JP2007274630A - Ofdm demodulator, ofdm demodulation method, program, and computer-readable recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタル伝送方式にて、映像信号や音声信号を効率よく伝送できる直交周波数分割多重方式(Orthogonal Frequency Division Multiplex、以下、略してOFDM)の復調装置、OFDM復調方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。 The present invention relates to an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) demodulation apparatus, an OFDM demodulation method, a program, and a computer readable medium that can efficiently transmit a video signal and an audio signal by a digital transmission method. The present invention relates to various recording media.
(OFDM放送)
地上デジタル放送では、建物によるゴースト妨害(フェージング、マルチパス)の克服に好適な変調方式として、マルチキャリアのOFDM変復調方式が知られている。OFDM変復調方式は、1チャンネル帯域内に多数(256〜1024程度)のサブ・キャリアを設けて、映像信号や音声信号を効率よく伝送することが可能なデジタル変調・復調方式である。全キャリアを高速フーリエ逆変換(IFFT: Inverse Fast Fourier Transform)によってOFDM変調されたベースバンド(BB:BaseBand)信号を生成する。
(OFDM broadcast)
In terrestrial digital broadcasting, a multicarrier OFDM modulation / demodulation method is known as a modulation method suitable for overcoming ghost interference (fading, multipath) by buildings. The OFDM modulation / demodulation method is a digital modulation / demodulation method in which a large number (about 256 to 1024) of sub-carriers are provided in one channel band and video signals and audio signals can be efficiently transmitted. A baseband (BB) signal in which all the carriers are OFDM-modulated by an inverse fast Fourier transform (IFFT) is generated.
図14は、OFDM変調波の伝送シンボルの一例を示す図である。IFFT変換の処理窓の期間が、有効シンボル期間tsとなる。有効シンボル期間は、FsクロックN周期に相当する。有効シンボル期間tsを基本単位としてデジタル変調された全キャリアを加え合わせたものを、OFDM伝送シンボルという。 FIG. 14 is a diagram illustrating an example of transmission symbols of an OFDM modulated wave. The period of the IFFT conversion processing window is an effective symbol period ts. The effective symbol period corresponds to N cycles of F s clocks. The sum of all digitally modulated carriers with the effective symbol period ts as a basic unit is called an OFDM transmission symbol.
実際の伝送シンボルは、通常、図14に示すように、有効シンボル期間201に、ガードインターバル(GI)202aと呼ばれる期間tgを付加して構成されている。GI期間tg(202a)の波形は、有効シンボル期間tsの後部202bの信号波形を繰り返したものになっている。伝送シンボルのシンボル期間203は、有効シンボル期間201とGI期間202aとの和となる。たとえば、非特許文献1の放送規格によると、有効シンボル期間長は、MODEと呼ばれるパラメータによって次表1の様に定義されている。
As shown in FIG. 14, an actual transmission symbol is usually configured by adding a period tg called a guard interval (GI) 202a to an
さらに、GI期間(単位:μs)は、各有効シンボル期間長に対する比であるGI期間長(GI比)と呼ばれるパラメータによって、次表2の様に定義されている。 Further, the GI period (unit: μs) is defined as shown in the following Table 2 by a parameter called GI period length (GI ratio) which is a ratio to each effective symbol period length.
また、伝送シンボルを幾つか集めたものを伝送フレームという。これは、情報伝送用シンボルが100個程度集まったものに、フレーム同期用シンボルやサービス識別用シンボルを付加したものである。たとえば非特許文献1では、1フレームが204シンボルと定義されている。
A collection of several transmission symbols is called a transmission frame. This is a collection of about 100 information transmission symbols plus frame synchronization symbols and service identification symbols. For example, in Non-Patent
また、非特許文献1によると、QPSK、16QAM、または64QAM変調された1伝送シンボルには、1セグメント当たり、次表3に示すキャリアが配置されている。
Further, according to
この表において、SPは、SP(Scattered Pilot)信号を意味する。このSP信号は、周期的に挿入されるパイロット信号であり、たとえば、キャリア方向において、12キャリアに1回、シンボル方向において、4シンボルに1回、挿入される。TMCCは、TMCC(Transmission and Multiplexing Configuration Control)信号を意味する。このTMCC信号は、フレーム同期信号や伝送パラメータを伝送するための信号である。AC1は、AC1(Auxiliary Channel)信号を意味する。このAC1信号は、付加情報を伝送するための信号である。TMCCとAC1は、SPと異なり、各キャリアにおいて、非周期的に配置されている。 In this table, SP means an SP (Scattered Pilot) signal. This SP signal is a pilot signal periodically inserted. For example, the SP signal is inserted once in 12 carriers in the carrier direction and once in 4 symbols in the symbol direction. TMCC means TMCC (Transmission and Multiplexing Configuration Control) signal. This TMCC signal is a signal for transmitting a frame synchronization signal and a transmission parameter. AC1 means an AC1 (Auxiliary Channel) signal. This AC1 signal is a signal for transmitting additional information. Unlike SP, TMCC and AC1 are arranged aperiodically in each carrier.
(従来のOFDM復調装置の基本構成)
従来のOFDM復調装置の一構成例は、たとえば、特許文献1に示されている。図15は、従来のOFDM復調装置91の構成を示すブロック図である。OFDM復調装置91は、アンテナ92と、チューナ93と、ベースバンド信号処理部86と、誤り訂正処理部87とを含んでいる。ベースバンド信号処理部86は、アナログデジタル変換器(ADC)88と、直交復調回路94と、狭帯域キャリア周波数誤差補正回路73と、シンボル同期回路89と、AGC回路70と、FFT演算回路95と、広帯域キャリア周波数誤差補正回路72と、TMCC復号回路71と、波形等化回路81とを有している。
(Basic configuration of conventional OFDM demodulator)
An example of the configuration of a conventional OFDM demodulator is disclosed in
放送局から放送されたデジタル放送の放送波は、OFDM復調装置91のアンテナ92により受信され、RF信号としてチューナ93にそれぞれ供給される。チューナ93は、アンテナ92を通じてそれぞれ受信されたRF(高周波)信号を、IF(中間周波数)信号に周波数変換する。チューナ93は、周波数変換したIF信号を、ベースバンド信号処理部86に設けられたADC88に供給する。
The broadcast wave of the digital broadcast broadcast from the broadcast station is received by the
チューナ93から出力されたIF信号は、ADC88によりデジタル化される。デジタル化されたIF信号は、直交復調回路94に供給される。
The IF signal output from the
直交復調回路94は、所定の周波数(キャリア周波数)のキャリア信号を用いて、デジタル化されたIF信号を直交復調し、ベースバンドのOFDM信号を出力する。ベースバンドのOFDM信号は、直交復調された結果、実軸成分(Iチャネル信号)と、虚軸成分(Qチャネル信号)とから構成される複素信号となる。直交復調回路94から出力されるベースバンドのOFDM信号は、狭帯域キャリア周波数誤差補正回路73に供給される。
The
狭帯域キャリア周波数誤差補正回路73は、直交復調回路94から供給されたベースバンドのOFDM信号の狭帯域キャリア周波数誤差を補正して、シンボル同期回路89、FFT演算回路95及びAGC回路70に供給する。
The narrowband carrier frequency
シンボル同期回路89は、ベースバンドのOFDM信号から伝送モード及びガードインターバル比等の伝送パラメータを抽出し、有効シンボルの先頭タイミングを抽出するシンボル同期処理を実行する。
The
FFT演算回路95は、ベースバンドのOFDM信号に対してFFT演算を行い、各サブキャリアに直交変調されている信号を抽出して出力する。FFT演算回路95は、1つのOFDMシンボルから有効シンボル長分の信号を抜き出し、抜き出した信号に対してFFT演算を行う。すなわち、FFT演算回路95は、1つのOFDMシンボルからガードインターバル長分の信号を除き、残った信号に対してFFT演算を行う。FFT演算を行うために抜き出される信号の範囲は、その抜き出した信号点が連続していれば、1つのOFDM伝送シンボルの任意の位置でよい。つまり、その抜き出す信号の範囲の開始位置は、GI期間中のいずれかの位置となる。FFT演算回路95により抽出された各サブキャリアに変調されていた信号は、実軸成分(Iチャネル信号)と虚軸成分(Qチャネル信号)とから構成される複素信号である。FFT演算回路95により抽出された信号は、TMCC復号回路71、広帯域キャリア周波数誤差補正回路72および波形等価回路81に供給される。
The
広帯域キャリア周波数誤差補正回路72は、FFT演算回路95によって供給されたベースバンドのOFDM信号の広帯域キャリア周波数誤差を補正してFFT演算回路95に供給する。
The wideband carrier frequency
波形等価回路81には、FFT演算回路95から出力された各サブキャリアから復調された後の信号が供給される。波形等価回路81は、その信号に対してキャリア復調を行う。ISDB−T規格のOFDM信号を復調する場合であれば、波形等価回路81は、たとえば、DQPSKの差動復調、または、QPSK、16QAM、および64QAMなどの同期復調を行う。
The waveform
TMCC復号回路71は、OFDM伝送フレームにおける所定の位置に変調されている、TMCCなどの伝送制御情報を復号する。誤り訂正処理部87は、波形等価回路81により波形等価されたOFDM信号の誤りを訂正する。
The
図16は、波形等化回路81の構成を説明するためのブロック図である。波形等化回路81は、SP抽出回路905を有している。SP抽出回路905は、FFT演算回路95から出力されるFFT復調信号XFFT(n、k)からSPキャリアXFFT(nSP、kSP)を抽出して複素除算回路97に供給する。
FIG. 16 is a block diagram for explaining the configuration of the
