JP3550326B2 - Digital broadcast receiver - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はデジタル放送受信装置に関し、特に、移動受信や携帯受信等、受信環境が悪い状況での使用に好適に利用できるデジタル放送受信装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
地上デジタル放送ではSFN(Single Frequency Network)、MFN(Multi Frequency Network)や帯域の有効利用の実現の為にデジタル化が行われている。これによると6MHzの地域を用いてHDTVなら1番組、SDTVなら3番組の放送が可能となる。同時に高音質名放送やデータ放送も実現する。
【0003】
デジタル放送では映像/音声情報をMPEG2方式により圧縮し、さらに圧縮された映像、音声情報、データ放送を多重し、トランスポートストリーム(TS)を生成する。生成されたTS信号はデジタル変調方式により、伝送される。
【0004】
地上デジタル放送の場合、伝送方式として欧州ではCOFDM(Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing)、日本ではBST−OFDM(Band Segmented Transmission− Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式が採用されており、どちらも直交周波数分割多重方式(OFDM方式)が基本となっている。OFDM方式は複数のキャリアを同時に用いたマルチキャリア伝送方式であり、それぞれのキャリアは互いに直交しており、DQPSK、QPSK、16QAM、64QAM、で変調されている。使用されるキャリア数は国内の地上デジタル放送では約1400本?5600本で、OFDM変調及びOFDM復調にはそれぞれ逆フーリエ変換及びフーリエ変換により行われる。
【0005】
実際の送信機及び受信機では2Kポイント〜8KポイントのI−DFT(Inverse − Discrete Fourier Transformation)処理、DFT(Discrete Fourier Transformation)処理を用いて行われている。
【0006】
地上デジタル放送では衛星放送とは異なり、送信塔から水平に電波を発射するために建物や山等の障害物により反射波が発生し、ゴーストとなりデジタル変調信号に誤りを引き起こし、受信機では映像や音声信号の破たんを引き起こし、著しく受信品質が劣化する。ノイズによる信号の劣化は誤り訂正により訂正可能で受信機では誤りなく映像/音声が再生可能である。
【0007】
上記に述べたようにゴーストやマルチパスによる妨害の影響を吸収するためにOFDM方式では緩衝領域を設けて、遅延波が存在しても情報の破たんが引きおこされないようにしている。この緩衝領域のことをガードインターバルと呼ぶ。受信信号の遅延波の遅延時間がこのガードインターバルの時間を超えなければ符号間干渉が生じないため、誤り訂正回路により訂正が可能である。ガードインターバル信号は全送信信号の1/4、1/8、1/16、1/32と設定し、約8マイクロ秒〜250マイクロ秒に相当する。
【0008】
一般に、地上放送における移動受信ではマルチパスフェージングにより選択性フェージングが発生し、デジタル変調された信号は極端に劣化し、情報の誤りを引き起こす。デジタル放送ではBST−OFDM方式を採用することによりこのような誤りを少なくし、移動受信を可能にしようとしている。
【0009】
特に、この方式は選択性フェージングが発生してもインターリーブと畳み込み符号及び誤り訂正により、劣化した信号を訂正することが可能である。
【0010】
しかしひどい選択性や時間変動が非常に遅いマルチパスフェージング下では上記方式を用いても信号は訂正できない場合がある。
【0011】
これらのような劣悪な伝送路に対応するために受信アンテナを複数本用いたアンテナダイバーシチが提案されている。図2は従来のアンテナを2本用いた場合のダイバーシチ受信方式を示している。
【0012】
この方式によると放送局より送信された電波は2つのアンテナ11a、bで受信され、チューナ23a、bで希望の周波数が選局される。選局されたIF信号はまたはベースバンド信号はアナログーデジタル変換回路(ADC)14a、bによりデジタル信号に変換される。デジタル化された信号はOFDM復調器17a、bにより復調され、復号器18a、bにより復号される。
【0013】
誤り率計算機26ではそれぞれのブランチで受信され復調された信号より誤り率の計算を行い、誤りが少ないブランチを選択するように選択回路27に制御信号を送る。復号器18a、bで復号された信号は選択回路27によりエラーの少ない方が選択し、TS信号を出力する。
