JP2008042575A - Reception device - Google Patents

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Akira Kisoda
晃 木曽田
Ippei Jinno
一平 神野
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an OFDM reception device and a receiving method thereof that gives a delay even when there is a delay wave exceeding a guard length. <P>SOLUTION: Inter-symbol interference and an SP interpolating filter are controlled independently of each other to set a window position of FFT, i.e. a symbol segmentation position in an optimum position. In this invention, control is performed so as to minimize deterioration due to the inter-symbol interference and deterioration due to the SP interpolating filter respectively while an error rate is monitored. Consequently, even when there is the unreceivable delay wave exceeding the guard length, the delay wave can be received without increasing the circuit scale, and a service area can be expanded. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、地上デジタル放送に用いられる直交周波数分割多重(OFDM)信号の受信方法及び受信回路に関し、特にOFDM信号受信ににおける受信性能を改善する技術に関する。   The present invention relates to an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) signal reception method and reception circuit used for terrestrial digital broadcasting, and more particularly to a technique for improving reception performance in OFDM signal reception.

日本および欧州の地上デジタル放送方式はOFDM(直交周波数分割多重方式Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式を採用している。OFDM方式は、1チャネルの帯域内に多数のサブキャリアを多重して伝送する方式である。OFDM方式は、単一キャリア伝送に比べシンボル期間長が長くなるため、マルチパス妨害に強い方式として知られている。また有効シンボルの一部分を巡回的に複写したいわゆるガード期間を設けることにより、ガード期間以内のマルチパスであれば、シンボル間干渉が生じない。また、ガード期間内のマルチパスであれば、信号成分として有効に利用できる方式である。   The digital terrestrial broadcasting system in Japan and Europe adopts the OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) system. The OFDM scheme is a scheme in which a large number of subcarriers are multiplexed and transmitted within one channel band. The OFDM scheme is known as a scheme resistant to multipath interference because the symbol period length is longer than that of single carrier transmission. Further, by providing a so-called guard period in which a part of the effective symbol is cyclically copied, inter-symbol interference does not occur if the multipath is within the guard period. In addition, if the multipath is within the guard period, the signal component can be used effectively.

このOFDMの特徴を利用して、単一の周波数でネットワークを構築するSFN(Single Frequency Network)が利用され、周波数の有効利用が図られている。
OFDM方式を利用して、日本ではISDB−T方式、欧州では、DVB―T方式の地上デジタル放送が行われている。
次に、具体的に、ISDB−T方式、DVB―T方式に共通な、送信処理及びその受信処理について説明する。
By utilizing this feature of OFDM, SFN (Single Frequency Network) that constructs a network with a single frequency is used to effectively use the frequency.
Terrestrial digital broadcasting of the ISDB-T system in Japan and the DVB-T system in Europe are performed using the OFDM system.
Next, a transmission process and a reception process common to the ISDB-T system and the DVB-T system will be specifically described.

ISDB−T方式、DVB―T方式は、サブキャリアの中に振幅・位相が既知のパイロット信号を周波数領域で分散して挿入している。これは分散パイロット信号(以下SP信号)と呼ばれる。図9にこのSP信号の配置を示す。このSP信号はサブキャリア毎に伝送されるのではなく、周波数方向及び時間軸方向に、シンボル番号nのシンボルに対し、キャリア番号kがk=3(n mod 4)+12p(modは剰余演算を表し、pは整数)を満たすキャリア位置で伝送される。すなわち、図9に示されたようにSP信号の配置は4シンボルを周期として反復され、SP信号はシンボル毎に3キャリアずつシフトして伝送される。このSP信号は、そのキャリア位置で決定される特定のパターンで2値に変調されて送信される。   In the ISDB-T system and the DVB-T system, pilot signals having known amplitudes and phases are inserted into subcarriers dispersed in the frequency domain. This is called a distributed pilot signal (hereinafter referred to as SP signal). FIG. 9 shows the arrangement of the SP signals. The SP signal is not transmitted for each subcarrier, but the carrier number k is k = 3 (n mod 4) + 12p (mod is a remainder calculation) for the symbol number n in the frequency direction and the time axis direction. Where p is an integer). That is, as shown in FIG. 9, the arrangement of SP signals is repeated with a period of 4 symbols, and the SP signals are transmitted by shifting 3 carriers for each symbol. This SP signal is modulated into a binary value and transmitted in a specific pattern determined by the carrier position.

情報伝送信号は、SP信号が伝送されていないキャリアを用いて、QPSK,16QAM,64QAMなどにマッピングされて伝送される。
このOFDM変調方式の一般的な送信側の処理を図10に示す。
データ信号を誤り訂正符号化101で誤り訂正符号化する。誤り訂正符号化されたデータはマッピング回路102で、QPSK,16QAM,64QAM等にマッピングされる。マッピングされたデータは、キャリアシンボル単位でインタリーブ回路103で、時間インタリーブ、周波数インタリーブ等のインタリーブが施される。インタリーブされたキャリアシンボル単位のデータが、SP信号と共にフレーム構成部104でフレーム構成される。フレーム構成されたデータは、IFFT回路105で時間領域の信号に変換される。時間領域の信号に変換されたデータは、ガードインターバル付加部106で、ガードインターバル( 以下、ガード期間という)が付加される。このガード期間は有効シンボルの後部を巡回的にシンボルの前部に複写したものである。すなわち、1シンボル期間は、ガード期間及びそれに続く有効シンボル期間から成っている。。これを図11に示す。
The information transmission signal is mapped and transmitted to QPSK, 16QAM, 64QAM, etc. using a carrier to which no SP signal is transmitted.
FIG. 10 shows a general transmission side process of this OFDM modulation system.
The data signal is subjected to error correction coding by the error correction coding 101. The error correction encoded data is mapped by the mapping circuit 102 to QPSK, 16QAM, 64QAM, or the like. The mapped data is subjected to interleaving such as time interleaving and frequency interleaving in the interleave circuit 103 in units of carrier symbols. The interleaved carrier symbol unit data is framed by the frame configuration unit 104 together with the SP signal. The framed data is converted into a time domain signal by the IFFT circuit 105. A guard interval adding unit 106 adds a guard interval (hereinafter referred to as a guard period) to the data converted into the time domain signal. This guard period is obtained by cyclically copying the rear part of the effective symbol to the front part of the symbol. That is, one symbol period is composed of a guard period and a subsequent effective symbol period. . This is shown in FIG.

