JP2017092914A - 信号変換方法、信号変換装置及び信号変換プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】地上デジタル放送信号をＤＲｏＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｒａｄｉｏ Ｏｎ Ｆｉｂｅｒ）伝送する際のＡ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換の量子化数を低減する技術を提供する。
【解決手段】信号変換部は、地上デジタル放送信号ＶＳ１の部分受信用セグメントを削除するセグメント削除処理部５１と、部分受信用セグメントを削除された地上デジタル放送信号ＶＳ２のピークを検出し、ピークを低減するためのピーク低減信号ＲＳを生成し、地上デジタル放送信号ＶＳ２及びピーク低減信号ＲＳの合波を行うピーク低減処理部５２を備える。
【選択図】図１１

Description

本発明は、地上デジタル放送信号において、部分受信用セグメントの周波数帯域を利用し、ＰＡＰＲ（Ｐｅａｋ−ｔｏ−ａｖｅｒａｇｅ ｐｏｗｅｒ ｒａｔｉｏ）低減信号を挿入することにより地上デジタル放送信号のＰＡＰＲの低減を行う、信号変換方法及び装置に関するものである。

ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ−Ｔｏ−Ｔｈｅ−Ｈｏｍｅ）サービスにおいて地上デジタル放送を伝送する一つの手法として、キャリア変調された無線信号である地上デジタル放送信号ＶＳをデジタル化して伝送するＤＲｏＦ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｒａｄｉｏ Ｏｎ Ｆｉｂｅｒ）方式がある（例えば、非特許文献１参照。）。図１に、地上デジタル放送を視聴する場合について、無線信号である地上デジタル放送信号ＶＳを視聴端末設置場所８２Ａで直接受信し視聴する通常の視聴方法と、事業者ビル８１で受信した地上デジタル放送信号ＶＳを、光デジタル通信ネットワーク（ＮＷ）９３を介して視聴端末設置場所８２Ｂまで伝送するＤＲｏＦ方式を用いた視聴方法を示す。ＤＲｏＦ方式を用いた場合では、事業者ビル８１にて受信した地上デジタル放送信号ＶＳをＤＲｏＦ送信機９１においてＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換等のデジタル化処理を施した後、光デジタル通信ＮＷ９３を介して視聴端末設備場所８２Ｂまで伝送される。視聴端末設置場所８２ＢではＤＲｏＦ受信機９２を備え、地上デジタル放送信号ＶＳをアナログ形式の電波信号へ復調し、視聴端末へ信号を伝送する。視聴端末へ入力される信号ＶＳは、通常の視聴方法の場合の地上デジタル放送信号ＶＳＡとＤＲｏＦ方式を利用して視聴する場合の地上デジタル放送信号ＶＳＢとも同様のＲＦ信号が入力される。

図２に、ＤＲｏＦ送受信システムの一例を示す。ＤＲｏＦ送受信システムは、ＤＲｏＦ送信機９１とＤＲｏＦ受信機９２を備える。ＤＲｏＦ送信機９１は、周波数変換部１２、Ａ／Ｄ変換部１３、フレーム処理部１４を備える。ＤＲｏＦ受信機９２は、デフレーム処理部２１、Ｄ／Ａ変換部２２及び周波数変換部２３を備える。

周波数変換部１２は、アンテナ１１の受信した無線周波数（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の地上デジタル放送信号ＶＳに対して周波数変換を行う。ＡＤ変換部１３は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換する。フレーム処理部１４は、フレーム処理をする。これにより、光デジタル通信ＮＷ９３がデジタル伝送する。デフレーム処理部２１はデフレーム処理を行う。Ｄ／Ａ変換部２２は、デジタル化された地上デジタル放送信号をＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換する。周波数変換部２３は、もとの周波数帯域へと周波数変換を行う。従って、テレビ受像機等の視聴端末へは通常の無線信号として受信した場合と同様なＲＦ信号が入力される。

また、日本における地上デジタル放送はＩＳＤＢ−Ｔ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ−Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ）方式である（例えば、非特許文献２参照。）。この方式の特徴として、周波数帯域の有効利用のため、キャリア間干渉のない最小の周波数間隔の周波数分割多重が可能なＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）変調方式が採用されていることがあげられる。また、１チャネルあたりの周波数帯域は約５．６ＭＨｚであり、６／１４ＭＨｚの帯域幅を１セグメントとして、１３セグメント構造を持つことも、ＩＳＤＢ−Ｔ方式の特徴の一つである。映像や音声、データなどのコンテンツは情報源符号化部において圧縮や多重化された後、ＴＳ（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｔｒｅａｍ）化される。このＴＳ化された信号はセグメントごとに並列に伝送路符号化され、階層化された処理が施される。伝送路符号化された信号はＯＦＤＭフレーム処理され、その後一括してＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理される。ＩＦＦＴ処理された信号はガードインターバルを付加され、地上デジタル放送信号として出力される。このように、セグメント単位で伝送路符号化が実施されるため、１チャネルの中で、固定受信用サービスに加えて移動受信サービスも実現することができる。

ＩＳＤＢ−Ｔ方式における１３セグメント構造を図３に示す。中央の１セグメントは部分受信用セグメントであり、他の１２セグメントは固定受信用セグメントである。変調方式の組み合わせは最大３階層であり、図３に示すように中央の１セグメントだけ受信できる部分を含めて、セグメント数と階層の最適な組み合わせにより多様なサービスが可能となる。例えば、地上デジタル放送に加えて、地上デジタル放送の携帯電話向けサービスとして「ワンセグ」と呼ばれるサービスがある。このサービスでは地上デジタル放送と同じ内容の番組を携帯電話向けに同時放送するサービスである。このサービスは、地上デジタル放送のセグメントの内における中央１セグメントの部分受信用セグメントを、携帯電話用として利用し、サービスを実現している。一部の地上デジタル放送信号では１３セグメントすべてを固定受信用セグメントで割り当てられた階層もあるが、一般的には部分受信用セグメントが割り当てられることが多い。この部分受信用セグメントは携帯端末での視聴に主に利用されるが、有線放送の場合は、固定受信が対象のためほとんど利用されない。

Ａ． Ｎｉｒｍａｌａｔｈａｓ ｅｔ ａｌ．， "Ｄｉｇｉｔｉｚｅｄ ＲＦ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｏｖｅｒ ｆｉｂｅｒ"， Ｍｉｃｒｏｗ． Ｍａｇ．， ｖｏｌ． １０， ｐｐ． ７５−８１， ２００９． Ｍ． Ｔａｋａｄａ ａｎｄ Ｍ． Ｓａｉｔｏ， "Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＩＳＤＢ−Ｔ"， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ， ｖｏｌ． ９４， ｎｏ． １， ｐｐ． ２５１−２５６， ２００６． 日野貴哉， 牟田修， 古川浩， "適応ピークキャンセラを用いたＭＩＭＯ−ＯＦＤＭ信号のピーク電力低減に関する検討"， 電子情報通信学会技術研究報告ＣＳ２０１２−４３， ｖｏｌ． １１２， ｎｏ． １１８， ｐｐ． １１３−１１８， ２０１２．

地上デジタル放送において用いられるＯＦＤＭ方式では、ＩＦＦＴを行い１チャネルあたり５６１７のサブキャリアを周波数多重しているため、信号のＰＡＰＲが、ＱＡＭ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調などのシングルキャリア変調信号と比較して非常に大きくなり、そのため地上デジタル放送送信設備等では、電力増幅器の増幅特性の線形性などが問題となる。線形性が悪い場合、増幅される信号には相互変調歪みなどの非線形歪みが生じ、信号の誤り率特性が劣化することや、電力スペクトルの広がりによる隣接チャネル干渉による雑音が生じる。そのため、地上デジタル放送送信設備等には、線形性の高い電力増幅器が必要となる。電力増幅器の入力バックオフを大きくとることにより、電力増幅器の非線形性の影響を低減できるが、電力利用効率の劣化や設備の大型化などが問題となる。

加えて、ＤＲｏＦ方式では地上デジタル放送の信号を、Ａ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換することでデジタル化を実現していることから、ＯＦＤＭ方式におけるＰＡＰＲの増大が、Ａ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換時の量子化数増加という問題をも引き起こす。

