JP2010226153A - 回線状況推定器 - Google Patents

Abstract

【課題】伝搬路状況にかかわらず、実際の希望波と妨害波である不要波との電力比を精度良く推定する。
【解決手段】回線状況推定器１０は、到来する信号を受信してＦＦＴ部１により復調する受信器に設けられ、到来する信号の回線状況を推定するものである。この回線状況推定器１０は、希望波が到来する周波数帯に相当するＦＦＴ出力信号Ｓ１を既知信号抽出部１１及び電力変換部１３により電力変換した値と、希望波が到来しない周波数帯に相当するＦＦＴ出力信号Ｓ１をガードバンド抽出部１２及び電力変換部１４により電力変換した値とに基づき、電力比算出部１７により、希望波と不要波との電力比を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、周波数分割多重化方式（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing、以下「ＯＦＤＭ」という。）等の高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform、以下「ＦＦＴ」という。）を復調に用いる受信器等に設けられ、希望波と雑音等の不要波の電力比を推定する回線状況推定器に関するものである。

例えば、ＯＦＤＭ受信器では、アンテナ入力信号を入力するためのチューナである高周波（以下「ＲＦ」という。）部を有し、この出力側に、アナログ／デジタルコンバータ（以下「ＡＤＣ」という。）、及びＦＦＴ部等が接続されている。そして、アンテナ入力信号は、ＲＦ部にて物理チャネルが選択されて増幅され、ＡＤＣでデジタル信号に変換された後、ＦＦＴ部でＯＦＤＭ復調されるようになっている。

従来、ＯＦＤＭ受信器に設けられる回線状況推定器により、希望波と妨害波の電力比を求める場合、変調座標であるコンスタレーションにおいて、本来あるべき座標位置からどれだけ離れているかを計測し、この離れた要因を雑音等の同一周波数帯に混入する不要電力とし、離れた度合いを数値化して平滑化等した後、希望波と不要波の電力比と置き換えるようにしている。又、ＲＦ部で用いられる増幅器（以下「アンプ」という。）等のゲイン制御は、希望電力を推定し、適切に制御する構成になっている。

このような回線状況推定器が設けられたＯＦＤＭ受信器に関する技術は、例えば、下記の特許文献１に開示されている。この特許文献１には、キャリア（搬送波）電力と、これに対応する妨害電力との比をキャリア毎に算出し、様々な妨害条件下でＯＦＤＭ受信信号への妨害の影響度合いを精度良く推定する技術が開示されている。

国際公開番号（Ｗ０ ２００５／１０９７１１）

しかしながら、従来の回線状況推定器では、以下のような課題があった。
図２は、受信信号の搬送波対雑音比（Carrier to Noise ratio、以下「ＣＮＲ」という。）と伝搬路状態との関係を示す模式的な図である。

この図２では、静的伝搬路やシングルパスと、マルチパス伝搬路やフェージング伝搬路とにおいて、ＣＮＲが大きい場合とＣＮＲが小さい場合との受信信号の比較を示す波形図が示されている。この波形図では、受信希望波と雑音成分の波形が示されている。

図２に示すように、実際の無線通信では、希望波の伝搬路状況により、送信と異なる周波数スペクトラムとなって受信することがある。又、フェージング（受信電波のレベル変動）等の伝搬路状況の動的な変化により、このスペクトラムが時々刻々と変化することがある。伝搬路によりこのような変化が生じない場合においては（図２中の静的伝搬路、シングルパスに相当）、従来のように、コンスタレーションを用いた希望波と不要波の電力比の算出方法にて求めることが可能であり、重畳する不要波の電力比を推定することができる。

しかし、伝搬路状態がマルチパス伝搬路やフェージング伝搬路であった場合、歪や隣接チャネルへの干渉及びマルチパス個々の位相ずれ等により、不要波の重畳が無くとも、コンスタレーションの位置にずれが生じる。従来の方法で回線状況推定を行った場合、このずれにより不要波が無くとも、不要波が重畳しているような結果を出力し、実際の希望波と不要波の比と異なった値になってしまう。このように、従来の回線状況推定器では、伝搬路状況によって結果が異なり、実際の希望波と妨害波を精度良く推定することができない。