複素除算回路97は、SP発生回路906により発生した基準SPキャリアXARIB(nSP、kSP)によってSPキャリアXFFT(nSP、kSP)を除算したSPキャリア伝達関数H(nSP、kSP)をシンボルフィルタ99に供給する。
The
シンボルフィルタ99は、SPキャリア伝達関数H(nSP、kSP)に基づいて、シンボル方向補間伝達関数H(n、kSP)を推定してキャリアフィルタ96に供給する。キャリアフィルタ96は、シンボルフィルタ99から供給されたシンボル方向補間伝達関数H(n、kSP)に基づいてデータキャリア伝達関数H(n、k)を生成して複素除算回路82に供給する。
The
波形等化回路81は、データ抽出回路903を有している。データ抽出回路903は、FFT演算回路95から出力されるFFT復調信号XFFT(n、k)からデータキャリアを抽出して複素除算回路82に供給する。複素除算回路82は、データ抽出回路903によって抽出されたデータキャリアをデータキャリア伝達関数H(n、k)によって複素除算して波形等化データキャリアXEQ(n、k)を生成する。
しかしながら、上記従来の構成では、DU比(Desired Undesired power Ratio、先行波の強度÷遅延波の強度)が小さくなり、または遅延時間が大きくなってマルチパス条件が厳しくなると、キャリアフィルタ96がシンボル方向補間伝達関数H(n、kSP)に基づいてデータキャリア伝達関数H(n、k)を正しく推定することができなくなるという問題を生じる。 However, in the above-described conventional configuration, when the DU ratio (Desired Undesired power Ratio, the intensity of the preceding wave ÷ the intensity of the delayed wave) decreases or the delay time increases and the multipath condition becomes severe, the carrier filter 96 becomes symbol direction. There arises a problem that the data carrier transfer function H (n, k) cannot be correctly estimated based on the interpolation transfer function H (n, k SP ).
この問題を解決するために、伝達関数推定能力の高いフィルタによってキャリアフィルタ96を構成すると、雑音除去能力が低下するという問題を生じる。 In order to solve this problem, if the carrier filter 96 is configured by a filter having a high transfer function estimation capability, there arises a problem that the noise removal capability decreases.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝達関数推定能力が高く雑音耐性を向上させたOFDM復調装置を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize an OFDM demodulator having high transfer function estimation capability and improved noise resistance.
本発明に係るOFDM復調装置は、上記課題を解決するために、アンテナにより受信されてチューナにより高周波信号から周波数変換された中間周波数信号を直交復調してベースバンド信号を生成するデジタル直交復調回路と、前記ベースバンド信号をFFT演算してFFT復調信号を生成するFFT演算回路と、前記FFT復調信号を波形等化する波形等化回路とを備え、前記波形等化回路は、前記FFT復調信号から抽出されたSPキャリアを基準SPキャリアにより複素除算してSPキャリア伝達関数を生成する第1複素除算回路と、前記SPキャリア伝達関数に基づいてシンボル方向補間伝達関数を推定するシンボルフィルタと、前記シンボル方向補間伝達関数に基づいてデータキャリア伝達関数を推定するキャリアフィルタと、前記FFT復調信号から抽出されたデータキャリアを前記データキャリア伝達関数により複素除算して波形等化データキャリアを生成する第2複素除算回路と、マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間の変動に応じて前記キャリアフィルタのフィルタ係数を制御するフィルタ係数制御回路とを含むことを特徴とする。 In order to solve the above problem, an OFDM demodulator according to the present invention includes a digital quadrature demodulator that generates a baseband signal by orthogonally demodulating an intermediate frequency signal received from an antenna and frequency-converted from a high frequency signal by a tuner. An FFT operation circuit that performs an FFT operation on the baseband signal to generate an FFT demodulated signal, and a waveform equalization circuit that equalizes the waveform of the FFT demodulated signal. A first complex division circuit for complexly dividing the extracted SP carrier by a reference SP carrier to generate an SP carrier transfer function; a symbol filter for estimating a symbol direction interpolation transfer function based on the SP carrier transfer function; and the symbol A carrier filter that estimates a data carrier transfer function based on a directional interpolation transfer function; A second complex division circuit that complex-divides a data carrier extracted from an FFT demodulated signal by the data carrier transfer function to generate a waveform equalized data carrier, and a DU ratio indicating a multipath condition and a delay time variation And a filter coefficient control circuit for controlling a filter coefficient of the carrier filter.
上記特徴によれば、マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間の変動に応じてキャリアフィルタのフィルタ係数が制御される。このため、厳しい遅延プロファイルのマルチパスの場合には、伝達関数推定能力(補間能力)を優先し、遅延プロファイルが厳しくない場合には雑音除去能力を優先するようにキャリアフィルタのフィルタ係数を制御することができる。この結果、マルチパス条件が厳しいときは伝達関数推定能力を高め、マルチパス条件が厳しくないときは雑音耐性を向上させることができるOFDM復調装置を提供することができる。 According to the above feature, the filter coefficient of the carrier filter is controlled in accordance with the variation of the DU ratio indicating the multipath condition and the delay time. For this reason, the filter coefficient of the carrier filter is controlled so that the transfer function estimation capability (interpolation capability) is given priority in the case of multipath with a strict delay profile, and the noise removal capability is given priority when the delay profile is not strict. be able to. As a result, it is possible to provide an OFDM demodulator capable of improving the transfer function estimation capability when the multipath condition is severe, and improving the noise tolerance when the multipath condition is not severe.
本発明に係るOFDM復調装置では、前記フィルタ係数制御回路は、前記マルチパス条件が厳しくなると、理想分数遅延周波数帯域を広げる方向に前記フィルタ係数を変更し、前記マルチパス条件が緩くなると、理想分数遅延周波数帯域を狭める方向に前記フィルタ係数を変更することが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, when the multipath condition becomes severe, the filter coefficient control circuit changes the filter coefficient in a direction to widen an ideal fractional delay frequency band, and when the multipath condition becomes loose, an ideal fraction. It is preferable to change the filter coefficient in the direction of narrowing the delay frequency band.
上記構成によれば、マルチパス条件に応じてキャリアフィルタのフィルタ係数を変更して、伝達関数推定能力と雑音耐性とのバランスに優れたOFDM復調装置を提供することができる。 According to the above configuration, it is possible to provide an OFDM demodulator excellent in the balance between transfer function estimation capability and noise tolerance by changing the filter coefficient of the carrier filter according to the multipath condition.
本発明に係るOFDM復調装置では、前記フィルタ係数制御回路は、前記DU比が小さくなると、理想分数遅延周波数帯域を広げる方向に前記フィルタ係数を変更することが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, it is preferable that the filter coefficient control circuit changes the filter coefficient in a direction to widen an ideal fractional delay frequency band when the DU ratio decreases.
上記構成によれば、DU比が小さくなってマルチパス条件が厳しくなると、フィルタ係数を変更して、キャリアフィルタの周波数軸方向の推定能力を向上させることができる。 According to the above configuration, when the DU ratio becomes small and the multipath condition becomes severe, the filter coefficient can be changed to improve the estimation capability of the carrier filter in the frequency axis direction.
本発明に係るOFDM復調装置では、前記フィルタ係数制御回路は、前記DU比が大きくなると、理想分数遅延周波数帯域を狭める方向に前記フィルタ係数を変更することが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, it is preferable that the filter coefficient control circuit changes the filter coefficient in a direction of narrowing an ideal fractional delay frequency band when the DU ratio increases.
