JP3578756B2 - 妨害波検出装置及び妨害波検出方法 - Google Patents

Description

この発明は、地上波デジタル放送において使用されるＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調波の帯域内に妨害が与えられた場合に受信波の中の妨害波（混信波）を検出し、その妨害周波数とＤ／Ｕ（Desired／Undesired）比（ＯＦＤＭ波と妨害波との電力比）を求める妨害波検出装置及び妨害波検出方法に関する。

周知のように、地上デジタルテレビジョン放送では、デジタル変調方式の１つであるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）方式が用いられている。このＯＦＤＭ方式は、多数の搬送波を利用して情報を伝達する方式であり、ＯＦＤＭ波はＯＦＤＭ方式のデジタル放送において用いられる放送波である。

このＯＦＤＭ方式において、隣接チャンネルに存在する妨害波は、一般的にはスペクトラムアナライザを用いることにより検出することができ、ＯＦＤＭ波（希望波）と妨害波との振幅の比であるＤ／Ｕも容易に把握することが可能である。

しかしながら、デジタル放送波において、ＯＦＤＭ変調波の帯域内に妨害波が存在する場合、通常のスペクトラムアナライザ等ではＯＦＤＭ波の持つスペクトラム特性のため、妨害波を視覚的に検出することは困難である。

特に、デジタル放送がアナログ放送とサイマルで放送される期間においては、デジタル放送波の中にアナログ放送波が混信することが予想される。この場合、ＯＦＤＭデジタル放送波を観測しても、同一帯域内に混信するアナログ放送波をスペクトラムアナライザ等で視覚的に観測することは不可能である。

すなわち、デジタル放送の受信環境において、デジタル放送チャンネルの帯域外に妨害波がある場合には、一般的にはスペクトラムアナライザ等を用いた観測により検出でき、そのＤ／Ｕ比も容易に読み取ることができる。

しかしながら、希望するデジタル波の同一チャンネル内（帯域内）に存在する外的な妨害波については、スペクトラムアナライザで観測したとき、ＯＦＤＭスペクトラムの中に埋もれてしまって、通常の手法では観測されないのが一般的である。

一方、デジタル放送波を観測して、妨害波の観測されない波形が得られても、帯域内に妨害波が存在する場合は、受信不良となるようなケースが起こることになり、このような混信がある場合に受信波の品質がＣ／Ｎ（Carrier／Noise）以外で劣化していることを確認するためには、この帯域内の妨害波を検出し特定する必要がある。

実際にフィールドで上記の混信妨害を確認する場合は、従来技術ではデジタルのＯＦＤＭ放送波を停止させて、すなわち放送終了後にスペクトラムアナライザで観測するしか方法がなかった。ところが、このとき、他方の放送波が休止している場合は観測が不能となることが予想される。

特許文献１には、ＯＦＤＭ波受信装置から出力されている等化前のＦＦＴ（Fast Fourier Transform）出力波形からＯＦＤＭ波の周波数特性を表わすスペクトラム波形を作成し、作成されたスペクトラム波形を描画して、ＦＦＴ出力波形に含まれる所定レベルを超えるデータを妨害波として検出する構成が開示されている。
特許第３４４２３７９号公報

そこで、この発明は上記事情を考慮してなされたもので、妨害波がＯＦＤＭに埋もれているようなケースでも、デジタル放送波を放送中にも、実際のフィールドでデジタル放送波に混信する妨害波を検出し、その周波数及びＤ／Ｕ比を測定することを可能とした妨害波検出装置及び妨害波検出方法を提供することを目的とする。

この発明に係る妨害波検出装置は、ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施した信号を用いて、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分することにより、帯域内に混信する妨害波を検出する妨害波検出手段と、妨害波検出手段によって得られる、複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分した値から、妨害波が混信している周波数を特定する周波数特定手段と、妨害波検出手段によって得られる、複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分した値から、混信している妨害波と希望波との電力比を取得する電力比取得手段とを備えるようにしたものである。

また、この発明に係る妨害波検出装置は、ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施した信号を用いて、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分することにより、帯域内に混信する妨害波を検出する妨害波検出手段と、妨害波検出手段によって得られる、複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分した値から、妨害波が混信している周波数を特定する周波数特定手段と、妨害波検出手段によって得られる、複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分した値から、混信している妨害波と希望波との電力比を取得する電力比取得手段とを備えるようにしたものである。