【0014】
以上のように復調信号のうち、エラーの少ないブランチを選択することにより移動受信のような電波環境がよくない時でも安定受信が行える。
【0015】
しかし、上記のダイバーシチ受信方式ではそれぞれのブランチに於いて、OFDM復調処理が必要となり、受信システムが複雑になる欠点を有している。また、ブランチ数が増大すればする程システムが大きくなり、消費電力も増大してしまう。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、移動受信ではマルチパスフェージングが発生し、選択性フェージングを伴う伝送路特性となり、伝送路の周波数特性が時間とともに変動しながら劣化する。
【0017】
OFDM方式ではデータをサブキャリアの分割し、符号化により誤り訂正とインターリーブを施す事でマルチパス遅延波により伝送特性が劣化しても受信データの誤りが訂正でできるようにしている。
【0018】
しかしながら移動受信では直接波が受信できない環境や受信電界が低下する問題点があった。又、このような課題に対して複数のアンテナにより受信するアンテナダイバーシチが提案されており、マルチパスフェージングに対応する。
【0019】
図2はOFDM受信信号を受信する従来の空間ダイバーシチシステムの構成図を示す。
【0020】
受信アンテナ11aで受信された信号は選局用のチューナ23aとアナログーデジタル変換器(ADC)14aでデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された受信信号はOFDM復調部24aによりOFDM復調され、後段の復号部25aへ渡される。復号部25aでは送信側で行われた符号化の逆処理を行い信号を出力する。この出力信号は選択回路27に渡される。同様に受信アンテナ11bで受信された信号も上記処理と同様の手順に従い独立に処理される。それぞれのブランチで受信され復調された信号は選択回路27により、サブキャリア間において最も誤りの少ないデータが選択される。
【0021】
しかし上記のように従来のダイバーシチは複数のアンテナで受信された信号をそれぞれOFDM復調を行い、サブチャンネル毎に最適なデータを合成する必要があった。すなわちアンテナ(ブランチ)の数だけOFDM復調部を必要としており、回路が大規模になる欠点があり、ブランチ数の増大に伴う消費電力が増加する問題点があった。
【0022】
本発明は、係る課題に対して複数のアンテナにより受信した信号をOFDM復調の前に処理し合成を行う事で、ハードウエアの複雑性の増加することなく受信信号の特性を改善するOFDMの受信機を提供するものである。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決するために、以下のような構成とした。
【0024】
本願の第1の発明は、直交周波数分割多重信号を複数のアンテナで受信するデジタル放送受信機において、前記複数のアンテナで受信された信号の可変遅延手段と、前記可変遅延手段からの信号を合成する合成手段と、該合成された信号を復調する直交周波数分割多重信号復調手段と、該復調された信号を復号する復号手段と、前記複数のアンテナで受信された信号から重み係数を求める係数計算手段と、を具備し、前記可変遅延手段は、別途入力された制御信号により、遅延時間の変化する速度を制御し、前記係数計算手段は、前記複数のアンテナからの受信信号の共分散行列を求め、その行列の最大の固有値に対する固有ベクトルを重み係数とすることを特徴とする。
【0025】
本願の第2の発明は、さらに、同一の局を選局する複数の選局手段と、前記複数の選局手段に共通の単一の局部発振手段と、を備えることを特徴とする。
【0026】
本願の第3の発明は、前記可変遅延手段は、誘電体素子で構成され、電圧制御で誘電率を変化させることを特徴とする。
【0029】
【発明の実施の形態】
まず、本発明のデジタル放送受信機の概要について説明すると、本発明では、N個の受信アンテナにより、それぞれ独立に放送波を受信することになる。
【0030】
それぞれの受信アンテナはL個のパスを持つマルチパスが到来しているとし、m番目の受信アンテナに到来するl番目のパスの複素振幅を
【0031】
【数1】
とする。
【0032】
このときm番目の受信アンテナ(ブランチ)での受信信号を
【0033】
【数2】
とすると、受信信号は
【0034】
【数3】
と書き表す事ができる。
ここで
【0035】
【数4】
はm番目の受信アンテナでの白色雑音である。
【0036】
それぞれのアンテナで受信された信号は重み係数を乗算されて加算される。
加算後の受信信号を
【0037】
【数5】
とすると次式で表される。
【0038】
【数6】
ここでm番目のブランチの重み係数は
【0039】