また、ＤＲｏＦ方式では受信した地上デジタル放送信号の時間軸信号に対してＡ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換を行うため、サンプリングや量子化処理により信号の伝送レートが増大する。例えば、周波数帯域約６０ＭＨｚの地上デジタル放送信号１０ｃｈ分に一括してＡ／Ｄ変換を施す場合、仮にサンプリング周波数１２０ＭＨｚ、量子化数１５ｂｉｔとすると、その伝送レートは１．８Ｇｂｐｓとなる。これは、ＴＳでの伝送レート１６８．５Ｍｂｐｓに比べて１０倍以上の伝送レートとなる。従って、ＴＳを直接ベースバンド信号で伝送するときに比べて、ＮＷへの要求速度が大幅に高くなり、経済性を劣化させる。そのため、ＤＲｏＦ伝送を行う場合、大幅な伝送レートの削減が求められる。そのためには、伝送レートを決定するパラメータの一つであるＡ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換時の量子化数を極力小さくし、地上デジタル放送信号のＰＡＰＲを低減することが必要となる。

ＰＡＰＲの低減手法の一つとして、無線通信ではＰＡＰＲ低減信号を挿入する手法がある（例えば、非特許文献３参照。）。無線通信におけるＰＡＰＲ低減の概念を地上デジタル放送信号に適用する場合、ピーク低減に使用する信号の周波数帯域の選択が問題となる。例えば、地上デジタル放送以外の周波数帯域にピーク低減信号を挿入する場合、対象とする周波数帯域は広がるため、Ａ／Ｄ変換や、Ｄ／Ａ変換時のサンプリングレートが高くなり、伝送レートが増加する。そのためＤＲｏＦ方式にて伝送を行う場合、地上デジタル放送以外の周波数帯域にピーク低減信号を挿入する手法は適用できない。

本発明は、ＰＡＰＲ低減信号用の周波数帯域を追加することなく、地上デジタル放送信号をＤＲｏＦ伝送する際のＡ／Ｄ変換およびＤ／Ａ変換の量子化数を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明は、地上デジタル放送信号を構成する１３セグメントのうち、部分受信用セグメントを削除し、該削除した周波数帯域にＰＡＰＲ低減信号を挿入する。

具体的には、本発明に係る信号変換方法は、
信号変換装置が、
地上デジタル放送信号の部分受信用セグメントを削除するセグメント削除処理ステップと、
前記部分受信用セグメントを削除された前記地上デジタル放送信号のピークを検出し、ピークを低減するためのピーク低減信号を生成し、前記地上デジタル放送信号及び前記ピーク低減信号の合波を行うピーク低減処理ステップと、
を順に行う。

本発明に係る信号変換方法では、
前記セグメント削除処理ステップは、
前記部分受信用セグメントの有無を判定する部分受信用セグメントの有無判定処理と、
前記部分受信用セグメントが有る地上デジタル放送信号に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行うＦＦＴ処理と、
前記ＦＦＴ処理を施された地上デジタル放送信号の部分受信用セグメントの周波数帯域にＮｕｌｌパディングを行うＮｕｌｌパディング処理と、
前記Ｎｕｌｌパディング処理を施された地上デジタル放送信号に対してＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行うＩＦＦＴ処理と、
を順に有し、
前記ピーク低減処理ステップは、
前記ＩＦＦＴ処理を施された地上デジタル放送信号に含まれる予め定められた所定値以上のピークを検出するピーク判定処理と、
前記ピーク判定処理において検出されたピークの振幅及び時間を含むピーク情報を生成するピーク情報生成処理と、
前記ピーク情報を用いて前記ピーク低減信号を生成するピーク低減信号生成処理と、
前記ピーク低減信号生成処理により生成された前記ピーク低減信号を、前記ＩＦＦＴ処理を施された地上デジタル放送信号に合波するピーク低減信号合波処理と、
を順に有してもよい。

本発明に係る信号変換方法では、前記ピーク低減処理ステップにおいて、前記信号変換装置が、前記ピーク判定処理、前記ピーク情報生成処理、前記ピーク低減信号生成処理及び前記ピーク低減信号合波処理を、繰り返し複数回行ってもよい。

本発明に係る信号変換方法では、
前記ピーク低減信号生成処理において前記ピーク情報を用いて前記ピーク低減信号を生成するに際し、前記信号変換装置が、複数の異なるアルゴリズムを用いて複数の前記ピーク低減信号を生成し、
前記ピーク低減信号合波処理において、前記信号変換装置が、複数の前記ピーク低減信号ごとに、前記部分受信用セグメントを削除された地上デジタル放送信号に合波し、
前記ピーク低減処理ステップにおいて、前記信号変換装置が、
前記ピーク低減信号合波処理を施された後の地上デジタル放送信号のピークを再度検知するピーク再検出処理と、
前記ピーク再検出処理によって検知されたピークの情報を用いて、前記ピーク低減信号合波処理を施された後の地上デジタル放送信号のなかから最もピークが低減された地上デジタル放送信号を選択して出力する信号選択処理と、
を前記ピーク低減信号合波処理の後に、さらに行ってもよい。

本発明に係る信号変換方法では、
前記地上デジタル放送信号は複数のチャネルを有し、
前記セグメント削除処理ステップの前に、前記信号変換装置が、前記地上デジタル放送信号をチャネルごとに周波数分離する信号分離処理をさらに行い、
前記信号変換装置が、前記セグメント削除処理ステップ及び前記ピーク低減処理ステップをチャネルごとに行い、
前記ピーク低減処理ステップの後に、前記信号変換装置が、前記ピーク低減処理ステップ後の各チャネルの地上デジタル放送信号を合波する合波処理をさらに行ってもよい。

本発明に係る信号変換方法では、
前記地上デジタル放送信号は複数のチャネルを有し、
前記セグメント削除処理ステップの前に、前記信号変換装置が、前記地上デジタル放送信号をチャネルごとに周波数分離する信号分離処理をさらに行い、
前記信号変換装置が、前記セグメント削除処理ステップをチャネルごとに行い、
前記セグメント削除処理ステップの後に、前記信号変換装置が、前記セグメント削除処理ステップ後の各チャネルの地上デジタル放送信号を合波する合波処理をさらに行い、
前記ピーク判定処理は、前記合波処理後の地上デジタル放送信号に含まれるチャネルごとに、予め定められた所定値以上のピークを検出する全周波数ピーク検出処理であり、
前記ピーク情報生成処理は、前記全周波数ピーク判定処理において検出されたピークの振幅及び時間を含むピーク情報をチャネルごとに生成する全周波数ピーク情報生成処理であり、
前記ピーク低減信号生成処理において、前記信号変換装置が、各チャネルの前記ピーク情報を用いて、前記合波処理後の地上デジタル放送信号に含まれる各チャネルの前記ピーク低減信号を生成し、
前記ピーク低減信号合波処理において、前記信号変換装置が、各チャネルの前記ピーク低減信号を、前記合波処理後の地上デジタル放送信号に含まれるチャネルごとに合波してもよい。

本発明に係る信号変換方法では、
前記ピーク低減処理ステップにおいて、
前記合波処理の後でありかつ前記ピーク情報生成処理の前に、前記信号変換装置が、前記合波処理後の地上デジタル放送信号を分岐し、
前記ピーク判定処理は、分岐された第１の地上デジタル放送信号に含まれるチャネルごとに、予め定められた所定値以上のピークを検出する全周波数ピーク検出処理であり、
前記ピーク情報生成処理は、前記全周波数ピーク判定処理において検出されたピークの振幅及び時間を含むピーク情報をチャネルごとに生成する全周波数ピーク情報生成処理であり、
前記分岐ステップの後に、前記信号変換装置が、
分岐された第２の地上デジタル放送信号を、前記地上デジタル放送信号のチャネル数よりも少ない任意の周波数帯域に周波数分離する周波数分離処理と、
前記周波数分離処理で周波数分離された各周波数帯域の時間軸信号のピーク検出を行うことでサブピークを決定し、前記サブピークの振幅及び時間を含むサブピーク情報を生成するサブピーク情報生成処理と、
をさらに行い、
前記ピーク低減信号生成処理において、前記信号変換装置が、前記全周波数ピーク情報生成処理により得られた前記ピーク情報と前記サブピーク情報生成処理により得られた前記サブピーク情報を用いて、前記合波処理後の地上デジタル放送信号に含まれる各チャネルの前記ピーク低減信号を生成してもよい。

具体的には、本発明に係る信号変換装置は、
地上デジタル放送信号の部分受信用セグメントを削除するセグメント削除処理部と、
前記部分受信用セグメントを削除された前記地上デジタル放送信号のピークを検出し、ピークを低減するためのピーク低減信号を生成し、前記地上デジタル放送信号及び前記ピーク低減信号の合波を行うピーク低減処理部と、
を備える。

