JP2009260507A - 受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力低減効果の高い受信装置を提供すること。
【解決手段】本発明にかかる受信装置１００は、例えば、地上デジタル放送で送信される受信信号の復調を行う受信装置である。受信装置１００は、受信信号の波形等化を実行する波形等化部２３と、波形等化部２３による等化後のデータと収束目標点の距離に応じた誤差量に基づいて同期判定を実行する同期判定部５とを備えたものである。本発明にかかる受信装置は、同期信号を検出することなく、同期判定を行うことができるため、同期信号の受信期間において、受信装置の少なくとも一部の構成の動作を停止させることができるため、消費電力をより低減することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は受信装置に関し、例えば、地上デジタル放送において伝送された信号を受信し、復調する受信装置に関する。

地上デジタル放送の規格であるＩＳＤＢ−Ｔに準拠した受信装置の開発が進んでいる（例えば、特許文献１、２参照）。この地上デジタル放送では、通常の画像や音声データの他に、ＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control：伝送制御信号）信号中にＥＷＳ（Emergency Warning Signal：緊急警報信号）が含まれている。この緊急警報信号を受信して自動的に起動する受信装置を開発することが、国や自治体を含めて防災上極めて重要な課題となっている。

緊急警報信号の受信に応じて起動するためには、緊急警報信号が来ていないかを常時監視する必要があるが、通常の受信機能を用いて待ち受ける場合、電力を消費するため、特に電池を電源とする携帯端末では、長時間連続した待ち受けが困難であった。そこで、地上デジタル放送の緊急警報信号を必要最小限の電力で待ち受けることが可能な受信機の実現を目指して、様々な研究・開発がなされている。

次に、従来の受信装置の構成例について説明する。受信装置２００は、チューナ部１、ＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重化）復調部２、差動復調部３、同期制御部６、同期信号検出部７、遅延部９を備えている。受信アンテナから入力された信号は、チューナ部１に入力される。チューナ部１は、入力信号を中間周波数信号に変換し増幅し、ＯＦＤＭ復調部２に出力する。

ＯＦＤＭ復調部２は、ＯＦＤＭ変調された信号を復調する。このＯＦＤＭ復調部２は、ＩＱ復調部２１、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）部２２、同期復調部２３を備えている。ＩＱ復調部２１は、チューナ部１から入力された中間周波数信号を直交信号Ｉ，Ｑに変換後、デジタル信号に変換し、ＦＦＴ部２２に出力する。ＦＦＴ部２２は、入力したデジタル信号に対して高速フーリエ変換処理を行い、時系列データを周波数成分データに変換し、同期復調部２３に出力する。同期復調部２３は、入力信号において所定のサブキャリアに散在するＳＰ（Scattered Pilot）信号を用いて受信信号の等化を行うことにより、伝送データを復調する。

差動復調部３は、差動符号化、即ち差動変調されたＴＭＣＣ信号を差動復調するものであり、このため、ＴＭＣＣ信号と、遅延部９によって１シンボル分遅延された信号を入力して差動復調を実行している。同期信号検出部７は、ＴＭＣＣ信号に含まれる同期信号を検出して同期判定を行い、その結果を同期制御部６に出力する。同期制御部６は、同期又は非同期を示す結果に応じて同期制御を実行する。

特開平５−２１９０２１号公報 特開２００２−３４４４１３号公報

ここで、受信装置が受信する信号のうち、ＴＭＣＣ信号は、図１０で示されるように、２０４シンボルからなるフレームにより構成され、そのシンボル番号１〜１６が同期信号（ＳＷ）、シンボル番号２６が緊急警報信号（以下、ＥＷＳ信号）である。

従来の受信装置は、同期信号を検出するために、同期信号を含んだシンボルの復調が必要となるため、その間も受信動作を行わなければならず、間欠受信による電力消費低減を行う場合に、各構成を停止する期間が短くなり、電力低減効果が低下するという問題があった。

本発明にかかる受信装置は、受信信号の復調を行う受信装置であって、前記受信信号の波形等化を実行する波形等化部と、前記波形等化部による等化後のデータと収束目標点の距離に応じた誤差量に基づいて同期判定を実行する同期判定部とを備えたものである。本発明にかかる受信装置は、同期信号を検出することなく、同期判定を行うことができるため、同期信号の受信期間において、受信装置の少なくとも一部の構成の動作を停止させることができるため、消費電力をより低減することが可能となる。