次に、このように伝送されたOFDM信号を受信する受信装置について説明する。
図12は、ISDB−Tの受信機全体の構成を示す図である。アンテナ200よりOFDM信号はチューナ部201に入力される。チューナ部201で選局し、選局した信号を所定の帯域にダウンコンバートし、A/D変換器202に入力する。A/D変換器202でA/D変換した後、直交検波回路203に入力する。直交検波回路203で直交検波し、その信号を、同期回路205及びFFT回路204に出力する。同期回路205では、シンボル同期、サンプリング周波数同期、周波数同期などの同期の処理を行う。なお、同期回路205で、FFTの窓位置を決定する。
Next, a receiving apparatus that receives the OFDM signal transmitted in this way will be described.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of the entire receiver of ISDB-T. An OFDM signal is input to the tuner unit 201 from the antenna 200. The tuner unit 201 selects a channel, down-converts the selected signal to a predetermined band, and inputs the signal to the A / D converter 202. After A / D conversion by the A / D converter 202, the signal is input to the quadrature detection circuit 203. Quadrature detection is performed by the quadrature detection circuit 203, and the signal is output to the synchronization circuit 205 and the FFT circuit 204. The synchronization circuit 205 performs synchronization processing such as symbol synchronization, sampling frequency synchronization, and frequency synchronization. The synchronization circuit 205 determines the FFT window position.

FFT回路204は、時間領域の信号をFFT処理して周波数領域の信号に変換する。FFT後の信号は等化回路206で等化処理し、等化処理された信号はデインタリーブ回路207でデインタリーブした後、誤り訂正回路208で、誤り訂正処理を施す。
次に、同期回路205の詳細について説明する。同期回路205では、受信信号と有効シンボル長遅延させた信号との相関( 以下、ガード相関)を取ることにより、このガード相関による相関波形が非常に大きくなることを利用して、シンボル同期やサンプリング周波数同期を確立する。( 例えば、非特許文献1 参照)。これを図13に示す。
The FFT circuit 204 performs FFT processing on the time domain signal and converts it to a frequency domain signal. The signal after the FFT is equalized by the equalization circuit 206, and the equalized signal is deinterleaved by the deinterleave circuit 207 and then subjected to error correction processing by the error correction circuit 208.
Next, details of the synchronization circuit 205 will be described. The synchronization circuit 205 takes advantage of the fact that the correlation waveform by the guard correlation becomes very large by taking the correlation between the received signal and the signal delayed by the effective symbol length (hereinafter referred to as guard correlation). Establish frequency synchronization. (For example, refer nonpatent literature 1). This is shown in FIG.

次に、前記相関波形に基づいて、シンボル区間から有効シンボル区間だけを切り出す。通常は、送信側と同じ位相関係を得るために、ガード期間を捨てて、有効シンボルを抽出し、FFT処理する窓位置の情報をFFT回路204に送る。
次に等化回路206の詳細について図14を用いて説明する。
FFT回路204の出力から、SP抽出回路301により、SP信号を抽出する。SP信号発生回路302は送信側のSP信号を発生する。複素除算回路303は、受信したSP信号を送信側のSP信号で除算する。これにより、SP信号位置の伝送路特性を推定する。次に、メモリ304は、時間軸補間するに必要なシンボルだけSP信号を蓄積する。シンボル補間回路305はSP信号位置の伝送路特性を時間軸方向に補間する。シンボル方向に補間されたSP信号を図15に示す。
Next, based on the correlation waveform, only the effective symbol period is cut out from the symbol period. Usually, in order to obtain the same phase relationship as that on the transmission side, the guard period is discarded, effective symbols are extracted, and information on the window position for FFT processing is sent to the FFT circuit 204.
Next, details of the equalization circuit 206 will be described with reference to FIG.
The SP extraction circuit 301 extracts the SP signal from the output of the FFT circuit 204. The SP signal generation circuit 302 generates an SP signal on the transmission side. The complex division circuit 303 divides the received SP signal by the SP signal on the transmission side. Thereby, the transmission path characteristic of the SP signal position is estimated. Next, the memory 304 accumulates SP signals only for symbols necessary for time axis interpolation. The symbol interpolation circuit 305 interpolates the transmission path characteristic at the SP signal position in the time axis direction. FIG. 15 shows the SP signal interpolated in the symbol direction.

これで、3キャリア毎の伝送路特性が推定されるため、キャリア補間回路306で周波数軸方向に補間することにより、全キャリア位置での伝送路特性を推定する。この時の補間フィルタはローパスフィルタである。
それを図16(a)に示す。遅延回路300はFFT回路204の信号を各キャリア位置の伝送路特性の遅延と同じになるように遅延する。次に、複素除算回路307でFFT後の信号をキャリア補間回路306の出力の伝送路特性で除算することにより、受信データ信号を等化する。
Thus, since the channel characteristics for every three carriers are estimated, the channel characteristics at all carrier positions are estimated by interpolating the carrier interpolation circuit 306 in the frequency axis direction. The interpolation filter at this time is a low-pass filter.
This is shown in FIG. The delay circuit 300 delays the signal of the FFT circuit 204 so as to be the same as the delay of the transmission path characteristic at each carrier position. Next, the complex division circuit 307 divides the signal after the FFT by the transmission path characteristic of the output of the carrier interpolation circuit 306 to equalize the received data signal.