さらに、この発明に係る妨害波検出装置は、ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施した信号を用いて、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分することにより、帯域内に混信する妨害波を検出する第１の検出手段と、第１の検出手段によって得られる、複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分した値から、妨害波が混信している周波数を特定する第１の特定手段と、第１の検出手段によって得られる、複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分した値から、混信している妨害波と希望波との電力比を取得する第１の取得手段とを有する第１の妨害波検出手段と；ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施した信号を用いて、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分することにより、帯域内に混信する妨害波を検出する第２の検出手段と、第２の検出手段によって得られる、複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分した値から、妨害波が混信している周波数を特定する第２の特定手段と、第２の検出手段によって得られる、複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分した値から、混信している妨害波と希望波との電力比を取得する第２の取得手段とを有する第２の妨害波検出手段と；第１の妨害波検出手段と第２の妨害波検出手段とを、混信している妨害波と希望波との電力比に応じて切り替える切替手段とを備えるようにしたものである。

また、この発明に係る妨害波検出装置は、ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施して得られたベースバンド信号に対し、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波ごとのＩ，Ｑ各軸の信号を電圧加算することにより、妨害波の検出とその搬送周波数を特定する検出手段と、検出手段により妨害波が検出された特定の搬送波を用いて、その搬送波の電力積分値から、混信している妨害波の周波数及び希望波との電力比を取得する取得手段とを備えるようにしたものである。

一方、この発明に係る妨害波検出方法は、ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施した信号を用いて、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分することにより、帯域内に混信する妨害波を検出する妨害波検出工程と、妨害波検出工程によって得られる、複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分した値から、妨害波が混信している周波数を特定する周波数特定工程と、妨害波検出工程によって得られる、複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分した値から、混信している妨害波と希望波との電力比を取得する電力比取得工程と、周波数特定工程で特定した妨害波の周波数と電力比取得工程で取得した妨害波の電力とを、希望受信波の伝送周波数特性及び電力とともに視覚的に表示する表示工程とを備えるようにしたものである。

また、この発明に係る妨害波検出方法は、ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施した信号を用いて、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分することにより、帯域内に混信する妨害波を検出する妨害波検出工程と、妨害波検出工程によって得られる、複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分した値から、妨害波が混信している周波数を特定する周波数特定工程と、妨害波検出工程によって得られる、複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分した値から、混信している妨害波と希望波との電力比を取得する電力比取得工程と、周波数特定工程で特定した妨害波の周波数と電力比取得工程で取得した妨害波の電力とを、希望受信波の伝送周波数特性及び電力とともに視覚的に表示する表示工程とを備えるようにしたものである。

さらに、この発明に係る妨害波検出方法は、ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施して得られたベースバンド信号に対し、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波ごとのＩ，Ｑ各軸の信号を電圧加算することにより、妨害波の検出とその搬送周波数を特定する検出工程と、検出工程により妨害波が検出された特定の搬送波を用いて、その搬送波の電力積分値から、混信している妨害波の周波数及び希望波との電力比を取得する取得工程と、取得工程で取得した妨害波の周波数と電力とを、希望受信波の伝送周波数特性及び電力とともに視覚的に表示する表示工程とを備えるようにしたものである。

上記した発明によれば、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分して帯域内に混信する妨害波を検出し、電力時間積分値から、妨害波の周波数及び希望波との電力比を取得するようにしている。また、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分して帯域内に混信する妨害波を検出し、電力時間積分値から、妨害波の周波数及び希望波との電力比を取得するようにしている。さらに、ＯＦＤＭ波を復調したベースバンド信号に対して、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波ごとのＩ，Ｑ各軸の信号を電圧加算して妨害波を検出し、その搬送波の電力積分値から妨害波の周波数及び希望波との電力比を取得するようにしている。これにより、妨害波がＯＦＤＭに埋もれているようなケースでも、デジタル放送波を放送中にも、実際のフィールドでデジタル放送波に混信する妨害波を検出し、その周波数及びＤ／Ｕ比を測定することを可能にすることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。この実施の形態では、ＯＦＤＭ受信機内のＦＦＴ部から出力されるＯＦＤＭの各搬送波の振幅に相当するＦＦＴ後の等化前の出力データを入力とし、ＯＦＤＭを構成する各搬送波毎に電力（または電圧）分布を算出し、この累積データの分布から、妨害波が存在する搬送波部分を特定し、識別したＯＦＤＭキャリア部分の累積積算電力と妨害波部分の累積積算電力とから、Ｄ／Ｕ比（ＯＦＤＭと妨害波の電力比）を得るアルゴリズムならびにその実現手段を提供するものである。なお、等化後のデータであっても同じアルゴリズムにより実現できる。以下にその詳細を述べる。

（１）デジタルＯＦＤＭ放送波の復調系統と信号形式
地上デジタル放送は、ＯＦＤＭ方式であり、多数の搬送波で構成されている。図１に示すように、アンテナ１１で受信された放送波は、ＯＦＤＭ受信機のフロントエンド部を構成するダウンコンバータ１２でベースバンド信号にダウンコンバートされた後、直交復調部１３、標本化部１４及び直並列変換部１５により、ＯＦＤＭシンボル期間単位で複素信号列としてサンプリングされ、ＦＦＴ部１６に送られる。

