JP2008131352A - １セグメント信号生成装置及び１セグメント信号生成プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な回路構成で、ＯＦＤＭ信号から１セグメントのみを抽出した１セグメント信号を生成することができる１セグメント信号生成装置及び１セグメント信号生成プログラムを提供する。
【解決手段】１セグメント信号生成装置１は、複数のセグメントからなるデジタル放送信号から所定の１セグメントを抽出した１セグメント信号を生成するものであって、ＦＦＴ手段（高速フーリエ変換手段）３と、１セグ放送検出手段（制御信号検出手段）５と、１２セグメントデータ消去手段（１セグメントスペクトル抽出手段）７と、信号再生手段９と、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換手段）１１と、ＧＩ付加手段（ガードインターバル付加手段）１３と、を備える構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、地上デジタル放送信号から１セグメント信号を生成する１セグメント信号生成装置及び１セグメント信号生成プログラムに関する。

従来、地上デジタルテレビジョン放送におけるデジタル放送信号（ＯＦＤＭ信号：Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）は全１３セグメントからなり、このデジタル放送信号を再送信する再送信システムでは、当該デジタル放送信号を受信して増幅し、全１３セグメントのままＳＦＮ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で再送信するか、或いは、送信チャンネルを変更して再送信している。これらのようにデジタル放送信号を再送信する場合、いわゆるギャップフィラー（ＧＦ：Ｇａｐ Ｆｉｌｌｅｒ）と呼ばれる装置等の送信設備が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

いずれにせよ、従来のデジタル放送信号の再送信では、全１３セグメントをそのまま再送信するものである。なお、デジタル放送信号、すなわち、全１３セグメントからなるＯＦＤＭ信号は、各セグメントを構成する多数のキャリアの直交性を利用した周波数分割多重方式の信号である。

ところで、近年、携帯機器を対象とする地上デジタル放送において、全１３セグメントのうち、スペクトルの中央の１セグメントによる携帯機器向け或いは移動体向けの放送サービスが開始されている。この１セグメント放送サービスは、ＯＦＤＭ信号の１セグメントに信号をのせて、携帯機器でテレビ番組の視聴を可能とするものである。
特開２００５−３４１１９５号公報

しかしながら、地上デジタル放送において、全１３セグメントを必要とせず、携帯機器向けの１セグメントのみを必要とする場合、全１３セグメントからなるＯＦＤＭ信号の１セグメント以外の１２セグメントのＯＦＤＭ信号の再送信が必要でないばかりか、この１２セグメントのＯＦＤＭ信号を再送信すると、１セグメント放送サービスのサービスエリア内の携帯機器以外の固定機器において、マルチパスによる等価的なＣ／Ｎ劣化を招くおそれがある。

このマルチパスによる等価的なＣ／Ｎ劣化を防止するために、全１３セグメントからなるＯＦＤＭ信号から、一般的なＢＰＦ（Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）によって、携帯機器にとって不必要な１２セグメントのＯＦＤＭ信号を再送信しないように１セグメントのみを抽出しようとする場合、当該ＯＦＤＭ信号が周波数分割多重方式の信号であるため、１セグメントを構成するキャリアとそれ以外のセグメントを構成するキャリアが直交性を維持しつつ周波数領域で互いに重なりあっており、純粋に１セグメントの成分のみを抽出することが原理的にできないという問題がある。

また、ＯＦＤＭ信号から純粋に１セグメントの成分のみを抽出するために、全１３セグメントからなるＯＦＤＭ信号を一旦復調し、この中から当該１セグメントに該当する１セグメントデータのみを再変調する回路を用いることも想定されるが、当該回路が複雑且つ大がかりになるという問題がある。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、簡単な回路構成で、ＯＦＤＭ信号から１セグメントのみを抽出した１セグメント信号を生成することができる１セグメント信号生成装置及び１セグメント信号生成プログラムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の１セグメント信号生成装置は、１３のセグメントからなる地上デジタル放送の信号から所定の１セグメントの信号を抽出し１セグメント信号を生成する１セグメント信号生成装置であって、高速フーリエ変換手段と、制御信号検出手段と、１セグメントスペクトル抽出手段と、逆高速フーリエ変換手段と、ガードインターバル付加手段と、を備える構成とした。