本発明によれば、電力低減効果の高い受信装置を提供することができる。

発明の実施の形態１．
本実施の形態１にかかる受信装置の構成について、図１に示すブロック図を用いて説明する。受信装置１００は、地上デジタル放送による送信信号を受信する。この送信信号は、互いに直交する多数のサブキャリア（搬送波）を用いてデジタル信号を伝送するＯＦＤＭ変調されている。また、送信信号には、映像データや音声データに加えて、伝送制御信号であるＴＭＣＣ信号が含まれている。このうち、ＴＭＣＣ信号は、上述のように、送信装置（不図示）において差動符号化（差動変調）されている。

図に示されるように、受信装置１００は、チューナ部１、ＯＦＤＭ復調部２、差動復調部３、位相基準保持部４、同期判定部５、同期制御部６、同期信号検出部７、間欠動作制御部８を備えている。

チューナ部１は、受信アンテナ（不図示）からＲＦ（高周波）信号を入力し、中間周波数信号に変換し増幅して、ＯＦＤＭ復調部２に出力する。

ＯＦＤＭ復調部２は、ＯＦＤＭ変調された信号を復調する。このＯＦＤＭ復調部２は、ＩＱ復調部２１、ＦＦＴ部２２、同期復調部２３を備えている。

ＩＱ復調部２１は、チューナ部１から入力された中間周波数信号を直交信号Ｉ，Ｑに変換した後にデジタル信号に変換し、ＦＦＴ部２２に出力する。

ＦＦＴ部２２は、入力したデジタル信号に対して高速フーリエ変換処理を行い、時系列データを周波数成分データに変換し、同期復調部２３に出力する。

同期復調部２３は、入力信号において所定のサブキャリアに散在するＳＰ信号を用いて受信信号の等化を行うことにより、伝送データを復調する。同期復調部２３は、波形等化部としても機能する。基準パイロットであるＳＰ信号に基づいて波形等化を行うと、データの信号点配置が同期復調用の配置となる。

差動復調部３は、差動符号化されたＴＭＣＣ信号を差動復調する。当該差動復調部３は、同期復調部２３より出力されたＴＭＣＣ信号と、位相基準保持部４において保持された位相基準を入力して差動復調を実行している。差動復調されたＴＭＣＣ信号においてＥＷＳ信号が検出された場合（即ち、ＥＷＳ信号フラグがオン状態であることが検出された場合）には、チューナ部１やＯＦＤＭ復調部２等に電力供給して緊急警報にかかる音声や映像データを復調し、受信し、そして出力する。

位相基準保持部４は、通信開始時又は通信途中時に、ＴＭＣＣ信号のすべて、若しくは同期をとりかつＥＷＳ信号の差動復調のために最低限必要なシンボル（例えば、同期基準、同期信号、ＥＷＳ信号の直前シンボル）を受信し、復調することによって得られる、ＥＷＳ信号の直前シンボルの位相情報を位相基準として保持する。

同期判定部５は、波形等化後のデータについて、収束目標点からの誤差量を求め、この誤差量に基づいて同期を判定し、その結果情報を同期制御部６に出力する。

同期制御部６は、同期又は非同期を示す結果に応じて同期制御を実行する。例えば、同期を示す結果である場合には、間欠動作制御部８によって間欠動作状態に制御し、非同期を示す結果である場合には、間欠動作制御部８によって連続動作状態に制御する。

同期信号検出部７は、ＴＭＣＣ信号に含まれる同期信号を検出して同期判定を行い、その結果を同期制御部６に出力する。

間欠動作制御部８は、消費電力を低減するために、チューナ部１、ＯＦＤＭ復調部２、差動復調部３、位相基準保持部４、同期判定部５、同期制御部６、同期信号検出部７等の各構成の動作状態を制御する。具体的な間欠動作制御については、後に詳述する。