本発明の回線状況推定器は、到来する信号を受信してフーリエ変換により復調する受信器に設けられ、前記到来する信号の回線状況を推定する回線状況推定器であって、希望波が到来する周波数帯に相当する前記フーリエ変換出力信号と、前記希望波が到来しない周波数帯に相当する前記フーリエ変換出力信号とに基づき、前記希望波と不要波との電力比を求めることを特徴とする。

本発明によれば、伝搬路状況にかかわらず、実際の希望波と妨害波である不要波との電力比を精度良く推定することができる。

図１は本発明の実施例１における回線状況推定器を示す概略の機能ブロック図である。 図２は受信信号のＣＮＲと伝搬路状態との関係を示す模式的な図である。 図３は図１の回線状況推定器よる電力比生成の説明図である。 図４は本発明の実施例２における回線状況推定器を有する回線状況推定システムを示す概略の構成図である。 図５は本発明の実施例３における回線状況推定器を有する回線状況推定システムを示す概略の構成図である。 図６は本発明の実施例４における回線状況推定器を有する回線状況推定システムを示す概略の構成図である。

本発明を実施するための形態は、以下の好ましい実施例の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、明らかになるであろう。但し、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の範囲を限定するものではない。

（実施例１の構成）
図１は、本発明の実施例１における回線状況推定器を示す概略の機能ブロック図である。

例えば、地上デジタル放送を受信するＯＦＤＭ受信器内には、ＦＦＴ部１が設けられ、このＦＦＴ部１の出力側に、本実施例１の回線状況推定器１０が接続されている。

ＦＦＴ部１は、ＯＦＤＭ信号Sinを復調してＦＦＴ出力信号Ｓ１を回線状況推定器１０へ与えるものである。回線状況推定器１０は、ＦＦＴ出力信号Ｓ１中の既知信号Ｓ１１を抽出する既知信号抽出部１１と、ＦＦＴ出力信号Ｓ１中におけるチャネル間の放送周波数が存在しないガード帯域（ガードバンド）Ｓ１２を抽出するガードバンド抽出部１２とを有している。

これらの既知信号抽出部１１及びガードバンド抽出部１２の出力側には、それぞれ電力変換部１３，１４が接続されている。一方の電力変換部１３は、抽出された既知信号Ｓ１１を二乗して電力Ｓ１３に変換する機能を有し、この出力側に、積分部１５が接続されている。他方の電力変換部１４は、抽出されたガードバンドＳ１２を二乗して電力Ｓ１４に変換する機能を有し、この出力側に、積分部１６が接続されている。

一方の積分部１５は、電力Ｓ１３を積分して希望波の電力Ｓ１５を出力する機能を有し、この出力側に、電力比算出部１７が接続されている。他方の積分部１６は、電力Ｓ１４を積分して不要波の電力Ｓ１６を出力する機能を有し、この出力側に、電力比算出部１７が接続されている。電力比算出部１７は、希望波の電力Ｓ１５と不要波の電力Ｓ１６との電力比を求め、実際の希望波と不要波の電力比Soutを出力する機能を有している。

本実施例１の回線状況推定器１０は、個別回路、あるいは、プロセッサを用いたプログラム制御により構成されている。

（実施例１の動作）
図３は、図１の回線状況推定器による電力比生成の説明図である。

図３に示すように、例えば、地上デジタル放送波の場合、放送波の希望チャネルＣＨ１と、この隣接チャネルＣＨ２，ＣＨ３との間には、放送周波数が存在しないガードバンドＧＢ１，ＧＢ２が配置されている。

この図３を参照しつつ、図１に示す回線状況推定器１０の動作を説明する。
地上デジタル放送を例にすると、アンテナ入力信号は、図示しないＲＦ部により、物理チャネルが選択されて増幅され、この増幅されたアナログベースバンド信号が、ＡＤＣでデジタル信号に変換され、この変換されたＯＦＤＭベースバンド信号であるＯＦＤＭ信号SinがＦＦＴ部１へ与えられる。ＦＦＴ部１は、時間軸波形であるＯＦＤＭ信号Sinを復調してストリーム信号であるＦＦＴ出力信号Ｓ１に変換し、回線状況推定器１０へ与える。