ＦＦＴ部１６でデータをＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理し、ＯＦＤＭフレームデコード部１７でデコード処理することにより、各搬送波が伝送するベースバンド信号列、つまり、各シンボルデータ（Ｉ，Ｑデータ）を出力する。この信号は、信号処理部１８を介した後、ＴＳ（Transport Stream）再生に共される。

また、ＯＦＤＭフレームデコード部１７から出力されたＩ及びＱのシンボルデータは、妨害波検知部１９に供給されて妨害波の検出及びその周波数特定が行なわれた後、解析部２０に供給されてＤ／Ｕ計測が行なわれる。

ここで、Ｉ及びＱのシンボルデータは、ＯＦＤＭの各搬送波が与えられた変調形式、例えば６４ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、１６ＱＡＭ及びＱＰＳＫ（Quadriphase Phase Shift Keying）等に従った振幅値として出力され、一般的には８−１０ビットの量子化値を持つデジタルデータの形式を有する。例えばこの信号がアナログ値の場合はＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換により量子化されたデータを、この実施の形態では取り扱っている。

図２及び図３に示すように、例えば、６４ＱＡＭの場合は、上位４ビットが符号を含むシンボル値であり、下位の６ビットは理想的には「０」が出力されるが伝送路の持つ雑音やその周波数に混信する妨害波により不確定となる誤差ビットとして表される。

図３においては、
（ａ） 量子化値 １０ビットの物理的な意味
ＭＳＢ ：符号ビット（＋Ｉ）、（−Ｉ）
ＭＳＢ−１〜３：６４ＱＡＭシンボル値（但し奇数のみ）
ＭＳＢ−３ ：多値シンボルの折り返しの符号ビット兼用（０：負、１：正）
２‘ｓコンプリメント処理に使用 ０：補数処理
ＭＳＢ−４〜ＬＳＢ：誤差値 ００００００〜１１１１１１ まで
（ｂ） ＯＦＤＭ平均電圧値
図３より、４／７の点が平均値となる。（０１００００００００）
ＭＳＢ３ビット目が折り返しの符号のためＬＳＢの分解能は１／２^８となり
２０Log（２^８）＝−４８．２（ｄＢ）
である。

（２）ＯＦＤＭ復調器から出力されるデータ列の持つ特徴
ＦＦＴ部１６から出力されるＩ及びＱのシンボルデータは、ＯＦＤＭシンボル期間ごとに各搬送波が伝送すべき情報であり、図４に示すように位相図にマッピングできる。デジタル放送の送信側からは、このシンボルデータによる各搬送波の変調方式に関わらず、平均電力が１となるように、送信信号レベルは正規化されて送られている。すなわち、６４ＱＡＭにおいては、各搬送波の位相点をＺ＝Ｉ＋ｊＱとしたとき、Ｚ／（４２）^１／２で正規化して伝送する。

あるシンボル期間（ｔ）における各搬送波番号（ｎ）のシンボルデータを（Ｉtn，Ｑtn）とすると、位相図における点は、Ｚtn＝Ｉtn＋ｊＱtnで表わされ、その点の電力は、
Ｚtn^２＝Ｉtn^２＋Ｑtn^２
と表わされる。

１ＯＦＤＭフレーム期間において、ｔはシンボル期間であるので、時間軸方向でのシンボル数は、各搬送波あたり、２０４個存在する。また、ｎは各搬送波番号であるから、周波数軸方向のシンボル数は、１シンボル期間あたり、モード１では１，４０５個、モード２では２，８０９個、モード３では、５，６１７個存在する。

したがって、１ＯＦＤＭフレーム期間に含まれる全シンボル数は、モードにより値が違うが、これらの積となり、例えばモード３では、２０４×５，６１７＝１，１４５，８６８個となる。

この中には、ＣＰ、ＴＭＣＣ，ＡＣの予めキャリア番号が決まっているシンボルも含まれている。また、ＳＰデータ（スキャッタードパイロット信号）が、ある規則をもって、データシンボル中に配置されている。図５は、ＯＦＤＭのフレーム構成（データマッピング）を示している。

送信側では、伝送情報であるトランスポートストリーム信号（ビット列）にエネルギー拡散処理（いわゆるランダマイズ）がなされ、また各シンボルの平均電力は、ＴＭＣＣとＡＣを除き、各搬送波の変調方式によらず、１となるように規格化され送信されている。またキャリア番号が決められているＴＭＣＣとＡＣとは、ランダマイズされたシンボルを平均電力１に対し、１６／９の平均電力で送信している。

このようにＯＦＤＭ信号では、ある１シンボル期間における各搬送波の電力値は、各シンボルデータによりさまざまな値をとり、また、各搬送波における各シンボルの電力値も各シンボルデータによりさまざまな値をとる。