図17(a)に示すように、主波に対して遅延波が存在する場合は、送信側の有効シンボル期間を取り出して復調を行えば、シンボル間干渉なく信号の復調を行うことができるが、図17(b)のように、主波に先行する先行波が存在する場合、例えば主波の位置を0とした時に先行波が−Tgの位置にあるとすると、有効シンボル期間を切り出してFFT回路に送った場合、図17(b)の斜線の部分にシンボル間干渉を生じる。従って、送信側とは異なる位置で、図17(c)に示すような位置でシンボルを切り出してFFT回路に送ることにより、先行波が存在する場合でもガード期間内であればシンボル間干渉のない受信が可能となる。   As shown in FIG. 17A, when there is a delayed wave with respect to the main wave, the signal can be demodulated without intersymbol interference if the effective symbol period on the transmitting side is extracted and demodulated. As shown in FIG. 17B, when there is a preceding wave preceding the main wave, for example, assuming that the preceding wave is at the position of -Tg when the position of the main wave is 0, the effective symbol period is cut out. When the signal is sent to the FFT circuit, intersymbol interference occurs in the hatched portion in FIG. Accordingly, by extracting a symbol at a position different from the transmission side as shown in FIG. 17C and sending it to the FFT circuit, there is no intersymbol interference within the guard period even if there is a preceding wave. Reception is possible.

しかし、このような場合、信号の帯域が前記SPの補間信号の帯域の外に出る。そのため、SP補間フィルタとしてローパスフィルタでなく、図16(b)に示すような複素フィルタを使う必要が生じる。 この対策として、例えば、特許文献1では、図18に示すように信号を巡回的に並べ替える方法が提案されている。特許文献1では、−Tgの先行波がある場合、図18(c)のように、シンボルを切出す。この時に、図16(b)のような複素フィルタを用いる必要があるため、シンボルを切り出した後に、図18(d)のように、信号を巡回的に並べ替える。すると、図18(c)と、同一になるため、補間フィルタとして図16(a)に示すローパスフィルタを用いることができる。   However, in such a case, the signal band is out of the SP interpolation signal band. Therefore, it is necessary to use a complex filter as shown in FIG. 16B instead of a low-pass filter as the SP interpolation filter. As a countermeasure for this, for example, Patent Document 1 proposes a method of cyclically rearranging signals as shown in FIG. In Patent Document 1, when there is a preceding wave of −Tg, a symbol is cut out as shown in FIG. At this time, since it is necessary to use a complex filter as shown in FIG. 16B, after the symbols are cut out, the signals are rearranged cyclically as shown in FIG. Then, since it becomes the same as FIG. 18C, the low pass filter shown in FIG. 16A can be used as the interpolation filter.

また、図19のように、信号成分がSP補間フィルタの帯域外となるために、Tg/2だけ固定的にシフトして、信号成分をSP補間フィルタの帯域中央に入るようにする場合もある。
特開2003−229831
Further, as shown in FIG. 19, since the signal component is out of the band of the SP interpolation filter, there is a case where the signal component is shifted fixedly by Tg / 2 so that the signal component enters the center of the band of the SP interpolation filter. .
JP 2003-229831 A

上記、従来の技術において、ガード期間内のマルチパスが存在する場合に、受信信号を巡回的に並べ替えることにより、SP補間フィルタとして、ローパスフィルタを使うことができた。
しかし、ネットワークがSFNで行われる場合、サービスエリア外からの信号が長遅延波として受信される場合がある。この場合、遅延波が必ずしも、ガードインターバル以内に収まるとは限らず、ガード長を超えてくる長遅延波も存在する。
In the above conventional technique, when there are multipaths within the guard period, a low-pass filter can be used as the SP interpolation filter by reordering the received signals.
However, when the network is performed by SFN, a signal from outside the service area may be received as a long delay wave. In this case, the delayed wave does not necessarily fall within the guard interval, and there is a long delayed wave exceeding the guard length.

上記従来の技術は、ガード期間内のマルチパスが存在する場合にその対策を示しているが、ガード長を超えてくる遅延波に対して、その対策を示していない。
本発明は、シンボル切り出し位置と、SP補間フィルタとを独立に制御して、ガード長を超えてくる遅延波が存在する場合でも、シンボル間干渉による受信特性の劣化を軽減することを目的とする。
The above conventional technique shows a countermeasure when there are multipaths within the guard period, but does not show a countermeasure against a delayed wave exceeding the guard length.
An object of the present invention is to control the symbol cutout position and the SP interpolation filter independently, and to reduce the degradation of reception characteristics due to intersymbol interference even when there is a delayed wave exceeding the guard length. .

上記の目的を達成するために、本発明は、OFDM(直交周波数分割多重)信号を受信して、当該OFDM信号は、有効シンボル期間の先頭に有効シンボル期間後部の信号が巡回的に複写されたガード期間を有するOFDM変調信号であって、前記OFDM信号を受信する受信装置において、キャリア毎に

Figure 2008042575
を乗じて、FFT後の波形をキャリア毎に可変に回転させることにより、時間軸領域の信号を可変にシフトする可変シフト手段を有することを特徴とする。ガード期間GI=有効シンボル長に対する割合,NはFFT後のキャリア番号:無効キャリアを含む。αはシフト量を与える定数)
また、前記可変シフト手段は、数種類のシフト量を用いてシフトされ、その中でエラーレートが最小になるシフト量に固定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention receives an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal, and the OFDM signal is cyclically copied at the beginning of the effective symbol period at the end of the effective symbol period. An OFDM modulated signal having a guard period, and a receiving apparatus that receives the OFDM signal, for each carrier
Figure 2008042575
And a variable shift means for variably shifting the signal in the time axis region by rotating the waveform after FFT variably for each carrier. Guard period GI = ratio to effective symbol length, N includes carrier number after FFT: invalid carrier. α is a constant that gives the shift amount)
Further, the variable shift means is characterized in that it is shifted by using several kinds of shift amounts, and among them, the shift amount is fixed at a minimum error rate.

