JP2009141818A - Ofdm demodulation apparatus, ofdm demodulation method, ofdm demodulation program, and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplex、以下、略してOFDM)変調されたOFDM信号を復調するOFDM復調装置、OFDM復調方法、OFDM復調プログラムに関する。また、そのようなOFDM復調プログラムを記録した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 OFDM demodulator, an OFDM demodulation method, and an OFDM demodulation program for demodulating an OFDM signal modulated by orthogonal frequency division multiplex (hereinafter, abbreviated as OFDM). The present invention also relates to a computer-readable recording medium on which such an OFDM demodulation program is recorded.
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、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex、以下、略してOFDM)変調が知られている。OFMD変調は、1チャンネル帯域内に設けられたN個(256〜1024個程度)のサブキャリアにより映像信号や音声信号を効率よく伝送することができる変調方式であり、現在、地上デジタル放送や無線LANなどに広く利用されている。 As a modulation scheme suitable for overcoming ghost interference (fading, multipath) by buildings, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex, hereinafter abbreviated as OFDM) modulation is known. OFMD modulation is a modulation method capable of efficiently transmitting video signals and audio signals by N (about 256 to 1024) subcarriers provided in one channel band. Currently, terrestrial digital broadcasting and wireless Widely used for LAN and the like.
OFDM変調では、送信ビットをいくつかまとめて複素信号にマッピングし(QPSK、16QAM、または、64QAM)、さらに、N個の複素信号を逆高速フーリエ変換(IFFT:Inverse Fast Fourier Transform)することによって、ベースバンド(BB:Base Band)OFDM信号を得ている。 In OFDM modulation, several transmission bits are collectively mapped onto a complex signal (QPSK, 16QAM, or 64QAM), and N complex signals are subjected to inverse fast Fourier transform (IFFT), A baseband (BB) OFDM signal is obtained.
OFMD変調によって得られるOFDM信号について、図7を参照しながら、もう少し詳しく説明する。 The OFDM signal obtained by OFMD modulation will be described in more detail with reference to FIG.
OFDM信号は、逐次伝送される複数(100個程度)の伝送シンボルからなる伝送フレームを単位として伝送される。非特許文献1では、1伝送フレームあたりの伝送シンボル数を204個と定義している。情報伝送用の伝送シンボルの他に、フレーム同期用やサービス識別用の伝送シンボルなども、伝送フレーム内に含めることができる。
The OFDM signal is transmitted in units of transmission frames composed of a plurality (about 100) of transmission symbols that are sequentially transmitted. Non-Patent
図7は、各伝送フレームを構成する伝送シンボルの構造を示す図である。伝送シンボル500は、通常、図7に示したように、逆高速フーリエ変換の処理窓に相当する有効シンボル510に、有効シンボル510の終端部511の信号波形を複写したガードインターバル(GI)520を付加することによって構成される。したがって、伝送シンボル期間長Tsは、FsクロックN周期分に相当する有効シンボル期間長Tuと、ガードインターバル期間長Tgとの和になる。
FIG. 7 is a diagram showing a structure of transmission symbols constituting each transmission frame. As shown in FIG. 7, the
非特許文献1では、有効シンボル期間長Tuを、「モード」と呼ばれるパラメータに応じて、表1のように定義している。
In
また、非特許文献1では、有効シンボル期間長Tuに対するガードインターバル期間Tgの比(GI比g)が1/4、1/8、1/16、1/32の何れかになるよう、ガードインターバル期間Tgを、モードに応じて表2のように定義している。
Further, in
OFDM信号に含まれる各伝送シンボルは、複数のセグメントに分割されており、各セグメントには、表3に示すサブキャリア群が含まれる。 Each transmission symbol included in the OFDM signal is divided into a plurality of segments, and each segment includes a subcarrier group shown in Table 3.
表3において、データキャリアは、データ信号を伝送するためのキャリアである。また、SPキャリアは、波形等化の基準として用いられるSP(Scattered Pilot)信号を伝送するためのキャリアである。SPキャリアは、各伝送フレームに周期的に挿入される。この周期は予め定められており、具体的には、キャリア方向について12キャリアに1つ、シンボル方向について4シンボルに1つSPキャリアが配置される。TMCCキャリアは、同期ワードや伝送パラメータを含むTMCC(Transmission and Multiplexing Configuration Control)信号を伝送するためのキャリアである。AC1は、付加情報を伝送するためのAC1(Auxiliary Channel)信号を伝送するためのキャリアである。TMCCキャリアおよびAC1キャリアは、SPキャリアとは異なり、各伝送フレームに非周期的に挿入される。 In Table 3, a data carrier is a carrier for transmitting a data signal. The SP carrier is a carrier for transmitting an SP (Scattered Pilot) signal used as a reference for waveform equalization. The SP carrier is periodically inserted into each transmission frame. This period is determined in advance. Specifically, one SP carrier is arranged for every 12 carriers in the carrier direction and one for every 4 symbols in the symbol direction. The TMCC carrier is a carrier for transmitting a TMCC (Transmission and Multiplexing Configuration Control) signal including a synchronization word and transmission parameters. AC1 is a carrier for transmitting an AC1 (Auxiliary Channel) signal for transmitting additional information. Unlike the SP carrier, the TMCC carrier and the AC1 carrier are aperiodically inserted in each transmission frame.
次に、上記のようなOFDM信号を復調するOFDM復調装置について、図8〜図10を参照しながら説明する。 Next, an OFDM demodulator that demodulates the OFDM signal as described above will be described with reference to FIGS.
図8は、従来のOFDM復調装置600の典型的な構成を示すブロック図である(非特許文献1、特許文献1参照)。
FIG. 8 is a block diagram showing a typical configuration of a conventional OFDM demodulator 600 (see Non-Patent
OFDM復調装置600は、概略的に言えば、アンテナ101と、チューナ102と、OFDM復調LSI(大規模集積回路)103とにより構成されている。OFDM復調LSI103は、ベースバンド信号処理部(BB)110と、誤り訂正処理部(FEC)120とを含む。ベースバンド信号処理部110は、アナログデジタル変換部(ADC)111と、直交検波部112と、狭帯域キャリア周波数誤差補正部113と、高速フーリエ変換演算部(FFT)114と、波形等化部115と、シンボル同期部116と、自動利得制御部(AGC)117と、広帯域キャリア周波数誤差補正部118と、TMCC復号部119とにより構成される。
Generally speaking, the
アンテナ101は、放送局から放送されたデジタル放送の放送波を受信し、RF(高周波)信号をチューナ102に供給する。チューナ102は、RF信号を周波数変換し、得られたIF(中間周波数)信号をベースバンド信号処理部110に設けられたADC111に供給する。
The
アナログデジタル変換部111は、IF信号をデジタル化し、デジタル化されたIF信号を直交検波部112に供給する。直交検波部112は、デジタル化されたIF信号を、設定されたキャリア周波数のキャリア信号を用いて直交検波することによって、実軸成分(Iチャネル信号)と虚軸成分(Qチャネル信号)とからなるベースバンドOFDM信号を得る。得られたベースバンドOFDM信号は、狭大域キャリア周波数誤差補正部113に供給される。
The analog-
狭帯域キャリア周波数誤差補正部113は、ベースバンドOFDM信号における狭帯域キャリア周波数誤差を補正し、補正されたベースバンドのOFDM信号を高速フーリエ変換部114、シンボル同期部116、および、自動利得制御部117に供給する。
The narrowband carrier frequency
シンボル同期部116は、補正されたベースバンドのOFDM信号から伝送モードやガードインターバル比などの伝送パラメータを抽出し、各有効シンボルの先頭タイミングを特定する。自動利得制御部117は、チューナ102のゲインを調整することによって、OFDM復調LSI103に入力されるIF信号の強度を最適化する。
The
高速フーリエ変換部114は、ベースバンドOFDM信号に対して高速フーリエ変換(FFT演算)を行う。もう少し具体的に言うと、シンボル同期部116によって特定された各有効シンボルの先頭タイミングを参照することによって、ベースバンドのOFDM信号から有効シンボル期間分の信号を抜き出すとともに、抜き出した信号に対して高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)を行う。ここで、高速フーリエ変換の対象として抜き出される信号の開始点は、ガードインターバル期間内の任意の点であってよい。
The fast Fourier
高速フーリエ変換部114によって、データ信号、SP信号、TMCC信号などを含む、各キャリアに変調されたN個の複素信号が得られる。得られた複素信号は、波形等化部115、広帯域キャリア周波数誤差補正部118、および、TMCC復号部119に供給される。
The fast Fourier
広帯域キャリア周波数誤差補正部118は、広帯域キャリア周波数誤差を検出して補正する。高速フーリエ変換部114によって得られた復調信号のうち、検出された広帯域キャリア周波数誤差に基づいて決定された特定の帯域内のキャリアに変調された複素信号のみが、波形等化部115に供給されるようになっている。
The broadband carrier frequency
TMCC復号部119は、高速フーリエ変換部114にて得られたTMCC信号をDBPSK復調し、復調結果に含まれる同期ワードを検出することによって、各伝送フレームの先頭タイミングを特定する。また、そのTMCC信号に対して誤り訂正復号、具体的には差集合巡回復号を行い、伝送パラメータなどを規定するTMCC情報を得る。TMCC復号部119は、各伝送フレームの先頭タイミングを示す同期確立信号を波形等化部115と、誤り訂正処理部120とに送出する。また、誤り訂正復号により得られたTMCC情報は、誤り訂正処理部120に供給される。
The
波形等化部115は、高速フーリエ変換部114にて得られたデータ信号に対して波形等化を行う。具体的には、高速フーリエ変換部114にて得られたSP信号群の期待値に基づいて通信路の伝達関数(通信路で生じた振幅変動・位相回転に対応)を推定する。そして、データ信号群の各々を推定した伝達関数で複素除算することによって、波形等化されたデータ信号を得る。波形等化部115によって波形等化されたデータ信号群は、誤り訂正処理部120に供給される。
The
図9は、波形等化部115による波形等化について説明するための説明図である。図9(a)は、SP信号601およびデータ信号602の送信側におけるコンスタレーションを示し、図9(b)は、同じSP信号601およびデータ信号602の受信側におけるコンスタレーションを示し、図9(c)は、同じSP信号601およびデータ信号602の波形等化後のコンスタレーションを示す。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining waveform equalization performed by the
図9(a)に示したSP信号601およびデータ信号602が通信路を経ると、フェージングによって図9(b)に示したように歪む。ここでは、位相のみが回転する歪みを例示したが、振幅が変化する歪みや、振幅および位相の双方が変化する歪みも当然生じ得る。図9(a)に示したSP信号601のコンスタレーションは予め定められており、波形等化部115は、図9(b)に示したSP信号601の受信側におけるコンスタレーションを、既知のコンスタレーションと比較することによって、通信路の伝達関数を推定することができる。波形等化部115は、推定した伝達関数でデータ信号602を複素除算することによって、データ信号602のコンスタレーションを補正する。これにより、図9に示したように、データ信号602の送信側におけるコンスタレーションが復元される。つまり、フェージングの影響を、波形等化によってデータ信号602から取り除くことができる。
When the
図8に示した誤り訂正処理部120は、TMCC復号部119によって特定されたフレーム先頭タイミング、および、TMCC復号部119によって抽出されたTMCC情報を参照して、波形等化されたデータ信号に対する誤り訂正復号を行う。
The error
誤り訂正処理部120の構成例を、図10に示す。誤り訂正処理部120は、同図に示したように、周波数デインターリーブ部121と、時間デインターリーブ部122と、デマッピング部123と、ビットデインターリーブ部124と、デパンクチャー部125と、ビタビ復号部126と、バイトデインターリーブ部127と、エネルギー逆拡散部128と、TSP生成部129と、リードソロモン(RS)訂正部130とにより構成することができる。
A configuration example of the error
周波数デインターリーブ部121は、波形等化されたデータ信号における周波数インターリーブを解除する。時間デインターリーブ部122は、時間インターリーブを解除する。デマップ部123は、QPSK、16QAM、または、64QAMの何れかによって複素信号にマッピングされた送信ビット列を復元する。ビットデインターリーブ部124は、復元された送信ビット列におけるビットインターリーブを解除する。
The
誤り訂正処理部120は、復元された送信ビット列に含まれる誤り訂正符号を用いて誤り訂正復号を行う。送信ビット列に含まれる誤り訂正符号の内符号がパンクチャーされた畳み込み符号の場合、デパンクチャー部125によってデパンクチャー処理を行う。また、ビタビ復号部126によって、送信側で内符号として畳み込み符号化された符号化データの復号と誤り訂正とを行う。
The error
バイトデインターリーブ127は、バイトインターリーブを解除する。エネルギー逆拡散部128は、エネルギー逆拡散処理を行う。TSP生成部129は、エネルギー逆拡散部128の出力信号から所定サイズ(例えば、204バイト)のトランスポートストリームパケット(TSP:Transport Stream Packet)を生成する。リードソロモン訂正部130は、送信側で外符号としてリードソロモン符号化されたデータの復号と誤り訂正とを行う。
The