かかる構成によれば、１セグメント信号生成装置は、高速フーリエ変換手段によって、ガードインターバル（ＧＩ）が付加されていない又はガードインターバルを取り除いた地上デジタル放送の信号に高速フーリエ変換を施す。つまり、この高速フーリエ変換手段は、時間軸上の離散的な時刻ごとの電圧の変化で表される地上デジタル放送の信号を周波数軸上の離散的な周波数ごとの電圧（スペクトル）に変換する。続いて、１セグメント信号生成装置は、制御信号検出手段によって、高速フーリエ変換手段で変換された周波数スペクトルの中から、所定の制御信号を検出する。この所定の制御信号は、ＴＭＣＣ信号であって、これにより、１セグメント放送の有無を判定する。

そして、１セグメント信号生成装置は、１セグメントスペクトル抽出手段によって、制御信号検出手段で検出された所定の制御信号に基づいて、高速フーリエ変換手段で変換された周波数スペクトルの中から、所定の１セグメントの周波数スペクトルに該当する（当該周波数スペクトルの周波数帯域の中央に存在する）所定帯域の周波数スペクトル信号を抽出する。

そして、１セグメント信号生成装置は、逆高速フーリエ変換手段によって、１セグメントスペクトル抽出手段で抽出された所定帯域のスペクトルに逆高速フーリエ変換を施す。つまり、逆高速フーリエ変換は、周波数軸上の離散的な周波数ごとの電圧（スペクトル）を元の時間軸上の離散的な時刻ごとの電圧の変化で表される地上デジタル放送の信号に変換する。そして、１セグメント信号生成装置は、ガードインターバル付加手段によって、逆高速フーリエ変換手段で変換した変換信号に、当該変換信号の一部であるガードインターバルを付加して１セグメント信号を生成する。

請求項２に記載の１セグメント信号生成装置は、請求項１に記載の１セグメント信号生成装置において、信号再生手段を備える構成とした。

かかる構成によれば、１セグメント信号生成装置は、信号再生手段によって、１セグメントスペクトル抽出手段で抽出された所定帯域の周波数スペクトル信号の各周波数に対応するキャリアの正しい信号点の位置を推定し、各信号点の位置を正しい信号点の位置に戻すことにより、雑音を除去する。なお、信号点配置とは、周波数スペクトルを実数と虚数とで表現し直したＩ，Ｑデータを、Ｉ軸及びＱ軸が直交する図上にプロットしたものである。

請求項３に記載の１セグメント信号生成プログラムは、１３のセグメントからなる地上デジタル放送の信号から所定の１セグメントの信号を抽出し１セグメント信号を生成するために、コンピュータを、高速フーリエ変換手段、制御信号検出手段、１セグメントスペクトル抽出手段、逆高速フーリエ変換手段、ガードインターバル付加手段、として機能させる構成とした。

かかる構成によれば、１セグメント信号生成プログラムは、高速フーリエ変換手段によって、ガードインターバル（ＧＩ）が付加されていない又はガードインターバルを取り除いた地上デジタル放送の信号に高速フーリエ変換を施し、制御信号検出手段によって、高速フーリエ変換手段で変換された周波数スペクトルの中から、所定の制御信号を検出する。そして、１セグメント信号生成プログラムは、１セグメントスペクトル抽出手段によって、制御信号検出手段で検出された所定の制御信号に基づいて、高速フーリエ変換手段で変換された周波数スペクトルの中から、所定の１セグメントの周波数スペクトルに該当する所定帯域の周波数スペクトル信号を抽出し、逆高速フーリエ変換手段によって、１セグメントスペクトル抽出手段で抽出された所定帯域のスペクトルに逆高速フーリエ変換を施す。そして、１セグメント信号生成プログラムは、ガードインターバル付加手段によって、逆高速フーリエ変換手段で変換した変換信号に、当該変換信号の一部であるガードインターバルを付加して１セグメント信号を生成する。