上記構成によれば、DU比が大きくなってマルチパス条件が緩くなると、キャリアフィルタの周波数軸方向の推定能力は向上させる必要はなく、フィルタ係数を変更して雑音除去能力を向上させることができる。 According to the above configuration, when the DU ratio increases and the multipath condition becomes loose, it is not necessary to improve the estimation capability of the carrier filter in the frequency axis direction, and the noise removal capability can be improved by changing the filter coefficient. .
本発明に係るOFDM復調装置では、前記フィルタ係数制御回路は、前記遅延時間が大きくなると、理想分数遅延周波数帯域を広げる方向に前記フィルタ係数を変更することが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, it is preferable that the filter coefficient control circuit changes the filter coefficient in a direction to widen an ideal fractional delay frequency band when the delay time increases.
上記構成によれば、遅延時間が大きくなってマルチパス条件が厳しくなると、フィルタ係数を変更して、キャリアフィルタの周波数軸方向の推定能力を向上させることができる。 According to the above configuration, when the delay time becomes large and the multipath condition becomes severe, the filter coefficient can be changed to improve the estimation capability of the carrier filter in the frequency axis direction.
本発明に係るOFDM復調装置では、前記フィルタ係数制御回路は、前記遅延時間が小さくなると、理想分数遅延周波数帯域を狭める方向に前記フィルタ係数を変更することが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, it is preferable that the filter coefficient control circuit changes the filter coefficient in a direction of narrowing an ideal fractional delay frequency band when the delay time becomes small.
上記構成によれば、遅延時間が小さくなってマルチパス条件が緩くなると、キャリアフィルタの周波数軸方向の推定能力は向上させる必要はなく、フィルタ係数を変更して雑音除去能力を向上させることができる。 According to the above configuration, when the delay time is reduced and the multipath condition is relaxed, it is not necessary to improve the estimation capability of the carrier filter in the frequency axis direction, and the noise removal capability can be improved by changing the filter coefficient. .
本発明に係るOFDM復調装置では、前記キャリアフィルタは、ラグランジェ補間フィルタによって構成されていることが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, the carrier filter is preferably constituted by a Lagrangian interpolation filter.
上記構成によれば、簡単な構成により、伝達関数推定能力及び雑音除去能力に優れたキャリアフィルタを得ることができる。 According to the above configuration, a carrier filter excellent in transfer function estimation capability and noise removal capability can be obtained with a simple configuration.
本発明に係るOFDM復調装置では、前記フィルタ係数制御回路は、前記DU比が小さくなると、前記ラグランジェ補間フィルタのフィルタ次数を上げ、前記DU比が大きくなると、前記フィルタ次数を下げることが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, it is preferable that the filter coefficient control circuit increases the filter order of the Lagrangian interpolation filter when the DU ratio decreases, and decreases the filter order when the DU ratio increases.
上記構成によれば、DU比が小さくなってマルチパス条件が厳しくなると、フィルタ係数を変更して、ラグランジェ補間フィルタの周波数軸方向の推定能力を向上させることができ、DU比が大きくなってマルチパス条件が緩くなると、ラグランジェ補間フィルタの周波数軸方向の推定能力は向上させる必要はなく、フィルタ係数を変更して雑音除去能力を向上させることができる。 According to the above configuration, when the DU ratio becomes small and the multipath condition becomes severe, the filter coefficient can be changed to improve the estimation capability of the Lagrangian interpolation filter in the frequency axis direction, and the DU ratio becomes large. When the multipath condition becomes loose, it is not necessary to improve the estimation capability of the Lagrangian interpolation filter in the frequency axis direction, and the noise removal capability can be improved by changing the filter coefficient.
本発明に係るOFDM復調装置では、前記フィルタ係数制御回路は、前記遅延時間が大きくなると、前記ラグランジェ補間フィルタのフィルタ次数を上げ、前記遅延時間が小さくなると、前記フィルタ次数を下げることが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, it is preferable that the filter coefficient control circuit increases the filter order of the Lagrangian interpolation filter when the delay time increases, and decreases the filter order when the delay time decreases.
上記構成によれば、遅延時間が大きくなってマルチパス条件が厳しくなると、フィルタ係数を変更して、ラグランジェ補間フィルタの周波数軸方向の推定能力を向上させることができ、遅延時間が小さくなってマルチパス条件が緩くなると、ラグランジェ補間フィルタの周波数軸方向の推定能力は向上させる必要はなく、フィルタ係数を変更して雑音除去能力を向上させることができる。 According to the above configuration, when the delay time becomes large and the multipath condition becomes severe, the filter coefficient can be changed to improve the estimation capability of the Lagrangian interpolation filter in the frequency axis direction, and the delay time becomes small. When the multipath condition becomes loose, it is not necessary to improve the estimation capability of the Lagrangian interpolation filter in the frequency axis direction, and the noise removal capability can be improved by changing the filter coefficient.
本発明に係るOFDM復調装置では、前記デジタル直交復調回路によって生成された前記ベースバンド信号に基づいて、前記DU比及び前記遅延時間を抽出する遅延プロファイル推定回路をさらに備え、前記フィルタ係数制御回路は、前記遅延プロファイル推定回路によって抽出された前記DU比及び前記遅延時間に基づいて前記キャリアフィルタのフィルタ係数を制御することが好ましい。 The OFDM demodulator according to the present invention further includes a delay profile estimation circuit that extracts the DU ratio and the delay time based on the baseband signal generated by the digital orthogonal demodulation circuit, and the filter coefficient control circuit includes: Preferably, the filter coefficient of the carrier filter is controlled based on the DU ratio and the delay time extracted by the delay profile estimation circuit.
上記構成によれば、簡単な構成により、マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間を得ることができる。 According to the above configuration, a DU ratio and a delay time indicating a multipath condition can be obtained with a simple configuration.
本発明に係るOFDM復調装置では、前記波形等化回路は、前記第2複素除算回路によって生成された波形等化データキャリアに基づいてMERを計測するMER計測回路をさらに含み、前記フィルタ係数制御回路は、前記MER計測回路によって計測されたMERに基づいて前記キャリアフィルタのフィルタ係数を制御することが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, the waveform equalization circuit further includes a MER measurement circuit that measures MER based on a waveform equalization data carrier generated by the second complex division circuit, and the filter coefficient control circuit Preferably, the filter coefficient of the carrier filter is controlled based on the MER measured by the MER measurement circuit.
上記構成によれば、計測されたMERが小さく、雑音電力が大きい場合には、フィルタ係数を変更して、雑音耐性を向上させることができる。 According to the above configuration, when the measured MER is small and the noise power is large, the noise resistance can be improved by changing the filter coefficient.
本発明に係るOFDM復調方法は、上記課題を解決するために、アンテナにより受信されてチューナにより高周波信号から周波数変換された中間周波数信号を直交復調してベースバンド信号を生成し、前記ベースバンド信号をFFT演算してFFT復調信号を生成し、前記FFT復調信号から抽出されたSPキャリアを基準SPキャリアにより複素除算してSPキャリア伝達関数を生成し、前記SPキャリア伝達関数に基づいてシンボル方向補間伝達関数を推定し、マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間の変動に応じてキャリアフィルタのフィルタ係数を制御しながら、前記シンボル方向補間伝達関数に基づいてデータキャリア伝達関数を推定し、前記FFT復調信号から抽出されたデータキャリアを前記データキャリア伝達関数により複素除算して波形等化データキャリアを生成することを特徴とする。 In order to solve the above problem, an OFDM demodulation method according to the present invention generates a baseband signal by orthogonally demodulating an intermediate frequency signal received by an antenna and frequency-converted from a high frequency signal by a tuner, and generating the baseband signal. To generate an FFT demodulated signal, complexly divide the SP carrier extracted from the FFT demodulated signal by a reference SP carrier to generate an SP carrier transfer function, and perform symbol direction interpolation based on the SP carrier transfer function Estimating a transfer function, estimating a data carrier transfer function based on the symbol direction interpolation transfer function while controlling a filter coefficient of a carrier filter according to a change in a DU ratio and a delay time indicating a multipath condition, and the FFT The data carrier extracted from the demodulated signal is expressed by the data carrier transfer function. By dividing element and generating a waveform equalizing data carrier.