以上のように、OFDM変調装置100における復調処理は、各伝送フレームに挿入されたSP信号やTMCC信号を参照しながら行われるので、伝送フレームの先頭タイミングを特定することができなかった場合、OFDM復調LSI103全体をリセットするなどして、フレーム同期を確立し直す必要がある。このため、TMCC信号復号部119は、同期ワードを検出できた場合に、OFDM復調LSI103全体を制御している制御部(不図示)に、同期が正しく確立されていることを示す同期確立信号を送出するように構成されている。制御部は、この同期確立信号に基づいてフレーム同期が正しく確立されているか否かを判定し、フレーム同期が外れていると判定すれば、OFDM復調LSI103全体をリセットする。
As described above, the demodulation process in the
このような同期確立信号を生成するTMCC復号部119の具体的な構成は、例えば、特許文献2に開示されている。図11は、特許文献2に開示されたTMCC復号部119の構成を示すブロック図である。
A specific configuration of the
特許文献2によれば、TMCC復号部119は、図11に示したように、DBPSK復調部119a、多数決処理部119b、同期ワード検出部119c、誤り訂正復号部119d、同期確立・保護部119e、TMCC信号取得部119f、および、タイミング調整部119gとにより構成される。
According to
DBPSK復調部119aは、TMCC信号をDBPSK復調する。多数決処理部119bは、復調結果に対して多数決処理を行う。同期ワード検出部119cは、多数決処理された復調結果から同期ワードを検出する。誤り訂正復号部119dは、多数決処理されたTMCC信号における誤り数をカウントし、誤り数が所定のビット数以下であれば誤り訂正復号、具体的には差集合巡回復号を行う。
The
同期確立・保護部119eは、多数決処理された復調結果列が同期ワードに一致し、かつ、そのTMCC信号に対する誤り訂正復号が行われた場合に、フレーム同期が確立されたと判断して同期確立信号を出力する。このため、同期ワードのみに基づいてフレーム同期が確立されたか否かを判断する場合と比べ、より正確な判断を行うことができる。
しかしながら、上記従来のOFDM復調装置においては、DBPSK復調誤りが頻発するようなフェージング環境下で、フレーム再同期(フレーム同期の再確立)がしばしば起こり、最終的に得られるトランスポートストリームパケットの信号品質が却って劣化するという問題があった。以下、この問題について、もう少し詳しく説明する。 However, in the conventional OFDM demodulator, frame resynchronization (reestablishment of frame synchronization) often occurs in a fading environment where DBPSK demodulation errors frequently occur, and the signal quality of the transport stream packet finally obtained is However, there was a problem of deterioration. Hereinafter, this problem will be described in a little more detail.
大気を伝送媒体として用いる無線通信においては、一般に、気象条件や地理的条件によって伝送路特性が変化する。とくに、送信局や受信局が通信中に移動する場合、ドップラー効果により、伝送路特性の変化はさらに激しいものとなる。このような現象は「フェージング」と呼ばれ、受信波の振幅や位相の変動によって伝送品質を劣化させる要因となる。 In wireless communication using the atmosphere as a transmission medium, transmission path characteristics generally vary depending on weather conditions and geographical conditions. In particular, when the transmitting station and the receiving station move during communication, the change in transmission path characteristics becomes more severe due to the Doppler effect. Such a phenomenon is called “fading”, and causes deterioration in transmission quality due to fluctuations in the amplitude and phase of the received wave.
フェージングによる振幅変動や位相変動の大きさは、最大ドップラー周波数や遅延プロファイルなどによって決まる。ここで、最大ドップラー周波数とは、受信局の移動方向と受信波の素波の進行方向とが一致したときのドップラー周波数である。また、遅延プロファイルとは、各種フェージングによる伝搬路または通信路のインパルス応答のことである。このようなフェージングについての詳細は、例えば、「デジタル無線通信入門」(高畑文雄著、培風館、2002年)などを参照されたい。 The magnitude of amplitude fluctuation and phase fluctuation due to fading is determined by the maximum Doppler frequency, delay profile, and the like. Here, the maximum Doppler frequency is a Doppler frequency when the moving direction of the receiving station coincides with the traveling direction of the received wave. The delay profile is an impulse response of a propagation path or a communication path due to various fading. For details on such fading, see, for example, “Introduction to Digital Wireless Communication” (Fumio Takahata, Bafukan, 2002).
特に、OFMD復調におけるDBPSK復調は、前シンボルと現シンボルの位相差がπであるか否かによって、「1」または「0」の値を取る復調信号を生成する復調方式である。したがって、位相変動が頻繁にπに近づくようなフェージング環境下では、DBPSK復調誤りが頻発する。このため、TMCC信号から同期ワードの検出に成功する確率、および、TMCC信号の誤り訂正復号に成功する確率が低下する。したがって、特許文献2に従って生成された同期確立信号に基づいてフレーム再同期を行うようにすると、フェージング環境下ではフレーム再同期が行われる頻度が高くなる。
In particular, DBPSK demodulation in OFMD demodulation is a demodulation method that generates a demodulated signal having a value of “1” or “0” depending on whether or not the phase difference between the previous symbol and the current symbol is π. Accordingly, DBPSK demodulation errors frequently occur in a fading environment where phase fluctuations frequently approach π. For this reason, the probability that the synchronization word is successfully detected from the TMCC signal and the probability that the error correction decoding of the TMCC signal is successful are reduced. Therefore, if frame resynchronization is performed based on the synchronization establishment signal generated according to
ところで、OFDM復調により得られたデータ信号は、SP信号に基づいて波形等化される。したがって、DBPSK復調誤りが頻発し、TMCC信号に対する誤り訂正が効かなくなるようなフェージング環境下においても、波形等化されたデータ信号は、誤り訂正により送信ビット列を正しく復元するに足る信号品質を有している場合がある。 By the way, the data signal obtained by OFDM demodulation is waveform-equalized based on the SP signal. Therefore, even in a fading environment in which DBPSK demodulation errors occur frequently and error correction for the TMCC signal does not work, the waveform-equalized data signal has a signal quality sufficient to correctly restore the transmission bit string by error correction. There may be.
とくに、畳み込み符号を内符合とし、また、リードソロモン符号を外符号とした連接符号を用いて送信ビット列が符号化されている場合には、送信ビット列を誤り訂正によって、受信側で送信ビット列を復元できる可能性が高い。これは、連接符号の誤り訂正能力が、TMCC信号に用いられている差集合巡回符号の誤り訂正能力より強力なためである。なお、連接符号の誤り訂正能力については、「誤り訂正符号とその応用−先端技術の手ほどきシリーズ」(江藤・金子編著 オーム社、1996)などを参照されたい。 In particular, when a transmission bit string is encoded using a concatenated code with a convolutional code as an inner code and a Reed-Solomon code as an outer code, the transmission bit string is restored on the receiving side by error correction. It is highly possible. This is because the error correction capability of the concatenated code is stronger than the error correction capability of the difference set cyclic code used in the TMCC signal. For the error correction capability of the concatenated code, refer to “Error correction code and its application-Introduction series of advanced technology” (edited by Eto and Kaneko, Ohmsha, 1996).
実際、DBPSK復調誤りが頻発し、TMCC信号に対する誤り訂正が効かなくなるようなフェージング環境下においても、最終的に得られる信号のビット誤り率が10−11以下となる(擬似エラーフリー状態という)ことが起こり得る。このような状態おいて、OFDM変調を中断してフレーム再同期を行うことは、受信率を高めることに寄与しないばかりか、却って、受信率の低下を招来する。 In fact, even in a fading environment where DBPSK demodulation errors occur frequently and error correction for TMCC signals does not work, the bit error rate of the finally obtained signal is 10 −11 or less (referred to as a pseudo error free state). Can happen. In such a state, interrupting OFDM modulation and performing frame resynchronization does not contribute to an increase in the reception rate, but instead causes a decrease in the reception rate.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもであり、その目的は、本来必要のないフレーム再同期によって受信率を低下させることのない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 that does not reduce the reception rate due to frame resynchronization that is not essential.
上記課題を解決するために、本発明に係るOFDM復調装置は、OFDM信号を伝送フレーム毎に復調することによって、制御信号とパイロット信号とデータ信号とを得るOFDM復調装置であって、上記パイロット信号を参照して上記データ信号を波形等化する等化手段と、波形等化後の上記データ信号の誤り訂正復号を行う復号手段と、波形等化後の上記データ信号の信号品質に応じてフレーム同期が確立されているか否かを判定する同期判定手段と、を備えていることを特徴としている。 In order to solve the above problems, an OFDM demodulator according to the present invention is an OFDM demodulator that obtains a control signal, a pilot signal, and a data signal by demodulating an OFDM signal for each transmission frame. And a means for equalizing the waveform of the data signal, a decoding means for performing error correction decoding of the data signal after waveform equalization, and a frame according to the signal quality of the data signal after waveform equalization. Synchronization determining means for determining whether or not synchronization is established.
上記OFDM復調装置は、上記等化手段による波形等化と、上記復号手段による誤り訂正復号とにより、フェージング環境下においてもデータ信号から送信ビット列を正しく復元し得る。そして、上記OFDM復調装置は、フレーム同期判定を波形等化後のデータ信号の信号品質に基づいて行うので、フレーム同期判定をTMCC信号に基づいて行う従来のOFDM復調装置のように、波形等化後のデータ信号が送信ビット列を正しく復元するに足る信号品質を有しているにも関わらず、フレーム同期が確立されていないと判断してしまうことがない。したがって、上記同期判定手段による判定結果に基づいてフレーム再同期を行うようにすれば、OFMD信号を途切れることなく復調することが可能となり、本来必要のないフレーム再同期に起因する受信率の低下を防止することができる。 The OFDM demodulator can correctly restore a transmission bit string from a data signal even in a fading environment by waveform equalization by the equalization means and error correction decoding by the decoding means. Since the OFDM demodulator performs frame synchronization determination based on the signal quality of the data signal after waveform equalization, it performs waveform equalization like a conventional OFDM demodulator that performs frame synchronization determination based on the TMCC signal. Even though the later data signal has a signal quality sufficient to correctly restore the transmission bit string, it is not determined that frame synchronization is not established. Therefore, if frame resynchronization is performed based on the determination result by the synchronization determination means, the OFMD signal can be demodulated without interruption, and the reception rate is reduced due to unnecessary frame resynchronization. Can be prevented.