以上説明したように、本発明によれば、ガードインターバルを超えてくる遅延波に対しても、FFT後に信号を回転することにより、シンボル間干渉とは独立にSP補間フィルタ位置を設定できる。そのため、補間フィルタとしてローパスフィルタを用いて、仮想的な複素フィルターを実現することができるため、従来のFFT窓位置では受信不可能であった遅延波が存在する場合でも、受信可能となる場合がある。
本発明によれば、ガード長を超えてくるマルチパスを簡易に等化できる受信方法、及び受信装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the SP interpolation filter position can be set independently of intersymbol interference by rotating a signal after FFT even for a delayed wave exceeding the guard interval. Therefore, since a virtual complex filter can be realized using a low-pass filter as an interpolation filter, reception may be possible even when there is a delayed wave that cannot be received at the conventional FFT window position. is there.
According to the present invention, it is possible to provide a receiving method and a receiving apparatus that can easily equalize a multipath exceeding the guard length.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
(実施の形態1)
本実施の形態の基本的な受信ブロック図の構成を図8に、等化処理のブロック図を図1に示す。 アンテナ200よりOFDM信号はチューナ部201に入力される。チューナ部201で選局し、選局した信号を所定の帯域にダウンコンバートし、A/D変換器202に入力する。A/D変換器202でA/D変換した後、直交検波回路203に入力する。直交検波回路203で直交検波し、直交検波した信号を、同期回路205及びFFT回路204に出力する。同期回路205では、シンボル同期、サンプリング周波数同期、周波数同期などの同期の処理を行う。なお、同期回路205には、FFT窓位置決定回路が含まれFFT窓位置決定回路により、FFTの窓位置を決定する。本実施の形態では、誤り訂正回路より算出されたエラーレートの情報を用いて、FFTの窓位置をシフトし、最終的にエラーレートが最小となる窓位置を決定する。これについては、後述する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 8 shows a configuration of a basic reception block diagram of the present embodiment, and FIG. 1 shows a block diagram of equalization processing. An OFDM signal is input to the tuner unit 201 from the antenna 200. The tuner unit 201 selects a channel, down-converts the selected signal to a predetermined band, and inputs the signal to the A / D converter 202. After A / D conversion by the A / D converter 202, the signal is input to the quadrature detection circuit 203. The quadrature detection circuit 203 performs quadrature detection, and the quadrature detection signal is output to the synchronization circuit 205 and the FFT circuit 204. The synchronization circuit 205 performs synchronization processing such as symbol synchronization, sampling frequency synchronization, and frequency synchronization. The synchronization circuit 205 includes an FFT window position determination circuit, and the FFT window position determination circuit determines the FFT window position. In this embodiment, using the error rate information calculated by the error correction circuit, the FFT window position is shifted, and the window position at which the error rate is finally minimized is determined. This will be described later.

FFT回路204は、時間領域の信号をFFT処理して周波数領域の信号に変換する。FFT後の信号は等化回路206で等化処理し、等化処理された信号はデインタリーブ回路207でデインタリーブした後、誤り訂正回路208で、誤り訂正処理を施す。次に等化回路206の詳細について図1を用いて説明する。FFT回路204の出力は、キャリア毎に、所定の回転数を乗算器209で乗じることにより、可変に回転させることにより変調する。これは、時間領域で等価的にシフトすることを意味するため、可変シフト手段210により、シフトされたとみなせる。次に、回転された信号から、SP抽出回路301により、SP信号を抽出する。SP信号発生回路302は送信側のSP信号を発生する。複素除算回路303は、受信したSP信号を送信側のSP信号で除算する。これにより、SP信号位置の伝送路特性を推定する。次に、メモリ304は、時間軸補間するに必要なシンボルだけSP信号を蓄積する。シンボル補間回路305はSP信号位置の伝送路特性を時間軸方向に補間する。シンボル方向に補間されたSP信号を図15に示す。       The FFT circuit 204 performs FFT processing on the time domain signal and converts it to a frequency domain signal. The signal after the FFT is equalized by the equalization circuit 206, and the equalized signal is deinterleaved by the deinterleave circuit 207 and then subjected to error correction processing by the error correction circuit 208. Next, details of the equalization circuit 206 will be described with reference to FIG. The output of the FFT circuit 204 is modulated by being variably rotated by multiplying a predetermined number of rotations by a multiplier 209 for each carrier. Since this means that the shift is equivalent in the time domain, it can be regarded as shifted by the variable shift means 210. Next, the SP signal is extracted from the rotated signal by the SP extraction circuit 301. The SP signal generation circuit 302 generates an SP signal on the transmission side. The complex division circuit 303 divides the received SP signal by the SP signal on the transmission side. Thereby, the transmission path characteristic of the SP signal position is estimated. Next, the memory 304 accumulates SP signals only for symbols necessary for time axis interpolation. The symbol interpolation circuit 305 interpolates the transmission path characteristic at the SP signal position in the time axis direction. FIG. 15 shows the SP signal interpolated in the symbol direction.

これで、3キャリア毎の伝送路特性が推定されるため、キャリア補間回路306で周波数軸方向に補間することにより、全キャリア位置での伝送路特性を推定する。この時の補間フィルタはローパスフィルタである。
次に、更に詳細に、本発明の実施の形態を示す。図13に示すように、まず、時間領域で、OFDM信号を、有効シンボル長遅延させたものとの相関を取る。図13(c)は相関を取った波形、図13(d)は、そのガード相関波形を、スライディング積分した結果である。図13(d)に示すように、ガード相関波形をスライド積分すると、シンボルの境界位置がピークとなる三角波が得られる。しかし、実際には、ノイズ、遅延波の影響のため、必ずしも、シンボルの境界位置に正確にピークが位置する三角波とはならない。
Thus, since the channel characteristics for every three carriers are estimated, the channel characteristics at all carrier positions are estimated by interpolating the carrier interpolation circuit 306 in the frequency axis direction. The interpolation filter at this time is a low-pass filter.
Next, the embodiment of the present invention will be described in more detail. As shown in FIG. 13, first, in the time domain, a correlation is obtained with an OFDM signal delayed by an effective symbol length. FIG. 13C shows a correlation waveform, and FIG. 13D shows the result of sliding integration of the guard correlation waveform. As shown in FIG. 13D, when the guard correlation waveform is slide-integrated, a triangular wave having a peak symbol boundary position is obtained. However, in practice, due to the influence of noise and delayed waves, a triangular wave in which a peak is accurately positioned at the symbol boundary position is not necessarily obtained.