請求項１、３に記載の発明によれば、地上デジタル放送において、全１３セグメントを必要とせず、携帯機器向けの１セグメントのみを必要とする場合、デジタル放送信号の復調を行うことのない簡単な回路構成により、地上デジタル放送の信号であるＯＦＤＭ信号から１セグメントのみを抽出した１セグメント信号を生成することができる。

請求項２に記載の発明によれば、雑音が除去された１セグメント信号を生成することができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。
（１セグメント信号生成装置の構成）
図１は、１セグメント信号生成装置のブロック図である。この図１に示すように、１セグメント信号生成装置１は、入力されたＯＦＤＭ信号から、１セグメントからなる１セグメント信号を生成して出力するもので、ＦＦＴ手段（高速フーリエ変換手段）３と、１セグ放送検出手段（制御信号検出手段）５と、１２セグメントデータ消去手段（１セグメントスペクトル抽出手段）７と、信号再生手段９と、ＩＦＦＴ手段（逆高速フーリエ変換手段）１１と、ＧＩ付加手段（ガードインターバル付加手段）１３とを備えている。なお、入力されたＯＦＤＭ信号は、ガードインターバルが付加されていない１３セグメントからなるＯＦＤＭ信号である。ちなみに、ガードインターバルが付加されていないＯＦＤＭ信号は、次に示す式で表される。

まず、１セグメント信号生成装置１の構成の説明に先立ち、図３を参照してＯＦＤＭ信号の説明を行う。図３は、周波数を横軸に取った場合のＯＦＤＭ信号のセグメントの配置を示した図である。ＯＦＤＭ信号は、図３に示すように、周波数全帯域（帯域幅約５．７ＭＨｚ）の中央にセグメントＮｏ．０が位置し、この左右に順次、セグメントＮｏが割り付けられており、全１３セグメントからなる信号である。

部分受信部は、周波数帯域の中で、周波数の値がちょうど真ん中（中央）の帯域に該当し、携帯機器（部分受信用受信機）が受信できるセグメントである。なお、図３において、ＣＰは基準パイロットとなる周波数信号を示している。これより、図１に戻り、１セグメント信号生成装置１の構成を説明する。

ＦＦＴ手段３は、入力されたＯＦＤＭ信号に、高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を施すものである。つまり、このＦＦＴ手段３は、時間軸上の離散的な時刻ごとの電圧の変化で表されるＯＦＤＭ信号を、周波数軸上の離散的な周波数ごとの電圧（周波数スペクトル）に変換する。

１セグ放送検出手段５は、ＦＦＴ手段３で変換された周波数スペクトルの中から、所定の制御信号（ＴＭＣＣ信号）を検出するものである。このＴＭＣＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ａｎｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）信号は、伝送多重制御を可能にする制御信号である。そして、１セグ放送検出手段５は、ＴＭＣＣ信号の記述に基づいて、入力されたＯＦＤＭ信号が１セグメント放送サービスを実施しているものか否かを判定し、１セグ放送サービスを実施していると判定した場合には、１２セグメントデータ消去手段７に次の処理を実行させ、１セグ放送サービスを実施していると判定しなかった場合には、処理を終了させる。

１２セグメントデータ消去手段７は、１セグ放送検出手段５でＴＭＣＣ信号が検出され、１セグ放送サービスが実施されていると判定された場合に、ＦＦＴ手段３から出力された周波数スペクトルから、所定の１セグメント（セグメントＮｏ．０の部分受信部）に該当するスペクトル、すなわち、当該周波数スペクトルの周波数帯域の中央に存在する所定帯域のスペクトルを抽出するものである。