なお、上記同期判定手段は、フレーム同期が確立されているか否かを、波形等化後のデータ信号の信号品質に応じて判定するものであればよく、必ずしも、波形等化後のデータ信号の信号品質のみに基づいて判定するものであることを要さない。例えば、波形等化後のデータ信号の信号品質の他に、上記制御信号に含まれる同期ワードを参照することによって、フレーム同期が確立されているか否かを判定するものであってもよい。より具体的には、同期ワードが検出されたフレームについて、フレーム同期が確立されていると判定し、同期ワードが検出されなかったフレームについて、波形等化後のデータ信号の信号品質が良好であれば、フレーム同期が確立されていると判定し、そうでなければ、フレーム同期が確立されていないと判定するものであってもよい。 It should be noted that the synchronization determination means only needs to determine whether or not frame synchronization is established according to the signal quality of the data signal after waveform equalization, and is not necessarily limited to the data signal after waveform equalization. It is not necessary to make a determination based only on the signal quality. For example, in addition to the signal quality of the data signal after waveform equalization, it may be determined whether frame synchronization is established by referring to a synchronization word included in the control signal. More specifically, it is determined that frame synchronization is established for the frame in which the synchronization word is detected, and the signal quality of the data signal after waveform equalization is good for the frame in which the synchronization word is not detected. For example, it may be determined that frame synchronization has been established, and otherwise, it may be determined that frame synchronization has not been established.
本発明に係るOFDM復調装置は、波形等化後の上記データ信号に基づいて変調誤差比を算出する変調誤差比算出手段を更に備えており、上記同期判定手段は、算出された上記変調誤差比が予め定められた閾値以上であるとき、フレーム同期が確立されていると判定する、ことが好ましい。 The OFDM demodulator according to the present invention further includes a modulation error ratio calculation unit that calculates a modulation error ratio based on the data signal after waveform equalization, and the synchronization determination unit includes the calculated modulation error ratio. It is preferable to determine that frame synchronization is established when is equal to or greater than a predetermined threshold.
上記構成によれば、変調誤差比を指標として評価した、波形等化後のデータ信号の信号品質に基づいて、フレーム同期判定を適切に行うことができる。 According to the above configuration, it is possible to appropriately perform the frame synchronization determination based on the signal quality of the data signal after waveform equalization evaluated using the modulation error ratio as an index.
本発明に係るOFDM復調装置は、波形等化後の上記データ信号のビット誤り率を算出するビット誤り率算出手段を更に備えており、上記同期判定手段は、算出された上記ビット誤り率が予め定められた閾値以下であるとき、フレーム同期が確立されていると判定する、ことが好ましい。 The OFDM demodulator according to the present invention further comprises bit error rate calculation means for calculating a bit error rate of the data signal after waveform equalization, and the synchronization determination means is configured so that the calculated bit error rate is calculated in advance. It is preferable to determine that frame synchronization has been established when the threshold value is equal to or less than a predetermined threshold value.
上記構成によれば、ビット誤り率を指標として評価した、波形等化後のデータ信号の信号品質に基づいて、フレーム同期判定を適切に行うことができる。 According to the above configuration, the frame synchronization determination can be appropriately performed based on the signal quality of the data signal after waveform equalization evaluated using the bit error rate as an index.
本発明に係るOFDM復調装置において、上記復号手段は、波形等化後の上記データ信号をビタビ復号するビタビ復号手段を含んでおり、上記ビット誤り率算出手段は、上記ビタビ復号手段の出力を畳み込み符号化するとともに、上記波形等化後のデータ信号と上記畳み込み符号化により再符号化された符号化データとを比較することによって、上記ビット誤り率を算出する、ことが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, the decoding means includes Viterbi decoding means for Viterbi decoding the data signal after waveform equalization, and the bit error rate calculating means convolves the output of the Viterbi decoding means It is preferable to calculate the bit error rate by encoding and comparing the data signal after waveform equalization and the encoded data re-encoded by the convolutional encoding.
上記構成によれば、波形等化後のデータ信号であって、ビタビ復号前のビット誤り率を指標として評価した、波形等化後のデータ信号の信号品質に基づいて、フレーム同期判定を適切に行うことができる。 According to the above configuration, the frame synchronization determination is appropriately performed based on the signal quality of the data signal after waveform equalization, which is a data signal after waveform equalization and evaluated using the bit error rate before Viterbi decoding as an index. It can be carried out.
本発明に係るOFDM復調装置において、上記復号手段は、波形等化後の上記データ信号をリードソロモン復号するリードソロモン復号手段を含んでおり、上記ビット誤り率算出手段は、上記リードソロモン復号手段により算出される誤り数を積分することによって、上記ビット誤り率を算出する、ことが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, the decoding means includes Reed-Solomon decoding means for performing Reed-Solomon decoding on the data signal after waveform equalization, and the bit error rate calculating means includes the Reed-Solomon decoding means. The bit error rate is preferably calculated by integrating the calculated number of errors.
上記構成によれば、波形等化後のデータ信号であって、リードソロモン復号後のビット誤り率を指標として評価した、波形等化後のデータ信号の信号品質に基づいて、フレーム同期判定を適切に行うことができる。 According to the above configuration, the frame synchronization determination is appropriately performed based on the signal quality of the data signal after waveform equalization, which is the data signal after waveform equalization and is evaluated using the bit error rate after Reed-Solomon decoding as an index. Can be done.
とくに、上記OFDM復調装置が、非特許文献1に規定された放送規格に従って構成されている場合には、上記リードソロモン復号が波形等化後のデータ信号に対する最後の誤り訂正処理となる。つまり、リードソロモン復号後のデータ信号におけるビット誤り率は、上記OFDM復調装置の出力信号のビット誤り率となる。したがって、上記構成によれば、出力信号のビット誤り率を指標として評価した、波形等化後のデータ信号の信号品質に基づいて、フレーム同期判定を適切に行うことができる。
In particular, when the OFDM demodulator is configured in accordance with the broadcast standard defined in
本発明に係るOFDM復調装置において、上記復号手段は、波形等化後の上記データ信号をリードソロモン復号するリードソロモン復号手段と、上記リードソロモン復号手段により算出される誤り数を、上記リードソロモン復号手段により訂正可能な最大誤り数と比較することによって、リードソロモン復号の有効性を判定する有効性判定手段と、を含んでおり、上記同期判定手段は、判定されたリードソロモン復号の有効性に基づいて、フレーム同期が確立されているか否かを判定する、ことが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, the decoding means includes Reed-Solomon decoding means for performing Reed-Solomon decoding on the data signal after waveform equalization, and the number of errors calculated by the Reed-Solomon decoding means as the Reed-Solomon decoding. Means for determining the effectiveness of Reed-Solomon decoding by comparing with the maximum number of errors that can be corrected by the means, and the synchronization determining means determines the effectiveness of the determined Reed-Solomon decoding. Based on this, it is preferable to determine whether or not frame synchronization is established.
上記構成によれば、リードソロモン復号の有効性を指標として評価した、波形等化後のデータ信号の信号品質に基づいて、フレーム同期判定を適切に行うことができる。なお、リードソロモン復号は、シンドロームを計算して誤りを検出および訂正する線形復号であり、誤りの数が訂正能力範囲内の場合、出力信号の有効性は100%保証される。 According to the above configuration, it is possible to appropriately perform the frame synchronization determination based on the signal quality of the data signal after waveform equalization evaluated using the effectiveness of Reed-Solomon decoding as an index. Reed-Solomon decoding is linear decoding that detects and corrects errors by calculating a syndrome. When the number of errors is within the correction capability range, the effectiveness of the output signal is guaranteed 100%.
とくに、上記OFDM復調装置が、非特許文献1に規定された放送規格に従って構成されている場合には、上記リードソロモン復号が波形等化後のデータ信号に対する最後の誤り訂正処理となる。つまり、リードソロモン復号の有効性は、上記OFDM復調装置の出力信号の有効性である。したがって、上記構成によれば、出力信号の有効性を指標として評価した、波形等化後のデータ信号の信号品質に基づいて、フレーム同期判定を適切に行うことができる。
In particular, when the OFDM demodulator is configured in accordance with the broadcast standard defined in
本発明に係るOFDM復調装置において、上記同期判定手段は、波形等後の上記データ信号が上記復号手段により訂正可能な信号であるとき、フレーム同期が確立されていると判定する、ことが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, it is preferable that the synchronization determination unit determines that frame synchronization is established when the data signal after the waveform or the like is a signal that can be corrected by the decoding unit.
上記の構成によれば、上記同期判定手段による判定結果に基づいてフレーム再同期を行う場合、波形等後のデータ信号が上記復号手段により訂正可能な信号であるにも関わらず、フレーム再同期が行われることはなく、したがって、フレーム再同期によって受信率が低下することはない。 According to the above configuration, when frame resynchronization is performed based on the determination result by the synchronization determination unit, frame resynchronization is performed even though the data signal after the waveform or the like is a signal that can be corrected by the decoding unit. It is not performed, and therefore the reception rate is not reduced by frame resynchronization.
本発明に係るOFDM復調装置において、上記同期判定手段は、波形等後の上記データ信号が上記復号手段により訂正不能な信号であるとき、フレーム同期が確立されていないと判定する、ことが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, it is preferable that the synchronization determination unit determines that frame synchronization is not established when the data signal after the waveform or the like is a signal that cannot be corrected by the decoding unit.
上記の構成によれば、上記同期判定手段による判定結果に基づいてフレーム再同期を行う場合、波形等後のデータ信号が上記復号手段により訂正不能な信号であるときに、フレーム再同期によって受信率が向上する可能性がある。 According to the above configuration, when frame resynchronization is performed based on the determination result by the synchronization determination means, when the data signal after the waveform or the like is a signal that cannot be corrected by the decoding means, the reception rate is improved by frame resynchronization. May improve.
本発明に係るOFDM復調装置は、上記同期判定手段によってフレーム同期が確立されていないと判定されたとき、予め定められた時間が経過してからフレーム同期を確立し直すよう自装置を制御する制御手段を備えている、ことが好ましい。 The OFDM demodulator according to the present invention controls to control itself so that frame synchronization is reestablished after a predetermined time has elapsed when it is determined by the synchronization determination means that frame synchronization has not been established. Preferably means are provided.
本発明に係るOFDM復調装置において、上記同期判定手段によって、予め定められた回数以上、フレーム同期が確立されていないと連続して判定されたとき、復調処理を停止するよう自装置を制御する制御手段を備えている、ことが好ましい。 In the OFDM demodulator according to the present invention, when the synchronization determination means continuously determines that frame synchronization has not been established for a predetermined number of times or more, control for controlling the own apparatus to stop the demodulation processing Preferably means are provided.
上記課題を解決するために、本発明に係るOFDM復調方法は、OFDM信号を伝送フレーム毎に復調することによって、パイロット信号とデータ信号とを得るOFDM復調方法であって、上記パイロット信号を参照して上記データ信号を波形等化する等化工程と、波形等化後の上記データ信号の誤り訂正復号を行う復号工程と、波形等化後の上記データ信号の信号品質に応じてフレーム同期が確立されているか否かを判定する同期判定工程と、を含んでいることを特徴としている。 In order to solve the above problems, an OFDM demodulation method according to the present invention is an OFDM demodulation method for obtaining a pilot signal and a data signal by demodulating an OFDM signal for each transmission frame, and refers to the pilot signal. Frame synchronization is established according to the signal equalization process for waveform equalization of the data signal, the decoding process for error correction decoding of the data signal after waveform equalization, and the signal quality of the data signal after waveform equalization And a synchronization determination step for determining whether or not it has been performed.