また、小さな遅延波が存在する場合は、シンボルの境界付近に、ピークが存在する三角波が得られるが、遅延波の位置が、どこにあるかは、ガード相関波形からは不明である。従って、遅延波の信号成分を有効に利用するためには、ガード相関波形のみから、正確なシンボル切り出し位置を決定するのは困難である。
従って、このガード相関波形のピーク位置を元に、シンボルの切り出しを行った後、ガード相関波形のピーク位置より前からシンボル切り出しを行う。また、ガード相関波形のピーク位置の後からシンボル切り出しを行う。次に、C/N,エラーレート等ををモニターして、C/Nが或いは、エラーレートが一番良くなる切り出し位置にシンボル切り出し位置を固定する。
When a small delayed wave exists, a triangular wave having a peak is obtained in the vicinity of the symbol boundary. However, the position of the delayed wave is unknown from the guard correlation waveform. Therefore, in order to effectively use the signal component of the delayed wave, it is difficult to determine an accurate symbol cutout position only from the guard correlation waveform.
Therefore, after the symbol is cut out based on the peak position of the guard correlation waveform, the symbol is cut out before the peak position of the guard correlation waveform. Further, symbol extraction is performed after the peak position of the guard correlation waveform. Next, C / N, error rate, etc. are monitored, and the symbol cutout position is fixed at the cutout position where C / N or the error rate is the best.

このようにすることで、ガードインターバル以内の遅延波が存在する場合のシンボル切り出し位置を最適な位置に固定することができる。
しかし、先行波が存在する場合は、図16(a)に示すように、通常のローパスフィルタを用いたSP補間フィルターの場合、信号成分がその帯域外に出るため、信号成分の帯域をSP補間フィルターが削ることになる。従って、これを避けるためには、複素フィルターを用いる必要がある。或いは、信号を巡回的に並べ替える必要がある。
In this way, the symbol cutout position when there is a delayed wave within the guard interval can be fixed at the optimum position.
However, when a preceding wave exists, as shown in FIG. 16A, in the case of an SP interpolation filter using a normal low-pass filter, the signal component goes out of the band, so the signal component band is SP-interpolated. The filter will be sharpened. Therefore, in order to avoid this, it is necessary to use a complex filter. Alternatively, the signals need to be rearranged cyclically.

本実施の形態では、図1に示すように、受信した信号を周波数領域で回転することにより、その信号帯域を、SP補間に用いるローパスフィルタの帯域に入るように、シフトする。なお、図1は、FFT後に回転処理がある以外は従来例の図14と同じである。
次に、具体的に、シンボル間干渉とSP補間フィルターの関係について説明する。
図2は、2波マルチパス環境で、D/U=0dBとし、主波の位置を固定して、遅延波の遅延時間を変えて、エラーレートの変化をシミュレーションしたものである。
シミュレーションは、ガード長 Tg=Tu/8で行った。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, by rotating the received signal in the frequency domain, the signal band is shifted so as to fall within the band of the low-pass filter used for SP interpolation. FIG. 1 is the same as FIG. 14 of the conventional example except that there is a rotation process after FFT.
Next, the relationship between intersymbol interference and the SP interpolation filter will be specifically described.
FIG. 2 shows a simulation of changes in the error rate by setting D / U = 0 dB, fixing the position of the main wave, and changing the delay time of the delay wave in a two-wave multipath environment.
The simulation was performed with a guard length Tg = Tu / 8.

図2では、シンボル切り出し位置を、送信側の有効シンボルの先頭に設定している。そのため、遅延波の遅延時間をt=Tgまで変化させてもエラーレートに変化は見られない。しかし、t=Tgを超える遅延波の場合は、遅延時間が大きくなるにつれて、シンボル間干渉による劣化が大きくなり、エラーレートが劣化する。シンボル切り出し位置を送信側の有効シンボルの先頭に設定しているため、マルチパスが先行波である場合は、t=0以下になると、先行波の到来時間が早くなるにつれて、シンボル間干渉によりエラーレートは劣化する。   In FIG. 2, the symbol cutout position is set to the head of the effective symbol on the transmission side. Therefore, even if the delay time of the delay wave is changed to t = Tg, no change is seen in the error rate. However, in the case of a delayed wave exceeding t = Tg, as the delay time increases, the deterioration due to intersymbol interference increases and the error rate deteriorates. Since the symbol cut-out position is set at the beginning of the effective symbol on the transmission side, when multipath is a preceding wave, if t = 0 or less, an error due to intersymbol interference occurs as the arrival time of the preceding wave becomes earlier The rate is degraded.

次にSP補間フィルターは、シンボル切り出し位置を送信側の有効シンボルの先頭に設定した場合、伝送路特性はフラットになり、その補間フィルターの帯域は、図3のような位置関係となる。図3の下部にSP補間フィルタの特性を示し、図3の上部実線でSP補間フィルタの帯域外になることによるエラーレートの劣化の図を、破線のシンボル間干渉による劣化と同じグラフに示している。図3から明らかなように、信号成分が補間フィルターの帯域を出ると、シンボル間干渉による劣化よりもエラーレートが大きく劣化する。図3の場合、ガード内遅延波であればSP補間フィルタによる劣化はないが、ガードを超える遅延波が存在する場合、シンボル間干渉による性能劣化よりも、信号成分がフィルターの帯域外に出ることによる劣化が支配的となる。   Next, in the SP interpolation filter, when the symbol cut-out position is set at the head of the effective symbol on the transmission side, the transmission path characteristics are flat, and the band of the interpolation filter has a positional relationship as shown in FIG. The characteristic of the SP interpolation filter is shown in the lower part of FIG. 3, and the graph of the error rate degradation caused by the fact that the upper solid line in FIG. Yes. As is apparent from FIG. 3, when the signal component leaves the band of the interpolation filter, the error rate deteriorates more than the deterioration due to intersymbol interference. In the case of FIG. 3, there is no degradation due to the SP interpolation filter if it is a delayed wave within the guard, but when there is a delayed wave exceeding the guard, the signal component goes out of the filter band rather than the performance degradation due to intersymbol interference. Deterioration due to becomes dominant.