【数7】
である。
【0040】
受信機では上記受信信号をDFT処理する事で復調を行う。
したがって、DFT出力信号を
【0041】
【数8】
とすると、受信信号は次式で表現できる。
【0042】
【数9】
各受信アンテナの重み係数の重みベクトルwは
【0043】
【数10】
とする。
【0044】
本発明に係るデジタル放送受信機では、受信した各ブランチ信号をDFT前に合成し、DFT後のSNRを最大にするように重み係数を求める事になる。つまり受信信号の共分散行列を求め、その行列の最大の固有値に対する固有ベクトルを重み係数Wとすればよい。
【0045】
以下、図面を参照して本発明のデジタル放送受信機の実施形態について説明する。
【0046】
図1は本発明の第1の実施形態で、ダイバーシチOFDM受信機のシステムの構成を示す構成図である。この例では2ブランチ(アンテナ)のダイバーシチ受信システムを示しているが、当然に、これより多いブランチのシステムでも同様に適用できる。
【0047】
以下、動作を説明する。
【0048】
受信アンテナ11a、bにより受信した信号はRF信号としてチューナ部13a、bに入力する。チューナ部13a、bでは希望するチャンネルを選局し、IF信号またはベースバンド信号を出力する。出力されたIF信号またはベースバンド信号はADC14a、bによりサンプリング及び量子化され、デジタル信号に変換される。
【0049】
デジタル化された受信信号は合成回路16により重み付けされた後、加算され、復調器へ出力される。合成回路16により加算された信号はOFDM復調部17にてOFDM復調を行う。この例ではチューナ部13a、bの出力端子よりIF信号が出力する場合について説明する。ベースバンド信号出力でも同様の効果が得られる。
【0050】
受信アンテナ11a、bにより受信したRF信号は可変遅延器12a、bを通して受信チューナ13a、bに入力される。ここでは、それぞれ独立に受信された信号の遅延時間を制御部20により変化させて受信信号を生成している。また、制御部20の遅延時間の変化量及び変化する速度は外部の制御信号入力端子21により入力された制御信号により設定することができる。
【0051】
受信チューナ13a、bで選局され、ADC14a、bによりデジタル信号に変換された信号は、係数計算部15により最適な各ブランチごとの重み係数を計算し、合成器16により合成され、合成された信号はOFDM復調部17にて復調され、復調された信号は復号部18にて複合処理を行い、TS信号を出力端子19より出力する。
【0052】
復号部18では、送信側の処理の逆処理が行われる。すなわち周波数デインターリーブ処理、時間デインターリーブ処理、デマッピング処理、デパンクチュア処理、ビタビデコード処理、リードソロモンデコード処理、逆拡散処理等が行われて、トランスポートストリーム(TS信号)が出力される。
【0053】
ここで、図4に図1における合成器16のブロック図を示す。
【0054】
図4において、ADC14a、bによりデジタル信号に変換された受信信号を合成部16の内部の乗算器41a、bにより重み係数w1、w2を乗算し、加算器42で加算する。重み係数w1、w2は受信信号より重み係数計算部15により求められる係数である。
【0055】
前記合成器16により生成された信号はOFDM復調部により復調される。復調された信号は後段の復号部18により復号され出力端子19より出力される。
【0056】
図5に図1におけるOFDM復調部17ブロック図を示す。
【0057】
図5において、ADC14a、bの出力信号はOFDM復調部の入力端子51よりデジタル信号として入力され、IQ復調部52により復調されベースバンド信号に変換される。変換されたデジタルのベースバンド信号はガードインターバル除去回路53により送信側で付加されたガードインターバル信号を除去する。
【0058】
除去された信号は、有効シンボル信号のみとなり後段のFFT処理回路54に渡される。FFT処理回路54により高速フーリエ変換が行われ、時間軸上の信号より周波数軸上の信号に変換される。変換された信号は後段の波形等化回路55にわたされ処理される。等化されたデータは、データ出力端子56から出力される。出力端子56より出力された信号は、図1における復号部18に渡され、処理される。
【0059】
図6は、図1における可変遅延器12a、bの素子の構造を示す図である。
【0060】
入力端子60より入力された信号は基板61の上方の形成されたストリップライン62より信号を伝達し、出力端子63より出力する。
【0061】
可変遅延器12a、bはBST(Ba、Sr、Tiの酸化物)や液晶を用いた誘電体68を上部電極66と下部電極67ではさんだ形で構成されており、外部の制御回路64より制御電圧を電圧入力端子65a、bより与えることで、誘電体素子68の誘電率を変化させ、可変遅延器12a、bの信号伝達時間を制御するようにしている。素子は基板69上に形成されている。