上記特徴によれば、マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間の変動に応じてキャリアフィルタのフィルタ係数が制御される。このため、厳しい遅延プロファイルのマルチパスの場合には、伝達関数推定能力(補間能力)を優先し、遅延プロファイルが厳しくない場合には雑音除去能力を優先するようにキャリアフィルタのフィルタ係数を制御することができる。この結果、マルチパス条件が厳しいときは伝達関数推定能力を高め、遅延プロファイルが厳しくないときは雑音耐性を向上させることができるOFDM復調方法を提供することができる。 According to the above feature, the filter coefficient of the carrier filter is controlled in accordance with the variation of the DU ratio indicating the multipath condition and the delay time. For this reason, the filter coefficient of the carrier filter is controlled so that the transfer function estimation capability (interpolation capability) is given priority in the case of multipath with a strict delay profile, and the noise removal capability is given priority when the delay profile is not strict. be able to. As a result, it is possible to provide an OFDM demodulation method capable of enhancing the transfer function estimation capability when the multipath condition is severe and improving the noise tolerance when the delay profile is not severe.
本発明に係るプログラムは、上記課題を解決するために、コンピュータに、アンテナにより受信されてチューナにより高周波信号から周波数変換された中間周波数信号を直交復調してベースバンド信号を生成する手順と、前記ベースバンド信号をFFT演算してFFT復調信号を生成する手順と、前記FFT復調信号から抽出されたSPキャリアを基準SPキャリアにより複素除算してSPキャリア伝達関数を生成する手順と、前記SPキャリア伝達関数に基づいてシンボル方向補間伝達関数を推定する手順と、マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間の変動に応じてキャリアフィルタのフィルタ係数を制御しながら、前記シンボル方向補間伝達関数に基づいてデータキャリア伝達関数を推定する手順と、前記FFT復調信号から抽出されたデータキャリアを前記データキャリア伝達関数により複素除算して波形等化データキャリアを生成する手順とを実行させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the program according to the present invention is configured to generate a baseband signal by orthogonally demodulating an intermediate frequency signal received by an antenna and frequency-converted from a high-frequency signal by a tuner. A procedure for generating an FFT demodulated signal by performing an FFT operation on a baseband signal, a procedure for generating an SP carrier transfer function by complex-dividing an SP carrier extracted from the FFT demodulated signal by a reference SP carrier, and the SP carrier transfer Data based on the symbol direction interpolation transfer function while controlling the filter coefficient of the carrier filter according to the procedure of estimating the symbol direction interpolation transfer function based on the function and the DU ratio indicating the multipath condition and the variation of the delay time A procedure for estimating the carrier transfer function and extracted from the FFT demodulated signal. The data carrier by the complex division by the data carrier transfer function, characterized in that to execute the steps of generating a waveform equalizing data carrier.
本発明に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータに、アンテナにより受信されてチューナにより高周波信号から周波数変換された中間周波数信号を直交復調してベースバンド信号を生成する手順と、前記ベースバンド信号をFFT演算してFFT復調信号を生成する手順と、前記FFT復調信号から抽出されたSPキャリアを基準SPキャリアにより複素除算してSPキャリア伝達関数を生成手順と、前記SPキャリア伝達関数に基づいてシンボル方向補間伝達関数を推定する手順と、マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間の変動に応じてキャリアフィルタのフィルタ係数を制御しながら、前記シンボル方向補間伝達関数に基づいてデータキャリア伝達関数を推定する手順と、前記FFT復調信号から抽出されたデータキャリアを前記データキャリア伝達関数により複素除算して波形等化データキャリアを生成する手順とを実行させるプログラムを記録したことを特徴とする。 A computer-readable recording medium according to the present invention is a computer-readable recording medium, wherein a baseband signal is generated by orthogonally demodulating an intermediate frequency signal received by an antenna and frequency-converted from a high-frequency signal by a tuner; Based on the SP carrier transfer function, a procedure for generating an FFT demodulated signal by performing an FFT operation, a procedure for generating an SP carrier transfer function by complex-dividing an SP carrier extracted from the FFT demodulated signal by a reference SP carrier, The procedure for estimating the symbol direction interpolation transfer function, and the data carrier transfer function based on the symbol direction interpolation transfer function while controlling the filter coefficient of the carrier filter according to the variation of the DU ratio indicating the multipath condition and the delay time The estimation procedure and the data extracted from the FFT demodulated signal. Characterized in that the carrier has been recorded a program for executing the steps of generating a waveform equalizing data carrier to the complex division by the data carrier transmission function.
本発明に係るOFDM復調装置は、以上のように、マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間の変動に応じて前記キャリアフィルタのフィルタ係数を制御するフィルタ係数制御回路を備えているので、伝達関数推定能力が高く雑音耐性を向上させたOFDM復調装置を提供することができるという効果を奏する。 As described above, the OFDM demodulator according to the present invention includes the filter coefficient control circuit that controls the filter coefficient of the carrier filter in accordance with the variation of the DU ratio indicating the multipath condition and the delay time. There is an effect that it is possible to provide an OFDM demodulator with high estimation capability and improved noise tolerance.
本発明に係るOFDM復調方法は、以上のように、マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間の変動に応じてキャリアフィルタのフィルタ係数を制御しながら、前記シンボル方向補間伝達関数に基づいてデータキャリア伝達関数を推定するので、伝達関数推定能力が高く雑音耐性を向上させたOFDM復調方法を提供することができるという効果を奏する。 As described above, the OFDM demodulation method according to the present invention controls the data coefficient based on the symbol direction interpolation transfer function while controlling the filter coefficient of the carrier filter according to the DU ratio indicating the multipath condition and the variation of the delay time. Since the transfer function is estimated, it is possible to provide an OFDM demodulation method with high transfer function estimation capability and improved noise resistance.
本発明の一実施形態について図1ないし図13(a)(b)に基づいて説明すると以下の通りである。図1は、本発明の実施形態を示すものであり、OFDM復調装置1の要部構成を示すブロック図である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 13A and 13B. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention and is a block diagram showing a main configuration of an
OFDM復調装置1は、アンテナ2と、チューナ3と、ベースバンド信号処理部16と、誤り訂正処理部17とを含んでいる。ベースバンド信号処理部16は、アナログデジタル変換器(ADC)18と、直交復調回路4と、狭帯域キャリア周波数誤差補正回路23と、シンボル同期回路19と、AGC回路20と、FFT演算回路5と、広帯域キャリア周波数誤差補正回路22と、TMCC復号回路21と、波形等化回路11とを有している。
The
放送局から放送されたデジタル放送の放送波は、OFDM復調装置1のアンテナ2により受信され、RF信号としてチューナ3にそれぞれ供給される。チューナ3は、アンテナ2を通じてそれぞれ受信されたRF(高周波)信号を、IF(中間周波数)信号に周波数変換する。チューナ3は、周波数変換したIF信号を、ベースバンド信号処理部16に設けられたADC18に供給する。
A broadcast wave of a digital broadcast broadcast from a broadcast station is received by the