また、図3の場合、マルチパスが存在すると、シンボル間干渉による劣化と、SP補間フィルタの帯域外となることによる劣化による特性が前ゴーストと後ゴーストで非対称となる。
そこで、本実施の形態では、Tg/2だけ固定的に変調を施して、図4のような位置関係とした。この場合、基準となる位置がガードの中央となり、Tg/2の前ゴースト、Tg/2の後ゴーストに対応すると考えることができる。
In the case of FIG. 3, when multipath exists, characteristics due to degradation due to inter-symbol interference and degradation due to out of band of the SP interpolation filter become asymmetric between the front ghost and the rear ghost.
Therefore, in the present embodiment, the modulation is fixedly performed by Tg / 2 and the positional relationship as shown in FIG. 4 is obtained. In this case, it can be considered that the reference position is the center of the guard and corresponds to the front ghost of Tg / 2 and the rear ghost of Tg / 2.

なお、Tg/2の固定的な変調は、受信OFDM信号をFFT後に、キャリア毎に

Figure 2008042575
を乗じて、FFT後の波形を回転させる処理である。これにより、時間領域で見た場合の信号をシフトすることができる。
(ガード期間GI=有効シンボル長に対する割合,NはFFT後のキャリア番号:無効キャリアを含む)
本発明は、ガードを超える遅延波が存在する場合、図4に示すシンボル間干渉による劣化と、SP補間フィルタによる劣化の関係を適応的に制御する方法に関する。本発明のフローチャートを図5に示す。また、これに対応するブロック図を図8に示す。 Note that fixed modulation of Tg / 2 is performed for each carrier after FFT of the received OFDM signal.
Figure 2008042575
Is a process of rotating the waveform after the FFT. This makes it possible to shift the signal when viewed in the time domain.
(Guard period GI = ratio to effective symbol length, N is carrier number after FFT: including invalid carrier)
The present invention relates to a method for adaptively controlling the relationship between deterioration due to intersymbol interference shown in FIG. 4 and deterioration due to an SP interpolation filter when there is a delayed wave exceeding the guard. A flowchart of the present invention is shown in FIG. A block diagram corresponding to this is shown in FIG.

まず、ガード相関波形よりシンボル切り出し位置を仮決定する。次に、誤り訂正回路よりエラーレートの情報を得る。次にシンボル切り出し位置をシフトしてエラーレートの情報を得る。これを予め決められた切り出し位置の回数だけ繰り返しエラーレートが最小となる窓位置をシンボル切り出し位置とする。
次に、信号成分を予め決められた位置の回数だけ変調による信号成分のシフトを繰り返し、エラーレートが最小となる回転を決定する。
First, the symbol cutout position is provisionally determined from the guard correlation waveform. Next, error rate information is obtained from the error correction circuit. Next, the symbol cutout position is shifted to obtain error rate information. This is repeated as many times as the number of cutout positions determined in advance, and the window position where the error rate is minimized is set as the symbol cutout position.
Next, the shift of the signal component by modulation is repeated as many times as the number of predetermined positions of the signal component to determine the rotation that minimizes the error rate.

信号成分のシフトは、

Figure 2008042575
のαの値を変化させて行う。本実施の形態では、α=0, 0.5, 1, 1.5, 2の5種類に変化させて、それぞれの場合のエラーレートを確認した。なお、フローチャートでは、便宜上最初にα=1、すなわち、Tg/2のシフトを行ない、それとは別に信号成分のシフトを行うように記載しているが、実際の回路では、図8に示すように、初期設定のTg/2の回路の信号成分のシフトのシフト量を変える事によって実現している。 The signal component shift is
Figure 2008042575
This is done by changing the value of α. In the present embodiment, the error rate in each case was confirmed by changing to α = 0, 0.5, 1, 1.5, and 2. In the flowchart, for convenience, α = 1, that is, a shift of Tg / 2 is performed first, and a signal component is shifted separately, but in an actual circuit, as shown in FIG. This is realized by changing the shift amount of the signal component shift of the initially set Tg / 2 circuit.

このようにして、シンボル切り出し位置、信号成分のシフトを決定して、以降、その位置に固定して通常の受信処理に移る。
図6にガード外の遅延波が存在する場合のシンボル切り出し位置と、信号成分の変調によるシフトをした結果の、シンボル間干渉による劣化と、ローパスフィルタを用いたSP補間フィルタによる劣化の特性を示す。図6のように信号成分をシフトすると、ガード長より長い遅延波が存在する場合、図3、図4に比べSP補間フィルタによる劣化がなく、シンボル間干渉による劣化のみとなることが推定される。
In this way, the symbol cutout position and the shift of the signal component are determined, and thereafter, the position is fixed at the position and the normal reception process is started.
FIG. 6 shows the symbol cut-out position when there is a delayed wave outside the guard, the deterioration due to inter-symbol interference as a result of the shift by modulation of the signal component, and the deterioration characteristics due to the SP interpolation filter using a low-pass filter. . When the signal component is shifted as shown in FIG. 6, it is estimated that when there is a delayed wave longer than the guard length, there is no deterioration due to the SP interpolation filter as compared with FIGS. .