上記OFDM復調方法は、上記等化工程における波形等化と、上記復号工程における誤り訂正復号とにより、フェージング環境下においてもデータ信号から送信ビット列を正しく復元し得る。そして、上記OFDM復調方法においては、フレーム同期判定を波形等化後のデータ信号の信号品質に基づいて行うので、フレーム同期判定をTMCC信号に基づいて行う従来のOFDM復調方法のように、波形等化後のデータ信号が送信ビット列を正しく復元するに足る信号品質を有しているにも関わらず、フレーム同期が確立されていないと判断してしまうことがない。したがって、上記同期判定工程において得られる判定結果に基づいてフレーム再同期を行うようにすれば、OFMD信号を途切れることなく復調することが可能となり、本来必要のないフレーム再同期に起因する受信率の低下を防止することができる。 The OFDM demodulation method can correctly restore a transmission bit string from a data signal even in a fading environment by performing waveform equalization in the equalization step and error correction decoding in the decoding step. In the OFDM demodulation method, since the frame synchronization determination is performed based on the signal quality of the data signal after waveform equalization, the waveform etc., as in the conventional OFDM demodulation method in which the frame synchronization determination is performed based on the TMCC signal. Although the converted data signal has signal quality sufficient to correctly restore the transmission bit string, it is not determined that frame synchronization is not established. Therefore, if frame resynchronization is performed based on the determination result obtained in the synchronization determination step, the OFMD signal can be demodulated without interruption, and the reception rate due to frame resynchronization that is not necessary originally can be reduced. A decrease can be prevented.
なお、上記OFDM復調装置は、コンピュータによって実現してもよい。この場合、コンピュータを上記各手段として動作させることにより、上記OFDM復調装置をコンピュータにおいて実現するOFDM復調プログラム、および、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。 The OFDM demodulator may be realized by a computer. In this case, an OFDM demodulation program for realizing the OFDM demodulator in the computer by operating the computer as each of the above means and a computer-readable recording medium recording the program also fall within the scope of the present invention.
本発明に係るOFDM復調装置は、フレーム同期判定を波形等化後のデータ信号の信号品質に基づいて行うように構成されているので、波形等化後のデータ信号が送信ビット列を正しく復元するに足る信号品質を有しているにも関わらず、フレーム同期が確立されていないと判断してしまうことがない。したがって、上記同期判定手段による判定結果に基づいてフレーム再同期を行うようにすれば、OFMD信号を途切れることなく復調することが可能となり、本来必要のないフレーム再同期に起因する受信率の低下を防止することができる。 Since the OFDM demodulator according to the present invention is configured to perform frame synchronization determination based on the signal quality of the data signal after waveform equalization, the data signal after waveform equalization correctly restores the transmission bit string. Despite having sufficient signal quality, it is not determined that frame synchronization has not been established. Therefore, if frame resynchronization is performed based on the determination result by the synchronization determination means, the OFMD signal can be demodulated without interruption, and the reception rate is reduced due to unnecessary frame resynchronization. Can be prevented.
(実施形態1)
本発明の第1の実施形態に係るOFDM復調装置100について、図1に基づいて説明すれば以下のとおりである。OFDM復調装置100は、図8に示したOFDM復調装置600と同様、概略的に言えば、アンテナ101と、チューナ102と、OFDM復調LSI(大規模集積回路)103とにより構成されている。図1は、このOFDM復調LSI103の構成を示したブロック図である。
(Embodiment 1)
The OFDM demodulator 100 according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Similar to the
OFDM復調装置100のOFDM復調LSIは、図1に示したように、ベースバンド信号処理部(BB)110と、誤り訂正処理部(FEC)120とを含んでいる。また、ベースバンド信号処理部110は、アナログデジタル変換部(ADC)111と、直交検波部112と、狭帯域キャリア周波数誤差補正部113と、高速フーリエ変換演算部(FFT)114と、波形等化部115とを含んでいる。
The OFDM demodulation LSI of the
図1に示したOFDM復調装置100の復調LSIに含まれる上記各ブロックは、図7に示したOFDM復調装置600の対応するブロックと同一の機能を有するので、対応するブロック同士に同一の参照を付すことによって、その説明を省略する。
Each of the blocks included in the demodulation LSI of the
本実施形態に係るOFDM復調装置100は、その特徴的な構成として、変調誤差比算出部151と、信号品質判別部152と、TMCC復号部153とを備えている。
The OFDM demodulator 100 according to the present embodiment includes a modulation error
変調誤差比算出部151は、波形等化部115によって波形等化されたデータ信号に基づいて変調誤差比(MER:Modulation Error Rate)を算出するための手段である。
The modulation error
変調誤差比MERとは、波形等化されたデータ信号XEQ(n、k)の電力換算値と、その複素信号XEQ(n、k)の理想コンスタレーションポイントXEQ’(n、k)からのズレ(ベクトル誤差)δXEQ(n、k)の電力換算値との比である。すなわち、データ信号XEQ(n、k)に対する変調誤差比MERは、以下の(1)〜(4)式によって定義される。 The modulation error ratio MER is the power conversion value of the waveform-equalized data signal X EQ (n, k) and the ideal constellation point X EQ ′ (n, k) of the complex signal X EQ (n, k). Is the ratio of the deviation (vector error) δX EQ (n, k) from the power conversion value. That is, the modulation error ratio MER for the data signal X EQ (n, k) is defined by the following equations (1) to (4).
これらの式において、nはシンボル番号を表す添え字であり、kはキャリア番号を表す添え字である。また、(1)式における和は、添え字nとkとについての和である。より高い精度の変調誤差比MERを得るためには、より多くのnとkとについて和を取るようにすればよい。精度を犠牲にしてもリアルタイム性が要求される場合には、1シンボル内の全キャリア、または、特定のキャリアについてのみ和を取るようにすればよい。また、複素信号XEQ(n、k)に対する理想コンスタレーションポイントXEQ’(n、k)とは、(狭帯域変調方式に応じて決まる)取り得る全てのコンスタレーションポイントXm(0≦m<M)のうち、XEQ(n、k)との距離dm(n、k)=|XEQ(n、k)−Xm|が最小となるコンスタレーションポイントのことである。 In these equations, n is a subscript representing a symbol number, and k is a subscript representing a carrier number. Further, the sum in equation (1) is the sum of the subscripts n and k. In order to obtain a modulation error ratio MER with higher accuracy, the sum of more n and k may be calculated. If real-time performance is required at the expense of accuracy, the sum may be calculated only for all carriers in one symbol or for a specific carrier. The ideal constellation point X EQ ′ (n, k) for the complex signal X EQ (n, k) is all possible constellation points Xm (determined according to the narrowband modulation method) (0 ≦ m < of M), the distance dm (n, k and X EQ (n, k)) = | X EQ (n, k) -Xm | is that of constellation points a minimum.
変調誤差比算出部151によって算出される変調誤差比MERは、キャリア雑音電力比(CNR:Carrier to Noise Ratio)に相当し、波形等化されたデータ信号の信号品質を示す指標として用いることができる。変調誤差比算出部151によって算出された変調誤差比MERは、信号品質判別部152に供給される。
The modulation error ratio MER calculated by the modulation error
信号品質判別部152は、変調誤差比算出部151によって算出された変調誤差比MERを、予め設定された閾値Th1と比較することによって、波形等化後のデータ信号の信号品質を判別するとともに、その判別結果を後述する同期処理部153eに通知する。信号品質の判別は、例えば、変調誤差比MERが閾値Th1以上であるとき、信号品質が良好であると判定し、そうでないとき、信号品質が良好でないと判定することによって実現される。なお、この閾値Th1は、例えば、信号品質判別部152が備えている不図示のレジスタに格納しておくことができる。
The signal
TMCC復号部153は、DBPSK復調部153aと、多数決処理部153bと、同期ワード検出部153cと、誤り訂正復号部153dと、同期処理部153eと、TMCC信号取得部153fと、タイミング調整部153gとを備えている。
The
DBPSK復調部153aは、高速フーリエ変換部114によって得られたTMCC信号をDBPSK復調する。多数決処理部153bは、DBPSK復調部153aによって得られた復調結果に対して多数決処理を行う。同期ワード検出部153cは、多数決処理された復調結果から同期ワードを検出するとともに、その検出結果を同期処理部153eに通知する。同期ワードの検出は、例えば、多数決処理部153bから得た復調結果と同期ワード(既知のシンボル列)との相関を算出することによって実現される。この場合、算出された相関値が最大となるタイミングが同期ワードを検出したタイミングとなる。
The
誤り訂正復号部153dは、DBPSK復調部153aによって得られた復調結果に対して誤り訂正復号、具体的には差集合巡回復号を行う。そして、誤り訂正された復調結果をTMCC信号取得部37に供給する。TMCC信号取得部153fは、誤り訂正された復調結果から伝送パラメータなどのTMCC情報を抽出し、抽出したTMCC情報を誤り訂正処理部120に供給する。
The error
同期処理部153eは、同期ワード検出部153cから通知された検出結果、および、信号品質判別部152から通知された判別結果に基づいて、フレーム同期が正しく確立されているか否かを判定するとともに、判定結果に基づいて、同期確立信号、および、同期信号を出力する。ここで、同期確立信号は、フレーム同期が確立していることを示す信号であり、タイミング処理部153gを介して制御部(不図示)に供給される。一方、同期信号は、フレーム先頭タイミングを示す信号であり、タイミング処理部153gを介して訂正処理部120に供給される。
The
制御部(不図示)は、同期処理部153eから供給される同期確立信号が途絶えたとき、フレーム同期を確立し直すようOFDM復調LSI103全体をリセットする。このリセットは、例えば、OFDM変調LSI103に復調処理をいったん停止させた後、OFDM変調LSI103が復調処理を実行するために利用する各種パラメータを初期化した上で、OFDM変調LSI103に復調処理を再開させることにより実現される。
When the synchronization establishment signal supplied from the
同期処理部153eが、フレーム同期が正しく確立されているか否かを判断するアルゴリズムは、以下のとおりである。すなわち、(1)同期ワードが検出されたフレームについては、波形等後のデータ信号の信号品質の良否に関わらず、フレーム同期が正しく確立されていると判定する。一方、(2)同期ワードが検出されなかったフレームについては、(2−1)波形等後のデータ信号の信号品質が良好であれば、フレーム同期が正しく確立されていると判定し、(2−2)波形等化後のデータ信号の信号品質が良好でなければ、フレーム同期が正しく確立されていないと判定する。
The algorithm by which the
このような判定に基づいて生成された同期確立信号を参照することによって、制御部(不図示)は、DBPSK復調誤りが頻発して同期ワードを検出することができないフェージング環境下においても、波形等後のデータ信号の信号品質が良好であればOFDM復調LSI103をリセットすることなく、フレーム同期を保護することができる。
By referring to the synchronization establishment signal generated based on such determination, the control unit (not shown) can generate a waveform or the like even in a fading environment in which DBPSK demodulation errors frequently occur and a synchronization word cannot be detected. If the signal quality of the subsequent data signal is good, the frame synchronization can be protected without resetting the
なお、同期ワードが検出されたフレームについても、(1−1)波形等後のデータ信号の信号品質が良好であれば、フレーム同期が正しく確立されていると判定し、(1−2)波形等後のデータ信号の信号品質が良好でなければ、フレーム同期が正しく確立されていないと判定するようにしてもよい。すなわち、同期ワードが検出されたか否かに関わらず、波形等化後のデータ信号の信号品質のみに基づいて、フレーム同期判定を行うようにしてもよい。この場合も、制御部(不図示)は、波形等化されたデータ信号の信号品質が良好であれば、OFDM復調LSI103をリセットすることなく、フレーム同期を保護することができる。
For the frame in which the synchronization word is detected, if the signal quality of the data signal after (1-1) waveform or the like is good, it is determined that the frame synchronization is correctly established, and (1-2) waveform If the signal quality of the subsequent data signal is not good, it may be determined that the frame synchronization is not correctly established. That is, frame synchronization determination may be performed based only on the signal quality of the data signal after waveform equalization regardless of whether or not a synchronization word is detected. Also in this case, if the signal quality of the waveform-equalized data signal is good, the control unit (not shown) can protect the frame synchronization without resetting the
同期処理部153eは、フレーム同期が維持されている間、同期信号を周期的に出力する。つまり、同期処理部153eは、あるフレームについてフレーム同期が正しく確立されていると判定した場合、そのフレームの次のフレームの先頭タイミングで最初の同期信号を出力し、以後フレーム同期が正しく確立されていないと判定するまで、同期信号を周期的に出力し続ける。
The
同期処理部153eが同期信号を送出するタイミングと、波形等化部14が各伝送フレームの先頭シンボルを送出するタイミングとの間にはズレが生じる。これは、TMCC復号部153が同期信号を出力するまでに要する時間と、波形等化部115が波形等化のために要する時間とが異なるためである。タイミング調整部153gは、このタイミングシフトを解消するよう同期信号を遅延する。タイミング調整部153gによりタイミング調整がなされた同期信号は、誤り訂正処理部120においてフレームクロックとして参照される。
There is a discrepancy between the timing at which the
本実施形態においては、波形等化後のデータ信号の信号品質を、変調誤差比MERを指標として判別する構成を示したが、これに限定されるものではなく、他の量を指標として波形等化後のデータ信号の信号品質を判別する構成に変更することも可能である。以下、そのような実施形態をいくつか示す。 In the present embodiment, the configuration is shown in which the signal quality of the data signal after waveform equalization is determined using the modulation error ratio MER as an index. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to change to a configuration for determining the signal quality of the data signal after conversion. Some such embodiments are shown below.