具体的には、本発明に係る信号変換プログラムは、本発明に係る信号変換方法に備わる各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本発明によれば、ＰＡＰＲ低減信号用の周波数帯域を追加することなく、地上デジタル放送信号のＰＡＰＲを削減することができ、地上デジタル放送信号をＤＲｏＦ伝送する際のＡ／Ｄ変換およびＤ／Ａ変換の量子化数を低減することが可能となる。

地上デジタル放送システムの一例である。 ＤＲｏＦ送受信システムの構成の一例である。 地上デジタル放送信号におけるセグメント構造の一例である。 本発明の実施形態に係るＤＲｏＦ送受信システムの構成の一例である。 実施形態に係る信号変換方法の基本構成の一例を示すフローチャートである。 セグメント削除処理ステップの一例を示すフローチャートである。 ピーク低減処理ステップの一例を示すフローチャートである。 地上デジタル放送信号に発生したピークとピーク情報の一例である。 地上デジタル放送信号に発生したピークとピーク低減信号の一例である。 ピーク低減信号挿入後の地上デジタル放送信号の一例である。 実施形態１に係る信号処理部の構成の一例である。 実施形態１の信号処理部内における地上デジタル放送信号のスペクトル変化の一例である。 実施形態１の地上デジタル放送信号ＶＳ２に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態１の地上デジタル放送信号ＶＳ３に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態２に係る信号変換方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態２に係る信号処理部の構成の一例である。 実施形態２の信号処理部内における地上デジタル放送信号のスペクトル変化の一例である。 実施形態２の地上デジタル放送信号ＶＳ２に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態２の地上デジタル放送信号ＶＳ３−１に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態２の地上デジタル放送信号ＶＳ３−２に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態２の地上デジタル放送信号ＶＳ３−ｎに対応した時間軸信号の一例である。 実施形態３に係る信号変換方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態３に係る信号処理部の構成の一例である。 実施形態３の信号処理部内における地上デジタル放送信号のスペクトル変化の一例である。 実施形態３の地上デジタル放送信号ＶＳ２に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態３の地上デジタル放送信号ＶＳ３−１に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態３の地上デジタル放送信号ＶＳ３−２に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態３の地上デジタル放送信号ＶＳ３−ｎに対応した時間軸信号の一例である。 実施形態３の地上デジタル放送信号ＶＳ４に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態４に係る信号変換方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態４に係る信号処理部の構成の一例である。 実施形態４の信号処理部内における地上デジタル放送信号のスペクトル変化の一例である。 実施形態４の地上デジタル放送信号ＶＳ１Ｍに対応した時間軸信号の一例である。 実施形態４の地上デジタル放送信号ＶＳ２−１に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態４の地上デジタル放送信号ＶＳ２−２に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態４の地上デジタル放送信号ＶＳ３−１に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態４の地上デジタル放送信号ＶＳ３−２に対応した時間軸信号の一例である。 実施形態４の地上デジタル放送信号ＶＳ４Ｍに対応した時間軸信号の一例である。 Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号に対する信号変換方法の基本構成の一例を示すフローチャートである。 実施形態５に係る信号変換方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態５に係る信号処理部の構成の一例である。 実施形態５の信号処理部内における地上デジタル放送信号のスペクトル変化の一例である。 実施形態５の地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍに対応した時間軸信号の一例である。 実施形態５の地上デジタル放送信号ＶＳ３Ｍに対応した時間軸信号の一例である。 実施形態６に係る信号変換方法の一例を示すフローチャートである。 実施形態６に係る信号処理部の構成の一例である。 実施形態６の信号処理部内における地上デジタル放送信号のスペクトル変化の一例である。 実施形態６の地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍに対応した時間軸信号の一例である。 実施形態６の地上デジタル放送信号ＶＳ３Ｍに対応した時間軸信号の一例である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

本実施形態は、前述の課題を解決するためのものである。
本実施形態では、まず、図３に示すようなＩＳＤＢ−Ｔ方式の地上デジタル放送信号に対して、構成される１３セグメントのうち部分受信用セグメントの周波数帯域の信号を削除する。全サブキャリア数の１／１３を占める部分受信用セグメントを削除することにより、サブキャリア数削減によるＰＡＰＲの低減効果が期待できる。

次に、ＰＡＰＲを低減するため、削除した部分受信用セグメントの周波数帯域に、発生したピークを低減するためのピーク低減信号を挿入する。これにより、発生したピークを低減することができるため、地上デジタル放送信号のＰＡＰＲを低減し、ＤＲｏＦ伝送を行う際のＡ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換時の量子化数の低減が実現できる。

図４に、本実施形態に係るＤＲｏＦ送受信システムの一例を示す。本実施形態は、図２に示すＤＲｏＦ送信機９１内に適用される。例えば、ＤＲｏＦ送信機９１は、信号変換装置として機能する信号変換部１５を備える。周波数変換部１２は、アンテナ１１の受信したＲＦの地上デジタル放送信号ＶＳに対して周波数変換を行う。信号変換部１５は、本実施形態の信号変換を行う。この信号変換により、Ａ／Ｄ変換部１３は、ＰＡＰＲが低減された地上デジタル放送信号ＶＳをＡ／Ｄ変換する。フレーム処理部１４は、フレーム処理をすることで、デジタル伝送する。

実施形態におけるすべての装置は、コンピュータとプログラムによっても実現でき、プログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。特に、信号変換装置として機能する信号変換部１５は、コンピュータとプログラムによっても実現できる。

このように、ＰＡＰＲが低減された地上デジタル放送信号ＶＳをＡ／Ｄ変換するため、Ａ／Ｄ変換時の量子化数低減が期待され、伝送レートが低減できる。ＤＲｏＦ受信機９２は、図２に示したＤＲｏＦ受信機と同様の構成であり、デフレーム処理を行った後に、デジタル化された地上デジタル放送信号をＤ／Ａ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）変換し、もとの周波数帯域へと周波数変換を行う。

上記のように、地上デジタル放送信号のＰＡＰＲを低減するための基本となる信号変換方法を図５に示す。本実施形態における信号変換方法は、セグメント削除処理ステップＳ５１と、ピーク低減処理ステップＳ５２と、の２つの手順に分けられる。セグメント削除処理ステップＳ５１では、地上デジタル放送信号の部分受信用セグメントを削除する。ピーク低減処理ステップＳ５２では、地上デジタル放送信号のピークを検知し、ピーク低減信号の生成及び挿入することでピーク低減を実施する。このセグメント削除処理ステップＳ５１とピーク低減処理ステップＳ５２の内部処理を変えることにより、シリアル処理やパラレル処理、さらに１〜Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号に対応することが可能となり、その結果発生したピークの低減を効果的に実現することができる。以下に、実施形態において基本となる１チャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳを入力した場合におけるセグメント削除処理とピーク低減処理の詳細を示す。

まず、セグメント削除処理ステップＳ５１について説明する。図６は、信号変換部１５の行うセグメント削除処理の一例が示されている。入力された地上デジタル放送信号ＶＳは、部分受信用セグメントの有無の判定を受ける（Ｓ５１１）。たとえば、部分受信用セグメントを有しないフルセグメントの地上デジタル放送信号の場合、信号変換部１５は、以降のセグメント削除処理を行わないものとする。

部分受信用セグメントを有する地上デジタル放送信号は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を受け周波数領域信号へと変換される（Ｓ５１２）。その後、Ｎｕｌｌパディングにより、部分受信用セグメントの周波数帯域の信号成分は削除される（Ｓ５１３）。Ｎｕｌｌパディングされた地上デジタル放送信号は、ＩＦＦＴにより時間軸信号へと変換される（Ｓ５１４）。上記処理を通して部分受信用セグメントが削除された信号が生成される。

図２に示すセグメント削除処理ではＦＦＴを用いることによりセグメント削除処理を実現しているが、ＦＦＴを用いない方法もある。例えば、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタなどのデジタルフィルタを用いて、削除したい部分受信セグメントの周波数帯域の信号成分のみを削除する方法などが挙げられる。これらの方法をセグメント削除処理としてもよい。

次に、信号変換部１５の行うピーク低減処理ステップＳ５２について述べる。セグメント削除処理を受けた地上デジタル放送信号は、ピーク低減処理ステップＳ５２によってピーク低減処理される。図７にピーク低減処理のフローチャートを示す。ピーク低減処理ステップＳ５２では、まず、信号変換部１５がピーク判定を行う（Ｓ５２１１）。ここでピークが発生していない場合、以降のピーク低減処理は実施されない（Ｓ５２１１においてＮｏ）。