【0062】
図7は、図1におけるチューナ部13a、bのブロック図である。
【0063】
受信アンテナより受信された信号は入力端子70a、bにより入力され増幅器72a、bにより諸所定のレベル迄増幅され乗算器73a、bに入力され、選局用ローカル信号を分配する分配器78からのローカル信号と乗算を行い、希望の周波数を選択する。選局用ローカル信号は選局制御部82より指定された希望の周波数に応じてPLL回路を制御し、所定の周波数を発生する。乗算器73a、bの出力信号は後段のフィルタ74a、bにより希望する周波数帯のみを選択し、隣接の不要な信号成分を除去して出力する。選択された信号は後段の乗算器75a、bにより中間周波数(IF信号)へ変換される。
【0064】
中間周波数(IF信号)への変換用のローカル信号は信号源81により発生し、分配器79により分配する。生成されたIF信号は増幅器76a、bを通して最適レベル迄増幅して出力端子77a、bより出力する。
【0065】
図8は、図1における計数計算部15の構成を示すブロック図である。
【0066】
当該係数計算部15は、最大比合成用計算部103と選択合成用計算部104と利得合成用計算部105の3種の計算部と、これら3種の計算部の入出力信号を切換える選択部102、107と、該選択部を制御する制御部106よりなる。
【0067】
受信状態に応じてこれら3種の計算部の中から最も適切な計算部の計算結果を出力する。尚、この計算部は必要に応じて更に増やしても良い。
各ブランチの受信信号は入力端子100a、bより入力され、受信状態に応じての係数計算方式を選択する。
【0068】
図9は、図8における最大比合成用計算部103のブロック図である。
【0069】
図8における選択部102で選択された信号は、まず共分散行列計算部91により共分散行列が計算される。その結果は、固有ベクトル計算部92により前記行列の最大の固有値に対する固有ベクトルを求められる。計算結果は出力端子93a、93bより出力される。
【0070】
出力された信号は図8における選択部107を経由して、図4の係数入力端子43a、bより入力され、乗算器41a、bへ渡され、入力端子40a、bより入力された受信信号と掛け合わされる。
【0071】
図10は、図8における上記選択合成用計算部104のブロック図である。
【0072】
図8における選択部102で選択された信号は、電力計算部112によりそれぞれのブランチの電力を計算する。後段の比較回路113は前記電力計算部112の計算結果により最大電力を持つブランチを選択し、同時に最大電力をす有するブランチが選択できるように係数を発生し、出力端子114a、bより出力する。
【0073】
図3は、本発明の第2の実施形態を示すブロック図である。
【0074】
アンテナ11a、bにより受信した信号は受信チューナ13a、bにより選局され、選局され信号は遅延器31a、bにより遅延され、ADC14a、bによりデジタル信号に変換された信号は係数計算部15により最適な各ブランチごとの重み係数を計算し、合成器16により合成され、合成された信号はOFDM復調部17にて復調され、復調された信号は復号部18にて複合処理を行い、TS信号を出力端子19より出力する。
【0075】
ここでは、それぞれ独立に受信された信号の遅延時間を制御部20により変化させて受信信号を生成している。また制御部20の遅延時間の変化量及び変化する速度は外部の制御信号入力端子21により入力された制御信号により設定することができる。
【0076】
図11は、本発明の第3の実施形態を示すブロック図である。
【0077】
アンテナ11a、bにより受信した信号は受信チューナ13a、bにより選局され、ADC14a、bに入力されてデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された信号はそれぞれ独立に遅延器121a、bにより遅延される。遅延された信号は係数計算部15により最適な各ブランチごとの重み係数を計算し、合成器16により合成され、合成された信号はOFDM復調部17にて復調され、復調された信号は復号部18にて複合処理を行い、TS信号を出力端子19より出力する。
【0078】
前記遅延器の遅延時間は制御部122により制御されており、制御部122の遅延時間の変化量及び変化する速度は外部の制御信号入力端子21により入力された制御信号により設定することができる。
【0079】
以上の本発明の説明に於いて、受信ブランチ数を2ブランチで行ったが、3ブランチ以上の構成を取ることも可能であり、その効果はブランチ数が増大するほど大きい。