(実施形態2)
本発明の第2の実施形態に係るOFDM復調装置200について、図2から図3に基づいて説明すれば以下のとおりである。
(Embodiment 2)
An
図2は、OFDM復調装置200のOFDM復調LSIの構成を示すブロック図である。図2に示したOFDM復調装置200のOFDM復調LSIに含まれる各ブロックは、図1に示したOFDM復調装置100の対応するブロックと同一の機能を有するので、対応するブロック同士に同一の参照符号を付すことによって、その説明を省略する。また、図示を一部省略しているが、誤り訂正処理部120の内部構成は、図8に示したものと同一である。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the OFDM demodulation LSI of the
図2に示したOFDM復調装置200における図1に示したOFDM復調装置100との相違点は、変調誤差比算出部151の代わりに、ビタビ復号部126に入力される波形等化後のデータ信号におけるビット誤り率(BER:Bit Error Rate)(以下、ビタビ前BERと略記)を算出するビット誤り率算出部154を設けた点にある。
The difference between the
本実施形態において、信号品質判別部152は、ビット誤り率算出部154によって算出されたビタビ前BERを予め設定された閾値Th2と比較することによって、波形等化されたデータ信号の信号品質を判別する。具体的には、ビタビ前BERが閾値Th2以下であるとき、信号品質が良好であると判定し、そうでないとき、信号品質が良好でないと判定する。この閾値Th2は、例えば、信号品質判別部152が備えている不図示のレジスタに格納しておくことができる。
In this embodiment, the signal
同期処理部153eが、同期ワード検出部153cから通知された判定結果と、信号品質判別部152から通知された判別結果とに基づいてフレーム同期が確立しているか否かを判定し、フレーム同期が確立していると判定した場合、制御部に同期確立信号を送出する点は実施形態1と同様である。
The
畳み込み符号の復号は、シンドロームを計算して誤りを検出する線形符号と異なり、推定処理の一手法であるビタビ復号により、もっともらしい復号データを生成する。そこで、ビタビ復号前の符号化データと、ビタビ復号後の復号データを再符号化して得られた再符号化データとを比較することによって、誤りを検出することができる。 Convolutional code decoding differs from linear code in which an error is detected by calculating a syndrome, and plausible decoded data is generated by viterbi decoding, which is one method of estimation processing. Therefore, an error can be detected by comparing the encoded data before Viterbi decoding and the re-encoded data obtained by re-encoding the decoded data after Viterbi decoding.
本実施形態におけるビット誤り率算出部154は、例えば、図3に示したように、ビタビ復号部126に入力される波形等化後のデータ信号にビタビ復号処理のレイテンシーに相当する遅延を与えるFIFO154aと、ビタビ復号部126の出力を再符号化する畳み込み符号化器154bと、FIFO154aによって遅延された符号化データと畳み込み符号化器154bにより再符号化された再符号化データとを比較する比較器154cと、比較器154cの比較結果をカウントするカウンタ154dとにより構成することができる。比較器154cにて比較される符号化データと再符号化データとが一致した場合、ビタビ復号部126にて誤り訂正が行われなかったことを意味し、異なる場合、ビタビ復号部126にて誤り訂正が行われたことを意味する。カウンタ154dは、後者の回数をカウントすることにより、ビタビ復号部126に入力される波形等化後のデータ信号における誤り数をカウントする。ビット誤り率算出部154は、カウンタ154dに格納された誤り数、あるいは、その誤り数から算出したビタビ前BERを信号品質判定手段152に送出する。
For example, as shown in FIG. 3, the bit error
(実施形態3)
本発明の第3の実施形態に係るOFDM復調装置300について、図4から図5に基づいて説明すれば以下のとおりである。
(Embodiment 3)
An
図4は、OFDM復調装置300のOFDM復調LSIの構成を示すブロック図である。図4に示したOFDM復調装置300のOFDM復調LSIに含まれる各ブロックは、図1に示したOFDM復調装置100の対応するブロックと同一の機能を有するので、対応するブロック同士に同一の参照符号を付すことによって、その説明を省略する。また、図示を一部省略しているが、誤り訂正処理部120の内部構成は、図8に示したものと同一である。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the OFDM demodulation LSI of the
図4に示したOFDM復調装置300における、図1に示したOFDM復調装置100との相違点は、変調誤差比算出部151の代わりに、リードソロモン訂正部130の出力データにおけるビット誤り率(BER:Bit Error Rate)(以下、RS後BERと略記)を算出するビット誤り率算出部155を設けた点にある。
The OFDM demodulator 300 shown in FIG. 4 is different from the
図5は、誤り訂正処理部120に含まれるリードソロモン訂正部130の内部構成を示すブロック図である。図5に示したように、リードソロモン訂正部130は、シンドローム計算部131、誤り数計算部132、誤り位置計算部133、および、誤り訂正処理部134を含んで構成されている。リードソロモン訂正部130の出力データにおけるビット誤り率は、この誤り数計算部132によって算出される誤り数から算出することができる。
FIG. 5 is a block diagram showing an internal configuration of the Reed-
リードソロモン訂正部130は、2進数によって記述されるビット単位ではなく、ガロア体によって記述されるバイト単位で処理を行う。シンドローム計算部131は、シンドロームを計算する。誤り数計算部132は、前記シンドロームから誤り数を計算する。誤り位置計算部133は、前記シンドロームと前記誤り数とに基づいて誤り位置を計算する。誤り訂正処理部134は、前記誤り位置に基づいてバイト単位で誤り訂正を行う。
The Reed-
例えば、非特許文献1の規格に準拠したRS訂正部130は、トランスポートストリームパケット(TSP:Transport Stream Packet、204バイト)単位で誤り訂正処理を行う。この場合、誤り数計算部132は、204バイト(=1632ビット)中の誤りバイト数もしくはビット数を算出することになる。
For example, the
ビット誤り率算出部155は、誤り数計算部132にて算出された誤り数(ビット数またはバイト数)を複数のトランスポートストリームに渡って積分することによって、ビット誤り率を算出する。このように誤りバイト数またはビット数を所定数のトランスポートストリームに渡って積分することにより、ビット誤り率の精度を良くすることができる。
The bit error
信号品質判別部152は、ビット誤り率算出部155によって算出されたRS後BERを、予め設定された閾値Th3と比較することによって、波形等化後のデータ信号の信号品質を判別する。具体的には、RS後BERが閾値Th3以下であるとき、信号品質が良好であると判定し、そうでないとき、信号品質が良好でないと判定する。この閾値Th3は、例えば、信号品質判別部152が備えている不図示のレジスタに格納しておくことができる。
The signal
同期処理部153eが、同期ワード検出部153cから通知された判定結果と、信号品質判別部152から通知された判別結果に基づいてフレーム同期が確立しているか否かを判定し、フレーム同期が確立していると判定した場合、制御部に同期確立信号を送出する点は実施形態1と同様である。
The
なお、本実施形態において信号品質の指標となるRS後BERを算出する処理は、シンドロームを計算する工程と、算出されたシンドロームに基づいて誤り数を算出する工程とを含むが、これらの工程は、何れも公知の量を公知のアルゴリズムによって算出するものなので、立ち入った説明は省略した。これらについての詳細は、例えば、「誤り訂正符号とその応用−先端技術の手ほどきシリーズ」(江藤・金子編著 オーム社)や、「情報のデジタル伝送」(森北出版 R.E.Blahut著 有本等共訳)などを参照されたい。 Note that the process of calculating the post-RS BER, which is an indicator of signal quality in the present embodiment, includes a step of calculating a syndrome and a step of calculating the number of errors based on the calculated syndrome. Since all of them calculate a known amount by a known algorithm, a detailed explanation is omitted. Details of these are, for example, “Error Correction Codes and Their Applications-Advanced Technology Introduction Series” (edited by Kato Eto, edited by Ohmsha) and “Digital Transmission of Information” (Morikita Publishing REBlahut by Arimoto et al.) Please refer to.
(実施形態4)
本発明の第4の実施形態に係るOFDM復調装置400について、図6に基づいて説明すれば以下のとおりである。
(Embodiment 4)
An
図6は、OFDM復調装置400のOFDM復調LSIの構成を示すブロック図である。図6に示したOFDM復調装置400のOFDM復調LSIに含まれる各ブロックは、図1に示したOFDM復調装置100の対応するブロックと同一の機能を有するので、対応するブロック同士に同一の参照を付すことによって、その説明を省略する。また、図示を一部省略しているが、誤り訂正処理部120の内部構成は、図8に示したものと同一である。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an OFDM demodulation LSI of the
図6に示したOFDM復調装置400における、図1に示したOFDM復調装置100との相違点は、変調誤差比算出部151の代わりに、リードソロモン訂正部130の誤り数計算部132によって算出された誤り数に基づいて、トランスポートストリームの有効性を判定する誤り訂正情報抽出部156を設けた点である。
The difference between the
例えば、非特許文献1の規格に準拠したリードソロモン訂正部130は、トランスポートストリームパケット(TSP:Transport Stream Packet、204バイト)当たり最大8バイトの誤りが訂正可能な(204,188)符合を採用した構成となっている。したがって、誤り数が8バイト以下ならば、トランスポートストリームパケットは有効なパケットであると考えられるし、そうでなければ、無効なパケットであると考えられる。
For example, the Reed-
誤り訂正情報抽出部156は、誤り数計算部132が検出した誤り数が8バイト以下の場合、処理中のトランスポートストリームパケットが有効なパケットであると判断する。一方、検出した誤り数が9バイト以上の場合、処理中のトランスポートストリームパケットが無効なパケットであると判断する。そして、誤り訂正情報抽出部156は、その判断結果を示す誤り訂正情報を信号品質判別部152に送出する。
When the number of errors detected by the error
信号品質判別部152は、この誤り訂正情報に基づいて、波形等化されたデータ信号の信号品質を判別する。例えば、連続する無効パケット数が閾値Th4を超えた場合、信号品質が良好でないと判定し、連続する無効パケット数が閾値Th4以下の場合に、信号品質が良好であると判定する。この閾値Th4は、例えば、信号品質判別部152が備えている不図示のレジスタに格納しておくことができる。
The signal
同期処理部153eが、同期ワード検出部153cから通知された判定結果と、信号品質判別部152から通知された判別結果とに基づいて、フレーム同期が確立しているか否かを判定し、フレーム同期が確立していると判定した場合、制御部に同期確立信号を送出する点は、実施形態1と同様である。
The
(閾値の設定)
上述した各実施形態における閾値の設定について、ここで簡単に説明する。
(Threshold setting)
Here, the setting of the threshold value in each embodiment described above will be briefly described.