チューナ3から出力されたIF信号は、ADC18によりデジタル化される。デジタル化されたIF信号は、直交復調回路4に供給される。
The IF signal output from the
直交復調回路4は、所定の周波数(キャリア周波数)のキャリア信号を用いて、デジタル化されたIF信号を直交復調し、ベースバンドのOFDM信号を出力する。ベースバンドのOFDM信号は、直交復調された結果、実軸成分(Iチャネル信号)と、虚軸成分(Qチャネル信号)とから構成される複素信号となる。直交復調回路4から出力されるベースバンドのOFDM信号は、狭帯域キャリア周波数誤差補正回路23に供給される。
The
狭帯域キャリア周波数誤差補正回路23は、直交復調回路4から供給されたベースバンドのOFDM信号の狭帯域キャリア周波数誤差を補正して、シンボル同期回路19、FFT演算回路5及びAGC(自動利得制御)回路20に供給する。
The narrowband carrier frequency
シンボル同期回路19は、ベースバンドのOFDM信号から伝送モード及びガードインターバル比等の伝送パラメータを抽出し、有効シンボルの先頭タイミングの抽出するシンボル同期処理を実行する。
The
FFT演算回路5は、ベースバンドのOFDM信号に対してFFT演算を行い、各サブキャリアに直交変調されている信号を抽出して出力する。FFT演算回路5は、1つのOFDMシンボルから有効シンボル長分の信号を抜き出し、抜き出した信号に対してFFT演算を行う。すなわち、FFT演算回路5は、1つのOFDMシンボルからガードインターバル長分の信号を除き、残った信号に対してFFT演算を行う。FFT演算を行うために抜き出される信号の範囲は、その抜き出した信号点が連続していれば、1つのOFDM伝送シンボルの任意の位置でよい。つまり、その抜き出す信号の範囲の開始位置は、GI期間中のいずれかの位置となる。FFT演算回路5により抽出された各サブキャリアに変調されていた信号は、実軸成分(Iチャネル信号)と虚軸成分(Qチャネル信号)とから構成される複素信号である。FFT演算回路5により抽出された信号は、TMCC復号回路21、広帯域キャリア周波数誤差補正回路22および波形等価回路11に供給される。
The
広帯域キャリア周波数誤差補正回路22は、FFT演算回路5によって供給されたベースバンドのOFDM信号の広帯域キャリア周波数誤差を補正してFFT演算回路5に供給する。
The broadband carrier frequency
波形等価回路11には、FFT演算回路5から出力された各サブキャリアから復調された後の信号が供給される。波形等価回路11は、その信号に対してキャリア復調を行う。ISDB−T規格のOFDM信号を復調する場合であれば、波形等価回路11は、たとえば、DQPSKの差動復調、または、QPSK、16QAM、および64QAMなどの同期復調を行う。
The waveform
TMCC復号回路21は、OFDM伝送フレームにおける所定の位置に変調されている、TMCCなどの伝送制御情報を復号する。誤り訂正処理部17は、波形等価回路11により波形等価されたOFDM信号の誤りを訂正する。
The
図2は、波形等化回路11の構成を説明するためのブロック図である。波形等化回路11は、SP抽出回路105を有している。SP抽出回路105は、FFT演算回路5から出力されるFFT復調信号XFFT(n、k)からSPキャリアXFFT(nSP、kSP)を抽出して複素除算回路7に供給する。
FIG. 2 is a block diagram for explaining the configuration of the
複素除算回路7は、SP発生回路106により発生した基準SPキャリアXARIB(nSP、kSP)によってSPキャリアXFFT(nSP、kSP)を除算したSPキャリア伝達関数H(nSP、kSP)をシンボルフィルタ9に供給する。
The complex division circuit 7 divides the SP carrier X FFT (n SP , k SP ) by the reference SP carrier X ARIB (n SP , k SP ) generated by the
シンボルフィルタ9は、複素除算回路7によって生成されたSPキャリア伝達関数H(nSP、kSP)に基づいて、SPキャリアに基づくシンボル方向の補間によりシンボル方向補間伝達関数H(n、kSP)を推定して、キャリアフィルタ6に供給する。
Based on the SP carrier transfer function H (n SP , k SP ) generated by the complex division circuit 7, the
キャリアフィルタ6は、ラグランジェ補間フィルタによって構成されており、シンボル方向補間伝達関数H(n、kSP)に基づくキャリア方向の補間によりデータキャリア伝達関数H(n、k)を推定して、複素除算回路12に供給する。
The
シンボル同期回路19は、複素相関回路15と遅延プロファイル推定回路8とを有している。複素相関回路15は、直交復調回路4から出力されたベースバンドのOFDM信号の複素相関を計算して遅延プロファイル推定回路8に供給する。遅延プロファイル推定回路8は、複素相関回路15によって供給されたベースバンドのOFDM信号の複素相関からマルチパス条件を表すDU比及び遅延時間を抽出して、波形等化回路11のフィルタ係数制御回路13に供給する。
The
フィルタ係数制御回路13は、遅延プロファイル推定回路8によって抽出されたDU比及び遅延時間の変動に応じて、キャリアフィルタ6を構成するラグランジェ補間フィルタのフィルタ次数を制御する。具体的には、フィルタ係数制御回路13は、DU比が小さくなるとフィルタ次数を大きくし、DU比が大きくなるとフィルタ次数を小さくする。また、フィルタ係数制御回路13は、遅延時間が大きくなるとフィルタ次数を大きくし、遅延時間が小さくなるとフィルタ次数を小さくする。このように、フィルタ係数制御回路13は、マルチパス条件が厳しくなると、補間能力が高くなる方向にフィルタ次数を変更し、マルチパス条件が緩くなると、雑音除去能力が高くなる方向にフィルタ次数を変更する。
The filter
波形等化回路6は、データ抽出回路103を有している。データ抽出回路103は、FFT演算回路5から出力されるFFT復調信号XFFT(n、k)からデータキャリアを抽出して複素除算回路12に供給する。
The
複素除算回路12は、FFT復調信号XFFT(n、k)から抽出されたデータキャリアを、データキャリア伝達関数H(n、k)により複素除算して波形等化データキャリアを生成する。
The
波形等化回路11には、MER計測回路14が設けられている。MER計測回路14は、複素除算回路12により生成された波形等化データキャリアに基づいてMER(Modulation Error Rate)を算出してフィルタ係数制御回路13に供給する。
The
MERとは、復調したコンスタレーションにおいて、推定した理想コンスタレーションポイントからのベクトル誤差の電力換算値と理想コンスタレーションポイントの電力値との電力比として定義された値をいい、下記の式によって表される。 MER is a value defined as the power ratio between the power conversion value of the vector error from the estimated ideal constellation point and the power value of the ideal constellation point in the demodulated constellation, and is expressed by the following equation. The
MERは、CNR(Carrier to Noise Ratio:キャリア雑音電力比)に相当し、通信路およびBB信号処理中で付加された雑音に相当する
フィルタ係数制御回路13は、MER計測回路14によって算出されたMERに基づいて、キャリアフィルタ6を構成するラグランジェ補間フィルタのフィルタ係数を制御する。
The MER is equivalent to CNR (Carrier to Noise Ratio), and the filter
図3は、波形等化回路11に設けられたキャリアフィルタ6を構成するラグランジェ補間フィルタが、シンボルフィルタ9の出力に基づいてSPキャリア間の伝達関数を補間処理により推定する方法を説明するためのグラフである。
FIG. 3 illustrates a method in which a Lagrangian interpolation filter constituting the
ラグランジェ(Lagrange)補間フィルタとは、フィルタ係数h(k、D)が以下の(式1)で記述されるフィルタである。 A Lagrange interpolation filter is a filter whose filter coefficient h (k, D) is described by the following (Formula 1).
ここで、
N:ラグランジェ補間フィルタの次数、
である。
here,
N: the order of the Lagrange interpolation filter,
It is.
上記のフィルタ係数h(k、D)によって下記の(式2)に示すFIRフィルタを構成すると、下記の(式3)となる。 When the FIR filter shown in the following (Expression 2) is configured by the filter coefficient h (k, D), the following (Expression 3) is obtained.
(式1)、(式2)及び(式3)に示される係数Dは整数に制限されるものではない。係数Dが小数部をもつ場合には、サンプリング点間での値を補間処理で求めることになる。 The coefficient D shown in (Expression 1), (Expression 2), and (Expression 3) is not limited to an integer. When the coefficient D has a decimal part, a value between sampling points is obtained by interpolation processing.
図3に示すように、ラグランジェ補間フィルタは、データキャリア20に対応するシンボル方向補間伝達関数17と、データキャリア21に対応するシンボル方向補間伝達関数18とに基づいて、データキャリア20・21間のデータキャリア22に対応するデータキャリア伝達関数19を、補間処理により推定する。
As shown in FIG. 3, the Lagrangian interpolation filter is based on the symbol direction
図4(a)は次数1のラグランジェ補間を説明するための図であり、図4(b)は次数3のラグランジェ補間を説明するための図であり、図4(c)は次数5のラグランジェ補間を説明するための図である。
4A is a diagram for explaining Lagrangian interpolation of
次数N=1のラグランジェ補間フィルタは、周波数軸方向に沿って3キャリア離れて配置されたデータキャリア23a・23bにそれぞれ対応するシンボル方向補間伝達関数に基づいて、データキャリア23a・23b間に配置されたデータキャリア24に対応するデータキャリア伝達関数を補間処理により推定する。
The Lagrangian interpolation filter of order N = 1 is arranged between the
次数N=3のラグランジェ補間フィルタは、周波数軸方向に沿って3キャリアごとに配置された4個のデータキャリア25a・25b・25c・25dにそれぞれ対応するシンボル方向補間伝達関数に基づいて、データキャリア25b・25c間に配置されたデータキャリア26に対応するデータキャリア伝達関数を補間処理により推定する。
The Lagrangian interpolation filter of order N = 3 is based on the symbol direction interpolation transfer function corresponding to each of the four
次数N=5のラグランジェ補間フィルタは、周波数軸方向に沿って3キャリアごとに配置された6個のデータキャリア27a・27b・27c・27d・27e・27fにそれぞれ対応するシンボル方向補間伝達関数に基づいて、データキャリア27c・27d間に配置されたデータキャリア28に対応するデータキャリア伝達関数を補間処理により推定する。
The Lagrangian interpolation filter of order N = 5 has symbol direction interpolation transfer functions respectively corresponding to six
ラグランジェ補間フィルタの次数Nと係数Dとの関係は、下記の(表4)に示すとおりである。即ち、次数N=1のときは、係数D=1/3、2/3である。次数N=3のときは、係数D=1+(1/3)、1+(2/3)である。次数N=5のときは、係数D=2+(1/3)、2+(2/3)であり、次数N=7のときは、係数D=3+(1/3)、3+(2/3)である。 The relationship between the order N and the coefficient D of the Lagrangian interpolation filter is as shown in (Table 4) below. That is, when the order N = 1, the coefficients D = 1/3 and 2/3. When the order N = 3, the coefficients D = 1 + (1/3), 1+ (2/3). When the order N = 5, the coefficients D = 2 + (1/3), 2+ (2/3), and when the order N = 7, the coefficients D = 3 + (1/3), 3+ (2/3). ).