信号変換部１５は、ピークの発生している信号に対してピーク情報生成処理を行い、ピーク情報を生成する（Ｓ５２１２）。例えば、図８に示すように、任意の電圧値α以上がピークと認識され、振幅のピーク電圧値Ａ、ピークの最大電圧値をとる時刻ｔ_０、電圧閾値と信号波形の交点である時刻ｔ_１とｔ_２などのピーク情報が記録される。

信号変換部１５は、発生したピークを低減するため、ピーク情報をもとにピーク低減信号ＲＳを生成する（Ｓ５２２）。ピーク低減信号生成処理Ｓ５２２では、発生したピークの逆相信号に近いピーク低減信号ＲＳが生成される。図９に、発生したピーク（実線）と生成されるピーク低減信号（破線）の例を示す。ピーク低減信号ＲＳはピーク低減信号合波処理（Ｓ５２３）によって、セグメント削除処理後の地上デジタル放送信号ＶＳと合波される。

地上デジタル放送信号ＶＳにピーク低減処理を実施した後の時間軸信号の模式図を図１０に示す。このように、ピークが低減された信号がピーク低減処理後に出力される。以上の処理がピーク低減処理である。

上記のセグメント削除処理とピーク低減処理の内部処理を変えることにより、ピーク低減効果を大きくすることも期待できるが、それらは実施形態の項で述べる。また複数チャネル分の地上デジタル放送信号を入力する場合も上記セグメント削除処理とピーク低減処理を基本として構成することができる。

（実施形態１）
本実施形態は、地上デジタル放送信号ＶＳが１チャネルである場合について説明する。本実施形態に係る信号変換部１５は、１チャネルの地上デジタル放送信号ＶＳから部分受信用セグメントを削除し、部分受信用セグメントの周波数帯域へ、生成したピーク低減信号を挿入する。これにより、本実施形態は、ピーク低減を行う。

図１１に、本実施形態に係る信号変換部１５の構成の一例を示す。信号変換部１５は、セグメント削除処理部５１と、ピーク低減処理部５２と、を備える。セグメント削除処理部５１は、セグメント削除部５１１を備える。ピーク低減処理部５２は、分岐部５２４、ピーク検出部５２１、ピーク低減信号生成部５２２、合波部５２３を備える。

図１２は、本実施形態における信号の周波数スペクトルであり、（ａ）はセグメント削除処理部５１に入力される地上デジタル放送信号ＶＳ１を示し、（ｂ）はセグメント削除処理部５１から出力される地上デジタル放送信号ＶＳ２を示し、（ｃ）はピーク低減処理部５２から出力される地上デジタル放送信号ＶＳ３を示す。また図１３及び図１４に、図１１の実装例における信号処理過程での時間軸信号の例を示す。

図１１に示すように、まず、セグメント削除部５１１に地上デジタル放送信号ＶＳ１が入力される。セグメント削除部５１１は、１３分割されたセグメントのうち、部分受信用セグメントに収容される信号成分を削除する。セグメント削除部５１１は、ＦＦＴ処理部５１１ａ、Ｎｕｌｌパディング部５１１ｂ、ＩＦＦＴ処理部５１１ｃ等によって構成される。

本実施形態で対象としている地上デジタル放送信号ＶＳでは、ＩＦＦＴ出力データのうち時間的に後端のガードインターバル長に相当するデータを、有効シンボルの前にそのまま付加し、所定のＯＦＤＭ信号としている。そのため、前記のＦＦＴ処理の前にガードインターバルの削除処理を実施し、その後ＩＦＦＴ処理の後に再度ガードインターバルを付加する等の処理を実施してもよい。

ＦＦＴ処理部５１１ａは、セグメント削除部５１１に入力された地上デジタル放送信号ＶＳ１にＦＦＴ処理を施す。Ｎｕｌｌパディング部５１１ｂは、部分受信用セグメントの周波数領域をＮｕｌｌパディングする。ＩＦＦＴ処理部５１１ｃは、Ｎｕｌｌパディングされた地上デジタル放送信号に、ＩＦＦＴ処理を施す。これにより、周波数軸信号が時間軸信号へと変換され、部分受信用セグメントを削除された地上デジタル放送信号ＶＳ２がセグメント削除部５１１から出力される。

部分受信用セグメントを削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２の周波数スペクトルと時間軸信号の一例をそれぞれ図１２（ｂ）及び図１３に示す。セグメントを削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２の時間軸信号は、図７に示すピーク判定処理ステップＳ５２１２とピーク情報生成処理ステップＳ５２１２を、図１１に示すピーク検出部５２１において実施される。ピーク検出部５２１では、地上デジタル放送信号ＶＳ２の時間軸信号に対してピーク判定が行われピークが存在すると、ピーク情報が生成される。またピークが存在しない場合は、ピーク情報が生成されずピーク低減処理は行われない。

ピーク情報は、前記のような振幅情報や時刻情報である（Ａ、ｔ_０、ｔ_１、ｔ_２）だけに限らず、これらのパラメータ以外をピーク情報としてもよいものとする。このピーク情報はピーク低減信号生成部５２２へ出力される。ピーク低減信号生成部５２２は、ピーク検出部５２１から得られたピーク情報をもとに、部分受信用セグメントの周波数成分の信号を用いてピークの逆相信号に近いピーク低減信号ＲＳを生成する。生成されたピーク低減信号ＲＳは、合波部５２３において部分受信用セグメントを削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２と合波される。ピーク低減信号ＲＳとの合波後である地上デジタル放送信号ＶＳ３の周波数スペクトルと時間軸信号を、それぞれ図１２（ｃ）及び図１４に示す。

また、ピーク検出部５２１とピーク低減信号生成部５２２では、処理遅延時間Δｔが生じる。合波部５２３は、Δｔだけ、部分受信用セグメントを削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２を遅延させる処理を施す機能を有してもよい。また、合波部５２３の前段に当該遅延部を設け、合波部５２３では遅延処理を実施せず、遅延部（不図示）にて遅延処理を行ってもよいものとする。

（実施形態２）
本実施形態は、実施形態１に対して、地上デジタル放送信号のピークを検出し、ピーク低減信号を生成及び合波する処理を任意のｎ回だけ繰り返し実施する信号処理方法である。

図１５に、本実施形態に係る信号変換方法のフローチャートを示す。図１６に、本実施形態に係る信号変換部１５の構成の一例を示す。図１７に、本実施形態における信号の周波数スペクトルの一例を示す。また図１８〜図２１に、本実施形態における信号処理過程での時間軸信号の例を示す。セグメント削除処理ステップＳ５１は、実施形態１の信号変換方法と同様な処理を行っても良い。

本実施形態に係るピーク低減処理部５２は、実施形態１で説明した分岐部５２４がｎ個縦列に接続されており、ピーク検出部５２１、ピーク低減信号生成部５２２及び合波部５２３をｎ個備える。

ピーク低減処理ステップＳ５２では、ピーク検出部５２１−１が、まず、ピーク判定処理を行う（Ｓ５２１１）。ピークが発生している場合、ピーク検出部５２１−１は、ピークを検知し、ピーク情報の生成を行う（Ｓ５２１２）。ピーク低減信号生成部５２２−１は、生成されたピーク情報をもとに、ピークと逆相に近いピーク低減信号を生成する（Ｓ５２２）。合波部５２３−１は、生成されたピーク低減信号ＲＳを、部分受信用セグメントを削除された地上デジタル放送信号ＶＳ２に合波する。ピーク低減信号ＲＳが合波された地上デジタル放送信号ＶＳ３は、ピーク検出部５２１−２において再度ピーク判定処理が施され、ピークが検出された場合、ピーク情報生成、ピーク低減信号生成、ピーク低減信号合波の処理が行われる。この処理は任意のｎ回実施されるものとする。

入力された地上デジタル放送信号１チャネルＶＳ１は、セグメント削除部５１１により部分受信用セグメントの削除処理を受ける。部分受信用セグメントを削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２の周波数スペクトルと時間軸信号をそれぞれ図１７（ｂ）と図１８に示す。

ピーク検出部５２１では、図１５に記載のピーク判定処理Ｓ５２１１とピーク情報生成処理Ｓ５２１２を行うことで時間軸信号のピーク情報を検出し、ピーク低減信号生成部５２２へピーク情報を送信する。ピーク低減信号生成部５２２ではピーク情報をもとにピーク低減信号ＲＳを生成する。部分受信用セグメントを削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２とピーク低減信号ＲＳ１は第１の合波部５２３−１において合波される。第１の合波部５２３−１から出力された図１６の地上デジタル放送信号ＶＳ３−１の周波数スペクトルと時間軸信号を図１７（ｃ）と図１９に示す。