これを、実際にシミュレーションした結果を図7に示す。
図7は、2波マルチパスで、マルチパスの遅延波の遅延時間を変化させて、その遅延時間で受信可能な最大のマルチパスのレベル(D/U比)をシミュレーションした。
シミュレーション条件は、DVB−Tで、8kモード、ガード1/8、64QAM、CR=3/4、である。この条件では、ガード長が112usであるため、シミュレーション結果も、ほぼ100usを過ぎたあたりから、シンボル間干渉により、受信できるマルチパスのD/Uが大きくなっている。すなわち、小さなマルチパスでないと受信不可能であることを示している。図7の破線のデータは、信号成分を固定的にTg/2変調した場合であり、図7の実線のデータは、Tg変調した例である。
FIG. 7 shows the result of actual simulation.
FIG. 7 simulates the maximum multipath level (D / U ratio) that can be received with the delay time by changing the delay time of the multipath delay wave in two-wave multipath.
The simulation conditions are DVB-T, 8k mode, guard 1/8, 64QAM, and CR = 3/4. Under this condition, since the guard length is 112 us, the simulation result also shows that the multipath D / U that can be received is increased due to inter-symbol interference after almost 100 us. In other words, it indicates that reception is not possible unless the multipath is small. The broken line data in FIG. 7 is a case where the signal component is fixedly Tg / 2 modulated, and the solid line data in FIG. 7 is an example in which Tg modulation is performed.

この結果から、Tg/2変調したものは、遅延波の遅延時間が180usあたりから、SP補間フィルターの通過帯域から信号成分がはみ出すことにより劣化が始まるのに対し、Tg変調したものは、遅延波の遅延時間が240us離れた辺りからSP補間フィルターの影響が見られる。また、この結果から、遅延波の遅延時間が220usの場合、Tg/2変調したものは、D/U=20dBの小さな遅延波しか、受信できないのに対し、Tg変調したものはD/U=13dBの遅延波がある場合でも受信可能である。   From this result, in the case of Tg / 2 modulation, deterioration starts when the delay time of the delay wave is around 180 us and the signal component protrudes from the pass band of the SP interpolation filter, whereas in the case of Tg modulation, the delay wave The influence of the SP interpolation filter can be seen around the delay time of 240 us. Also, from this result, when the delay time of the delay wave is 220 us, the Tg / 2 modulated signal can receive only a small delayed wave of D / U = 20 dB, whereas the Tg modulated signal is D / U = Even if there is a 13 dB delayed wave, reception is possible.

したがって、従来の固定的な位相関係の処理に比べ、ガード外遅延波が存在する場合は、性能が改善されることが分かる。
なお、本実施の形態では、FFT窓位置および信号のシフト手段の決定のために、誤り訂正回路からのエラーレートを用いたが、C/Nその他、受信処理後の信号の品質を判断できる他の指標を用いてFFT窓位置および信号のシフト量、すなわちFFT後における信号の回転量を決めても良い。
Therefore, it can be seen that the performance is improved when the non-guard delay wave is present as compared with the conventional fixed phase relationship processing.
In this embodiment, the error rate from the error correction circuit is used to determine the FFT window position and the signal shift means. However, the C / N and other signals that can be used to determine the quality of the signal after reception processing are used. The FFT window position and the shift amount of the signal, that is, the rotation amount of the signal after the FFT may be determined using the index.

なお、本明細書では、シンボル切り出し位置と、FFT窓位置をほぼ同様の意味で用いている。   In this specification, the symbol cut-out position and the FFT window position are used in a substantially similar meaning.

本発明にかかるシフト手段および回路は、ガードインターバルを大きく越える遅延時間差のマルチパス波が到来した場合でも、FFT窓位置にもとづくシンボル間干渉による劣化とSP補間フィルタによる劣化を分離して、それぞれ最適な位置に設定することが可能である。そのため、SFN環境におけるガードインターバルを超えてくる長遅延の遅延波が存在する場合でも、最適なFFT窓位置およびSP補間フィルタの適用位置の設定が可能となる。このような機能は、例えば、PDPや液晶テレビはもちろん、STB、DVDレコーダなどの地上デジタル放送受信機能を有する各種装置、および地上デジタル放送波解析装置、並びにそれらの装置に搭載される集積回路などに利用することができる。   The shift means and circuit according to the present invention separate the deterioration due to inter-symbol interference based on the FFT window position and the deterioration due to the SP interpolation filter, even when a multipath wave with a delay time difference that greatly exceeds the guard interval arrives. It is possible to set the position. Therefore, even when there is a long-delayed delayed wave that exceeds the guard interval in the SFN environment, it is possible to set the optimum FFT window position and SP interpolation filter application position. Such functions include, for example, various devices having a terrestrial digital broadcast receiving function such as a STB and a DVD recorder as well as a PDP and a liquid crystal television, a terrestrial digital broadcast wave analyzing device, and an integrated circuit mounted on these devices. Can be used.

本発明の一実施形態の処理を示すブロック構成図The block block diagram which shows the process of one Embodiment of this invention シンボル間干渉による劣化の説明をする図Diagram explaining degradation due to intersymbol interference SP補間による劣化の説明をする図The figure explaining the deterioration by SP interpolation SP補間による劣化の説明をする図The figure explaining the deterioration by SP interpolation 本発明の処理を示すフローチャートFlow chart showing processing of the present invention SP補間による劣化の説明をする図The figure explaining the deterioration by SP interpolation 本発明の実施形態のシミュレーション結果を示す図The figure which shows the simulation result of embodiment of this invention 本発明の実施形態の処理を示すブロック構成図The block block diagram which shows the process of embodiment of this invention SP信号の配置を示す図The figure which shows arrangement | positioning of SP signal 一般的なOFDM送信機の処理を示すブロック構成図Block configuration diagram showing processing of a general OFDM transmitter ガードインターバルを説明する図Illustration explaining guard interval 一般的なOFDM受信器の処理を示すブロック構成図Block configuration diagram showing processing of a general OFDM receiver 一般的なOFDM受信器の処理を説明する図The figure explaining the processing of a general OFDM receiver 一般的なOFDM受信器の処理を示すブロック構成図Block configuration diagram showing processing of a general OFDM receiver 一般的なOFDM受信器の処理を説明する図The figure explaining the processing of a general OFDM receiver フィルタの特性を説明する図Diagram explaining filter characteristics シンボル間干渉の説明をする図Diagram explaining intersymbol interference 従来技術の処理を説明する図The figure explaining processing of a prior art 従来技術の処理を説明する図The figure explaining processing of a prior art