ＦＦＴ出力信号Ｓ１には、所望のＯＦＤＭ信号成分（サブキャリア）が含まれるものと、含まれないものとがある。地上デジタル放送の場合、図３に示すように、チャネルＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３は５．５７ＭＨｚ帯域のＯＦＤＭ信号が６ＭＨｚ間隔で配置されている。隣接するチャネルＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３のＯＦＤＭ信号の有無は、地域の周波数割当による。しかし放送周波数帯域幅と周波数間隔の関係上、隣接チャネルＣＨ１，ＣＨ２，ＣＨ３のＯＦＤＭ信号の間に放送周波数が存在しないガードバンドＧＢ１，ＧＢ２が必ず存在する。本実施例１では、希望波の電力Ｓ１５と、ガードバンドＧＢ１，ＧＢ２である不要波の電力Ｓ１６とを求め、これらの比を求めることで、実際の希望波と不要波の電力比を求めている。

各電力Ｓ１５，Ｓ１６の求め方は、以下のように行う。
希望波の電力Ｓ１５を求める場合は、ＦＦＴ出力信号Ｓ１における既知信号Ｓ１１を用いる。地上デジタル放送においては、パイロット信号（ＳＰ：Scattered Pilot）等の既知信号Ｓ１１を既知信号抽出部１１により抽出し、抽出した既知信号Ｓ１１を電力変換部１３により二乗して電力Ｓ１３に変換する。更に、変換した電力Ｓ１３を積分部１５により積分して希望波の電力Ｓ１５を求める。

不要波の電力Ｓ１６を求める場合は、ＦＦＴ出力信号Ｓ１におけるガードバンドＳ１２をガードバンド抽出部１２により抽出し、抽出したガードバンドＳ１２を電力変換部１４により二乗して電力Ｓ１４に変換する。更に、変換した電力Ｓ１４を積分部１６により積分して不要波の電力Ｓ１６を求める。

その後、電力比算出部１７により、希望波の電力Ｓ１５と不要波の電力Ｓ１６との割合から、希望波と不要波の電力比Soutを求める。希望波の電力生成と、不要波の電力生成において、それぞれ用いるデータの数が異なる場合、この数の割合に対応した係数を考慮し、電力比Soutを求める。

（実施例１の効果）
本実施例１によれば、伝搬路状況にかかわらず、実際の希望波と妨害波である不要波との電力比を精度良く推定することができる。

（実施例２の構成）
図４は、本発明の実施例２における回線状況推定器を有する回線状況推定システムを示す概略の構成図である。

この回線状況推定システムでは、ＯＦＤＭ受信器内に設けられる可変ゲインアンプ２０を有している。可変ゲインアンプ２０は、ＲＦ信号であるアンテナ入力信号ＩＮを低雑音で増幅して増幅された受信信号Ｓ２０を出力するローノイズアンプ（以下「ＬＮＡ」という。）等で構成され、この出力側に、ＲＦ部３０が接続されている。ＲＦ部３０は、受信信号Ｓ２０から物理チャネルを選択して増幅し、アナログベースバンド信号Ｓ３０を出力するものであり、複数のゲイン制御アンプ（Voltage Gain control Amp、以下「ＶＧＡ」という。）３１，３２等を有し、このＲＦ部３０の出力側に、ＡＤＣ４１が接続されている。

ＡＤＣ４１は、入力されるアナログベースバンド信号Ｓ３０をデジタル信号に変換し、この変換したＯＦＤＭベースバンド信号であるＯＦＤＭ信号Sinを出力する機能を有し、この出力側に、図１のＦＦＴ部１及び回路状況推定器１０が接続されると共に、自動ゲイン制御（以下「ＡＧＣ」という。）部４２が接続されている。ＡＧＣ部４２は、入力されるＯＦＤＭ信号Sinに基づき、ＲＦ部３０内のＶＧＡ３１，３２を制御するための制御値Ｓ４２を出力するものであり、この出力側に、ＲＦ部３０が接続されている。

