミュレーション結果を示す図である。 帯域フィルタ出力のシミュレーション結果を示す図である。 直交検波後のコンスタレーションのシミュレーション結果を示す図である。 本発明の伝送制御信号受信装置を適用した地上デジタルテレビジョン放送受信機の一実施形態のブロック図である。 本発明の伝送制御信号受信装置の変形例のブロック図である。
符号の説明
20 伝送制御信号受信装置
22 AD変換器
24 ガード相関回路
26 タイミング再生回路
28 キャリア再生回路
30 帯域フィルタ
32 有効シンボル区間抽出回路
34 直交検波回路
36 サンプリングレート変換回路
38 低域フィルタ
40 波形等化器
42 遅延検波回路
44 TMCCフレーム同期部
46 EWS検出回路
50〜50,60 遅延素子
52〜52 乗算器
54〜54 加算器
56 OFDMフレーム構成部
62 乗算器
64 判定器
70 受信アンテナ
71 地上デジタルテレビジョン放送チューナ
72 チャンネル選択部
74 伝送制御信号受信装置
76 復調/復号部
78 受像機
80 電源
82,84 スイッチ
90 FFT処理部

Claims (7)

  1. OFDM信号を構成する複数のキャリアのうち定められた周波数のキャリアを通過させる帯域フィルタ手段と、
    前記帯域フィルタ手段の出力信号を直交検波して前記キャリアの直交検波出力を得る直交検波手段と、
    前記直交検波出力を遅延検波して前記キャリアによって伝送された伝送制御信号を得る遅延検波手段を
    有することを特徴とする伝送制御信号受信装置。
  2. 請求項1記載の伝送制御信号受信装置において、
    前記帯域フィルタ手段は、デジタルフィルタで構成され、予め求められたフィルタ係数を入れ替えて、通過させる希望周波数のキャリアを切り替えることを特徴とする伝送制御信号受信装置。
  3. 請求項2記載の伝送制御信号受信装置において、
    前記直交検波手段が出力する直交検波出力を間引いて前記遅延検波手段に供給するサンプリングレート変換手段を
    有することを特徴とする伝送制御信号受信装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれかに記載の伝送制御信号受信装置において、
    前記直交検波出力の低域成分を通過させて前記遅延検波手段に供給する低域フィルタ手段を
    有することを特徴とする伝送制御信号受信装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれかに記載の伝送制御信号受信装置において、
    前記OFDM信号は、地上デジタルテレビジョン放送信号であり、
    前記遅延検波手段の出力する伝送制御信号から緊急警報放送用起動フラグを検出する検出手段を
    有することを特徴とする伝送制御信号受信装置。
  6. 請求項5記載の伝送制御信号受信装置において、
    前記帯域フィルタ手段に供給される信号を地上デジタルテレビジョン放送チューナのFFT処理部に供給することを特徴とする伝送制御信号受信装置。
  7. 請求項5または6記載の伝送制御信号受信装置を有する地上デジタルテレビジョン放送受信機であって、
    前記伝送制御信号受信装置が伝送制御信号中の緊急警報放送用起動フラグを検出した場合に、地上デジタルテレビジョン放送受信機のチューナの復調/復号部に電源を供給することを特徴とする地上デジタルテレビジョン放送受信機。
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