JP3797792B2 - ディジタル放送受信機 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル放送受信機に関し、特に、欧州で既に実用の段階に入っているディジタルオーディオ放送(Digital Audio Broadcasting;以下、DABと称する)を受信する受信機に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディジタル音声信号を含む所定フォーマットのデータ信号を有する放送波を送信し、これを受信するシステムとして、欧州規格(Eureka 147)に準拠したDABシステムがある。DABでは、1つのアンサンブルが複数のサービスで構成され、各サービスも英語やドイツ語といった複数のコンポーネントで構成される。
【0003】
図4は、DABシステムのサービス構成例であり、アンサンブル1を構成するサービス(この場合3つ)と各コンポーネント(この場合6つ)と実際にDAB局から伝送されるOFDM信号とのリンクを示す図である。
【0004】
DAB局から伝送されるOFDM信号は、FIC(Fast Information Channel ;高速情報チャネル)とMSC(Main Service Channel)とに分けられる。
【0005】
MSCを構成する各サブチャンネル(SubCh0〜63)は上記のコンポーネントと対応関係を有し、FICには、アンサンブルで利用可能なサービスの情報や、サービス、コンポーネント、サブチャンネル間のリンクを示す情報が含まれる。
【0006】
よって、DABでは、あるアンサンブルが受信されれば、そのアンサンブルに含まれる複数のサービス、コンポーネントに関する情報を得ることができ、受信周波数を変更することなく異なるサービス、コンポーネントへ瞬時に切り替えることが可能となる。
【0007】
次に、この放送を受信するDAB受信機の概略構成を図5に示す。なお、図5では、本発明に特に関連するIF信号の周波数同期及びクロック信号の周波数同期を行う構成を中心に説明する。
【0008】
DAB受信機は、同調部1、SAWフィルタ2、A/D変換器3、FFT(高速フーリエ変換)部4、制御部5、VCXO(電圧制御型水晶発振器)11とで構成される。
【0009】
同調部1には、位相比較器7、VCO8、デバイダ9で構成されるPLLが配置され、VCXO6の整数倍の基準信号がミキサー10に供給され、受信信号とこの基準信号とにより周波数変換が行われる。
【0010】
SAWフィルタ2は、ミキサー10の出力からIF(中間周波数)信号を所定の選択度をもって抽出する。抽出されたIF信号は、後段のA/D変換器3に出力される。
【0011】
A/D変換器3では、IF信号がディジタル信号に変換される。A/D変換器3にてディジタル値に変換されたディジタルIF信号は、OFDM信号を復調するためのFFT部4へ入力される。
【0012】
FFT部4では、入力信号に対して所定のFFTウインドを設けてFFT処理を施す。かかる処理によりマルチキャリアの各位相情報を得ることができる。FFT処理の結果は、後段の図示しないビタビ復号器に出力されると共に、制御部5にも出力される。
【0013】
制御部5は、DAB信号に含まれ、無信号区間(ヌルシンボル)に後続して伝送される同期用の参照シンボルのFFTの結果に基づいて、IF信号の周波数オフセット量を計算し、計算結果に基づいて自動周波数制御信号AFC( Automatic Frequency Control )信号を生成して同調部へ1出力する。
【0014】
このAFC信号により同調部1のVCXO6の発振周波数を調整することでIF信号の周波数同期を確立、維持することが可能となる。
【0015】
さらに、制御部5は、DAB信号に含まれる上述の参照シンボルのFFTの結果とオリジナルの参照シンボルとの相関(ズレの量)をもとめる。その結果は、IFFT(逆フーリエ変換)され、伝送路のインパルス応答がもとめられる。次いで、そのインパルス応答を解析して受信機のクロック発生器、すなわちVCXO11に対して制御信号を出力する。
【0016】
この制御信号によりVCXO11の発振周波数を調整することで送受信機間でのクロック信号の周波数同期を確立、維持することが可能となる。以上が受信機の概要である。
【0017】
なお、この内容については、「日経エレクトロニクス・ブックス、95年版」にも開示がある。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
上述の受信機の適用分野の1つとして車載用機器が考えられるが、移動体受信では、受信状況が様々に変化するので、常に受信信号のS/Nを良好に保つことは難しい。とすれば、移動体に使用する受信機には、変動する受信状況を適切に反映した制御が必要となる。
【0019】