【0080】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の受信装置によると従来のアンテナダイバーシチの様にハードウエアが複雑にならず、移動受信時に発生するマルチパスフェージングを克服するものである。
【0081】
本発明は将来期待されているデジタル放送や、広帯域通信等の高速移動受信を非常に効率良く実現する手段であり、小型で低消費電力な受信システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態におけるデジタル放送受信機の構成を示すブロック図である。
【図2】従来のデジタル放送受信機の構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の別の第2の実施形態におけるデジタル放送受信機の構成を示すブロック図である。
【図4】本発明に係る合成器の構成を示すブロック図である。
【図5】本発明に係るOFDM復調部の構成を示すブロック図である。
【図6】本発明に係る可変遅延器の構成を示すブロック図である。
【図7】本発明に係る選局部の構成を示すブロック図である。
【図8】本発明に係る計数部の構成を示すブロック図である。
【図9】本発明に係る計数部における最大比合成回路のの構成を示すブロック図である。
【図10】本発明に係る計数部における選択利得合成回路の構成を示すブロック図である。
【図11】本発明の第3の別の実施形態におけるデジタル放送受信機の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
11a、b 受信アンテナ
12a、b 可変遅延器
13a、b 選局部(チューナ)
14a、b ADC
15 係数計算部
16 合成部
17 OFDM復調部
18 復号部
19 出力端子
20 遅延制御回路
21 制御信号入力端子
22 共通発振器(ローカルオシレータ)
23a、b チューナ
24a、b OFDM復調部
25a、b 復号部
26 誤り率計算部
27 選択回路
28 出力端子
31a、b 遅延器
34 出力端子
40a、b 信号入力端子
41a、b 乗算器
42 加算器
43a、b 係数入力端子
44 出力端子
51 信号入力端子
52 IQ復調回路
53 ガードインターバル除去回路
54 FFT処理回路
55 波形等化回路
56 出力端子
57 同期処理回路
60 信号入力端子
61 可変遅延器
62 ストリップライン
63 出力端子
64 制御回路
65a、b 制御電圧印加端子
66 上部電極
67 下部電極
68 誘電体素子
69 基板
70a、b 入力端子
72a、b 増幅器
73a、b 第1ミキサー
74a、b フィルター
75a、b 第2ミキサー
76a、b 増幅器
77a、b 出力端子
78 分配器
79 分配器
80 PLL回路
81 発振器
82 選局制御部
83 水晶発振器
90a、b 入力端子
91 共分散行列
92 固有ベクトル計算部
93a、b 出力端子
100a、b 出力端子
101 制御信号入力端子
102 選択回路1
103 係数計算回路1
104 係数計算回路2
105 係数計算回路3
106 制御部
107 選択回路2
108a、b 出力端子
110a、b 入力端子
112 電力計算回路
113 比較回路
114a、b 出力端子
121a、b 遅延器
122 制御回路
123 制御端子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a digital broadcast receiving apparatus, and more particularly to a digital broadcast receiving apparatus that can be suitably used in a poor reception environment such as mobile reception and portable reception.
[0002]
[Prior art]
In terrestrial digital broadcasting, digitization is performed to realize effective use of SFN (Single Frequency Network), MFN (Multi Frequency Network) and bands. According to this, it is possible to broadcast one program for HDTV and three programs for SDTV using a 6 MHz area. At the same time, high-quality name broadcasting and data broadcasting will be realized.