各搬送波の電力を周波数方向に積算したものは、そのシンボル期間のチャンネルパワー（ＯＦＤＭ電力）に相当する。しかし、シンボルデータが送信側で周波数軸方向にも、時間軸方向にもランダマイズされているため、各シンボル期間において各搬送波がどのような変調方式（階層）であろうとも、この各シンボル期間におけるチャンネルパワーはある値を中心とした分布となる。時間軸方向でこのチャンネルパワーを平均したものがＯＦＤＭ平均電力となる。

各搬送波電力を時間軸方向で積算していくと、これらの各電力はそのランダム性により各搬送波の電力はすべて等しい電力値に収束していくことになる。すなわち、周波数方向ｎに対して、また時間方向tに対して

であり、このＰfが周波数に関わらず一定の値を持つことになる。

また、この信号をＩ，Ｑ軸に分解した電圧成分として取り扱うと、各搬送波の時間方向の積分値はＯＦＤＭのフレーム期間で「０」に収束することになる。

一般に雑音や干渉がない状態では、図２において各Ｉ，Ｑの値は、
ＸＸＸＸ００００００
として、表わされることになる。ＸＸＸＸは符号を含むＩ及びＱの振幅であり、＋７〜―７まで８通りの値となる。

シンボルデータのうち各搬送波をＩ，Ｑ成分に分解した電圧成分として着目すると、図６に示すように、Ｉtn、Ｑtnはそれぞれ正負の値を持つことになるので、

となる。

（３）ＯＦＤＭM波に妨害波が混信した場合
ここで、妨害波があるレベルをもって、ＯＦＤＭ帯域内に混入すると、その妨害波周波数に相当する各搬送波の変調内容（振幅・位相）が大きく変化するとともに、各シンボル期間におけるランダム性が崩れ、妨害波の電力が定常的にその各搬送波部に存在することになる。その結果、ＦＦＴ処理を行なった当該各搬送波のシンボルデータは妨害波と伝送シンボルの電力を併せ持つ値となって出力される。図７（ａ），（ｂ）は、妨害波成分が小さい場合のシンボルデータを示し、図８（ａ），（ｂ）は、妨害波成分が大きい場合のシンボルデータを示している。

ここで、取り扱うデータとして、瞬時データと平均値データとを定義する。瞬時データは、あるＯＦＤＭフレーム期間のセグメントと搬送波（キャリア）番号とシンボル番号で一意的に決まるデータとする。また平均値データは瞬時データをある一定期間において、加算平均したデータとする。

（４）遅延波による影響と妨害波による影響との差異
図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、データ信号はランダマイズされた６４ＱＡＭ信号であるため、遅延がある時には、遅延したデータ信号（位相差を持つ）とのベクトル合成で位相回転と振幅変化を起こし、本来とは異なるＩとＱの成分を持つ信号となる。

この状態はいずれの値も同一確率で発生する。このため、ある周期の加算平均は“０”に近づくことになる。必ず０になるとは限らないのは、ランダマイズは周波数軸方向であり、ＯＦＤＭのフレーム方向ではないので、概ね近づくとはいえる。遅延波がある場合でもこの加算平均は影響を受けないことがわかる。図９（ａ）〜（ｃ）は、ＯＦＤＭ搬送データのうち、ＳＰデータを例にして記載している。

図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、妨害波がある場合の加算平均は遅延波とは異なり、１シンボル期間での妨害波の位相回転量はその妨害波搬送周波数の１シンボル期間後の状態に独立に起因するためシンボルデータから見ると不定となる。

瞬時データ的には、シンボルデータは遅延波と同様にＩ，Ｑ成分を持つ信号に変換される。また、平均的には遅延波が０の値に収束するのとは異なり、各シンボル時間で現れる妨害波がそれぞれベクトル合成されたものとして現れることになる。図１０（ａ）〜（ｃ）は、ＯＦＤＭ搬送データのうち、ＳＰデータを例にして記載している。すなわち、この実施の形態の方式は遅延を含む受信波の場合でも有効であることを示している。

（５）妨害波の検出と電力の計測
（５−１）
当該シンボルデータの電力を搬送波ごとに時間軸方向で積算していくと、妨害波のスペクトラムが混信していない他の各搬送波は、先に述べたように、一定の値に収束していくのに対し、妨害波の存在する搬送波の電力積算値は、一定でない大きな値となる。

この電力積算の値を予め設定したスレシホールド値と比較することにより、妨害波の存在する各搬送波番号を得ることができ、この当該各搬送波番号から、妨害波の周波数が一意的に決まることになる。