更に、回線状況推定器１０及びＡＧＣ部４２の出力側には、基準比較部４３が接続されている。基準比較部４３は、入力される制御値Ｓ４２から受信信号電力を推定するためにこの制御値Ｓ４２と不要波基準値ＴＨとを比較して推定結果を求め、この推定結果である比較結果を用いて、回線状況推定器１０から出力された電力比Soutを補正し、補正された電力比Sout1を出力する機能を有している。補正された電力比Sout1は、可変ゲインアンプ２０等に与えられる。可変ゲインアンプ２０は、例えば、不要波基準値ＴＨによりオン／オフ動作し、補正された電力比Sout1に基づき、アンプのゲインを変化させる機能を有している。

（実施例２の動作）
ＲＦ部３０内のＶＧＡ３１，３２のゲイン制御が適切でなく、過大な信号振幅になり、歪が発生し、歪により発生する不要電力（高調波成分）が図３のガードバンドＧＢ１，ＧＢ２内に回り込む場合がある。そのため、希望波の受信電力が十分大きくとも、歪みにより発生する不要波の電力が発生し、希望波の受信電力が小さく熱雑音の割合が大きく見える状態と判別ができなくなる。希望波の受信電力が十分大きく且つ歪みにより発生する不要波の電力が発生した場合は、ＲＦ部３０内のＶＧＡ３１，３２のゲインを下げる必要があるが、希望波の電力が小さく熱雑音の割合が大きく見える場合は、ＲＦ部３０内のＶＧＡ３１，３２のゲインを上げる必要がある。又、ＡＧＣ部４２の制御ループに含まれない可変ゲインアンプ２０がＯＦＤＭ受信器に存在し、且つその可変ゲインアンプ２０を希望波と不要波の割合で制御する場合、適切な可変ゲインアンプ２０のゲイン制御ができない場合が生じる。

そこで、本実施例２では、このような不都合を解消するために、実施例１の回線状況推定器１０から出力された電力比Soutに対し、基準比較部４３において、ＡＧＣ部４２から出力された制御値Ｓ４２と不要波基準値ＴＨとを比較してこの比較結果により、その電力比Soutを補正している。これにより、ＡＧＣ部４２の制御ループに含まれない可変ゲインアンプ２０の制御を正しく行うことが可能となる。

なお、ＲＦ部３０内のＶＧＡ３１，３２に対するゲイン制御のために、希望波の電力を基に適切に制御するよう、希望波の信号帯域のみを通過させる図示しないフィルタが搭載されていることが好ましい。

本実施例２の基準比較部４３における処理では、先ず、入力された不要波基準値ＴＨとＡＧＣ部４２の制御値４２との大小を比較し、この大小の比較結果から受信信号電力のレベルを推定する。この推定結果である比較結果を用いて、回線状況推定器１０から出力された電力比Soutを補正し、補正された電力比Sout1を出力する。この補正された電力比Sout1を、ＡＧＣ部４２の制御ループに含まれない可変ゲインアンプ２０の制御に適用する場合、ＲＦ部３０内のアンプゲインの制御方向（上げる下げる）を適切にするためには、ＡＧＣ部４２の制御値Ｓ４２から想定される受信電力が大きかった場合、希望波の割合が高くなるように値を修正し、ＡＧＣ部４２の制御値Ｓ４２から想定される受信電力が小さかった場合、希望波の割合が低くなるように値を修正する。これにより、ＡＧＣ部４２の制御ループに含まれない可変ゲインアンプ２０において、本来すべき適切なゲイン制御を行うことが可能となる。

（実施例２の効果）
本実施例２によれば、ＲＦ部３０内のＶＧＡ３１，３２のゲイン制御が適切でなく、歪が発生して不要電力がガードバンドＧＢ１，ＧＢ２内に回り込んだとしても、可変ゲインアンプ２０において適切なゲイン制御を行うことができる。