ピーク低減信号ＲＳ１の挿入量は、セグメント削除部５１１にて削除した信号電力以下の任意の値とし、ｎ回のピーク低減信号合波処理により、繰り返し挿入されるものとする。

さらに、第１の合波部５２３−１から出力された地上デジタル放送信号ＶＳ３−１は再度ピーク検出部５２１−２に入力され、ピーク判定処理やピーク情報生成処理などのピーク検出処理が実施される。ピーク低減信号生成部５２２−２では、ピーク検出部５２１−２からのピーク情報をもとにピーク低減信号ＲＳ２を生成し、第２の合波部５２３−２において第１の合波部５２３−１から出力された地上デジタル放送信号ＶＳ２とピーク低減信号ＲＳ２を合波する。第２の合波部５２３−２から出力された地上デジタル放送信号ＶＳ３−２の周波数スペクトルと時間軸信号をそれぞれ図１７（ｄ）と図２０に示す。

ピーク低減処理は任意のｎ回実行される（Ｓ５２４）。なお、ｋ回目のピーク低減処理で任意の信号のピークが閾値αを下回っていた場合、ｋ＋１回以降のピーク検出部５２１−ｋ＋１ではピークを認識せず、ｋ＋１回以降のピーク低減信号生成部５２２ではピーク低減信号ＲＳが生成されないものとする。

この実施形態では、特定のピークに対して、複数回のピーク低減処理を行うだけでなく、ｊ回目のピーク検出部の処理で検出されたピークに対して、ｊ回目のピーク低減処理で、ピークが十分に低減できた一方で、ｊ回目のピーク低減信号により別の部分にピークが発生した場合、ｊ＋１回目以降の処理で、その新たに発生したピークを低減することができるという利点を持つ。

（実施形態３）
本実施形態は、地上デジタル放送信号の発生したピークに対して、ｎ個の異なるアルゴリズムを用いてピーク低減信号生成処理を並行して実施し、生成されたピーク低減信号の中で最もピーク低減効果が得られた地上デジタル放送信号を選択し出力することを特徴とする信号変換方法である。

図２２に、本実施形態に係る信号変換方法のフローチャートを示す。図２３に、本実施形態に係る信号変換部１５の構成の一例を示す。図２４に、本実施形態における信号の周波数スペクトルの一例を示す。また図２５〜図２９に、本実施形態における信号処理過程での時間軸信号の例を示す。セグメント削除処理は実施形態１の信号変換方法のものと同様な処理を行う。

ピーク低減処理Ｓ５２では、まずピーク検出部５２１がピーク判定処理Ｓ５２１１を行う。ピークが発生している場合、ピーク検出部５２１は、ピークを検知し、ピーク情報の生成を行う（Ｓ５２１２）。ピークが発生していない場合、ピーク検出部５２１はピーク低減処理を実施しない。ピーク低減信号生成処理５２２−１〜５２２−ｎは、ピーク情報生成処理で生成されたピーク情報をもとに、発生したピークと逆相に近いピーク低減信号を、それぞれ異なるアルゴリズムを用いて生成する（Ｓ５２２−１〜Ｓ５２２−ｎ）。合波部５２３−１〜５２３−ｎは、生成されたピーク低減信号ＲＳ１〜ＲＳｎを、部分受信用セグメントを削除された地上デジタル放送信号ＶＳ２に合波する（Ｓ５２３−１〜Ｓ５２３−ｎ）。

本実施形態に係るピーク低減処理部５２は、ピーク低減信号生成部５２２及び合波部５２３をｎ個備え、ピーク再検出部５２５及び信号選択処理部５２６を備える。ピーク再検出部５２５は、ピーク低減信号が合波された地上デジタル放送信号ＶＳ３−１〜ＶＳ３−ｎを、ピーク再検出処理Ｓ５２５により、再度発生した信号のピークの検出を行う。ピーク再検出処理Ｓ５２５では、異なるアルゴリズムを用いて生成されたピーク低減信号ＲＳ１〜ＲＳｎを合波したｎ個の地上デジタル放送信号ＶＳ３−１〜ＶＳ３−ｎの中から、最もピークが低減された信号になるように、ピーク低減信号を選択する。信号選択処理Ｓ５２６では、ピーク再検出処理Ｓ５２５で選択された信号を出力するための制御情報を受け取り、最もピークが低減された地上デジタル放送信号ＶＳ４を出力する。

入力された１チャネルの地上デジタル放送信号ＶＳ１は、セグメント削除部５１１において、部分受信用セグメントの削除処理を受ける。部分受信用セグメントが削除された後である地上デジタル放送信号ＶＳ２の周波数スペクトルと時間軸信号を、それぞれ図２４（ｂ）と図２５に示す。部分受信用セグメントが削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２は、第１の合波部５２３−１から第ｎの合波部５２３−ｎへ入力される信号と、ピーク検出部５２１に入力される信号とに分岐される。

ピーク検出部５２１は、部分受信用セグメントが削除された時間軸信号のピーク情報を検出し、ｎ個あるピーク低減信号生成部５２２−１〜５２２−ｎへピーク情報を送信する。ｎ個のピーク低減信号生成部５２２−１〜５２２−ｎは、ピーク情報をもとに、ピーク低減信号ＲＳ１〜ＲＳｎを、異なるアルゴリズムを用いてそれぞれ生成する。そのため、ｎ個のピーク低減信号生成部５２２−１〜５２２−ｎで生成されるピーク低減信号ＲＳ１〜ＲＳｎは同一信号とは限らない。

ｎ個のピーク低減信号生成部５２２−１〜５２２−ｎで生成されたピーク低減信号ＲＳ１〜ＲＳｎは第１から第ｎまでの合波部５２３−１〜５２３−ｎに入力される。第１から第ｎの合波部５２３−１〜５２３−ｎでは、セグメント削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２とピーク低減信号ＲＳ１〜ＲＳｎが合波され、ピーク低減処理が施されたｎ個の地上デジタル放送信号ＶＳ３−１〜ＶＳ−ｎが出力される。出力された地上デジタル放送信号ＶＳ３−１，ＶＳ３−２，ＶＳ３−ｎの周波数スペクトルと時間軸信号を図２４（ｃ）（ｄ）（ｅ）、図２６〜図２８に示す。

第１から第ｎの合波部５２３−１〜５２３−ｎから出力された地上デジタル放送信号ＶＳ３−１〜ＶＳ−ｎはピーク再検出部５２５に入力され、再度ピークが検出される。ピーク再検出部５２５では、検出されたｎ個の地上デジタル放送信号のピークのうち、最もピークが低減された信号を検知し、信号選択処理部５２６へ制御情報を送信する。信号選択処理部５２６では、ピーク再検出部５２５からの制御情報をもとに、地上デジタル放送信号ＶＳ３−１〜ＶＳ−ｎのなかから最もピークの低減された信号ＶＳ４のみを取り出し、出力する。例えば、地上デジタル放送信号ＶＳ３−２のピークが最も低減されている場合、信号選択処理部５２６から出力される地上デジタル放送信号ＶＳ４は地上デジタル放送信号ＶＳ３−２となる。出力された地上デジタル放送信号ＶＳ４の周波数スペクトルと時間軸信号を図２４（ｆ）、図２９に示す。

（実施形態４）
本実施形態は、入力したＮチャネル分の地上デジタル放送信号をチャネル単位で周波数分離し、地上デジタル放送信号１チャネルに対し並行してセグメント削除処理やピーク低減処理を行い、その後、周波数多重することによりＮチャネル分の地上デジタル放送信号のピーク低減を実施する信号変換方法である。

図３０に、本実施形態に係る信号変換方法のフローチャートを示す。図３１に、本実施形態に係る信号変換部１５の構成の一例を示す。図３２に、本実施形態における信号の周波数スペクトルを示す。また図３３〜図３８に、本実施形態における信号処理過程での時間軸信号の例を示す。