また、この当該各搬送波の妨害波の積算電力を、周波数方向に、妨害波が検知されるすべての各搬送波の積算電力和から妨害波の電力を計測できることになる。この妨害波が存在していない搬送波の全積算電力（ＯＦＤＭ電力）と、この妨害波の積算電力和から当該搬送波のデータ伝送部分の電力和（妨害波が存在していない搬送波の電力を利用して算出できる）を減じた値との比を取ることにより、Ｄ／Ｕ比を算出できる。

すなわち、ＯＦＤＭ放送波をＦＦＴすることによって、シンボルデータ列を図１１に示すように得ることができる。Ｎはモードにより決まるキャリア数で、例えばモード３なら５，６１７本である。Ｔはデータ取得期間であり、例えば１ＯＦＤＭフレーム期間とすると、２０４シンボル期間となる。

各搬送波番号ｎのＴシンボル期間における積算電力は、

と表わされる。

このとき、各搬送波の積算電力は、ある値（理想値）Ｚｏを中心とした値となり、ほぼ等しくなる。（ＴＭＣＣとＡＣキャリアとは別の値Ｚｏ´）
ここで、例えば１フレーム期間（２０４シンボル期間）において積算した各搬送波の電力を比較することにより、ｉ番目の各搬送波の積算電力

が他に比べて、明らかに大きいと判断できる場合、そのｉ番目キャリアの位置に妨害波が存在すると決定する。このとき、当該キャリアの積算電力は、妨害波電力とシンボルデータの電力との和となっていることから、妨害波のみの積算電力は、この積算値から他のキャリア積算電力の収束値ＺｏまたはＺｏ´を減じた値となる。当該キャリアが、ＴＭＣＣまたはＡＣキャリアであるかは、キャリア番号で判別できるので、減じる値（Ｚｏ，Ｚｏ´）はそれに対応することになる。

Ｄ／Ｕ比を求めるためには、全各搬送波の積算電力の和と妨害波のみの積算電力の比を算出すればよい。

図１２は、各搬送波の積算電力値を示している。このように、各搬送波の積算電力を得る場合には、図１３に示すように、熱雑音によると仮定するビットを除き、全ビットを取り扱う。

（５−２）
図７（ａ），（ｂ）に示した例のように、妨害波がシンボルデータの誤差範囲に存在するとした場合には、電力誤差値の時間積分により、処理を行なうことができる。

妨害波のスペクトラムが混信していない各搬送波電力は、先に述べたように、一定の値に収束していくので、その搬送波ごとの誤差成分のみに着目して取り扱うこととし、誤差成分の電力積算を行なうと、妨害波の存在する搬送波の誤差電力積算値は、０でない大きな値となる。

この誤差電力積算の値を予め設定するスレシホールド値と比較することにより、妨害波の存在する各搬送波番号を得ることができ、この当該各搬送波番号から、妨害波の周波数が一意的に決まることになる。

また、この当該各搬送波の妨害波の積算電力を、周波数方向に、妨害波が検知されるすべての各搬送波の積算電力和から妨害波の電力を計測できることになる。別に求めるＯＦＤＭ電力と、この妨害波の積算電力との比を算出することにより、Ｄ／Ｕ比を得ることができる。この様子を図１４に示している。

（５−３）
シンボルデータの電圧（ＩまたはＱ）を時間軸方向で積算していくと、妨害波のスペクトラムが混信していない他の各搬送波は、先に述べたように、０の値に収束していくのに対し、妨害波の混入する各搬送波の電圧積算は、０ではない異なる値になる。

この電圧積算の値を予め設定するスレシホールド値と比較することにより、妨害波の存在する各搬送波番号を得ることができ、この当該各搬送波番号から、妨害波の周波数が一意的に決まることになる。

この方法では、電力換算する手間が省くことができるので、図１５に示すように、加算器２１及びＤ（Delay）タイプＦＦ（Flip Flap）部２２よりなる積分器の出力を、判定部２３で判定することにより、リアルタイムに検出することができる。

図１５では、積分期間は周波数方向でも、各搬送波に対する時間軸方向でも、妨害波の検出としては有効であるが、周波数を特定するためには、各搬送波に対する積分を時間軸方向で行なう場合であるのは、先の説明から明らかである。

また、入力するデータとしては、妨害電力が小さい場合は図１３におけるデータ形式において、誤差成分のみ（下位６ビット）を加算することでも妨害波を検出できることは、先に説明したとおりである。

また、予め設定するスレシホールド値の設定は、熱雑音に対して不干渉となる値を設定すると検出誤差が少なくなることも容易に実現できる。

（６）Ｄ／Ｕ値を計測する方法
妨害を与えるＤ／Ｕ値を知るには、希望波電力と妨害電力の相対値の比を求めることになる。希望波電力を求める方法としては、下記の２つの方法がある。