符号の説明Explanation of symbols

101 誤り訂正符号化部
102 マッピング部
103 インタリーブ部
104 フレーム構成部
105 IFFT部
106 ガードインターバル付加部
200 アンテナ
201 チューナー部
202 A/D変換器
203 直交検波回路
204 FFT回路
205 同期回路
206 等化回路
207 デインタリーブ回路
208 誤り訂正回路
209 乗算器
210 可変シフト手段
300 遅延回路
301 SP抽出回路
302 SP発生回路
303 複素除算回路
304 メモリ
305 シンボル補間回路
306 キャリア補間回路
307 複素除算回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Error correction encoding part 102 Mapping part 103 Interleaving part 104 Frame structure part 105 IFFT part 106 Guard interval addition part 200 Antenna 201 Tuner part 202 A / D converter 203 Orthogonal detection circuit 204 FFT circuit 205 Synchronization circuit 206 Equalization circuit 207 Deinterleave circuit 208 Error correction circuit 209 Multiplier 210 Variable shift means 300 Delay circuit 301 SP extraction circuit 302 SP generation circuit 303 Complex division circuit 304 Memory 305 Symbol interpolation circuit 306 Carrier interpolation circuit 307 Complex division circuit

Claims (6)

OFDM(直交周波数分割多重)信号を受信する受信装置であって、前記OFDM信号は、有効シンボル期間の先頭に前記有効シンボル期間後部の信号が巡回的に複写されたガード期間を有するOFDM変調信号であって、
シンボル同期を確立するシンボル同期手段と、FFT窓位置を決定するFFT窓位置決定手段と、前記FFT窓位置に入る信号をFFTするFFT手段を有し、
前記、FFT後の信号に、
キャリア毎に

Figure 2008042575
を乗じて、FFT後の波形をキャリア毎に可変に回転させることにより、時間軸領域の信号を可変にシフトする可変シフト手段を有するOFDM受信装置(ガード期間GI=有効シンボル長に対する割合,NはFFT後のキャリア番号:無効キャリアを含む。αはシフト量を与える定数)
A receiving apparatus for receiving an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal, wherein the OFDM signal is an OFDM modulation signal having a guard period in which a signal after the effective symbol period is cyclically copied at the beginning of an effective symbol period. There,
Symbol synchronization means for establishing symbol synchronization, FFT window position determination means for determining an FFT window position, and FFT means for performing FFT on a signal entering the FFT window position,
In the signal after FFT,
Per carrier

Figure 2008042575
And an OFDM receiver having variable shift means for variably shifting the signal in the time axis region by rotating the waveform after FFT variably for each carrier (guard period GI = ratio to effective symbol length, N is Carrier number after FFT: including invalid carrier, α is a constant giving the shift amount)
前記可変シフト手段は、予め設定された数種類の可変量(α)を用いて、信号をシフトした後に、それぞれの場合のエラーレートを算出し、その中でエラーレートが最小になるシフト量に設定する請求項1記載の受信装置。   The variable shift means calculates the error rate in each case after shifting the signal using several kinds of preset variable amounts (α), and sets the shift amount that minimizes the error rate. The receiving device according to claim 1. 前記可変シフト手段は、シンボル間干渉による劣化が一番少ない位置にFFT窓位置を設定した後に、FFT演算を行い、その後、可変シフトを行う請求項1記載の受信装置。   The receiving apparatus according to claim 1, wherein the variable shift means performs an FFT operation after setting the FFT window position at a position where the deterioration due to intersymbol interference is the least, and then performs a variable shift. OFDM(直交周波数分割多重)信号を受信する受信装置であって、前記OFDM信号は、有効シンボル期間の先頭に前記有効シンボル期間後部の信号が巡回的に複写されたガード期間を有するOFDM変調信号であって、
シンボル同期を確立し、シンボル同期を確立した後、FFTの窓位置を決定し、前記決定されたFFT窓位置に入る信号をFFTし、
前記、FFT後の信号に、
キャリア毎に
Figure 2008042575

を乗じて、FFT後の波形をキャリア毎に可変に回転させることにより、時間軸領域の信号を可変にシフト処理するOFDM受信方法(ガード期間GI=有効シンボル長に対する割合,NはFFT後のキャリア番号:無効キャリアを含む。αはシフト量を与える定数)
A receiving apparatus for receiving an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) signal, wherein the OFDM signal is an OFDM modulation signal having a guard period in which a signal after the effective symbol period is cyclically copied at the beginning of an effective symbol period. There,
After establishing symbol synchronization, establishing symbol synchronization, determining the FFT window position, and performing FFT on the signal entering the determined FFT window position,
In the signal after FFT,
Per carrier
Figure 2008042575

, And an OFDM reception method in which a time-domain signal is variably shifted by rotating the waveform after FFT variably for each carrier (guard period GI = ratio to effective symbol length, N is carrier after FFT) Number: Including invalid carrier, α is a constant that gives the shift amount)
前記可変シフト処理は、予め設定された数種類の可変量(α)を用いて、信号をシフトした後に、それぞれの場合のエラーレートを算出し、その中でエラーレートが最小になるシフト量に設定する請求項4記載の受信方法。   The variable shift process uses several preset variable amounts (α) to shift the signal, calculates the error rate in each case, and sets the shift amount that minimizes the error rate. The receiving method according to claim 4. 前記可変シフト手段は、シンボル間干渉による劣化が一番少ない位置にFFT窓位置を設定した後に、FFT演算を行い、その後、可変シフトを行う請求項4記載の受信方法。   5. The receiving method according to claim 4, wherein the variable shift means performs an FFT operation after setting the FFT window position at a position where the degradation due to intersymbol interference is least, and then performs a variable shift.
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