図5(a)はキャリアフィルタ6を構成するラグランジェ補間フィルタの振幅特性を示すグラフであり、(b)はその位相特性を示すグラフである。
FIG. 5A is a graph showing the amplitude characteristics of a Lagrangian interpolation filter constituting the
理想分数遅延の伝達関数は、下記の(式4)によって表現できることが信号処理的に厳密に証明されている(非特許文献3)。 It has been proved strictly in terms of signal processing that the transfer function of the ideal fractional delay can be expressed by the following (Equation 4) (Non-patent Document 3).
図5(a)を参照すると、振幅特性29aは、理想分数遅延における振幅特性を表している。振幅特性29bは、ラグランジェ補間フィルタの次数N=1のときの振幅特性を表している。振幅特性29cは次数N=5のときの振幅特性を表しており、振幅特性29dは次数N=7のときの振幅特性を表している。ラグランジェ補間フィルタの次数が、1次、5次、7次と高くなるに従って、振幅特性が理想の振幅特性29aに近づくことが分かる。 Referring to FIG. 5A, the amplitude characteristic 29a represents the amplitude characteristic in the ideal fractional delay. The amplitude characteristic 29b represents the amplitude characteristic when the Lagrange interpolation filter has an order N = 1. The amplitude characteristic 29c represents the amplitude characteristic when the order N = 5, and the amplitude characteristic 29d represents the amplitude characteristic when the order N = 7. It can be seen that the amplitude characteristic approaches the ideal amplitude characteristic 29a as the order of the Lagrangian interpolation filter increases to the first, fifth, and seventh orders.
本明細書において「理想分数遅延周波数帯域」とは、図5(a)において、理想分数遅延における振幅特性29aと、ラグランジェ補間フィルタの振幅特性29dとが、重なる領域(正規化周波数0.25以下の周波数帯域)を意味する。この理想分数遅延周波数帯域では振幅特性は0dBとなる。デジタル信号処理の体系では、図5(a)(b)の様な周波数特性(振幅特性・位相特性)を規定すると、与えられた周波数特性を近似するフィルタ係数を計算するRemez法をはじめとするフィルタ係数生成法が確立している。 In this specification, the “ideal fractional delay frequency band” means an area where the amplitude characteristic 29a in the ideal fractional delay and the amplitude characteristic 29d of the Lagrange interpolation filter overlap in FIG. 5A (normalized frequency 0.25). Means the following frequency band). In this ideal fractional delay frequency band, the amplitude characteristic is 0 dB. In the system of digital signal processing, if frequency characteristics (amplitude characteristics / phase characteristics) as shown in FIGS. 5A and 5B are defined, the Remez method that calculates filter coefficients that approximate the given frequency characteristics is used. A filter coefficient generation method has been established.
図5(b)を参照すると、位相特性30aは、理想分数遅延における位相特性を表している。位相特性30bは、ラグランジェ補間フィルタの次数N=1のときの位相特性を表している。位相特性30cは次数N=5のときの位相特性を表しており、位相特性30dは次数N=7のときの位相特性を表している。ラグランジェ補間フィルタの次数が、1次、5次、7次と高くなるに従って、位相特性が理想の位相特性30aに近づくことが分かる。 Referring to FIG. 5B, the phase characteristic 30a represents the phase characteristic in the ideal fractional delay. The phase characteristic 30b represents the phase characteristic when the order N of the Lagrange interpolation filter is N = 1. The phase characteristic 30c represents the phase characteristic when the order N = 5, and the phase characteristic 30d represents the phase characteristic when the order N = 7. It can be seen that the phase characteristic approaches the ideal phase characteristic 30a as the order of the Lagrangian interpolation filter increases to the first, fifth, and seventh orders.
補間の特性が良いのはラグランジェ補間フィルタの中央付近なので、係数Dは、
次数N=1の時:D=0+(1/3)、
次数N=5の時:D=2+(1/3)、
次数N=7の時:D=3+(1/3)、
の様に設定した。
Since the interpolation characteristic is good near the center of the Lagrangian interpolation filter, the coefficient D is
When the order N = 1: D = 0 + (1/3),
When the order N = 5: D = 2 + (1/3),
When the order N = 7: D = 3 + (1/3),
It set as follows.
ラグランジェ補間フィルタの雑音除去能力は、ラグランジェ補間フィルタの各振幅特性29b・29c・29dと、理想フィルタの振幅特性29aとの間のギャップに比例する。従って、ラグランジェ補間フィルタの次数Nが大きくなるほど雑音除去能力は小さくなり、ラグランジェ補間フィルタの次数と雑音除去能力との間の関係は、ラグランジェ補間フィルタの次数と伝達関数補間能力との間の関係と正反対になる。
The noise removal capability of the Lagrange interpolation filter is proportional to the gap between the
ここで、
τ:遅延時間、
ρ:DU比、
とすると、周波数選択性フェージング(静的マルチパス)における伝達関数理論式は、下記の(式5)によって表される(非特許文献2)。
here,
τ: delay time,
ρ: DU ratio,
Then, the transfer function theoretical formula in frequency selective fading (static multipath) is expressed by the following (Formula 5) (Non-Patent Document 2).
図6(a)はτ=5μs、DU比=0[dB]の場合の伝達関数の振幅を示すグラフであり、図6(b)はその位相を示すグラフである。図7(a)はτ=5μs、DU比=6[dB]の場合の伝達関数の振幅を示すグラフであり、図7(b)はその位相を示すグラフである。 FIG. 6A is a graph showing the amplitude of the transfer function when τ = 5 μs and DU ratio = 0 [dB], and FIG. 6B is a graph showing the phase thereof. FIG. 7A is a graph showing the amplitude of the transfer function when τ = 5 μs and DU ratio = 6 [dB], and FIG. 7B is a graph showing the phase thereof.
図6(a)(b)におけるDU比=0[dB]は、図7(a)(b)におけるDU比=6[dB]よりも小さくなっており、マルチパス条件が厳しくなっている。図7(a)では、伝達関数の振幅は常に0.2以上あるが、図6(a)では、キャリア番号−200、−100、0、100及び200は、伝送路における干渉により消滅して、伝達関数の振幅が零になっている。 The DU ratio = 0 [dB] in FIGS. 6A and 6B is smaller than the DU ratio = 6 [dB] in FIGS. 7A and 7B, and the multipath condition is severe. In FIG. 7A, the amplitude of the transfer function is always 0.2 or more, but in FIG. 6A, carrier numbers −200, −100, 0, 100, and 200 disappear due to interference in the transmission path. The amplitude of the transfer function is zero.
図8(a)はτ=10μs、DU比=0[dB]の場合の伝達関数の振幅を示すグラフであり、図8(b)はその位相を示すグラフである。図9(a)(b)は、それぞれ図8(a)(b)の拡大図である。 FIG. 8A is a graph showing the amplitude of the transfer function when τ = 10 μs and DU ratio = 0 [dB], and FIG. 8B is a graph showing the phase thereof. FIGS. 9A and 9B are enlarged views of FIGS. 8A and 8B, respectively.
図8(a)(b)における遅延時間τ=10μsは、図6(a)(b)における遅延時間τ=5μsよりも大きくなっており、マルチパス条件が厳しくなっている。伝達関数の振幅及び位相のキャリア番号方向に沿った変動周期が、図6(a)(b)の場合よりも短くなっており、ラグランジェ補間フィルタの伝達関数推定能力を高くする必要がある。 The delay time τ = 10 μs in FIGS. 8A and 8B is larger than the delay time τ = 5 μs in FIGS. 6A and 6B, and the multipath condition is severe. The fluctuation period along the carrier number direction of the amplitude and phase of the transfer function is shorter than in the case of FIGS. 6A and 6B, and it is necessary to increase the transfer function estimation capability of the Lagrange interpolation filter.