（ａ） ＯＦＤＭフレーム内に内挿されているＳＰ信号電力を用いる。この場合、ＳＰ信号の一搬送波電力は、ＯＦＤＭ平均電力の１６／９になっていることを利用する。

（ｂ） ＯＦＤＭフレーム内のデータ信号を直接用いる。この場合は、妨害波が検出されない任意の搬送波の電力を時間積分した後、全搬送波をかけたものをＯＦＤＭ電力とする。

妨害電力を求めるためには、妨害波が検出された搬送波毎にデータ値または各誤差信号の電力を時間積分して求まる。ここで、データ値または各誤差信号のいずれかを利用するかは、妨害波の大小により決定されることとする。

（７）妨害波の表示（検出結果の視覚的表現）
表示は、図１６に示すイメージ図のように、ＯＦＤＭ波のスペクトラムと妨害波を二重投影する形で描画するとわかりやすい。ＯＦＤＭ波の同一チャンネル内（帯域内）に存在する外的な妨害波は、スペクトラムアナライザで観測したとき、図１７に示すように、ＯＦＤＭスペクトラムの中に埋もれてしまって、観測されないのが一般的である。

ＯＦＤＭ波のスペクトラムについては、出力されるＩ，Ｑデータが、等化前の信号であるならば、先の（５−１）で得られる搬送波の周波数軸上の電力分布から妨害波の含まれる搬送波を除いたものが周波波特性に相当するものとなり、スペクトラム表示とすることができる。

ここでは、受信機より別に出力されるＳＰ信号により、ＲＦ振幅周波数特性（ＯＦＤＭスペクトラム）を求める方法を記す。先の（５−２）でＤ／Ｕ比を求める場合は、この方法により、ＯＦＤＭ波のスペクトラムを得ることができる。以下は、そのアルゴリズムである。

ＲＦ振幅周波数特性は、１ＯＦＤＭフレーム期間のＳＰ信号の平均電力値として表示する。

使用データ：Ｉsp（ｐ，ｊ），Ｑsp（ｐ，ｊ）
但し、ｐ＝１，４６８、ｊ＝１，６４である。本データの取り込みは、毎ＯＦＤＭフレーム期間で更新する。平均化処理を行なうため、取りこみ期間をN（設定可能）とすると
Ｎ＝２^ｎ
とすると平均化処理がビット切り捨てのみとなる。デフォルトの値はｎ＝６、つまり、N＝６４とする。これは、１ＯＦＤＭ期間では５１しかないので、次のＯＦＤＭフレームの先頭より１３ＳＰｆ信号期間を取りこみ対象とする。

取りこみデータ：
ＳＰｆ信号はＯＦＤＭのシンボル期間で、積分した形式（すなわち、４搬送波毎の穴を埋めた形で入力されるので）全ＳＰデータが更新される４ＯＦＤＭシンボル期間毎（すなわち１ＳＰｆ期間）のデータを利用する。ＳＰマップを作成する。

データ処理：
各ＳＰ周波数信号のビット処理を行なう。すなわち、ここでNは先に述べたように２^ｎであるので、平均化は下位ｎビットの切り捨てを行なったＩsp（ｐ，ｊ），Ｑsp（ｐ，ｊ）を行なう。

電力値変換：
各周波数（ｐ）に対して得られたＩ，Ｑ振幅を各搬送波電力Ｐsp（ｐ，ｊ）に変換する。その後、平均値処理を行なう。

Ｐsp（ｐ，ｊ）＝Ｉsp（ｐ，ｊ）^２＋Ｑsp（ｐ，ｊ）^２

表示データ変換：
表示のための各搬送波に対するデータ変換（対数値）Ｓp￣（ｐ）を求める。

Ｓp￣（ｐ，ｊ）＝１０・Log［Ｐsp￣（ｐ，ｊ）］
上記により得られるＯＦＤＭスペクトラムに、妨害波成分を上書きするための表示アルゴリズムを以下に示す。

上記（５−２）及び（６）で扱ってきた搬送波ごとに得ることができる妨害波電力を利用して、１搬送波毎に妨害波の値を表示する。

表示の精度Ｐud（ｐ）の最大値はＩv（ｐ，ｋ）＝２^２、Ｑv（ｐ，ｋ）＝２^２よりＰud（ｐ）＝２^５となる。Ｐud（ｐ）最小値はＰud（ｐ）=１、搬送波電力は２^９であるので、Ｐud（ｐ）＝２^５のときは、データ平均電力レベル−１２（ｄＢ）、Ｐud（ｐ）＝１のときは、データ平均電力レベル−２７（ｄＢ）のところにプロットすることになる。一般に、１≦Ｐud≦３１のときはデータ平均電力の表示点から１０・Log（５１２／Ｐud）だけ下げて表示することになる。