入力されたＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１は信号分離処理Ｓ５３により、チャネルごとに周波数分離される。周波数分離されたｃｈ．＃１からｃｈ．＃ＮまでのＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１−１〜ＶＳ１−Ｎは実施形態１に記載のセグメント削除処理Ｓ５１により部分受信用セグメントが削除される。部分受信用セグメント削除後、ピーク低減処理Ｓ５２が実施される。ピーク低減処理Ｓ５２は実施形態２や実施形態３などに記載のピーク低減処理を適用してもよい。セグメント削除処理Ｓ５１やピーク低減処理Ｓ５２はチャネルごとに並列して実施される。チャネルごとにピークが低減された地上デジタル放送信号ＶＳ３−１〜ＶＳ３−ＮはＮチャネル分の合波処理Ｓ５４により合波される。出力される信号ＶＳ４はＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ３−１〜ＶＳ−Ｎが出力される。

本実施形態に係る信号変換部１５は、信号分離部５３と、Ｎ個のセグメント削除処理部５１及びピーク低減処理部５２と、合波部５４を備える。Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１は信号分離部５３へ入力される。入力されたＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１の周波数スペクトルと時間軸信号をそれぞれ図３２（ａ）と図３３に示す。信号分離部５３は、Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１を、チャネルごとに周波数分離する。周波数分離されたｃｈ．＃１からｃｈ．＃ＮまでのＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１−１、ＶＳ１−２、ＶＳ１−Ｎの周波数スペクトルを図３２（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す。

周波数分離された地上デジタル放送信号ＶＳ１−１〜ＶＳ１−Ｎはセグメント削除処理部５１に入力される。セグメント削除部５１１は、部分受信用セグメントを削除する。セグメント削除処理部５１から出力される地上デジタル放送信号ＶＳ２−１、ＶＳ２−２、ＶＳ２−Ｎの周波数スペクトルの一例を図３２（ｅ）（ｆ）（ｇ）に示す。また地上デジタル放送信号ＶＳ２−１及びＶＳ２−２に対応した時間軸信号を図３４と図３５に示す。

セグメント削除処理を施された地上デジタル放送信号ＶＳ２−１〜ＶＳ２−Ｎはピーク検出部５２１に入力される。ピーク検出部５２１は部分受信用セグメントを削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２−１〜ＶＳ２−Ｎのピーク情報を出力する。出力されたピーク情報はピーク低減信号生成部５２２へ入力される。ピーク低減信号生成部５２２は、ピーク検出部５２１からのピーク情報をもとにピーク低減信号ＲＳを生成する。第１から第Ｎの合波部５２３−１〜５２３−Ｎでは、部分受信用セグメントを削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２−１〜ＶＳ２−Ｎへ、生成されたピーク低減信号ＲＳ１〜ＲＳＮがそれぞれ合波される。ピーク低減処理後の地上デジタル放送信号ＶＳ３−１、ＶＳ３−２、ＶＳ３−Ｎの周波数スペクトルを図３２（ｈ）〜（Ｊ）に示す。また地上デジタル放送信号ＶＳ３−１及びＶＳ３−２に対応した時間軸信号を図３６及び図３７に示す。

ピーク低減処理後、各チャネルの地上デジタル放送信号ＶＳ３−１〜ＶＳ３−ＮはＮチャネル分の合波部５４に入力される。Ｎチャネル分の合波部５４では各チャネルの地上デジタル放送信号ＶＳ３−１〜ＶＳ３−Ｎが周波数多重され、出力される。合波部５４で合波後のＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ４の周波数スペクトルと時間軸信号をそれぞれ図３２（ｈ）と図３８に示す。

このように、実施形態１に示す信号変換方法では地上デジタル放送信号１チャネルにセグメント削除処理やピーク低減処理を行うのに対し、実施形態４では実施形態１の処理を並行してセグメント削除処理やピーク低減処理を行うことによりＮチャネル分の地上デジタル放送信号のピーク低減を行う。

（実施形態５）
本実施形態は、Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１を入力し、Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号のセグメント削除処理を行い、Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号に対してセグメント削除処理を実施することを特徴とする、信号変換方法である。

図３９に、本実施形態に係る信号変換方法の概要を示す。実施形態４ではセグメント削除処理Ｓ５１を実施した後、ピーク低減処理Ｓ５２をＮ個のチャネルごとに実施した。これに対して、本実施形態では、セグメント削除処理Ｓ５１を施した後に、それぞれのチャネルを周波数多重し、Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍに対して、Ｎチャネル分のピーク低減処理を実施する。処理としては、Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１Ｍのセグメント削除処理と、もう一つがＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍのピーク低減処理である。

図４０に、本実施形態に係る信号変換方法のフローチャートを示す。図４１に、本実施形態に係る信号変換部１５の構成の一例を示す。図４２に、本実施形態における信号の周波数スペクトルの一例を示す。また図４３〜図４４に、本実施形態における信号処理過程での時間軸信号の例を示す。

Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号のセグメント削除処理Ｓ６１では、まずＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１Ｍに対して周波数による信号分離処理を行い（Ｓ６１１）、各チャネルに分離する。周波数分離されたＮチャネル分の地上デジタル放送信号のうち任意のｐ（１≦ｐ≦Ｎ）チャネル分の信号に対してセグメント削除処理を行う（Ｓ６１２−１〜Ｓ６１２−Ｎ）。このセグメント削除処理は実施形態１で記載のＦＦＴ処理、Ｎｕｌｌパディング処理、ＩＦＦＴ処理によって構成される方法や、ＦＩＲフィルタやＩＩＲフィルタ等のデジタルフィルタを用いた方法でも良い。セグメント削除された地上デジタル放送信号はＮチャネル分の合波処理Ｓ６１３により、周波数多重される。これがＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１−１〜ＶＳ１−Ｎのセグメント削除処理である。

セグメント削除処理された地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍは、Ｎチャネル分のピーク低減処理がなされる（Ｓ６２）。Ｎチャネル分のピーク低減処理は実施形態１に記載のピーク低減処理と同様な処理を実施する。まず、Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号のピークをピーク判定処理により検出する（Ｓ６２１１）。ピークが発生していない場合、以降の処理は実施されない。ピークが発生している場合、ピーク検出部６２１は、ピークを検知し、ピーク情報生成を行う（Ｓ６２１２）。ピーク低減信号生成部６２２は、記録されたピーク情報をもとに、発生したピークと逆相に近いピーク低減信号ＲＳを生成する（Ｓ６２２）。合波部６２３は、生成されたピーク低減信号ＲＳを、部分受信用セグメントが削除されたＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍのうち任意のｑ（１≦ｑ≦ｐ）チャネル分の部分受信用セグメントの周波数帯域に合波し、出力する（Ｓ６２３）。

本実施形態に係るセグメント削除処理部５１は、信号分離部６１１と、Ｎ個のセグメント削除部６１２と、合波部６１３と、を備える。Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号ＮＳ１Ｍは、信号分離部６１１に入力され、チャネルごとに周波数分離される。信号分離部６１１は、例えばＮ個のバンドパスフィルタを配備する構成などが考えられる。信号分離部６１１からは、チャネルごとに周波数分離されたｃｈ．＃１からｃｈ．＃ＮまでのＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１−１〜ＶＳ１−Ｎが出力される。

出力されたＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１−１〜ＶＳ１−Ｎは、Ｎチャネル分のセグメント削除部６１２−１〜６１２−Ｎにそれぞれ入力され、チャネルごとに部分受信用セグメントが削除される。このとき、削除される部分受信用セグメントは任意チャネルのものとし、その数はｐ（１≦ｐ≦Ｎ）とする。図４２（ｂ）（ｃ）（ｄ）に、チャネルごとに周波数分離されセグメント削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２−１、ＶＳ２−２、ＶＳ２−Ｎの周波数スペクトルの一例を示す。

セグメント削除部６１２において削除されるｐ個の部分受信用セグメントは外部制御装置等（不図示）を用いることにより選択され、ｐ個の部分受信用セグメントの周波数情報は外部制御装置（不図示）からピーク低減信号生成部６２２へ送信されるように構成しても良い。

セグメント削除されたＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ２−１〜ＶＳ２−Ｎは、Ｎチャネル分の合波部６１３において、合波され周波数多重される。周波数多重されたＮチャネルの地上デジタル放送信号ＮＳ２Ｍの周波数スペクトルとその時間軸信号を図４２（ｅ）と図４３に示す。

ピーク検出部６２１には、ｐ（１≦ｐ≦Ｎ）チャネル分の部分受信用セグメントが削除された後のＮチャネル分の地上デジタル放送信号の時間軸信号が入力される。ピーク検出部６２１は、検出したピーク情報をピーク低減信号生成部６２２に送信する。ピーク低減信号生成部６２２は、入力されたピーク情報をもとにピーク低減信号ＲＳを生成する。生成されたピーク低減信号ＲＳは、合波部６２３において、部分受信用セグメントが削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍと合波される。ｐ（１≦ｐ≦Ｎ）チャネル分の削除した部分受信用セグメントの周波数帯域のうちｑ（１≦ｑ≦ｐ）チャネル分の周波数帯域にピーク低減信号ＲＳが挿入される。