なお、この１２セグメントデータ消去手段７の実際の構成としては、周波数スペクトルをメモリに格納して必要な周波数スペクトルのみを読み出す構成が挙げられる。例えば、１３個のセグメントのデータをセグメントごとにメモリの所定の領域に格納して、所望のセグメントのみを読み出す。また、予め、１２セグメントのデータを格納するメモリの領域にデータとして“０”を入れておき（０ｖとしておく）、この領域の上書きを禁止しておいて後で読み出すことで、読み出した際には、１２セグメントのデータは０となり、これにより１セグメントのみを抽出し、他の１２セグメントのデータは消去したことになる。

また、この１２セグメントデータ消去手段７を、入力端子と出力端子とを備えたケースと、周波数スペクトルの数（キャリアの本数）に相当する配線とで構成し、ケースの入力端子とＦＦＴ手段３とを当該配線を介して接続し、出力端子と信号再生手段９とを当該配線を介して接続する。そして、ケース内では、所定帯域の周波数スペクトルに該当する箇所のみ通電するように他の箇所を断線しておく（単なる“箱”で構成する場合、箱の外装部に設けた入出力の端子を箱内部で接続しない）構成が想定される。

なお、この１２セグメントデータ消去手段７が周波数スペクトルの周波数帯域の中央に存在する所定帯域のスペクトルを抽出することは、各スペクトルに対応するキャリアに付されたキャリア番号を手がかりにして、所定のキャリア番号のみを抽出することと同義である。

ここで、図２を参照して、１２セグメントデータ消去手段７に入力される周波数スペクトルと出力される周波数スペクトルとについて説明する。図２に示した周波数スペクトルは、横軸に周波数ｆ、縦軸に電圧ｖをとったものである。

この図２に示すように、１２セグメントデータ消去手段７に入力される周波数スペクトルは、ＦＦＴ手段３で高速フーリエ変換が施された１３個のセグメントからなるものであり、出力される周波数スペクトルは、周波数帯域の中央に位置するセグメントのみを抽出した１個のセグメントからなるものである。

このように、ＯＦＤＭ信号にＦＦＴ手段３で高速フーリエ変換が施されることで、１３個のセグメントは、破線で区切ったように周波数軸上で明確に区分けされる。そして、これら１３個のセグメントは、１２セグメントデータ消去手段７の実際の構成で説明したように、１３個のセグメントごとにメモリ（図示せず）の所定の領域に格納することができ、所望の領域（セグメントＮｏ．０の部分受信部のセグメント［図３参照］）のみを読み出すことができる。つまり、この場合、周波数帯域の中央に位置するセグメント（ハッチングしたセグメント）以外の図２中左側６個のセグメント及び右側６個のセグメントを読み出さないことで消去している。図１に戻る。

信号再生手段９は、１２セグメントデータ消去手段７で消去された１個のセグメントからなる周波数スペクトル信号に含まれている雑音を除去するものである。この信号再生手段９は、１個のセグメントからなる周波数スペクトルについて、信号点配置図における各周波数スペクトルに対応するキャリアの正しい信号点の位置を推定し、当該信号点配置図の各信号点の位置が正しい信号点の位置からずれている場合に、このずれを雑音とみなし、各信号点の位置を対応する正しい信号点の位置に戻すことで、当該雑音を除去するものである。なお、この信号再生手段９は、１セグメント信号生成装置１の必須の構成ではなく、当該装置１は当該手段９がなくても、１セグメント信号を生成することができる。

信号点配置図は、周波数スペクトルを実数と虚数とで表現し直したＩ，Ｑデータを、Ｉ軸及びＱ軸が直交する図上にプロットしたものである。ここで、信号点配置図の例及び雑音を含む信号点配置図の例を図４に示す。図４（ａ）は、６４ＱＡＭ変調時の信号点（位相点（６４個の点））の位置を示したものである。図４（ｂ）は、６４ＱＡＭ変調時の信号点に雑音が含まれていた場合の信号点の位置を示したものである。

この図４（ｂ）に示したように、信号点の位置が、図４（ａ）に示した正しい信号点の位置を中心に拡がっており、信号再生手段９では、これら拡がった点について平均を取ることで、正しい位置を推定している（図４（ｂ）に示したそれぞれの升の中で平均を取る）。