OFDM復調装置の性能指標の一つとして、いわゆる所要CNがある。所要CNとは、通信路として加法性白色ガウス雑音(AWGN:Additive White Gaussian Noise)を考えた際に、OFDM復調装置の出力信号(すなわち、リードソロモン訂正部130の出力データ)のビット誤り率が10-11以下になる、すなわち擬似エラーフリーとなる信号対雑音電力比(CNR:Carrier-to-Noise Ratio)のことである。 One of the performance indexes of the OFDM demodulator is a so-called required CN. The required CN refers to the bit error rate of the output signal of the OFDM demodulator (that is, the output data of the Reed-Solomon correction unit 130) when additive white Gaussian noise (AWGN) is considered as a communication channel. This is a signal-to-noise ratio (CNR) that is 10-11 or less, that is, pseudo error free.
この所要CNを参照して、擬似エラーフリーとなるように、各閾値を定めることが考えられる。つまり、閾値Th1は、信号対雑音電力比が所要CNに一致するときの変調誤差比に設定することができる。一例を挙げれば、狭帯域変調方式がQPSK、符号化率が1/2の場合、閾値Th1を4.0dB程度に設定するとよい。また、別の例を挙げれば、狭帯域変調方式がQPSK、符号化率が2/3の場合、閾値Th1を4.0dB程度に設定するとよい。さらに、別の例を挙げれば、狭帯域変調方式が16QAM、符号化率が1/2の場合、閾値Th1を10dB程度に設定するとよい。ただし、これらの設定は、波形等化の雑音除去能力など、システムの各種パラメータに依存するので、擬似エラーフリーを実現するための閾値として利用可能な値は、上述した具体例に限定されるものではない。 It can be considered that each threshold value is determined so as to be pseudo error free with reference to the required CN. That is, the threshold Th1 can be set to a modulation error ratio when the signal-to-noise power ratio matches the required CN. For example, when the narrowband modulation scheme is QPSK and the coding rate is ½, the threshold Th1 may be set to about 4.0 dB. As another example, when the narrowband modulation scheme is QPSK and the coding rate is 2/3, the threshold Th1 may be set to about 4.0 dB. As another example, when the narrowband modulation scheme is 16QAM and the coding rate is 1/2, the threshold Th1 may be set to about 10 dB. However, since these settings depend on various system parameters such as waveform equalization noise removal capability, the values that can be used as threshold values for realizing pseudo error free are limited to the specific examples described above. is not.
その他の閾値Th2〜4についても、擬似エラーフリーとなるように設定することが考えられる。つまり、閾値Th2を、信号対雑音電力比が所要CNに一致するときのビタビ前BERに設定し、閾値Th3を、信号対雑音電力比が所要CNに一致するときのRS後BERに設定することが考えられる。また、閾値Th4は、例えば、信号対雑音電力比が所要CNに一致するときの、平均的な連続無効パケット数に設定することが考えられる。 The other threshold values Th2 to Th4 may be set to be pseudo error free. That is, the threshold Th2 is set to the pre-Viterbi BER when the signal-to-noise power ratio matches the required CN, and the threshold Th3 is set to the post-RS BER when the signal-to-noise power ratio matches the required CN. Can be considered. For example, the threshold Th4 may be set to an average number of consecutive invalid packets when the signal-to-noise power ratio matches the required CN.
なお、上述した閾値の定め方は、受信率が100%となることを保証するための閾値の定め方を例示したものであり、例えば、受信率が95%以上になることを保証するように閾値を定めてもよいし、受信率が90%以上になることを保証するように閾値を定めてよいし、受信率の下限がさらに小さくなるように閾値を定めてもよい。 Note that the above threshold value determination method exemplifies the threshold value determination method for ensuring that the reception rate is 100%. For example, the reception rate is guaranteed to be 95% or more. The threshold value may be set, the threshold value may be set so as to guarantee that the reception rate is 90% or more, and the threshold value may be set so that the lower limit of the reception rate is further reduced.
実際、信号対雑音電力比が所要CNより小さくなるような電波環境においても、95%以上の受信率を確保できる場合がある。この場合、再同期をかけると、その期間中受信が全く出来なくなるので、受信率が却って低下してしまう。したがって、信号対雑音電力比が所要CNより小さくなることを許容するように閾値を設定することによって、最終的な受信率の改善に繋がることがある。つまり、最終的には、受信システム全体の構成と要求仕様とを考慮しつつ、実際のシステムや試作のシステムなどを用いて、実験的に閾値を最適化することが望ましい。 In fact, a reception rate of 95% or more may be ensured even in a radio wave environment where the signal-to-noise power ratio is smaller than the required CN. In this case, if re-synchronization is applied, reception cannot be performed at all during that period, and the reception rate decreases instead. Therefore, setting the threshold value to allow the signal-to-noise power ratio to be smaller than the required CN may lead to an improvement in the final reception rate. That is, ultimately, it is desirable to experimentally optimize the threshold value using an actual system, a prototype system, or the like while considering the configuration of the entire receiving system and the required specifications.
(変形例1)
例えば、電車などの移動体中で受信する際に、その移動体がトンネルや山などの電波環境的な陰に入ると、一時的に、TMCC信号から同期ワードを検出できなくなったり、波形等化されたデータ信号の信号品質が低下したりすることがある。この場合には、電波環境的な陰から抜け出さない限り、再びフレーム同期を確立することはできない。
(Modification 1)
For example, when receiving in a mobile body such as a train, if the mobile body enters the shadow of a radio wave environment such as a tunnel or a mountain, the synchronization word cannot be detected temporarily from the TMCC signal, or waveform equalization is performed. The signal quality of the received data signal may deteriorate. In this case, the frame synchronization cannot be established again unless it escapes from the shadow of the radio wave environment.
そこで、フレーム同期が外れたと同期処理部153eが判定した場合に、すぐにフレーム再同期を行わずに、一定の時間T0だけ待ってからフレーム再同期を行うよう、上記各実施形態を変形することが考えられる。なお、この変形は、例えば、同期確立信号が途絶えた時点でOFDM復調LSI103をリセットするのではなく、同期確立信号が途絶えてから上記一定の時間T0だけ経過した時点でOFDM復調LSI103をリセットするように制御部を構成することによって実現することができる。
Therefore, when the
なお、フレーム同期が一度外れると、次に同期をかけられるタイミングは、少なくとも1伝送フレーム期間長のあいだ訪れない。したがって、上記一定の時間T0は、1伝送フレーム期間長、あるいは、その整数倍に設定することが好ましい。 Note that once frame synchronization is lost, the next synchronization timing does not come for at least one transmission frame period length. Therefore, the fixed time T 0 is preferably set to one transmission frame period length or an integral multiple thereof.
ただし、上記一定の時間T0は、実際のシステムや試作のシステム等で実験的に最適化することが望ましい。時間T0が短くなると、フレーム再同期の頻度が上がるので、再びフレーム同期を確立するまでに要する時間は短縮できるが、その分消費電力が増大する。逆に時間T0が長くなると、フレーム再同期の頻度が下がるので、再びフレーム同期を確立するまでに要する時間は長くなるが、その分消費電力を削減することができる。この様に、再び同期を確立できるまでに要する時間と消費電力とが、時間T0に関してトレードオフの関係となるので、要求仕様を考慮しながら実験的に最適化するのが望ましい。 However, it is desirable to optimize the fixed time T 0 experimentally with an actual system, a prototype system, or the like. When the time T 0 becomes shorter, since the frequency of the frame resynchronization increases, it can be shortened time required to establish frame synchronization again correspondingly increased power consumption. Conversely, when the time T 0 is increased, the frequency of frame resynchronization is decreased, so that the time required to establish frame synchronization again is increased, but power consumption can be reduced by that amount. Thus, since the time required to establish synchronization again and the power consumption are in a trade-off relationship with respect to the time T 0, it is desirable to optimize experimentally in consideration of the required specifications.
(変形例2)
例えば、電車などの移動体中で受信する際に、その移動体がトンネルや山などの電波環境的な陰に入ると、一時的に、TMCC信号から同期ワードを検出できなくなったり、波形等化されたデータ信号の信号品質が低下したりすることがある。この場合には、電波環境的な陰から抜け出さない限り、再びフレーム同期を確立することはできない。
(Modification 2)
For example, when receiving in a mobile body such as a train, if the mobile body enters the shadow of a radio wave environment such as a tunnel or a mountain, the synchronization word cannot be detected temporarily from the TMCC signal, or waveform equalization is performed. The signal quality of the received data signal may deteriorate. In this case, the frame synchronization cannot be established again unless it escapes from the shadow of the radio wave environment.
そこで、フレーム同期が確立されていないと同期処理部153eが閾値回数N0以上繰り返して判断した場合に、チューナ102とOFDM復調LSI103とに対する電力、および、動作クロックの供給を停止するなどして、復調処理を中止するよう上記各実施形態を変形することが考えられる。これは、フレーム同期が確立されていないと同期処理部153eが閾値回数N0以上繰り返して判断した場合、OFDM復調装置がトンネルや山などの電波環境的な陰に入ったことなどが想定されるためである。なお、この変形は、例えば、同期処理部153eが同期確立信号を出力しなかったフレーム数を制御部がカウントし、その回数が閾値回数N0を上回ったら、その制御部がチューナ102とOFDM復調LSI103とに対する電力、および、動作クロックの供給を停止するなどして、復調処理を中止することによって実現することができる。これによって無駄な再同期処理を削減することができるので、消費電力を削減することができる。なお、上記閾値回数N0は、制御部が読み出し可能なレジスタなどに格納しておけばよい。
Therefore, when the frame synchronization is the not established
閾値回数N0は、実際のシステムや試作のシステム等で実験的に最適化するのが望ましい。閾値回数N0を小さく設定すると、消費電力削減の効果が大きいが、その分停止しやすくなってしまう。逆に、閾値回数N0を大きく設定すると、消費電力削減の効果が抑制されるが、その分ぎりぎりまで再同期処理を粘り続けることになる。この様に再同期継続回数と消費電力とは閾値回数N0に関してトレードオフの関係となるので、要求仕様を考慮しながら実験的に最適化するのが望ましい。 The threshold number N 0 is preferably optimized experimentally with an actual system, a prototype system, or the like. Setting small threshold number N 0, consumption the effect of power reduction is large, it becomes easier to correspondingly stopped. Conversely, if the threshold number N 0 is set large, the effect of reducing power consumption is suppressed, but the resynchronization process will continue to persist until the limit. This way it becomes a trade-off relationship with respect to a threshold number N 0 is the resynchronization successive number and power consumption, to optimize empirically taking into account the required specifications is desirable.