（８）妨害波検出、並びにＤ／Ｕ計測フローの例
図１８では、妨害電力が小さい場合についての動作例を記載している。すなわち、搬送波方向ｎ及び時間軸方向tを初期値に設定し、妨害波Ｕを計測する（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３）。妨害波Ｕの振幅が熱雑音等に対する閾値Ｔｈ以上でなければ（Ｓ４でＮｏ）、時間ｔがデータ取得時間Ｔを越えたか否かを判別し（Ｓ５）、越えていなければ（Ｓ５でＮｏ）、ｔを＋１してＳ３の処理に戻る（Ｓ６）。

また、妨害波Ｕの振幅が熱雑音等に対する閾値Ｔｈ以上であれば（Ｓ４でＹｅｓ）、妨害波が損際すると判断し、その搬送波方向ｎを確定する（Ｓ７，Ｓ８）。その後、または、時間ｔがデータ取得時間Ｔを越えた場合（Ｓ５でＹｅｓ）、全ての搬送波数Ｎについて妨害波Ｕの計測が行なわれたか否かを判別し（Ｓ９）、行なわれていなければ（Ｓ９でＮｏ）、ｎを＋１してＳ２の処理に戻る（Ｓ１０）。

一方、全ての搬送波数Ｎについて妨害波Ｕの計測が行なわれていれば（Ｓ９でＹｅｓ）、妨害検出ｎiに対して（Ｓ１１）、時間軸方向tを初期値に設定し（Ｓ１２）、妨害電力を計測する（Ｓ１３）。そして、時間ｔがデータ取得時間Ｔを越えたか否かを判別し（Ｓ１４）、越えていなければ（Ｓ１４でＮｏ）、ｔを＋１してＳ１３の処理に戻る（Ｓ１５）。

また、時間ｔがデータ取得時間Ｔを越えた場合（Ｓ１４でＹｅｓ）、特定のｎiに対して＋１してＳ１２の処理に戻る（Ｓ１６，Ｓ１７）。

（９）以上、説明してきたように、ＯＦＤＭ受信機から出力されるＦＦＴ出力データを演算・解析することにより、ＯＦＤＭ帯域内に存在する妨害波を検出し、その周波数とＤ／Ｕ比を算出することができる。このことにより、デジタル放送の運用状態にかかわらず、妨害波の存在を把握することができるようになり、デジタル放送の良好な受信環境の形成に貢献することができる。

なお、この発明は上記した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を種々変形して具体化することができる。また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。

この発明の実施の形態を示すもので、ＯＦＤＭ受信機を説明するために示すブロック構成図。 同実施の形態におけるＯＦＤＭデコード後のＩ軸のデータを説明するために示す図。 同実施の形態におけるＩ，Ｑデータの量子化の値と計測精度とを説明するために示す図。 同実施の形態における６４ＱＡＭのＩ，Ｑデータを位相図にマッピングすることを説明するために示す図。 同実施の形態におけるＯＦＤＭのフレーム構成を説明するために示す図。 同実施の形態における各搬送波をＩ，Ｑ成分に分解した状態を説明するために示す図。 同実施の形態における妨害波成分が小さい場合のデータ変化を説明するために示す図。 同実施の形態における妨害波成分が大きい場合のデータ変化を説明するために示す図。 同実施の形態における遅延がある場合のＩ，Ｑ成分の変化を説明するために示す図。 同実施の形態における妨害がある場合のＩ，Ｑ成分の変化を説明するために示す図。 同実施の形態におけるＦＦＴ後のシンボルデータ列を説明するために示す図。 同実施の形態における各搬送波の積算電力値を説明するために示す図。 同実施の形態における各搬送波の積算電力を得る場合に取り扱うビットを説明するために示す図。 同実施の形態における各搬送波と誤差電力積算値とを説明するために示す図。 同実施の形態における妨害波検知部の一例を説明するために示すブロック構成図。 同実施の形態におけるＯＦＤＭ波のスペクトラムと妨害波とを二重投影して描画した状態を説明するために示す図。 ＯＦＤＭ波の同一帯域内に存在する外的な妨害波がＯＦＤＭスペクトラムの中に埋もれて観測されない状態を説明するために示す図。 同実施の形態における妨害電力が小さい場合についての動作例を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１１…アンテナ、１２…ダウンコンバータ、１３…直交復調部、１４…標本化部、１５…直並列変換部、１６…ＦＦＴ部、１７…ＯＦＤＭフレームデコード部、１８…信号処理部、１９…妨害波検知部、２０…解析部、２１…加算器、２２…ＤタイプＦＦ部、２３…判定部。

Claims (10)

1. ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施した信号を用いて、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分することにより、帯域内に混信する妨害波を検出する妨害波検出手段と、
   前記妨害波検出手段によって得られる、前記複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分した値から、妨害波が混信している周波数を特定する周波数特定手段と、
   前記妨害波検出手段によって得られる、前記複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分した値から、混信している妨害波と希望波との電力比を取得する電力比取得手段とを具備したことを特徴とする妨害波検出装置。
2. ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施した信号を用いて、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分することにより、帯域内に混信する妨害波を検出する妨害波検出手段と、
   前記妨害波検出手段によって得られる、前記複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分した値から、妨害波が混信している周波数を特定する周波数特定手段と、
   前記妨害波検出手段によって得られる、前記複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分した値から、混信している妨害波と希望波との電力比を取得する電力比取得手段とを具備したことを特徴とする妨害波検出装置。
3. 前記周波数特定手段で特定した妨害波の周波数と前記電力比取得手段で取得した妨害波の電力とを、希望受信波の伝送周波数特性及び電力とともに視覚的に表示する表示手段を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の妨害波検出装置。
4. ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施した信号を用いて、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分することにより、帯域内に混信する妨害波を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段によって得られる、前記複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分した値から、妨害波が混信している周波数を特定する第１の特定手段と、前記第１の検出手段によって得られる、前記複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分した値から、混信している妨害波と希望波との電力比を取得する第１の取得手段とを有する第１の妨害波検出手段と、
   ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施した信号を用いて、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分することにより、帯域内に混信する妨害波を検出する第２の検出手段と、前記第２の検出手段によって得られる、前記複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分した値から、妨害波が混信している周波数を特定する第２の特定手段と、前記第２の検出手段によって得られる、前記複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分した値から、混信している妨害波と希望波との電力比を取得する第２の取得手段とを有する第２の妨害波検出手段と、
   前記第１の妨害波検出手段と前記第２の妨害波検出手段とを、混信している妨害波と希望波との電力比に応じて切り替える切替手段とを具備したことを特徴とする妨害波検出装置。
5. 前記切替手段によって切り替えられた前記第１または第２の妨害波検出手段から得られる妨害波の周波数と電力とを、希望受信波の伝送周波数特性及び電力とともに視覚的に表示する表示手段を具備したことを特徴とする請求項４記載の妨害波検出装置。
6. ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施して得られたベースバンド信号に対し、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波ごとのＩ，Ｑ各軸の信号を電圧加算することにより、妨害波の検出とその搬送周波数を特定する検出手段と、
   前記検出手段により妨害波が検出された特定の搬送波を用いて、その搬送波の電力積分値から、混信している妨害波の周波数及び希望波との電力比を取得する取得手段とを具備したことを特徴とする妨害波検出装置。
7. 前記取得手段で取得した妨害波の周波数と電力とを、希望受信波の伝送周波数特性及び電力とともに視覚的に表示する表示手段を具備したことを特徴とする請求項６記載の妨害波検出装置。
8. ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施した信号を用いて、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分することにより、帯域内に混信する妨害波を検出する妨害波検出工程と、
   前記妨害波検出工程によって得られる、前記複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分した値から、妨害波が混信している周波数を特定する周波数特定工程と、
   前記妨害波検出工程によって得られる、前記複数の搬送波に対応するベースバンド信号の電力をそれぞれ時間積分した値から、混信している妨害波と希望波との電力比を取得する電力比取得工程と、
   前記周波数特定工程で特定した妨害波の周波数と前記電力比取得工程で取得した妨害波の電力とを、希望受信波の伝送周波数特性及び電力とともに視覚的に表示する表示工程とを具備したことを特徴とする妨害波検出方法。
9. ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施した信号を用いて、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分することにより、帯域内に混信する妨害波を検出する妨害波検出工程と、
   前記妨害波検出工程によって得られる、前記複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分した値から、妨害波が混信している周波数を特定する周波数特定工程と、
   前記妨害波検出工程によって得られる、前記複数の搬送波に対応するベースバンド信号の持つ誤差成分をそれぞれ時間的に電力積分した値から、混信している妨害波と希望波との電力比を取得する電力比取得工程と、
   前記周波数特定工程で特定した妨害波の周波数と前記電力比取得工程で取得した妨害波の電力とを、希望受信波の伝送周波数特性及び電力とともに視覚的に表示する表示工程とを具備したことを特徴とする妨害波検出方法。
10. ＯＦＤＭ波を受信し復調及び高速フーリエ変換処理を施して得られたベースバンド信号に対し、ＯＦＤＭを構成する複数の搬送波ごとのＩ，Ｑ各軸の信号を電圧加算することにより、妨害波の検出とその搬送周波数を特定する検出工程と、
    前記検出工程により妨害波が検出された特定の搬送波を用いて、その搬送波の電力積分値から、混信している妨害波の周波数及び希望波との電力比を取得する取得工程と、
    前記取得工程で取得した妨害波の周波数と電力とを、希望受信波の伝送周波数特性及び電力とともに視覚的に表示する表示工程とを具備したことを特徴とする妨害波検出方法。

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