また、周波数スペクトルは、Ｉ軸成分とＱ軸成分とで表されたキャリアごとの電圧値であるので、例えば、Ｉ，ＱデータはＡ＋ｊＢで表される。Ａは実数部であり、ｊＢは虚数部である。図１に戻る。

ＩＦＦＴ手段１１は、信号再生手段９で雑音が除去された周波数スペクトル信号に、逆高速フーリエ変換を施すものである。つまり、ＩＦＦＴ手段１１は、周波数軸上の離散的な周波数ごとの電圧（周波数スペクトル）を、元の時間軸上の離散的な時刻ごとの電圧の変化（変換信号）に変換する。

ＧＩ付加手段１３は、ＩＦＦＴ手段１１で逆高速フーリエ変換した変換信号の一部（１つの信号の末部分）であるガードインターバルを、当該変換信号を構成する各信号に付加するものである。ＧＩ付加手段１３は、このガードインターバルを付加することで、再送信可能な１セグメント信号を生成して外部に出力する。

この１セグメント信号生成装置によれば、ガードインターバルが付加されていない地上デジタル放送の信号であるＯＦＤＭ信号を入力し、ＦＦＴ手段３によって、高速フーリエ変換を施して、周波数スペクトルにしてから、１２セグメントデータ消去手段７によって、周波数帯域の中央に位置するものだけを抽出することで、部分受信部の１セグメントに該当する周波数スペクトル信号を取り出して、さらに、ＩＦＦＴ手段１１によって逆高速フーリエ変換を施して、変換信号にし、ＧＩ付加手段１３によってガードインターバルを付加することで、１セグメントのみを抽出した１セグメント信号を生成することができる。

また、この１セグメント信号生成装置１によれば、地上デジタル放送において、全１３セグメントを必要とせず、携帯機器向けの１セグメントのみを必要とする際であり、携帯機器と固定機器とが混在し、双方が全１３セグメントからなるＯＦＤＭ信号を受信可能なエリアに、１セグメント信号を再送信する場合に、残りの１２セグメントからなるＯＦＤＭ信号を受信する固定機器に対し、当該固定機器にとって無用となる１２セグメントのＯＦＤＭ信号を無くしているので、マルチパスによる信号劣化を防止することができる。

さらに、この１セグメント信号生成装置１によれば、信号再生手段９によって、雑音が除去された１セグメント信号を生成することができる。

（１セグメント信号生成装置の動作）
次に、図５に示すフローチャートを参照して、１セグメント信号生成装置１の動作を説明する（適宜、図１参照）。
まず、１セグメント信号生成装置１は、ＦＦＴ手段３によって、入力されたＯＦＤＭ信号に高速フーリエ変換を施して、周波数軸上の離散的な周波数ごとの電圧である周波数スペクトルを得る（ステップＳ１）。

続いて、１セグメント信号生成装置１は、１セグ放送検出手段５でＴＭＣＣ信号を検出する（ステップＳ２）。そして、１セグメント信号生成装置１は、検出されたＴＭＣＣ信号の記述に基づいて、１セグ放送が行われているか否かを判定する（ステップＳ３）。１セグメント信号生成装置１は、１セグ放送が行われていると判定しなかった場合（ステップＳ３、Ｎｏ）、動作を終了し、１セグ放送が行われていると判定した場合（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、１２セグメントデータ消去手段７によって、部分受信部の１セグメントに該当する周波数スペクトルのみを抽出する、すなわち、他の１２セグメントの周波数スペクトル（１２セグメントデータ）を消去する（ステップＳ４）。

そして、１セグメント信号生成装置１は、信号再生手段９によって、１セグメントの周波数スペクトルについて、当該周波数スペクトル信号の各周波数スペクトルに対応するキャリアの正しい信号点の位置を推定し、各信号点の位置を正しい位置に配置し直すことで、雑音を除去する（ステップＳ５）。