よって、本発明は、受信状況を正確に判定すること、及び判定した結果を制御に適切に反映することができるディジタル放送受信機を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明によれば、無信号区間と、前記無信号区間に後続する同期用シンボルを含むデータ信号区間とで1フレームを構成するディジタル放送を受信可能なディジタル放送受信機であって、受信したディジタル放送と基準信号とにより周波数変換を行う同調部と、前記同調部の出力から中間周波数信号を抽出するフィルタと、前記中間周波数信号をディジタル値として変換するD/A変換部と、前記受信したディジタル放送に含まれる同期用シンボルに基づいて前記中間周波数信号の周波数オフセット量を算出し前記基準信号の周波数を制御する制御信号を生成するとともに、送受信機間でのクロック信号の周波数同期を確立するための制御信号を前記受信したディジタル放送に含まれる同期用シンボルに基づき算出する制御部とを有し、前記制御部は、前記受信したディジタル放送の前記無信号区間に対応するディジタル値より希望波以外の成分の量を判定するとともに、前記無信号区間を複数に分割しこの分割した各区間に対応するディジタル値を相互に比較することにより前記希望波以外の成分の分布を判定し、前記制御部にて算出した前記基準信号の周波数を制御する制御信号の制御量と前記送受信機間でのクロック信号の周波数同期を確立するための制御信号の制御量とを前記希望波以外の成分の量並びに分布の判定結果に基づき修正することを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は、上述の同期制御に本発明を応用した場合の受信機のブロック図である。ここでの制御対象は、上述のようにVCXO6、11となる。なお、図5と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明は省略する。図5と異なる点は、現在の受信状況を正確に判断するべくA/D変換器3の出力を制御部51が取り込み、取り込んだデータ群から制御部51がヌル部の全体エネルギー量、及びエネルギー分布を求め、VCXO6、11の最終的な制御量を決定する点にある。
【0026】
図2は、A/D変換器3の出力を用いて制御部51で実行される具体的な制御フローチャートである。なお、以下に示すフローチャートは、制御部51の同期制御により一旦、VCXO6、11の周波数同期が確定したことを受けて定期的に実行されるものとして説明する。
【0027】
制御部51は、まず、受信信号のヌルシンボル区間を検出し、その区間に対応するA/D変換器3の出力を取り込む(ステップS1)。
【0028】
受信信号のヌルシンボル区間の検出方法としては、A/D変換器3にてA/D変換された入力信号を順次所定の閾値と比較し、この閾値を下回る区間をヌルシンボル区間と判定し、この区間内のA/D変換器3の出力をヌルシンボル区間に対応するA/D変換器3の出力とする手法や、前回のヌルシンボル区間から所定時間が経過したことをもって、ヌルシンボル区間の開始、終了と判定し、その範囲内のA/D変換器3の出力をヌルシンボル区間に対応するA/D変換器3の出力と判定する手法が利用できる。
【0029】
なお、ヌルシンボル区間のA/D変換器のデータは、後述の受信状況の判定のために制御部51内に保持される。
【0030】
ヌルシンボル区間が検出された後、制御部51は、受信した同期用の参照シンボルのFFTの結果に基づいて、同期維持のための制御量を従来と同様の手法で算出する(ステップS2)。この処理により、AFC信号とクロック制御信号の基礎的な制御量が確定することになる。
【0031】
参照シンボルの確認の後、制御部51は、ヌルシンボル区間のエネルギー状態を評価する。具体的には、ステップS1で保持したヌルシンボル区間のA/D変換器3の出力から、ヌルシンボル区間の全体エネルギー量、及びエネルギー分布を計算する(ステップS3)。
【0032】
全体エネルギー量は、例えば、保持したデータの平均を算出することで求めることができる。また、エネルギー分布は、ヌルシンボル区間を複数に分割し、分割した各区間の平均を各々求め、これを相互に比較することで求めることができる。
【0033】
本発明でヌルシンボル区間を利用した理由は、DAB放送では、ヌルシンボル区間が定期的に存在するので、ノイズなどのDAB信号以外の成分を定期的に解析するには、信号の存在しないこのヌル部分を利用することが最適であるからである。
【0034】
ステップS3にて受信状況を解析した後、制御部51は、ステップS4にて最終的な制御量を決定し、これを各制御対象へ出力する。最終的な制御量は、例えば、ステップS2で算出した制御量をそれぞれf1、t1とすれば、この制御量f1、t1に受信状況に応じた変数n(<1)を乗算することで求められる。
【0035】
求めた最終的な制御量n*f1は、AFC信号としてVCXO6にフィードバックされ、n*t1は、クロック制御信号としてVCXO11にフィードバックされる。
【0036】
よって、受信状況の悪化に伴い、例えば、変数nを連続的に小さくして実際の制御量をステップS2で算出した制御量に対して少しずつ小さくするように補正するような制御が可能となる。
【0037】
次に、受信状況を判定するために、ヌルシンボル区間のエネルギー分布を計算することが望ましい理由を以下に示す。
【0038】
図3は、DAB信号のヌルシンボル区間の状態を示す図であり、図3(a) は、受信状況が良好な時のヌルシンボル区間の状態を示す図であり、図3(b)は、ランダムノイズにより受信状況がヌルシンボル区間全体に渡って悪化した時のヌルシンボル区間の状態を示す図であり、図3(c)は、マルチパスや、SFN(Single Frequency Network)により同一信号の2波(希望波及び妨害波)を時間差をもって受信した時のヌルシンボル区間の状態を示す図である。