[0003]
In digital broadcasting, video / audio information is compressed by the MPEG2 system, and the compressed video, audio information, and data broadcast are multiplexed to generate a transport stream (TS). The generated TS signal is transmitted by a digital modulation method.
[0004]
In the case of terrestrial digital broadcasting, in Europe, COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing) is used as a transmission system, and in Japan, BST-OFDM (Band Segmented Transmission-Orthogonal Frequency Multiplexing system is used, and either of the orthogonal frequency division system and the orthogonal frequency division system is used). (OFDM system). The OFDM system is a multi-carrier transmission system using a plurality of carriers simultaneously, and the respective carriers are orthogonal to each other and are modulated by DQPSK, QPSK, 16QAM, and 64QAM. Do you use about 1,400 carriers for digital terrestrial broadcasting in Japan? With 5600 lines, OFDM modulation and OFDM demodulation are performed by inverse Fourier transform and Fourier transform, respectively.
[0005]
In actual transmitters and receivers, 2K points to 8K points of I-DFT (Inverse-Discrete Fourier Transformation) processing and DFT (Discrete Fourier Transformation) processing are performed.
[0006]
Unlike terrestrial digital broadcasting, unlike terrestrial broadcasting, radio waves are emitted horizontally from the transmitting tower, and reflected waves are generated by obstacles such as buildings and mountains, causing ghosts and errors in digitally modulated signals. This causes the audio signal to break, and the reception quality is significantly degraded. Signal degradation due to noise can be corrected by error correction, and the receiver can reproduce video / audio without error.
[0007]
As described above, a buffer area is provided in the OFDM system in order to absorb the influence of interference due to ghosts and multipaths, so that even if a delayed wave exists, information is not broken. This buffer area is called a guard interval. If the delay time of the delay wave of the received signal does not exceed the time of the guard interval, no intersymbol interference occurs, so that the error can be corrected by the error correction circuit. The guard interval signal is set to 1/4, 1/8, 1/16, and 1/32 of the total transmission signal, which corresponds to about 8 microseconds to 250 microseconds.
[0008]
Generally, in mobile reception in terrestrial broadcasting, selective fading occurs due to multipath fading, and a digitally modulated signal is extremely deteriorated, causing information errors. In digital broadcasting, such errors are reduced by adopting the BST-OFDM scheme to enable mobile reception.
[0009]
In particular, this method can correct a degraded signal by interleaving, convolutional code, and error correction even when selective fading occurs.
[0010]
However, under multipath fading, which has terrible selectivity and extremely slow time variation, the signal may not be corrected even by using the above method.
[0011]
In order to cope with such poor transmission paths, antenna diversity using a plurality of receiving antennas has been proposed. FIG. 2 shows a diversity receiving method using two conventional antennas.
[0012]
According to this method, a radio wave transmitted from a broadcasting station is received by two antennas 11a and 11b, and a desired frequency is selected by
[0013]
The error rate calculator 26 calculates the error rate from the signal received and demodulated in each branch, and sends a control signal to the
[0014]
As described above, by selecting a branch having a small number of errors from the demodulated signal, stable reception can be performed even when the radio wave environment such as mobile reception is not good.
[0015]
However, the above-mentioned diversity receiving method requires OFDM demodulation processing in each branch, and has a disadvantage that the receiving system becomes complicated. In addition, as the number of branches increases, the size of the system increases, and the power consumption also increases.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, multipath fading occurs in mobile reception, resulting in transmission path characteristics accompanied by selective fading, and the frequency characteristics of the transmission path deteriorate while fluctuating with time.
[0017]
In the OFDM system, data is divided into subcarriers, and error correction and interleaving are performed by encoding, so that errors in received data can be corrected even if transmission characteristics deteriorate due to multipath delay waves.
[0018]
However, mobile reception has a problem that an environment where direct waves cannot be received and a reception electric field are reduced. In order to solve such a problem, antenna diversity for receiving with a plurality of antennas has been proposed, which is compatible with multipath fading.
[0019]
FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional space diversity system that receives an OFDM reception signal.