地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍのうちのｑ（１≦ｑ≦ｐ）チャネル分の周波数帯域にピーク低減信号ＲＳが挿入された後のＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ３Ｍの周波数スペクトルと時間軸信号をそれぞれ図４２（ｆ）と図４４に示す。合波部６２３では、部分受信用セグメントが削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍを、ピーク検出部６２１とピーク低減信号生成部６２２において生じる処理遅延時間Δｔだけ遅延させる処理を施すことができるものとする。

実施形態５のような構成では、複数の部分受信用セグメントを削除することにより、信号のサブキャリア数を削減できるためＰＡＰＲの低減効果が期待できる。

（実施形態６）
本実施形態は、Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号を入力し、全周波数帯域のピーク検出処理に加えて、更に任意のｍ個の周波数帯域ごとの信号のサブピーク検出処理も並行して行い、それらのピーク情報を利用して、ピーク低減を行うことを特徴とする、信号変換方法である。

図４５に、本実施形態に係る信号変換方法のフローチャートを示す。図４６に、本実施形態に係る信号変換部１５の構成の一例を示す。図４７に、本実施形態における信号の周波数スペクトルの一例を示す。また図４８〜図４９に、本実施形態における信号処理過程での時間軸信号の例を示す。

入力されたＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１Ｍは実施形態５に記載の、Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号のセグメント削除処理Ｓ６１を受ける。セグメント削除処理されたＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍは全周波数ピーク検出処理Ｓ６２１を受ける。

全周波数ピーク検出処理Ｓ６２１ではまず、ピーク判定処理Ｓ６２１１が実施される。このとき、ピークが発生していない場合はピーク低減処理が実施されない。ピークが発生している場合、全周波数ピーク検出処理部６２１は、全チャネルのピークを検知し（Ｓ６２１１）、全周波数ピーク情報生成処理を行う（Ｓ６２１２）。ここではＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍの全周波数帯域の時間軸信号のピーク情報を生成する。

次に、サブピーク検出処理部６２８は、サブピーク検出処理Ｓ６２８を実施する。サブピーク検出処理Ｓ６２８では、Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号は任意のｍ個のそれぞれ異なる周波数帯域に分離される周波数分離処理Ｓ６２８１が実施される。ｍ個の周波数帯域に分離された後、地上デジタル放送信号ＶＳ８−１〜ＶＳ８−ｍにはサブピーク情報生成処理Ｓ６２８２が実施される。ｍ個の周波数帯域に分離された地上デジタル放送信号のピーク情報と同様のパラメータであるサブピーク情報を検出する。サブピーク情報は、例えば、図８に示す電圧Ａ、時間ｔ_０、ｔ_１、ｔ_２である。生成されたピーク情報とｍ個のサブピーク情報を用いてピーク低減信号生成処理Ｓ６２２ではピーク低減信号が生成される。生成されたピーク低減信号ＲＳはピーク低減信号合波処理Ｓ６２３において、部分受信用セグメントが削除されたあとのＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍへ合波される。

本実施形態に係るピーク低減処理部６２は、ピーク検出部６２１に代えて、全周波数ピーク検出処理部６２１及びサブピーク検出処理部６２８を備える。Ｎチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１ＭはＮチャネル分の信号分離部６１１に入力され、チャネルごとに周波数分離される。Ｎチャネル分の信号分離部６１１は、例えばＮ個のバンドパスフィルタを配備する構成が考えられる。Ｎチャネル分の信号分離部６１１からは、ｃｈ．♯１からｃｈ．♯Ｎまでのチャネルごとに周波数分離されたＮ個の地上デジタル放送信号ＶＳ１−１〜ＶＳ１−Ｎが出力される。

出力されたＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ１−１〜ＶＳ１−Ｎは、Ｎ個のセグメント削除部６１２−１〜６１２−Ｎにそれぞれ入力され、チャネルごとに部分受信用セグメントが削除される。このとき、削除される部分受信用セグメントは任意チャネルのものとし、その数はｐ（１≦ｐ≦Ｎ）とする。図４７（ｂ）（ｃ）（ｄ）に、チャネルごとに周波数分離されセグメント削除された後の地上デジタル放送信号ＶＳ２−１、ＶＳ２−２、ＶＳ２−Ｎの周波数スペクトルの一例を示す。

外部制御装置（不図示）等を用いることによって、Ｎチャネル分の部分受信用セグメントの中からセグメント削除部６１２−１〜６１２−Ｎにおいて削除されるｐ個の部分受信用セグメントが選択され、ｐ個の部分受信用セグメントの周波数情報は外部制御装置（不図示）等からピーク低減信号生成部６２２へ送信されるように構成しても良い。セグメント削除されたＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ２−１〜ＶＳ２−Ｎは、Ｎチャネル分の合波部６１３にて、合波され周波数多重される。

Ｎチャネル分の合波部６１３から出力された地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍは３分岐される。分岐された信号のうち、一つは合波部６２３に入力され、一つは全周波数ピーク検出部６２１１に入力される。合波部６２３に入力されるＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍの周波数スペクトルと時間軸信号は図４７（ｅ）と図４８に、また全周波数ピーク検出部６２１１に入力されるＮチャネル分の地上デジタル放送信号の周波数スペクトルを図４７（ｆ）に示す。

全周波数ピーク検出部６２１１は、周波数多重されたＮチャネル分の地上デジタル放送信号（全周波数帯域）ＶＳ２Ｍに対してピーク情報の検出を行う。また、Ｎチャネル分の合波部６１３を出力された後、３分岐された信号のうち一つの地上デジタル放送信号ＶＳ２Ｍは、周波数フィルタなどで構成される周波数分離部６２８１に入力され、任意のｍ（ｍ≦Ｎ）個の周波数帯域（中心周波数：ｆ_１，ｆ_２，…，ｆ_ｍ）に分離される。周波数分離された中心周波数ｆ_１の地上デジタル放送信号ＶＳ８−１〜ＶＳ８−ｍの周波数スペクトルを図４７（ｇ）に示す。周波数分離されたｍ個の地上デジタル放送信号ＶＳ８−１〜ＶＳ８−ｍはサブピーク検出部６２８２に入力され、サブピーク情報が生成される。生成されたサブピーク情報ｆ_１〜ｆ_ｍはピーク低減信号生成部へ入力される。

したがって、全周波数ピーク検出部６２１１からは全周波数帯域にわたるピーク情報ｆ_ｐが、サブピーク検出部６２８からは任意のｍ個の周波数帯域ごとに分離した地上デジタル放送信号ＶＳ８−１〜ＶＳ８−ｍのｍ個のサブピーク情報ｆ_１〜ｆ_ｍが、ピーク低減信号生成部６２２へ入力される。ピーク低減信号生成部６２２は、ピーク情報ｆ_ｐとサブピーク情報ｆ_１〜ｆ_ｍをもとに、ピーク低減信号ＲＳを生成して出力する。任意のｑ（１≦ｑ≦ｐ）チャネル分の周波数帯域にピーク低減信号ＲＳが挿入される。図４７（ｈ）と図４９に、ピーク低減信号ＲＳを挿入された後のＮチャネル分の地上デジタル放送信号ＶＳ３Ｍの周波数スペクトルとその時間軸信号の一例を示す。全周波数帯域のピーク情報ｆ_ｐのみの場合と比較して、分離した周波数帯域でのサブピーク情報ｆ_１〜ｆ_ｍが加わることで、ピーク低減信号生成部６２２ではより高精度なピーク低減信号ＲＳの生成が実現できる。

（発明の効果）
以上、実施形態に係る信号変換方法及び装置は、地上デジタル放送信号の１３セグメントのうち、有線放送の場合ほとんど用いられることのない部分受信用セグメントを削除することで、サブキャリア数を削減することができる。サブキャリア数削減により、地上デジタル放送信号のＰＡＰＲの低減ができる。

さらに、削除した部分受信用セグメントのうち、一部のセグメントの周波数帯域にＰＡＰＲ低減信号を挿入することで、新たにＰＡＰＲ低減信号のための周波数帯域を確保することなく、地上デジタル放送信号のＰＡＰＲ削減が実現できる。

地上デジタル放送信号のＰＡＰＲが低減されることにより、地上デジタル放送信号をＤＲｏＦ伝送する場合に必要となるＡ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換の量子化数を低減することができる。信号の伝送レートは量子化数とサンプリング周波数の積で表すことができるので、量子化数の低減により、伝送レートを削減することができる。