ここで、図２、図３を用いて、地上デジタル放送において送信される信号の構成について説明する。図２に示されるように、０から１０７までの１０８個のサブキャリアを用いてデジタル信号を伝送しており、各サブキャリアでは、シンボル番号が０から２０３までの２０４個のシンボルより構成されたフレームが送信される。信号等化の基準パイロットであるＳＰ信号は、それぞれのシンボル列において１２サブキャリア単位で出現する。隣接するシンボルでは、ＳＰ信号の出現位置は、３サブキャリアずれている。

１０８個のサブキャリアの中に、ＴＭＣＣ信号を伝送するサブキャリアが含まれている。ＴＭＣＣ信号を伝送するサブキャリアにおいて、シンボル番号０は差動増幅の基準となるシンボルに割り当てられている。シンボル番号１〜１６が同期信号（同期語）ＳＷである。

また、ＥＷＳ信号は、シンボル番号２６に割り当てられており、その直前の４シンボル（即ち、シンボル番号２２〜２５）は、伝送パラメータ切り換え指標ＴＰが割り当てられている。伝送パラメータ切り換え指標ＴＰは、通常はすべて「１」となっている。伝送パラメータの切換を行う１５ＯＦＤＭフレーム前からカウントダウンを開始し、切換え前のＯＦＤＭフレームで０となり、更に次のＯＦＤＭフレームで伝送パラメータを変更するとともにネクスト情報として伝送していたパラメータ情報をカレント情報として伝送する。

伝送パラメータ切り換え指標ＴＰは、事実上変化することは極めて稀であるため、ＥＷＳ信号を示すシンボルの直前のシンボル（伝送パラメータ切り換え指標ＴＰの最後のシンボル）についても殆ど変化しないものと判断可能である。従って、ＴＭＣＣ信号は、差動符号化されているため、直前のシンボルの位相情報を検出しなければ正確に復調できないとしても、その直前のシンボルの位相情報を一旦検出して記憶しておけば、直前シンボルは殆ど変化しないため、この値を用い続けることができる。このため、フレームを受信する度に直前シンボルを検出する必要はなく、この間は、チューナ部１、ＯＦＤＭ復調部２、差動復調部３等の動作を停止させることができる。

続いて、図４を用いて、間欠動作制御部８の制御及び各構成の処理動作について説明する。この間欠動作は、基本的に映像や音声データを受信していない待ち受け状態において実行される。図４（ａ）に、それぞれの構成に対する間欠動作制御のタイミングを説明するために、伝送されるＴＭＣＣ信号を示す。フレーム１を受信する期間において、間欠動作制御部８は、チューナ部１、ＯＦＤＭ復調部２、差動復調部３、位相基準保持部４、同期制御部６、同期信号検出部７に対して電力を供給し、動作可能な状態に制御している。また、同じ期間において、間欠動作制御部８は、同期判定部５に対して電力供給を停止し、同期信号検出部７に対しては同期信号を受信可能な期間のみ動作可能な状態にし、それ以外の期間は電力供給を停止している。

フレーム１の受信期間において、このように受信装置１００の各構成が動作可能状態にあり、ＴＭＣＣ信号の受信処理が正常に行われ、特に差動復調部３においてＴＭＣＣ信号の差動復調処理が行われる。具体的には、位相基準保持部４には、ＯＦＤＭ復調部２からの出力信号に対して１シンボル分遅延させた信号（即ち、１シンボル分前のシンボル）が保持され、差動復調部３に対して供給されることにより、この差動復調部３において差動復調が実行される。また、同期間において、同期信号検出部７は、同期信号を検出し、その結果を同期制御部６に出力する。また、同期信号検出部７は、同期信号を検出してフレーム位置を検出する。

次に、フレーム２の受信期間では、間欠動作制御部８は、ＥＷＳ信号を受信する期間のみチューナ部１、ＯＦＤＭ復調部２、差動復調部３、位相基準保持部４、同期判定部５、同期制御部６に対して電力を供給し、動作可能な状態に制御し、それ以外の期間は電力供給を停止している。このとき位相基準保持部４には、フレーム１において取得したＥＷＳ信号のシンボル（シンボル番号２６）よりも一つ前のシンボル（シンボル番号２５）の位相情報が位相基準として保持されている。差動復調部３は、フレーム１より取得した位相基準に基づいて、ＥＷＳ信号を復調し、出力する。