[0020]
The signal received by the receiving antenna 11a is converted into a digital signal by a
[0021]
However, as described above, in the conventional diversity, it is necessary to perform OFDM demodulation on signals received by a plurality of antennas, and to synthesize optimal data for each sub-channel. That is, the number of OFDM demodulation units is required as many as the number of antennas (branches), and there is a disadvantage that the circuit becomes large-scale, and there is a problem that power consumption increases with an increase in the number of branches.
[0022]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves this problem by processing and combining signals received by a plurality of antennas before OFDM demodulation, thereby improving reception signal characteristics without increasing hardware complexity. Machine.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration in order to solve the above problems.
[0024]
According to a first aspect of the present invention, in a digital broadcast receiver for receiving an orthogonal frequency division multiplexed signal with a plurality of antennas, a variable delay unit for signals received by the plurality of antennas and a signal from the variable delay unit are combined. Synthesizing means, orthogonal frequency division multiplexing signal demodulating means for demodulating the synthesized signal, decoding means for decoding the demodulated signal, and coefficient calculation for obtaining a weight coefficient from signals received by the plurality of antennas Means, the variable delay means, by a separately input control signal, controls the speed at which the delay time changes, the coefficient calculating means, the covariance matrix of the received signals from the plurality of antennas Then, an eigenvector for the largest eigenvalue of the matrix is used as a weight coefficient .
[0025]
The second invention of the present application is further characterized by further comprising a plurality of tuning means for tuning the same station, and a single local oscillation means common to the plurality of tuning means .
[0026]
The third invention of the present application is characterized in that the variable delay means is constituted by a dielectric element, and changes a dielectric constant by voltage control .
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, an outline of the digital broadcast receiver of the present invention will be described. In the present invention, broadcast waves are independently received by N receiving antennas.
[0030]
It is assumed that a multipath having L paths has arrived at each receiving antenna, and the complex amplitude of the l-th path arriving at the m-th receiving antenna is represented by
(Equation 1)
And
[0032]
At this time, the received signal at the m-th receiving antenna (branch) is
(Equation 2)
Then, the received signal becomes
(Equation 3)
Can be written.
Here [0035]
(Equation 4)
Is the white noise at the m-th receiving antenna.
[0036]
The signals received by each antenna are multiplied by a weighting factor and added.
The received signal after the addition is
(Equation 5)
Is represented by the following equation.
[0038]
(Equation 6)
Here, the weight coefficient of the m-th branch is
(Equation 7)
It is.
[0040]
The receiver performs DFT processing on the received signal to perform demodulation.
Therefore, the DFT output signal is
(Equation 8)
Then, the received signal can be expressed by the following equation.
[0042]
(Equation 9)
The weight vector w of the weight coefficient of each receiving antenna is
(Equation 10)
And
[0044]
In the digital broadcast receiver according to the present invention, the received branch signals are combined before the DFT, and the weight coefficient is determined so as to maximize the SNR after the DFT. That is, the covariance matrix of the received signal is obtained, and the eigenvector corresponding to the largest eigenvalue of the matrix may be set as the weight coefficient W.
[0045]
Hereinafter, an embodiment of a digital broadcast receiver of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0046]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a system of a diversity OFDM receiver according to a first embodiment of the present invention. In this example, a two-branch (antenna) diversity receiving system is shown, but it goes without saying that a system with more branches than this can be similarly applied.
[0047]
Hereinafter, the operation will be described.