例えば、OFDM復調LSI103が、電波状態と無関係にフレーム同期を必ず確立するように実装されている場合、フレーム同期が外れた状態が繰り返される状況として、受信しようとする電波が存在しない場合が想定される。したがって、閾値回数N0は、2回とすることが好ましい。
For example, when the
また、OFDM復調LSI103が、ある特定のフェージング環境においてフレーム同期を必ず確立しないように実装されている場合、好ましい繰り返し回数は2回以上となる。この場合、フレーム同期の確立は、シンボル同期部のシンボル同期性能、広帯域キャリア周波数誤差補正部の補正性能、TMCC部フレーム同期性能から複合的に決まる。したがって、どのレベルまで繰返し回数を増やすかは、フレーム同期の確立が弱い条件にて実験的に確認することが望ましい。
In addition, when the
(付記事項)
本発明は上述した各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り、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜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。
(Additional notes)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
例えば、本発明は以下のように表現、あるいは、変形することができる。 For example, the present invention can be expressed or modified as follows.
1.誤り訂正符号化されたデータ信号と、フレーム同期信号と制御信号と、波形等化処理の基準となるパイロット信号を、直交周波数分割多重変調を行うことで有効シンボルを生成し、前記有効シンボルと、前記有効シンボルの一部分と同一の内容を複写してなるガードインターバルとを備えた伝送シンボルを含む直交周波数分割多重変調(OFDM)方式によるデジタル送信波を受信・復調するOFDM復調装置において、受信波の電力を自動調整するAGC手段と、前記受信波の有効シンボル先頭を抽出するシンボル同期手段と、前記受信波のキャリア周波数誤差を補正するAFC手段と、前記受信波のOFDM復調を行うFFT手段と、前記フレーム同期信号からフレーム同期処理を行うフレーム同期検出手段と、前記制御信号を抽出する制御信号復調手段と、前記パイロット信号を基準に波形等化処理を行う波形等化処理手段と、前記受信波の通信路情報を検出する通信路情報検出手段と、前記通信路情報に基づきフレーム同期保護およびフレーム再同期を行うフレーム同期処理手段とを具備することを特徴とするOFDM復調装置。 1. An error correction encoded data signal, a frame synchronization signal, a control signal, and a pilot signal serving as a reference for waveform equalization processing are subjected to orthogonal frequency division multiplexing to generate an effective symbol, and the effective symbol, An OFDM demodulator for receiving and demodulating a digital transmission wave according to an orthogonal frequency division multiplex modulation (OFDM) system including a transmission symbol having a guard interval obtained by copying the same content as a part of the effective symbol. AGC means for automatically adjusting power, symbol synchronization means for extracting the effective symbol head of the received wave, AFC means for correcting a carrier frequency error of the received wave, FFT means for OFDM demodulation of the received wave, Frame synchronization detection means for performing frame synchronization processing from the frame synchronization signal, and extracting the control signal Control signal demodulation means, waveform equalization processing means for performing waveform equalization processing based on the pilot signal, communication path information detection means for detecting communication path information of the received wave, and frame synchronization based on the communication path information An OFDM demodulator comprising: frame synchronization processing means for performing protection and frame resynchronization.
上記の構成によれば、TMCCの誤り訂正情報ではなく、通信路情報で、フレーム同期の同期保護や再同期処理を適切に行うことが可能となる。これによって、ユーザーは、TMCC情報で判定した場合には復調が途切れてしまう場合でも、途切れることなく通信や放送の受信・復調が可能となる。逆に、通信路情報が悪化した場合にはOFDM復調LSIの出力も有効でなくなるので、再同期処理によって有効データに復活する可能性がある。 According to the above configuration, frame synchronization synchronization protection and resynchronization processing can be appropriately performed using communication channel information, not TMCC error correction information. As a result, the user can receive and demodulate communications and broadcasts without interruption even when demodulation is interrupted when judged by TMCC information. On the other hand, when the communication path information deteriorates, the output of the OFDM demodulation LSI becomes invalid, and there is a possibility that it will be restored to valid data by resynchronization processing.
2.1に記載のOFDM復調装置において、波形等化出力のMER計算手段を具備し、前記通信路情報検出手段はMERから通信路情報を検出することを特徴とするOFDM復調装置。 2. The OFDM demodulator according to 2.1, further comprising a MER calculating unit for waveform equalization output, wherein the channel information detecting unit detects channel information from the MER.
上記の構成によれば、通信路情報として波形等化出力のMERを用いることで、フレーム同期の同期保護や再同期処理を適切に行うことが可能となる。これによって、ユーザーは、TMCC情報で判定した場合には復調が途切れてしまう場合でも、途切れることなく通信や放送の受信・復調が可能となる。逆に、MERが悪化した場合にはOFDM復調LSIの出力も有効でなくなるので、再同期処理によって有効データに復活する可能性がある。 According to the above configuration, by using the waveform equalization output MER as the communication path information, it becomes possible to appropriately perform synchronization protection and resynchronization processing of frame synchronization. As a result, the user can receive and demodulate communications and broadcasts without interruption even when demodulation is interrupted when judged by TMCC information. Conversely, when the MER deteriorates, the output of the OFDM demodulating LSI becomes ineffective, and there is a possibility that it will be restored to valid data by resynchronization processing.
3.1に記載のOFDM復調装置において、前記誤り訂正のBER計算手段を具備し、前記通信路情報検出手段はBERから通信路情報を検出することを特徴とするOFDM復調装置。 3.1 OFDM demodulator according to 3.1, further comprising a BER calculating means for error correction, wherein the communication path information detecting means detects communication path information from the BER.
上記の構成によれば、通信路情報として誤り訂正符号のBERを用いることで、フレーム同期の同期保護や再同期処理を適切に行うことが可能となる。これによって、ユーザーは、TMCC情報で判定した場合には復調が途切れてしまう場合でも、途切れることなく通信や放送の受信・復調が可能となる。逆に、BERが悪化した場合にはOFDM復調LSIの出力も有効でなくなるので、再同期処理によって有効データに復活する可能性がある。 According to the above configuration, by using the BER of the error correction code as the communication path information, it becomes possible to appropriately perform synchronization protection and resynchronization processing for frame synchronization. As a result, the user can receive and demodulate communications and broadcasts without interruption even when demodulation is interrupted when judged by TMCC information. Conversely, when the BER deteriorates, the output of the OFDM demodulating LSI becomes ineffective, and there is a possibility that it will be restored to valid data by resynchronization processing.
4.3に記載のOFDM復調装置において、誤り訂正符号が畳み込み符号である場合に、前記BER計算手段がビタビ前BER計算手段であることを特徴とするOFDM復調装置。 The OFDM demodulator according to 4.3, wherein the BER calculation means is a pre-Viterbi BER calculation means when the error correction code is a convolutional code.
上記の構成によれば、誤り訂正符号として畳み込み符号が採用されている場合には、ビタビ前BER計を用いることで、フレーム同期の同期保護や再同期処理を適切に行うことが可能となる。これによって、ユーザーは、TMCC情報で判定した場合には復調が途切れてしまう場合でも、途切れることなく通信や放送の受信・復調が可能となる。逆に、ビタビ前BERが悪化した場合にはOFDM復調LSIの出力も有効でなくなるので、再同期処理によって有効データに復活する可能性がある。 According to the above configuration, when a convolutional code is employed as the error correction code, it is possible to appropriately perform synchronization protection and resynchronization processing of frame synchronization by using the pre-Viterbi BER meter. As a result, the user can receive and demodulate communications and broadcasts without interruption even when demodulation is interrupted when judged by TMCC information. Conversely, when the pre-Viterbi BER deteriorates, the output of the OFDM demodulation LSI becomes ineffective, and there is a possibility that the data will be restored to valid data by resynchronization processing.
非特許文献1の放送規格の復調は、畳み込み符号とリードソロモン符号の連接符号を採用している。OFDM復調LSIの性能指標として所要CNがある。これはビタビ出力時点でのBERで定義される。ビタビ前BERを通信路情報として用いることで、所要CNと関連づけて同期保護・再同期処理の条件の設定が可能となる。
The broadcast standard demodulation of
5.3に記載のOFDM復調装置において、誤り訂正符号がリードソロモン符号である場合に、前記BER計算手段がリードソロモンBER計算手段であることを特徴とするOFDM復調装置。 The OFDM demodulator according to 5.3, wherein when the error correction code is a Reed-Solomon code, the BER calculating means is a Reed-Solomon BER calculating means.
上記の構成によれば、誤り訂正符号としてリードソロモン符号が採用されている場合には、リードソロモンBERを用いることで、フレーム同期の同期保護や再同期処理を適切に行うことが可能となる。これによって、ユーザーは、途切れることなく通信や放送の受信を行うことが可能となる。逆に、リードソロモンBERが悪化した場合にはOFDM復調LSIの出力も有効でなくなるので、再同期処理によって有効データに復活する可能性がある。 According to the above configuration, when a Reed-Solomon code is used as the error correction code, it is possible to appropriately perform synchronization protection and resynchronization processing of frame synchronization by using Reed-Solomon BER. As a result, the user can receive communications and broadcasts without interruption. Conversely, when the Reed-Solomon BER deteriorates, the output of the OFDM demodulating LSI becomes ineffective, and there is a possibility that it will be restored to valid data by resynchronization processing.
前記放送規格では、リードソロモン復号処理が最後の誤り訂正処理になるので、リードソロモンBERがOFDM復調LSI出力信号のBERに相当する。上記の構成によれば、リードソロモンBERを通信路情報として用いることで、OFDM復調LSIの出力信号の状態と関連づけて同期保護・再同期処理の条件の設定が可能となる。 In the broadcast standard, the Reed-Solomon decoding process is the last error correction process, so the Reed-Solomon BER corresponds to the BER of the OFDM demodulated LSI output signal. According to the above configuration, by using the Reed-Solomon BER as communication path information, it is possible to set the conditions for synchronization protection / resynchronization processing in association with the state of the output signal of the OFDM demodulation LSI.
6.1に記載のOFDM復調装置において、誤り訂正符号がリードソロモン符号である場合に、復号出力の有効信号を生成する誤り訂正情報抽出手段を具備し、前記通信路情報検出手段は有効信号から通信路情報を検出することを特徴とするOFDM復調装置。 In the OFDM demodulator according to 6.1, when the error correction code is a Reed-Solomon code, the OFDM demodulation apparatus further includes error correction information extraction means for generating a valid signal of decoded output, and the channel information detection means An OFDM demodulator for detecting communication path information.
上記の構成によれば、誤り訂正符号としてリードソロモン符号が採用されている場合には、有効信号を用いることで、フレーム同期の同期保護や再同期処理を適切に行うことが可能となる。これによって、ユーザーは、TMCC情報で判定した場合には復調が途切れてしまう場合でも、途切れることなく通信や放送の受信・復調が可能となる。逆に、リードソロモンBERが悪化した場合にはOFDM復調LSIの出力も有効でなくなるので、再同期処理によって有効データに復活する可能性がある。 According to the above configuration, when a Reed-Solomon code is employed as the error correction code, it is possible to appropriately perform synchronization protection and resynchronization processing of frame synchronization by using an effective signal. As a result, the user can receive and demodulate communications and broadcasts without interruption even when demodulation is interrupted when judged by TMCC information. Conversely, when the Reed-Solomon BER deteriorates, the output of the OFDM demodulating LSI becomes ineffective, and there is a possibility that it will be restored to valid data by resynchronization processing.
リードソロモンは、シンドロームを計算して誤りを検出・訂正する線形符号である。誤りの数が訂正能力範囲内の場合には、リードソロモン復号部は出力信号の有効性を100%保証する。 Reed-Solomon is a linear code that detects and corrects errors by calculating syndromes. When the number of errors is within the correction capability range, the Reed-Solomon decoding unit guarantees the validity of the output signal 100%.