図10は、DU比と伝達関数の振幅の最大・最小比との間の関係を示すグラフである。DU比が小さくなると、伝達関数の振幅の最大・最小比が増大し、マルチパス条件が厳しくなる。従って、DU比が小さくなると、ラグランジェ補間フィルタの伝達関数推定能力を高くする必要がある。 FIG. 10 is a graph showing the relationship between the DU ratio and the maximum / minimum ratio of the amplitude of the transfer function. As the DU ratio decreases, the maximum / minimum ratio of the amplitude of the transfer function increases, and the multipath condition becomes severe. Therefore, when the DU ratio is small, it is necessary to increase the transfer function estimation capability of the Lagrange interpolation filter.
図11は、遅延時間τと伝達関数の振動周期との間の関係を示すグラフである。曲線31は伝達関数の振動周期を表しており、直線42はmode2におけるSPキャリアの周波数間隔を表しており、直線43はmode3におけるSPキャリアの周波数間隔を表している。曲線31に示されるように、遅延時間τが大きくなるほど、伝達関数の振動周期が短くなり、遅延プロファイルが厳しくなるため、ラグランジェ補間フィルタの伝達関数推定能力を高くする必要がある。
FIG. 11 is a graph showing the relationship between the delay time τ and the oscillation period of the transfer function. A
図12(a)は次数=1のラグランジェ補間の場合の伝達関数の振幅を示すグラフであり、図12(b)はその位相を示すグラフである。 FIG. 12A is a graph showing the amplitude of the transfer function in the case of Lagrangian interpolation of order = 1, and FIG. 12B is a graph showing its phase.
図12(a)を参照すると、丸印33bは、次数=1のラグランジェ補間フィルタによって丸印33aのSPキャリアから推定した伝達関数の振幅を表しており、波形34は、真の伝達関数の振幅を表している。図12(b)を参照すると、丸印35bは、次数=1のラグランジェ補間フィルタによって丸印35aのSPキャリアから推定した伝達関数の位相を表しており、波形36は、真の伝達関数の位相を表している。
Referring to FIG. 12A, a
図13(a)は次数11のラグランジェ補間の場合の伝達関数の振幅を示すグラフであり、図13(b)はその位相を示すグラフである。
FIG. 13A is a graph showing the amplitude of the transfer function in the case of Lagrangian interpolation of
図13(a)を参照すると、丸印37bは、次数=11のラグランジェ補間フィルタによって丸印37aのSPキャリアから推定した伝達関数の振幅を表しており、波形38は、真の伝達関数の振幅を表している。図13(b)を参照すると、丸印39bは、次数=11のラグランジェ補間フィルタによって丸印39aのSPキャリアから推定した伝達関数の位相を表しており、波形40は、真の伝達関数の位相を表している。
Referring to FIG. 13A, the
図12(a)(b)及び図13(a)(b)に示すように、ラグランジェ補間フィルタの次数Nを1から11に大きくすると、推定した伝達関数が真の伝達関数に近づいてラグランジェ補間フィルタの伝達関数推定能力が高まる。 As shown in FIGS. 12A and 12B and FIGS. 13A and 13B, when the order N of the Lagrangian interpolation filter is increased from 1 to 11, the estimated transfer function approaches the true transfer function and becomes Lagrangian. The transfer function estimation capability of the G interpolation filter is enhanced.
本実施の形態では、地上デジタル放送を受信するためのOFDM復調装置の例を説明したが、本発明はこれに限定されない。OFDM方式に従って信号を受信する装置であればよく、例えば、無線LANのための復調装置、BSデジタル放送、CSデジタル放送を受信するための復調装置、ケーブルテレビの復調装置に対しても本発明を適用することができる。 In the present embodiment, an example of an OFDM demodulator for receiving terrestrial digital broadcasting has been described, but the present invention is not limited to this. Any device that receives signals in accordance with the OFDM system may be used. For example, the present invention is also applied to a demodulator for wireless LAN, a demodulator for receiving BS digital broadcast and CS digital broadcast, and a demodulator for cable television. Can be applied.
また、本実施の形態では、ラグランジェ補間フィルタによってキャリアフィルタ6を構成した例を示したが、本発明はこれに限定されない。ラグランジェ補間フィルタ以外の補間フィルタによりキャリアフィルタ6を構成してもよい。例えば、スプライン補間フィルタ、エルミート補間フィルタ、及びアップサンプリングとFIRフィルタの組み合わせによる補間処理フィルタによりキャリアフィルタ6を構成することができる。
Moreover, although the example which comprised the
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
なお、上記実施形態のOFDM復調装置の各部や各処理ステップは、CPUなどの演算手段が、ROM(Read Only Memory)やRAMなどの記憶手段に記憶されたプログラムを実行し、インターフェース回路などの通信手段を制御することにより実現することができる。したがって、これらの手段を有するコンピュータが、上記プログラムを記録した記録媒体を読み取り、当該プログラムを実行するだけで、本実施形態のOFDM復調装置の各種機能および各種処理を実現することができる。また、上記プログラムをリムーバブルな記録媒体に記録することにより、任意のコンピュータ上で上記の各種機能および各種処理を実現することができる。 Note that in each part and each processing step of the OFDM demodulator according to the above-described embodiment, a calculation unit such as a CPU executes a program stored in a storage unit such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM, and a communication such as an interface circuit. This can be realized by controlling the means. Therefore, various functions and various processes of the OFDM demodulator according to the present embodiment can be realized simply by a computer having these means reading the recording medium storing the program and executing the program. In addition, by recording the program on a removable recording medium, the various functions and various processes described above can be realized on an arbitrary computer.
この記録媒体としては、マイクロコンピュータで処理を行うために図示しないメモリ、例えばROMのようなものがプログラムメディアであっても良いし、また、図示していないが外部記憶装置としてプログラム読取り装置が設けられ、そこに記録媒体を挿入することにより読取り可能なプログラムメディアであっても良い。 As this recording medium, a program medium such as a memory (not shown) such as a ROM may be used for processing by the microcomputer, or a program reader is provided as an external storage device (not shown). It may be a program medium that can be read by inserting a recording medium therein.
また、何れの場合でも、格納されているプログラムは、マイクロプロセッサがアクセスして実行される構成であることが好ましい。さらに、プログラムを読み出し、読み出されたプログラムは、マイクロコンピュータのプログラム記憶エリアにダウンロードされて、そのプログラムが実行される方式であることが好ましい。なお、このダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納されているものとする。 In any case, the stored program is preferably configured to be accessed and executed by the microprocessor. Furthermore, it is preferable that the program is read out, and the read program is downloaded to a program storage area of the microcomputer and the program is executed. It is assumed that this download program is stored in advance in the main unit.
また、上記プログラムメディアとしては、本体と分離可能に構成される記録媒体であり、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスクやCD/MO/MD/DVD等のディスクのディスク系、ICカード(メモリカードを含む)等のカード系、あるいはマスクROM、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、フラッシュROM等による半導体メモリを含めた固定的にプログラムを担持する記録媒体等がある。 The program medium is a recording medium configured to be separable from the main body, such as a tape system such as a magnetic tape or a cassette tape, a magnetic disk such as a flexible disk or a hard disk, or a disk such as a CD / MO / MD / DVD. Fixed disk, IC card (including memory card), etc., or semiconductor ROM such as mask ROM, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), flash ROM, etc. In particular, there are recording media that carry programs.
また、インターネットを含む通信ネットワークを接続可能なシステム構成であれば、通信ネットワークからプログラムをダウンロードするように流動的にプログラムを担持する記録媒体であることが好ましい。 In addition, if the system configuration is capable of connecting to a communication network including the Internet, the recording medium is preferably a recording medium that fluidly carries the program so as to download the program from the communication network.
さらに、このように通信ネットワークからプログラムをダウンロードする場合には、そのダウンロード用のプログラムは予め本体装置に格納しておくか、あるいは別な記録媒体からインストールされるものであることが好ましい。 Further, when the program is downloaded from the communication network as described above, it is preferable that the download program is stored in the main device in advance or installed from another recording medium.