[0048]
The signals received by the receiving antennas 11a and 11b are input to the
[0049]
The digitized received signal is weighted by the combining
[0050]
The RF signals received by the receiving antennas 11a and 11b are input to the receiving
[0051]
The signals selected by the
[0052]
In the
[0053]
Here, FIG. 4 shows a block diagram of the
[0054]
In FIG. 4, received signals converted into digital signals by the
[0055]
The signal generated by the
[0056]
FIG. 5 shows a block diagram of the
[0057]
In FIG. 5, output signals of the
[0058]
The removed signal becomes only an effective symbol signal and is passed to the FFT processing circuit 54 in the subsequent stage. Fast Fourier transform is performed by the FFT processing circuit 54, and the signal on the time axis is converted into a signal on the frequency axis. The converted signal is passed to a subsequent-stage waveform equalization circuit 55 for processing. The equalized data is output from the
[0059]
FIG. 6 is a diagram showing the structure of the elements of the
[0060]
The signal input from the
[0061]
The
[0062]
FIG. 7 is a block diagram of the
[0063]
Signals received from the receiving antennas are input to input terminals 70a and 70b, amplified to predetermined levels by amplifiers 72a and 72b, input to multipliers 73a and 73b, and output from a
[0064]
A local signal for conversion to an intermediate frequency (IF signal) is generated by a signal source 81 and distributed by a
[0065]
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the
[0066]
The
[0067]
It outputs the calculation result of the most appropriate calculation unit among these three types of calculation units according to the reception state. It should be noted that this calculation unit may be further increased as necessary.
The received signal of each branch is input from the
[0068]
FIG. 9 is a block diagram of the maximum ratio combining
[0069]
The covariance matrix of the signal selected by the
[0070]
The output signal is input from
[0071]
FIG. 10 is a block diagram of the selection /
[0072]
The power of each branch of the signal selected by the
[0073]
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
[0074]
The signals received by the antennas 11a and 11b are selected by the
[0075]
Here, the
[0076]
FIG. 11 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
[0077]
The signals received by the antennas 11a and 11b are selected by the receiving
[0078]
The delay time of the delay unit is controlled by a
[0079]
In the above description of the present invention, the number of reception branches is two, but a configuration of three or more branches is possible, and the effect is greater as the number of branches increases.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the receiving apparatus of the present invention, the hardware is not complicated as in the conventional antenna diversity, and the multipath fading that occurs during mobile reception is overcome.
[0081]
The present invention is a means for extremely efficiently realizing high-speed mobile reception such as digital broadcasting and broadband communication expected in the future, and can realize a small-sized and low-power-consumption reception system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a digital broadcast receiver according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a conventional digital broadcast receiver.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a digital broadcast receiver according to another second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a synthesizer according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an OFDM demodulation unit according to the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a variable delay device according to the present invention.
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of a tuning unit according to the present invention.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a counting unit according to the present invention.
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a maximum ratio combining circuit in the counting section according to the present invention.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a selective gain combining circuit in the counting section according to the present invention.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a digital broadcast receiver according to a third different embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
11a,
14a, b ADC
23a,
103 Coefficient calculation circuit 1
104
105 Coefficient calculation circuit 3
106
108a, b output terminal 110a,
Claims (3)
前記複数のアンテナで受信された信号の可変遅延手段と、
前記可変遅延手段からの信号を合成する合成手段と、
該合成された信号を復調する直交周波数分割多重信号復調手段と、
該復調された信号を復号する復号手段と、
前記複数のアンテナで受信された信号から重み係数を求める係数計算手段と、を具備し、
前記可変遅延手段は、別途入力された制御信号により、遅延時間の変化する速度を制御し、
前記係数計算手段は、前記複数のアンテナからの受信信号の共分散行列を求め、その行列の最大の固有値に対する固有ベクトルを重み係数とすることを特徴とするデジタル放送受信機。In a digital broadcast receiver that receives an orthogonal frequency division multiplexed signal with a plurality of antennas,
Variable delay means for signals received by the plurality of antennas,
Combining means for combining signals from the variable delay means;
Orthogonal frequency division multiplex signal demodulation means for demodulating the synthesized signal;
Decoding means for decoding the demodulated signal;
And a coefficient calculating means for obtaining a weight coefficient from signals received by the plurality of antennas ,
The variable delay means controls a speed at which the delay time changes, by a separately input control signal,
The digital broadcast receiver according to claim 1, wherein said coefficient calculating means obtains a covariance matrix of signals received from said plurality of antennas, and uses an eigenvector corresponding to a maximum eigenvalue of the matrix as a weight coefficient .
前記複数の選局手段に共通の単一の局部発振手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のデジタル放送受信機。A plurality of tuning means for tuning the same station;
The digital broadcast receiver according to claim 1, further comprising: a single local oscillation unit common to the plurality of channel selection units.
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