ここで、ＥＷＳ信号は、ＯＦＤＭ復調部２の同期復調部２３においてＳＰ信号を基準として通常の映像や音声データと同様に同期復調される。同期復調の結果、図５に示されるように、同期復調結果配置が（＋４／３，０）又は（−４／３，０）のいずれかとなる。そして差動復調結果は、同期復調結果配置と、位相基準保持部４に保持された直前シンボルの位相情報に基づいて判定する。

図４に戻り、フレーム２の受信期間では、同期信号検出部７による同期信号の検出は行わずに、同期判定部５による同期判定を実行する。同期判定部５は、収束目標点からの誤差量を求め、この誤差量に基づいて同期を判定し、その結果情報を同期制御部６に出力する。この処理については後に詳述する。

フレーム３、フレーム４の受信期間において、間欠動作制御部８は、フレーム２の受信期間における制御と同じ間欠制御を実行し、各構成も同様の処理を行う。但し、本例では、フレーム４の受信期間において、同期判定部５が非同期状態と判定したものとする。この場合に、間欠動作制御部８は、再度同期をとるために、フレーム５の受信期間において、フレーム１と同様に、チューナ部１、ＯＦＤＭ復調部２、差動復調部３、位相基準保持部４、同期制御部６、同期信号検出部７に対して電力を供給し、動作可能な状態に制御している。また、同じ期間において、間欠動作制御部８は、同期判定部５に対して電力供給を停止し、同期信号検出部７に対しては同期信号を受信可能な期間のみ動作可能な状態にし、それ以外の期間は電力供給を停止している。

以上、説明したように、本実施の形態では、ＥＷＳ信号の差動復調を、過去の別フレームを受信している期間において取得した直前シンボルの位相情報に基づいて行うようにしたため、直前シンボルの受信処理を行う頻度を著しく少なくすることができ、消費電力を低下させることが可能となる。特に、受信装置が携帯端末である場合には、消費電力を低下させることにより使用時間を長くすることができるため、効果が高い。

続いて、図６を用いて同期判定部５の構成について説明する。同期判定部５は、図に示されるように、誤差量検出部５１、誤差量判定部５２、同期判定処理部５３を備えている。誤差量検出部５１は、波形等化後のデータについて、収束目標点からの誤差量を検出する。誤差量判定部５２は、誤差量検出部５１によって検出された誤差量が予め定めた閾値よりも大きいか否かを判定する。同期判定処理部５３は、誤差量判定部５２によって誤差量が閾値以下と判定された場合には同期状態と判定し、誤差量が閾値よりも大きいと判定された場合には非同期状態と判定する。

ここで、同期判定部５の同期処理について、図７及び図８を用いて説明する。図７（ａ）に示されるＳＰ信号は、図７（ｂ）に示されるように、波形等化前において、Ｉ相及びＱ相とずれた位置にある。波形等化後は、図７（ｃ）に示されるように、ＳＰ信号がＩ相上に配置され、データが収束目標点と一致する。また、ＳＰ信号の位相が正しい場合には、図８（ａ）に示されるように、データが収束目標点とほぼ一致する。このため、収束目標点とデータまでの距離が短く、誤差量が小さいと判定される。その一方で、ＳＰ信号の位相が間違っている場合には、図８（ｂ）に示されるように、正しく等化されないため、収束目標点からデータまでの距離が長く、誤差量が大きいと判定される。

本実施の形態にかかる同期判定部５は、ＥＷＳ信号のみ又はＥＷＳ信号を含む数シンボル（例えば４シンボル）について、誤差量を求めている。

このように、本実施の形態では、同期判定を等化後のデータと収束目標点の距離に応じた誤差量に基づいて行うようにしたので、同期信号を検出することなく、同期状態を判定することができるため、同期信号を受信する期間、チューナ部１等の各種構成への電力供給を停止させることが可能となり、省電力化を実現できる。