本発明は、デジタル伝送方式にて、映像信号や音声信号を効率よく伝送できるOFDM復調装置、OFDM復調方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に適用することができる。また、OFDM方式に従って信号を受信する装置、例えば、無線LANのための復調装置、BSデジタル放送、CSデジタル放送を受信するための復調装置、ケーブルテレビの復調装置に対しても本発明を適用することができる。 The present invention can be applied to an OFDM demodulation device, an OFDM demodulation method, a program, and a computer-readable recording medium that can efficiently transmit a video signal and an audio signal by a digital transmission method. The present invention is also applied to a device that receives a signal in accordance with the OFDM system, for example, a demodulator for a wireless LAN, a demodulator for receiving BS digital broadcast and CS digital broadcast, and a demodulator for cable television. be able to.
1 OFDM復調装置
4 デジタル直交復調回路
5 FFT演算回路
6 キャリアフィルタ
7 複素除算回路(第1複素除算回路)
8 遅延プロファイル推定回路
9 シンボルフィルタ
11 波形等化回路
12 複素除算回路(第2複素除算回路)
13 フィルタ係数制御回路
14 MER計測回路
15 複素相関回路
16 ベースバンド信号処理部
17 誤り訂正処理部
18 ADC
19 シンボル同期回路
20 AGC回路
21 TMCC復号回路
22 広帯域キャリア周波数誤差補正回路
23 狭帯域キャリア周波数誤差補正回路
103 データ抽出回路
105 SP抽出回路
106 SP発生回路
DESCRIPTION OF
8 Delay
13 Filter
19
Claims (14)
前記ベースバンド信号をFFT演算してFFT復調信号を生成するFFT演算回路と、
前記FFT復調信号を波形等化する波形等化回路とを備え、
前記波形等化回路は、前記FFT復調信号から抽出されたSPキャリアを基準SPキャリアにより複素除算してSPキャリア伝達関数を生成する第1複素除算回路と、
前記SPキャリア伝達関数に基づいてシンボル方向補間伝達関数を推定するシンボルフィルタと、
前記シンボル方向補間伝達関数に基づいてデータキャリア伝達関数を推定するキャリアフィルタと、
前記FFT復調信号から抽出されたデータキャリアを前記データキャリア伝達関数により複素除算して波形等化データキャリアを生成する第2複素除算回路と、
マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間の変動に応じて前記キャリアフィルタのフィルタ係数を制御するフィルタ係数制御回路とを含むことを特徴とするOFDM復調装置。 A digital quadrature demodulation circuit that generates a baseband signal by orthogonally demodulating an intermediate frequency signal received by an antenna and frequency-converted from a high-frequency signal by a tuner;
An FFT operation circuit that performs an FFT operation on the baseband signal to generate an FFT demodulated signal;
A waveform equalizing circuit for equalizing the FFT demodulated signal,
The waveform equalization circuit includes: a first complex division circuit configured to complex-divide an SP carrier extracted from the FFT demodulated signal by a reference SP carrier to generate an SP carrier transfer function;
A symbol filter for estimating a symbol direction interpolation transfer function based on the SP carrier transfer function;
A carrier filter for estimating a data carrier transfer function based on the symbol direction interpolation transfer function;
A second complex division circuit for complex-dividing the data carrier extracted from the FFT demodulated signal by the data carrier transfer function to generate a waveform equalized data carrier;
An OFDM demodulator comprising: a filter coefficient control circuit that controls a filter coefficient of the carrier filter according to a change in a DU ratio indicating a multipath condition and a delay time.
前記フィルタ係数制御回路は、前記遅延プロファイル推定回路によって抽出された前記DU比及び前記遅延時間に基づいて前記キャリアフィルタのフィルタ係数を制御する請求項1記載のOFDM復調装置。 A delay profile estimation circuit that extracts the DU ratio and the delay time based on the baseband signal generated by the digital quadrature demodulation circuit;
The OFDM demodulator according to claim 1, wherein the filter coefficient control circuit controls the filter coefficient of the carrier filter based on the DU ratio and the delay time extracted by the delay profile estimation circuit.
前記フィルタ係数制御回路は、前記MER計測回路によって計測されたMERに基づいて前記キャリアフィルタのフィルタ係数を制御する請求項1記載のOFDM復調装置。 The waveform equalization circuit further includes a MER measurement circuit that measures MER based on the waveform equalization data carrier generated by the second complex division circuit,
The OFDM demodulator according to claim 1, wherein the filter coefficient control circuit controls a filter coefficient of the carrier filter based on the MER measured by the MER measurement circuit.
前記ベースバンド信号をFFT演算してFFT復調信号を生成し、
前記FFT復調信号から抽出されたSPキャリアを基準SPキャリアにより複素除算してSPキャリア伝達関数を生成し、
前記SPキャリア伝達関数に基づいてシンボル方向補間伝達関数を推定し、
マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間の変動に応じてキャリアフィルタのフィルタ係数を制御しながら、前記シンボル方向補間伝達関数に基づいてデータキャリア伝達関数を推定し、
前記FFT復調信号から抽出されたデータキャリアを前記データキャリア伝達関数により複素除算して波形等化データキャリアを生成することを特徴とするOFDM復調方法。 A baseband signal is generated by orthogonally demodulating an intermediate frequency signal received by an antenna and frequency-converted from a high frequency signal by a tuner,
FFT calculation of the baseband signal to generate an FFT demodulated signal,
An SP carrier transfer function is generated by complex division of the SP carrier extracted from the FFT demodulated signal by a reference SP carrier,
Estimating a symbol direction interpolation transfer function based on the SP carrier transfer function;
Estimating the data carrier transfer function based on the symbol direction interpolation transfer function while controlling the filter coefficient of the carrier filter according to the variation of the DU ratio indicating the multipath condition and the delay time,
An OFDM demodulation method, wherein a waveform equalized data carrier is generated by complex-dividing a data carrier extracted from the FFT demodulated signal by the data carrier transfer function.
前記ベースバンド信号をFFT演算してFFT復調信号を生成する手順と、
前記FFT復調信号から抽出されたSPキャリアを基準SPキャリアにより複素除算してSPキャリア伝達関数を生成する手順と、
前記SPキャリア伝達関数に基づいてシンボル方向補間伝達関数を推定する手順と、
マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間の変動に応じてキャリアフィルタのフィルタ係数を制御しながら、前記シンボル方向補間伝達関数に基づいてデータキャリア伝達関数を推定する手順と、
前記FFT復調信号から抽出されたデータキャリアを前記データキャリア伝達関数により複素除算して波形等化データキャリアを生成する手順とを実行させることを特徴とするプログラム。 A procedure for generating a baseband signal by orthogonally demodulating an intermediate frequency signal received by an antenna and frequency-converted from a high frequency signal by a tuner to a computer;
A procedure for performing an FFT operation on the baseband signal to generate an FFT demodulated signal;
A procedure of generating a SP carrier transfer function by complex-dividing an SP carrier extracted from the FFT demodulated signal by a reference SP carrier;
Estimating a symbol direction interpolation transfer function based on the SP carrier transfer function;
A procedure for estimating a data carrier transfer function based on the symbol direction interpolation transfer function while controlling a filter coefficient of a carrier filter according to a change in a DU ratio indicating a multipath condition and a delay time;
A program for executing a complex division of a data carrier extracted from the FFT demodulated signal by the data carrier transfer function to generate a waveform equalized data carrier.
前記ベースバンド信号をFFT演算してFFT復調信号を生成する手順と、
前記FFT復調信号から抽出されたSPキャリアを基準SPキャリアにより複素除算してSPキャリア伝達関数を生成する手順と、
前記SPキャリア伝達関数に基づいてシンボル方向補間伝達関数を推定する手順と、
マルチパス条件を示すDU比及び遅延時間の変動に応じてキャリアフィルタのフィルタ係数を制御しながら、前記シンボル方向補間伝達関数に基づいてデータキャリア伝達関数を推定する手順と、
前記FFT復調信号から抽出されたデータキャリアを前記データキャリア伝達関数により複素除算して波形等化データキャリアを生成する手順とを実行させるプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A procedure for generating a baseband signal by orthogonally demodulating an intermediate frequency signal received by an antenna and frequency-converted from a high frequency signal by a tuner to a computer;
A procedure for performing an FFT operation on the baseband signal to generate an FFT demodulated signal;
A procedure of generating a SP carrier transfer function by complex-dividing an SP carrier extracted from the FFT demodulated signal by a reference SP carrier;
Estimating a symbol direction interpolation transfer function based on the SP carrier transfer function;
A procedure for estimating a data carrier transfer function based on the symbol direction interpolation transfer function while controlling a filter coefficient of a carrier filter according to a change in a DU ratio indicating a multipath condition and a delay time;
A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing a procedure of generating a waveform equalized data carrier by complex-dividing a data carrier extracted from the FFT demodulated signal by the data carrier transfer function.
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