そして、１セグメント信号生成装置１は、ＩＦＦＴ手段１１によって、信号再生手段９で雑音が除去された周波数スペクトルに、逆高速フーリエ変換を施して変換信号を得る（ステップＳ６）。その後、１セグメント信号生成装置１は、ＧＩ付加手段１３によって、ＩＦＦＴ手段１１で得られた変換信号にガードインターバルを付加した１セグメント信号を生成して出力する（ステップＳ６）。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態では、１セグメント信号生成装置１として説明したが、当該装置１の各構成の処理を実行可能に、コンピュータ上で起動する言語で記述したプログラム（１セグメント信号生成プログラム）として構成することも可能である。

本発明の実施形態に係る１セグメント信号生成装置のブロック図である。 所定帯域の周波数スペクトルを抽出した状態を示した図である。 ＯＦＤＭ信号の複数のセグメントについて示した図である。 信号点配置図の例について示した図である。 図１に示した１セグメント信号生成装置の動作を説明したフローチャートである。

符号の説明

１ １セグメント信号生成装置
３ ＦＦＴ手段（高速フーリエ変換手段）
５ １セグ放送検出手段（制御信号検出手段）
７ １２セグメントデータ消去手段（１セグメントスペクトル抽出手段）
９ 信号再生手段
１１ ＩＦＦＴ手段（逆高速フーリエ変換手段）
１３ ＧＩ付加手段（ガードインターバル付加手段）

Claims (3)

1. １３のセグメントからなる地上デジタル放送の信号から所定の１セグメントの信号を抽出し１セグメント信号を生成する１セグメント信号生成装置であって、
   ガードインターバルが付加されていない又はガードインターバルを取り除いた地上デジタル放送の信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換手段と、
   この高速フーリエ変換手段で変換された周波数スペクトルの中から、所定の制御信号を検出する制御信号検出手段と、
   この制御信号検出手段で検出された所定の制御信号に基づいて、前記高速フーリエ変換手段で変換された周波数スペクトルの中から、前記所定の１セグメントの周波数スペクトルに該当する所定帯域の周波数スペクトル信号を抽出する１セグメントスペクトル抽出手段と、
   この１セグメントスペクトル抽出手段で抽出された所定帯域の周波数スペクトル信号に逆高速フーリエ変換を施す逆高速フーリエ変換手段と、
   この逆高速フーリエ変換手段で変換した変換信号に、当該変換信号の一部であるガードインターバルを付加して前記１セグメント信号を生成するガードインターバル付加手段と、
   を備えることを特徴とする１セグメント信号生成装置。
2. 前記１セグメントスペクトル抽出手段で抽出された所定帯域の周波数スペクトル信号の各周波数スペクトルに対応するキャリアの正しい信号点の位置を推定し、各信号点の位置を正しい信号点の位置に戻すことにより、雑音を除去する信号再生手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の１セグメント信号生成装置。
3. １３のセグメントからなる地上デジタル放送の信号から所定の１セグメントの信号を抽出し１セグメント信号を生成するために、コンピュータを、
   ガードインターバルが付加されていない又はガードインターバルを取り除いた地上デジタル放送の信号に高速フーリエ変換を施す高速フーリエ変換手段、
   この高速フーリエ変換手段で変換された周波数スペクトルの中から、所定の制御信号を検出する制御信号検出手段、
   この制御信号検出手段で検出された所定の制御信号に基づいて、前記高速フーリエ変換手段で変換された周波数スペクトルの中から、前記所定の１セグメントの周波数スペクトルに該当する所定帯域の周波数スペクトル信号を抽出する１セグメントスペクトル抽出手段、
   この１セグメントスペクトル抽出手段で抽出された所定帯域の周波数スペクトル信号に逆高速フーリエ変換を施す逆高速フーリエ変換手段、
   この逆高速フーリエ変換手段で変換した変換信号に、当該変換信号の一部であるガードインターバルを付加して前記１セグメント信号を生成するガードインターバル付加手段、
   として機能させることを特徴とする１セグメント信号生成プログラム。

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