具体的には、１フレームに含まれるすべてのシンボル（２０４シンボル）を復調した場合には、動作率１００％となる。また、同期信号（シンボル番号１〜１６）とＥＷＳ信号を復調した場合には、１７シンボル／２０４シンボル＝８．３％の動作率となる。また、別の例として、差動復調基準、同期信号、セグメント形式識別、伝送パラメータ切り替え指標、ＥＷＳ信号を復調した場合には、２７シンボル／２０４シンボル＝１３．２％の動作率となる。このとき、チューナ部１の消費電力を１００ｍＷ、ＯＦＤＭ復調部２の消費電力を１０ｍＷ、ＦＦＴ部２２の消費電力を２ｍＷとした場合、｛１００＋（１０−２）｝ｍＷ×１３．２％＝１４．２５６ｍＷが、１フレームあたりの消費電力となる。

これに対して、本実施の形態においては、ＥＷＳ信号のみを復調することも可能であり、この場合には、１／２０４＝約０．５％の動作率となり、４シンボルを復調した場合には、４／２０４＝約２％の動作率を実現させることができる。このとき、チューナ部１の消費電力を１００ｍＷ、ＯＦＤＭ復調部２の消費電力を１０ｍＷ、ＦＦＴ部２２の消費電力を２ｍＷとした場合、｛１００＋（１０−０）｝ｍＷ×２％＝２．２ｍＷが、１フレームあたりの消費電力となる。

また、ＩＳＤＢ−ＴにおけるＭＯＤＥ１〜３のうち、最も有効シンボル長Ｔｓが長いＭＯＤＥ３の場合（Ｔｓ＝１．００８ｍｓ）であっても、シンボル、サブキャリアのずれにより誤検出が発生するのは、４シンボル分のずれに相当する４ｍｓ又は３期サブキャリア＋１シンボル等の大きな変動が必要であることからすると、一度同期が確立されれば、同期外れが発生する可能性は低い。従って、同期判定を等化後のデータと収束目標点の距離に応じた誤差量に基づいて、定期的に同期判定を行えば、誤差量が所定値以下を維持している限り、同期ずれが発生することは殆どない。

本発明にかかる受信装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明にかかる受信装置が受信する信号の構成図である。 本発明にかかる受信装置が受信する信号の構成図である。 本発明にかかる受信装置における間欠動作を示すフローチャートである。 本発明にかかる受信装置の受信信号を説明するためのＩＱ平面図である。 本発明にかかる受信装置の同期判定部の具体的構成を示すブロック図である。 本発明にかかる受信装置において実行される波形等化とＳＰ配置について説明するための説明図である。 本発明にかかる受信装置において実行される波形等化後の誤差について説明するための説明図である。 従来例にかかる受信装置の全体構成を示すブロック図である。 地上デジタル放送において伝送される信号の構成を示す図である。 従来の差動復調を示す説明図である。

符号の説明

１ チューナ部
２ ＯＦＤＭ復調部
３ 差動復調部
４ 位相基準保持部
５ 同期判定部
６ 同期制御部
７ 同期信号検出部
８ 間欠動作制御部
９ 遅延部
２１ ＩＱ復調部
２２ ＦＦＴ部
２３ 同期復調部
５１ 誤差量検出部
５２ 誤差量判定部
５３ 同期判定処理部

Claims (6)

1. 受信信号の復調を行う受信装置であって、
   前記受信信号の波形等化を実行する波形等化部と、
   前記波形等化部による等化後のデータと収束目標点の距離に応じた誤差量に基づいて同期判定を実行する同期判定部とを備えた受信装置。
2. 前記同期判定部は、等化後のデータと収束目標点の距離に応じた誤差量が閾値以下の場合には同期状態と判定し、誤差量が閾値よりも大きい場合には非同期状態と判定することを特徴とする請求項１記載の受信装置。
3. 前記受信信号に含まれる同期信号を検出する同期信号検出部と、
   当該同期信号検出部によって同期信号が検出され、同期が確立した後は、少なくとも当該同期信号を受信可能な期間、前記受信装置の少なくとも一部の構成の動作を停止させる間欠動作制御部をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の受信装置。
4. 前記間欠動作制御部は、前記同期判定部が非同期状態と判定した場合には、前記同期信号を受信可能な期間、この同期信号が受信可能な状態に受信装置の各構成の動作を制御することを特徴とする請求項３記載の受信装置。
5. 前記受信信号は、ＯＦＤＭ変調された信号であることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の受信装置。
6. 前記受信装置は、地上デジタル放送用受信装置であることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載の受信装置。

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