【0039】
仮に、受信状況の判定のためにヌルシンボル区間の全体エネルギー量のみを考慮するとすれば、全体エネルギー量の比較だけでは、図3(b)の全体エネルギー量と図3(c)の全体エネルギー量が等しくなることもあるので、この2つの受信状況を明確に区別することは難しい。
【0040】
しかしながら、両者は、異なる受信状況を示すものであり、両者を同一受信状況と判定し、同一の制御量を制御対象に対して出力することは、きめ細かい制御にはつながらない。
【0041】
よって、本実施の形態では、ヌルシンボル区間の全体エネルギー量のみならずエネルギー分布をも算出することで、図3(b)、(c)の受信状況を区別し、それぞれの受信状況に応じた最適な制御量の設定を可能とした。
【0042】
この結果、全体エネルギー量が同じでも、図3(b)のエネルギー分布の時の変数nwと図3(c)のエネルギー分布の時の変数nsとを異ならせ、nw<nsと重み付けをつけるような制御も可能となる。
【0043】
また、本実施の形態では、AFC信号を決定するための定数と、クロック制御信号を決定するための定数とを同一値nに設定したが、これに限らず、AFC信号を決定するための定数n1と、クロック制御信号を決定するための定数n2とを異ならせ、VCXO6にフィードバックされる制御量は、n1*f1で算出 し、VCXO11にフィードバックされる制御量は、n2*t1で算出するように構成することも可能であるし、AFC信号、またはクロック制御信号のいずれか一方のみの制御量を補正するように構成することもできる。
【0044】
さらに、本実施の態様では、周波数同期に応用するために制御対象をVCXO6、11としたが、これに限らず、受信状況に応じた制御が利用できる他の制御対象にも適用可能である。また、本実施の態様では、最も望ましい例としてヌルシンボル区間の全体エネルギー量のみならずエネルギー分布をも算出するようにしたが、簡易な手法として、全体エネルギー量のみで判定したりエネルギー分布のみで判定するように構成することもできる。
【0045】
【発明の効果】
以上説明した通り、請求項1記載の発明によれば、受信した放送中の無信号区間における希望波以外の成分の量を判定するとともに、前記無信号区間を複数に分割しこの分割した各区間に対応するディジタル値を相互に比較することにより希望波以外の成分の分布を判定するように構成したので、受信した希望波以外の成分について、ランダムノイズによる受信状況の悪化であるのか、マルチパスなどの影響による受信状況の悪化であるのかを定期的にかつ正確に判定でき、この判定結果に基いてディジタル放送受信機を制御するための制御信号を修正することにより受信状況を適切に反映した送受信間の同期制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のディジタル放送受信機のブロック図である。
【図2】本発明の制御量補正処理を示すフローチャートである。
【図3】受信状況が変化した時のヌルシンボル区間の状態を示す図である。
【図4】DABシステムのサービス構成例である。
【図5】従来のディジタル放送受信機のブロック図である。
【符号の説明】
1 ・・・・ 同調部
2 ・・・・ SAWフィルタ
3 ・・・・ A/D変換器
4 ・・・・ FFT
5 ・・・・ 制御部
6 ・・・・ VCXO
7 ・・・・ 位相比較器
8 ・・・・ VCO
9 ・・・・ デバイダ
10 ・・・・ ミキサー
11 ・・・・ VCXO
51 ・・・・ 制御部

Claims (1)

  1. 無信号区間と、前記無信号区間に後続する同期用シンボルを含むデータ信号区間とで1フレームを構成するディジタル放送を受信可能なディジタル放送受信機であって、
    受信したディジタル放送と基準信号とにより周波数変換を行う同調部と、
    前記同調部の出力から中間周波数信号を抽出するフィルタと、
    前記中間周波数信号をディジタル値として変換するD/A変換部と、
    前記受信したディジタル放送に含まれる同期用シンボルに基づいて前記中間周波数信号の周波数オフセット量を算出し前記基準信号の周波数を制御する制御信号を生成するとともに、送受信機間でのクロック信号の周波数同期を確立するための制御信号を前記受信したディジタル放送に含まれる同期用シンボルに基づき算出する制御部とを有し、
    前記制御部は、前記受信したディジタル放送の前記無信号区間に対応するディジタル値より希望波以外の成分の量を判定するとともに、前記無信号区間を複数に分割しこの分割した各区間に対応するディジタル値を相互に比較することにより前記希望波以外の成分の分布を判定し、前記制御部にて算出した前記基準信号の周波数を制御する制御信号の制御量と前記送受信機間でのクロック信号の周波数同期を確立するための制御信号の制御量とを前記希望波以外の成分の量並びに分布の判定結果に基づき修正することを特徴とするディジタル放送受信機。
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