非特許文献1の放送規格の復調は、畳み込み符号とリードソロモン符号の連接符号を採用している。前記放送規格では、リードソロモン復号処理が最後の誤り訂正処理になるので、リードソロモン出力の有効信号がOFDM復調LSI出力信号の有効信号に相当する。有効信号を通信路情報として用いることで、OFDM復調LSIの出力信号の状態と関連づけて同期保護・再同期処理の条件の設定が可能となる。
The broadcast standard demodulation of
7.1〜6に記載のOFDM復調装置において、フレーム同期信号が検出できず、前記通信路情報検出部が有効TSPを出力できる電波状態であると検出した場合には、前記フレーム同期処理部がフレーム同期保護を行うことを特徴とするOFDM復調装置。 In the OFDM demodulating device described in 7.1 to 6, when the frame synchronization signal cannot be detected and the communication path information detection unit detects that the radio wave state can output the effective TSP, the frame synchronization processing unit An OFDM demodulator characterized by performing frame synchronization protection.
上記の構成によれば、フレーム同期信号が正しく検出できない状態でも、通信路情報検出部が有効データが出力可能であると検出した場合には、フレーム同期の同期保護行なうことで、フレーム同期の停止や再同期が抑制される。これによって、ユーザーは、TMCC情報で判定した場合には復調が途切れてしまう場合でも、途切れることなく通信や放送の受信・復調が可能となる。 According to the above configuration, when the communication path information detection unit detects that valid data can be output even in a state where the frame synchronization signal cannot be detected correctly, frame synchronization is stopped by performing frame synchronization synchronization protection. And resynchronization is suppressed. As a result, the user can receive and demodulate communications and broadcasts without interruption even when demodulation is interrupted when judged by TMCC information.
8.1〜6に記載のOFDM復調装置において、フレーム同期信号が検出できず、前記通信路情報検出部が有効TSPを出力でない電波状態であると検出した場合には、前記フレーム同期処理部が再同期処理を行うことを特徴とするOFDM復調装置。 In the OFDM demodulator according to 8.1 to 6, when the frame synchronization signal cannot be detected and the communication path information detection unit detects that the radio wave state is not an effective TSP output, the frame synchronization processing unit An OFDM demodulator that performs resynchronization processing.
上記の構成によれば、フレーム同期信号が正しく検出できない状態で、通信路情報検出部も有効データが出力不可能であると検出した場合には、フレーム同期の再同期を行うことで、有効データが出力できる状態に復活できる可能性がある。 According to the above configuration, when the frame synchronization signal cannot be detected correctly and the communication path information detection unit also detects that the valid data cannot be output, the valid data is obtained by performing resynchronization of the frame synchronization. May be restored to a state where can be output.
9.8に記載のOFDM復調装置において、前記フレーム同期処理部が再同期処理を間欠的に行うことを特徴とするOFDM復調装置。 9. The OFDM demodulator according to 9.8, wherein the frame synchronization processing unit intermittently performs resynchronization processing.
上記の構成によれば、フレーム同期信号が正しく検出できない状態で、通信路情報検出部も有効データが出力不可能であると検出した場合には、すぐにフレーム同期の再同期を行っても、有効データが出力できる状態に復活できない可能性がある。そこで、間欠的に再同期処理を行うことで、消費電力が抑制可能となる。 According to the above configuration, when the frame synchronization signal cannot be detected correctly and the communication path information detection unit detects that the valid data cannot be output, even if the frame synchronization is immediately resynchronized, There is a possibility that it cannot be restored to a state where valid data can be output. Therefore, power consumption can be suppressed by intermittently performing resynchronization processing.
10.8に記載のOFDM復調装置において、再同期処理がある設定した回数を超えた場合には、前記フレーム同期処理部がOFDM復調処理を停止することを特徴とするOFDM復調装置。 1. The OFDM demodulator according to 10.8, wherein the frame synchronization processing unit stops the OFDM demodulation processing when the resynchronization processing exceeds a set number of times.
8に記載のOFDM復調装置でフレーム再同期処理を行った際に、再同期処理が複数繰り返される場合がある。この場合には、通信路の電波状態が受信不可である可能性が高い。この場合には、OFDM復調処理は消費電力を無駄にするだけであるので、OFDM復調処理やチューナを停止することで、消費電力抑制が可能となる。 When the frame resynchronization process is performed by the OFDM demodulator according to 8, the resynchronization process may be repeated a plurality of times. In this case, there is a high possibility that the radio wave state of the communication path cannot be received. In this case, since the OFDM demodulation processing only wastes power consumption, power consumption can be suppressed by stopping the OFDM demodulation processing and the tuner.
なお、上記各実施形態のOFDM復調装置の各部は、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、インターフェース部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。 In each part of the OFDM demodulator of each of the above embodiments, arithmetic means such as a CPU executes a program stored in a storage means such as a ROM (Read Only Memory) or RAM, and controls communication means such as an interface part. This can be realized. 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み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み取り可能なプログラムメディアであっても良い。 As the recording medium, a program medium such as a memory (not shown) such as a ROM may be used for processing by the microcomputer, and a program reading device is provided as an external storage device (not shown). It may be a program medium that can be read by inserting a recording medium there.
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.
100 OFDM復調装置
101 アンテナ
102 チューナ
103 OFDM復調LSI
110 ベースバンド信号処理部
111 アナログデジタル変換部
112 直交検波部
113 狭帯域キャリア周波数誤差補正部
114 高速フーリエ変換部
115 波形等化部(等化手段)
116 シンボル同期部
117 自動利得制御部
118 広帯域キャリア誤差補正部
120 誤り訂正処理部
126 ビタビ復号部(ビタビ復号手段)
130 リードソロモン訂正部(リードソロモン復号手段)
151 変調誤差比算出部(変調誤り率算出手段)
152 信号品質判別部(判別手段)
153 TMCC復号部
153a DBPSK復調部
153b 多数決処理部
153c 同期ワード検出部(検出手段)
153d 誤り訂正復号部
153e 同期処理部(同期判定手段)
153f TMCC信号取得部
153g タイミング調整部
154 ビット誤り率算出部(ビット誤り算出手段)
156 誤り訂正情報抽出部(判別手段)
100
110 Baseband
116
130 Reed-Solomon Correction Unit (Reed-Solomon decoding means)
151 Modulation error ratio calculation unit (modulation error rate calculation means)
152 Signal Quality Discriminator (Determination Unit)
153
153d Error
153f TMCC
156 Error correction information extraction unit (discrimination means)
Claims (13)
上記パイロット信号を参照して上記データ信号を波形等化する等化手段と、
波形等化後の上記データ信号の誤り訂正復号を行う復号手段と、
波形等化後の上記データ信号の信号品質に応じてフレーム同期が確立されているか否かを判定する同期判定手段と、を備えている、
ことを特徴とするOFDM復調装置。 An OFDM demodulator that obtains a control signal, a pilot signal, and a data signal by demodulating an OFDM signal for each transmission frame,
Equalizing means for waveform equalizing the data signal with reference to the pilot signal;
Decoding means for performing error correction decoding of the data signal after waveform equalization;
Synchronization determination means for determining whether or not frame synchronization is established according to the signal quality of the data signal after waveform equalization,
An OFDM demodulator characterized by the above.
上記同期判定手段は、算出された上記変調誤差比が予め定められた閾値以上であるとき、フレーム同期が確立されていると判定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のOFDM復調装置。 A modulation error ratio calculating means for calculating a modulation error ratio based on the data signal after waveform equalization;
The synchronization determination means determines that frame synchronization is established when the calculated modulation error ratio is equal to or greater than a predetermined threshold;
The OFDM demodulator according to claim 1.
上記同期判定手段は、算出された上記ビット誤り率が予め定められた閾値以下であるとき、フレーム同期が確立されていると判定する、
ことを特徴とする、請求項1に記載のOFDM復調装置。 A bit error rate calculating means for calculating a bit error rate of the data signal after waveform equalization;
The synchronization determination unit determines that frame synchronization is established when the calculated bit error rate is equal to or less than a predetermined threshold value.
The OFDM demodulator according to claim 1, wherein:
上記ビット誤り率算出手段は、上記ビタビ復号手段の出力を畳み込み符号化するとともに、上記波形等化後のデータ信号と上記畳み込み符号化により再符号化された符号化データとを比較することによって、上記ビット誤り率を算出する、
ことを特徴とする、請求項3に記載のOFDM復調装置。 The decoding means includes Viterbi decoding means for Viterbi decoding the data signal after waveform equalization,
The bit error rate calculating means convolutionally encodes the output of the Viterbi decoding means, and compares the data signal after the waveform equalization with the encoded data re-encoded by the convolutional encoding, Calculating the bit error rate,
The OFDM demodulator according to claim 3, wherein
上記ビット誤り率算出手段は、上記リードソロモン復号手段により算出される誤り数を積分することによって、上記ビット誤り率を算出する、
ことを特徴とする、請求項3に記載のOFDM復調装置。 The decoding means includes Reed-Solomon decoding means for performing Reed-Solomon decoding on the data signal after waveform equalization,
The bit error rate calculating means calculates the bit error rate by integrating the number of errors calculated by the Reed-Solomon decoding means;
The OFDM demodulator according to claim 3, wherein
上記同期判定手段は、判定されたリードソロモン復号の有効性に基づいて、フレーム同期が確立されているか否かを判定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のOFDM復調装置。 The decoding means includes Reed-Solomon decoding means for performing Reed-Solomon decoding on the data signal after waveform equalization, and the number of errors calculated by the Reed-Solomon decoding means is set to a maximum number of errors that can be corrected by the Reed-Solomon decoding means. A validity judging means for judging the effectiveness of Reed-Solomon decoding by comparing, and
The synchronization determination means determines whether or not frame synchronization is established based on the determined Reed-Solomon decoding effectiveness.
The OFDM demodulator according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のOFDM復調装置。 The synchronization determination means determines that frame synchronization is established when the data signal after the waveform or the like is a signal that can be corrected by the decoding means.
The OFDM demodulator according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1または7に記載のOFDM復調装置。 The synchronization determination means determines that frame synchronization is not established when the data signal after the waveform or the like is a signal that cannot be corrected by the decoding means,
The OFDM demodulator according to claim 1 or 7, characterized in that
ことを特徴とする1から8までの何れか1項に記載のOFDM復調装置。 When it is determined by the synchronization determination means that frame synchronization has not been established, the synchronization determination means includes a control means for controlling the own apparatus so as to reestablish frame synchronization after a predetermined time has elapsed.
9. The OFDM demodulator according to any one of 1 to 8, wherein
ことを特徴とする請求項1から8までの何れか1項に記載のOFDM復調装置。 When the synchronization determination means continuously determines that frame synchronization is not established more than a predetermined number of times, the synchronization determination means includes a control means for controlling the own apparatus to temporarily stop the demodulation process.
The OFDM demodulator according to any one of claims 1 to 8, characterized in that
上記パイロット信号を参照して上記データ信号を波形等化する等化工程と、
波形等化後の上記データ信号の誤り訂正復号を行う復号工程と、
波形等化後の上記データ信号の信号品質に応じてフレーム同期が確立されているか否かを判定する同期判定工程と、を含んでいる
ことを特徴とするOFDM復調方法。 An OFDM demodulation method for obtaining a pilot signal and a data signal by demodulating an OFDM signal for each transmission frame,
An equalization step of waveform equalizing the data signal with reference to the pilot signal;
A decoding step for performing error correction decoding of the data signal after waveform equalization;
And a synchronization determination step of determining whether or not frame synchronization is established according to the signal quality of the data signal after waveform equalization.
コンピュータを、上記各手段として機能させるためのOFDM復調プログラム。 An OFDM demodulation program for operating the OFDM demodulator according to any one of claims 1 to 9,
An OFDM demodulation program for causing a computer to function as each of the above means.
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