（実施例３の構成）
図５は、本発明の実施例３における回線状況推定器を有する回線状況推定システムを示す概略の構成図であり、実施例２の回線状況推定システムを示す図４中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例３の回線状況推定システムでは、実施例２のＲＦ部３０とは異なる構成のＲＦ部３０Ａが設けられている。ＲＦ部３０Ａは、ＶＧＡ３１，３２と、これらのゲインを制御するＡＧＣ部３２と、受信入力レベルを計測して受信信号強度計測（Received Signal strength Indicator、以下「ＲＳＳＩ」という。）値Ｓ３３を基準比較部４３へ出力するＲＳＳＩ部３３等とを有している。

基準比較部４３は、不要波基準値ＴＨと、実施例２の制御値Ｓ４２に代えたＲＳＳＩ値３３と、回線状況推定器１０からの電力比Soutとを入力し、このＲＳＳＩ値３３と不要波基準値ＴＨとを比較して推定結果を求め、この推定結果である比較結果を用いて、回線状況推定器１０から出力された電力比Soutを補正し、補正された電力比Sout1を出力する機能を有している。その他の構成は、実施例２と同様である。

（実施例３の動作・効果）
ＲＦ部３０Ａの内部でゲイン制御ループを形成する等、外部から制御情報を取得できない構造になったものを用いる場合、このＲＦ部３０Ａ内のＲＳＳＩ部３３により計測したＲＳＳＩ値Ｓ３３を、実施例２のＡＧＣ部４２の制御値Ｓ４２に代えて、基準比較部４３に与える。基準比較部４３は、入力されたＲＳＳＩ値３３と不要波基準値ＴＨとを比較して推定結果を求め、この推定結果である比較結果を用いて、回線状況推定器１０から出力された電力比Soutを補正し、補正された電力比Sout1を出力する。これにより、実施例２とほぼ同様の効果を得ることができる。

（実施例４の構成）
図６は、本発明の実施例４における回線状況推定器を有する回線状況推定システムを示す概略の構成図であり、実施例２及び３の回線状況推定システムを示す図４及び図５中の要素と共通の要素には共通の符号が付されている。

本実施例４の回線状況推定システムは、実施例２と３の回線状況推定システムを組み合わせたものであり、実施例３のＲＦ部３０Ａとは異なる構成のＲＦ部３０Ｂと、新たに追加された合成部４４とが設けられている。ＲＦ部３０Ｂは、受信信号Ｓ２０を増幅するＶＧＡ３１と、このＶＧＡ３１のゲインを制御するＡＧＣ部３２と、ＶＧＡ３１の後段に接続され、実施例２と同様のＡＧＣ部４２の制御値Ｓ４２によりゲイン制御されるＶＧＡ３２と、受信入力レベルを計測してＲＳＳＩ値Ｓ３３を出力するＲＳＳＩ部３３等とを有している。ＡＧＣ部４２及びＲＳＳＩ部３３の出力側には、合成部４４が接続されている。

合成部４４は、ＡＧＣ部４２からの制御値Ｓ４２とＲＳＳＩ部３３からのＲＳＳＩ値Ｓ３３とを合成して合成結果である合成値Ｓ４４を基準比較部４３へ出力するものである。基準比較部４３は、不要波基準値ＴＨと、合成値Ｓ４４と、回線状況推定器１０からの電力比Soutとを入力し、この合成値Ｓ４４と不要波基準値ＴＨとを比較して推定結果を求め、この推定結果である比較結果を用いて、回線状況推定器１０から出力された電力比Soutを補正し、補正された電力比Sout1を出力する機能を有している。その他の構成は、実施例２及び３と同様である。

（実施例４の動作・効果）
ＲＦ部３０Ｂの内部でゲイン制御ループを形成するものと、外部を含め制御ループを形成するもの、両方のゲイン制御が混載された構造になったものを用いる場合、このＲＦ部３０Ｂ内のＲＳＳＩ部３３により計測したＲＳＳＩ値Ｓ３３と、ＡＧＣ部４２の制御値Ｓ４２とを、合成部４４により合成し、この合成値Ｓ４４を基準比較部４３に与える。基準比較部４３は、入力された合成値Ｓ４４と不要波基準値ＴＨとを比較して推定結果を求め、この推定結果である比較結果を用いて、回線状況推定器１０から出力された電力比Soutを補正し、補正された電力比Sout1を出力する。これにより、実施例２及び３とほぼ同様の効果を得ることができる。