本発明は情報通信産業に適用することができる。

１１：アンテナ
１２：周波数変換部
１３：ＡＤ変換部
１４：フレーム処理部
１５：信号変換部
２１：デフレーム処理部
２２：ＤＡ変換部
２３：周波数変換部
５１、６１２：セグメント削除処理部
５２：ピーク低減処理部
５３：信号分離部
５４：合波部
８１：事業者ビル
８２Ａ、８２Ｂ：視聴端末設置場所
８４：地上デジタル放送送信設備
９１：ＤＲｏＦ送信機
９２：ＤＲｏＦ受信機
９３：光デジタル通信ネットワーク
５１１、６１２、６１２−１、６１２−２、６１２−ｎ：セグメント削除部
５１１ａ：ＦＦＴ処理部
５１１ｂ：Ｎｕｌｌパディング部
５１１ｃ：ＩＦＦＴ処理部
５２１、５２１−１、５２１−２、５２１−ｎ：ピーク検出部
５２２、５２２−１、５２２−２、５２２−ｎ、６２２：ピーク低減信号生成部
５２３、５２３−１、５２２−２、５２２−ｎ、６２３：合波部
５２４、５２４−１、５２４−１、５２４−ｎ、５２７、５２８−１、５２８−２、５２８−ｎ、６２４：分岐部
５２５：ピーク再検出部
５２６：信号選択処理部
６１１：信号分離部
６１３：合波部
６２１：ピーク検出部
６２８：サブピーク検出処理部
６２１１：全周波数ピーク検出部
６２８１：信号分離部
６２８２：サブピーク検出部

Claims (9)

1. 信号変換装置が、
   地上デジタル放送信号の部分受信用セグメントを削除するセグメント削除処理ステップと、
   前記部分受信用セグメントを削除された前記地上デジタル放送信号のピークを検出し、ピークを低減するためのピーク低減信号を生成し、前記地上デジタル放送信号及び前記ピーク低減信号の合波を行うピーク低減処理ステップと、
   を順に実行する信号変換方法。
2. 前記セグメント削除処理ステップは、
   前記部分受信用セグメントの有無を判定する部分受信用セグメントの有無判定処理と、
   前記部分受信用セグメントが有る地上デジタル放送信号に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行うＦＦＴ処理と、
   前記ＦＦＴ処理を施された地上デジタル放送信号の部分受信用セグメントの周波数帯域にＮｕｌｌパディングを行うＮｕｌｌパディング処理と、
   前記Ｎｕｌｌパディング処理を施された地上デジタル放送信号に対してＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を行うＩＦＦＴ処理と、
   を順に有し、
   前記ピーク低減処理ステップは、
   前記ＩＦＦＴ処理を施された地上デジタル放送信号に含まれる予め定められた所定値以上のピークを検出するピーク判定処理と、
   前記ピーク判定処理において検出されたピークの振幅及び時間を含むピーク情報を生成するピーク情報生成処理と、
   前記ピーク情報を用いて前記ピーク低減信号を生成するピーク低減信号生成処理と、
   前記ピーク低減信号生成処理により生成された前記ピーク低減信号を、前記ＩＦＦＴ処理を施された地上デジタル放送信号に合波するピーク低減信号合波処理と、
   を順に有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の信号変換方法。
3. 前記ピーク低減処理ステップにおいて、前記信号変換装置が、前記ピーク判定処理、前記ピーク情報生成処理、前記ピーク低減信号生成処理及び前記ピーク低減信号合波処理を、繰り返し複数回行うことを特徴とする、請求項２に記載の信号変換方法。
4. 前記ピーク低減信号生成処理において前記ピーク情報を用いて前記ピーク低減信号を生成するに際し、前記信号変換装置が、複数の異なるアルゴリズムを用いて複数の前記ピーク低減信号を生成し、
   前記ピーク低減信号合波処理において、前記信号変換装置が、複数の前記ピーク低減信号ごとに、前記部分受信用セグメントを削除された地上デジタル放送信号に合波し、
   前記ピーク低減処理ステップにおいて、前記信号変換装置が、
   前記ピーク低減信号合波処理を施された後の地上デジタル放送信号のピークを再度検知するピーク再検出処理と、
   前記ピーク再検出処理によって検知されたピークの情報を用いて、前記ピーク低減信号合波処理を施された後の地上デジタル放送信号のなかから最もピークが低減された地上デジタル放送信号を選択して出力する信号選択処理と、
   を前記ピーク低減信号合波処理の後に、さらに行う、
   ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の信号変換方法。
5. 前記地上デジタル放送信号は複数のチャネルを有し、
   前記セグメント削除処理ステップの前に、前記信号変換装置が、前記地上デジタル放送信号をチャネルごとに周波数分離する信号分離処理をさらに行い、
   前記信号変換装置が、前記セグメント削除処理ステップ及び前記ピーク低減処理ステップをチャネルごとに行い、
   前記ピーク低減処理ステップの後に、前記信号変換装置が、前記ピーク低減処理ステップ後の各チャネルの地上デジタル放送信号を合波する合波処理をさらに行う、
   請求項１から４のいずれかに記載の信号変換方法。
6. 前記地上デジタル放送信号は複数のチャネルを有し、
   前記セグメント削除処理ステップの前に、前記信号変換装置が、前記地上デジタル放送信号をチャネルごとに周波数分離する信号分離処理をさらに行い、
   前記信号変換装置が、前記セグメント削除処理ステップをチャネルごとに行い、
   前記セグメント削除処理ステップの後に、前記信号変換装置が、前記セグメント削除処理ステップ後の各チャネルの地上デジタル放送信号を合波する合波処理をさらに行い、
   前記ピーク判定処理は、前記合波処理後の地上デジタル放送信号に含まれるチャネルごとに、予め定められた所定値以上のピークを検出する全周波数ピーク検出処理であり、
   前記ピーク情報生成処理は、前記全周波数ピーク判定処理において検出されたピークの振幅及び時間を含むピーク情報をチャネルごとに生成する全周波数ピーク情報生成処理であり、
   前記ピーク低減信号生成処理において、前記信号変換装置が、各チャネルの前記ピーク情報を用いて、前記合波処理後の地上デジタル放送信号に含まれる各チャネルの前記ピーク低減信号を生成し、
   前記ピーク低減信号合波処理において、前記信号変換装置が、各チャネルの前記ピーク低減信号を、前記合波処理後の地上デジタル放送信号に含まれるチャネルごとに合波する、
   請求項２から４のいずれかに記載の信号変換方法。
7. 前記ピーク低減処理ステップにおいて、
   前記合波処理の後でありかつ前記ピーク情報生成処理の前に、前記信号変換装置が、前記合波処理後の地上デジタル放送信号を分岐し、
   前記ピーク判定処理は、分岐された第１の地上デジタル放送信号に含まれるチャネルごとに、予め定められた所定値以上のピークを検出する全周波数ピーク検出処理であり、
   前記ピーク情報生成処理は、前記全周波数ピーク判定処理において検出されたピークの振幅及び時間を含むピーク情報をチャネルごとに生成する全周波数ピーク情報生成処理であり、
   前記分岐ステップの後に、前記信号変換装置が、
   分岐された第２の地上デジタル放送信号を、前記地上デジタル放送信号のチャネル数よりも少ない任意の周波数帯域に周波数分離する周波数分離処理と、
   前記周波数分離処理で周波数分離された各周波数帯域の時間軸信号のピーク検出を行うことでサブピークを決定し、前記サブピークの振幅及び時間を含むサブピーク情報を生成するサブピーク情報生成処理と、
   をさらに行い、
   前記ピーク低減信号生成処理において、前記信号変換装置が、前記全周波数ピーク情報生成処理により得られた前記ピーク情報と前記サブピーク情報生成処理により得られた前記サブピーク情報を用いて、前記合波処理後の地上デジタル放送信号に含まれる各チャネルの前記ピーク低減信号を生成する、
   請求項６に記載の信号変換方法。
8. 地上デジタル放送信号の部分受信用セグメントを削除するセグメント削除処理部と、
   前記部分受信用セグメントを削除された前記地上デジタル放送信号のピークを検出し、ピークを低減するためのピーク低減信号を生成し、前記地上デジタル放送信号及び前記ピーク低減信号の合波を行うピーク低減処理部と、
   を備える信号変換装置。
9. 請求項１から７のいずれかに記載の各ステップをコンピュータに実行させるための信号変換プログラム。

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