（変形例）
本発明は、上記実施例１〜４に限定されず、種々の利用形態や変形が可能である。この利用形態や変形例としては、例えば、次の（ａ）、（ｂ）のようなものがある。

（ａ） 実施例１〜４において、回線状況推定器１０及びこれを有する回線状況推定システムは、図示の以外の構成に変更してもよい。

（ｂ） 本発明は、地上デジタル放送以外の受信器にも適用できる。

１ ＦＦＴ部
１０ 回線状況推定器
１１ 既知信号抽出部
１２ ガードバンド抽出部
１３，１４ 電力変換部
１５，１６ 積分部
１７ 電力比算出部
２０ 可変ゲインアンプ
３０，３０Ａ，３０Ｂ ＲＦ部
３２，４２ ＡＧＣ部
３３ ＲＳＳＩ部
４３ 基準比較部
４４ 合成部

Claims (12)

1. 到来する信号を受信してフーリエ変換により復調する受信器に設けられ、前記到来する信号の回線状況を推定する回線状況推定器であって、
   希望波が到来する周波数帯に相当する前記フーリエ変換出力信号と、前記希望波が到来しない周波数帯に相当する前記フーリエ変換出力信号とに基づき、前記希望波と不要波との電力比を求めることを特徴とする回線状況推定器。
2. 前記希望波が到来する前記周波数帯に相当する前記フーリエ変換出力信号を電力変換した値と、前記希望波が到来しない前記周波数帯に相当する前記フーリエ変換出力信号を電力変換した値とに基づき、前記希望波と前記不要波との前記電力比を求めることを特徴とする請求項１記載の回線状況推定器。
3. 前記希望波が到来する前記周波数帯に相当する複数の前記フーリエ変換出力信号を前記電力変換して積分した値と、前記希望波が到来しない前記周波数帯に相当する複数の前記フーリエ変換出力信号を前記電力変換して積分した値とに基づき、前記希望波と前記不要波との前記電力比を求めることを特徴とする請求項２記載の回線状況推定器。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の回線状況推定器において、
   前記希望波の電力として用いる前記フーリエ変換出力信号は、周波数配置として既知信号が割り当てられたものを用いることを特徴とする回線状況推定器。
5. 請求項３記載の回線状況推定器において、
   前記希望波と前記不要波として用いる前記フーリエ変換出力信号の数が異なる場合は、前記異なる数の割合に対応した係数を考慮して前記電力比を求めることを特徴とする回線状況推定器。
6. 前記到来する信号から物理チャネルを選択する高周波部内のゲイン制御状態の情報に基づき、前記電力比を補正することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回線状況推定器。
7. 基準値と、前記高周波部内における前記ゲイン制御状態の前記情報に関連する値と、を比較して比較結果を求め、
   前記比較結果に基づき、前記電力比を補正することを特徴とする請求項６記載の回線状況推定器。
8. 前記高周波部内における受信信号電力の推定値に基づき、前記電力比を補正することを特徴とする請求項６記載の回線状況推定器。
9. 前記高周波部内における前記ゲイン制御状態の前記情報に関連する値と、前記高周波部内における受信信号電力の推定値とに基づき、前記電力比を補正することを特徴とする請求項６記載の回線状況推定器。
10. 基準値と前記受信信号電力の前記推定値とを比較して比較結果を求め、
    前記比較結果に基づき、前記電力比を補正することを特徴とする請求項８記載の回線状況推定器。
11. 前記ゲイン制御状態の前記情報に関連する前記値と、前記受信信号電力の前記推定値と、を合成して合成結果を求め、
    基準値と前記合成結果とを比較して比較結果を求め、
    前記比較結果に基づき、前記電力比を補正することを特徴とする請求項９記載の回線状況推定器。
12. 前記希望波が到来しない前記周波数帯は、前記希望波のチャネルと、前記希望波のチャネルに隣接する隣接チャネルと、の間のガード帯域であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回線状況推定器。

Images