JP3942361B2 - デジタル信号受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル放送等で用いられるＯＦＤＭ方式の復調を行なうためのデジタル信号受信装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、映像信号または音声信号を伝送するシステムのために、高品質な伝送や周波数利用効率の向上に優れた変調方式として、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重、Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が提案されている。
【０００３】
ＯＦＤＭ方式は、１チャンネルの帯域内に多数のサブキャリアを立てる変調方式である。このため、ゴーストに強く、かつ、誤り訂正のためのデータ構成に工夫をすることで選択性フェージングにも耐性をもたせることができるため、地上波デジタルテレビジョン放送等において有効な変調方式である。
【０００４】
ＯＦＤＭ方式の送信では以下の処理を行なう。まず、たとえばテレビジョン信号等のアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式で圧縮する。続いて、このデータ信号に、ノイズ等の伝送路におけるエラーの発生原因を分散させるために、バイトインターリーブおよびビットインターリーブの処理を施し、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ等の変調方式に応じたマッピングを行なう。さらに、フェージング、信号の欠落等の伝送路におけるエラー発生原因を分散させるために、時間インターリーブおよび周波数インターリーブの処理を施し、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を行なって、直交変調後、ＲＦ周波数に周波数変換して送出する。
【０００５】
ＯＦＤＭ方式で変調されたデータ信号は、送信と全く逆の手順の処理で復調される。
【０００６】
図１４は、従来のＯＦＤＭ方式の受信装置５０００の構成を示す概略ブロック図である。チューナ１１は、アンテナでとらえられたＲＦ信号を与えられ、指定されたチャネルの周波数をダウンコンバートして、ベースバンド信号とする。アナログ／デジタル変換回路１２は、アナログ信号をデジタル信号に変換するとともに、ヒルベルト変換等を用いて、Ｉ軸（実数）データとＱ軸（虚数）データを生成する。
【０００７】
ＦＦＴ（高速フーリエ変換）回路１３は、Ｉ軸データとＱ軸データのそれぞれに高速フーリエ変換を行なって、時間軸データを周波数軸データとする。周波数デインターリーブ回路１４は、電波の反射等による特定周波数信号の欠落を補うために行なわれた周波数インターリーブの逆処理を行なう。時間デインターリーブ回路１５は、耐フェージングのために行なわれた時間インターリーブの逆処理を行なう。
【０００８】
デマッピング回路１６は、時間デインターリーブ後のデータをＩ軸データおよびＱ軸データからデマッピングして、２ビット（ＱＰＳＫ）、４ビット（１６ＱＡＭ）または６ビット（６４ＱＡＭ）のデータとする。ビットデインターリーブ回路１７は、誤り耐性を増すために行なわれたビットインターリーブの逆処理を行なう。ビタビ復号回路１８は、バイトインターリーブとビットインターリーブの間に行なわれた畳込みの逆処理を行ないつつ、誤りを訂正する。バイトデインターリーブ回路１９は、ビットインターリーブと同様に誤り耐性を増すために行なわれたバイトインターリーブの逆処理を行なう。ＲＳ（リードソロモン）復号回路２０は、バイトインターリーブの前に行なわれたＲＳ符号化の逆処理を行ないつつ、誤りを訂正する。
【０００９】
ＭＰＥＧデコード回路２１は、ＭＰＥＧ方式による圧縮の逆処理を行なって、データを伸長し、デジタル／アナログ変換回路２２は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。こうして、ＯＦＤＭ方式で変調される前の映像信号および音声信号が再生され、映像や音声の再現のために出力される。
【００１０】
以上説明したように、ＯＦＤＭ方式ではインターリーブが多用されている。
デインターリーブを行なうためにはデータを一時的に記憶しておく必要があり、そのために、周波数デインターリーブ回路１４、時間デインターリーブ回路１５、ビットデインターリーブ回路１７およびバイトデインターリーブ回路１９はそれぞれメモリを備えている。ところが、４種のインターリーブのうち周波数インターリーブと時間インターリーブが対象とするデータの量は極めて大きく、これらのデインターリーブには大容量のメモリが必要である。
【００１１】
周波数インターリーブおよび時間インターリーブは、伝送路におけるエラー発生原因を分散させて高品質の伝送を確保するという大きな効果をもたらすものである。しかしながら、デインターリーブのために必要なメモリの容量が大きいことは、受信機の回路構成を著しく大規模化する結果となり、製造効率の向上、コスト低減の障害となる。
【００１２】
したがって、地上波デジタル放送等のようにＯＦＤＭ方式を用いて伝送される信号を受信するためのデジタル信号受信装置では、このようなインターリーブ処理に必要とされるメモリ容量を削減することが必要である。
【００１３】
さらに、従来、デマッピング回路１６が行なうデマッピング処理のために、パイロット信号からデマッピング基準値を算出する方法としては、一般的に以下のような手順を用いることが可能である。
【００１４】
ｉ）１シンボル内のすべてのパイロット信号を抽出し、その値を順次加算する。
【００１５】
ｉｉ）その後加算結果を１シンボル内のパイロット信号の個数で除算し、パイロット信号の平均値を算出する。
【００１６】
ｉｉｉ）最後にこの値に適当な係数を掛けることによりデマッピングの基準値を算出する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような方法では、マルチパス、干渉、雑音等の影響で、他のパイロット信号と比べて信頼性の低いパイロット信号があった場合、パイロット信号の平均値を定数倍することで求められるデマッピング基準値の精度が悪くなる可能性があるという問題点があった。
【００１８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ＯＦＤＭ方式により伝送される信号を受信したデジタル信号受信装置において、デマッピング基準値として精度のよい値を用いることが可能なデジタル信号受信装置を提供することである。
【００１９】
この発明の他の目的は、ＯＦＤＭ方式により伝送される信号を受信したデジタル信号受信装置において、インターリーブ処理に必要とされるメモリ容量を抑制した上で、デマッピング基準値として精度のよい値を用いることが可能なデジタル信号受信装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、信頼性情報信号によりパイロット信号の信頼性を判定し、信頼できると判定したパイロット信号を用いてパイロット信号の平均値算出を行なう。このようにすることで、より信頼できるパイロット信号の平均値を求めることができるので、パイロット信号の平均値を定数倍することで求められるデマッピングの基準値の精度を向上させることが可能となる。
【００２１】
すなわち、請求項１記載のデジタル信号受信装置は、フレーム単位で直交周波数分割多重方式で伝送される信号であって、フレームは、複数のシンボルを含み、かつ、各シンボルはガードインターバルと有効データである複数のセグメントとを有して、各シンボル内において複数のセグメントのグループ毎にデータ変調方式を可変として伝送される信号を受信するデジタル信号受信装置であって、受信信号を高速フーリエ変換処理するための高速フーリエ変換処理手段と、高速フーリエ変換処理手段の出力に基づいて、セグメントごとに含まれるパイロット信号に対する信頼性を検出するための信頼性検出手段と、信頼性検出手段の検出結果に応じて、所定の信頼度を満たすパイロット信号を抽出し、抽出されたパイロット信号の平均値に基づいて、変調方式に対応するコンスタレーション上の基準値を算出する基準値算出手段と、高速フーリエ変換処理手段の出力に基づいて、セグメント毎に対応する変調方式に応じて、少なくともコンスタレーション上のいずれの基準値に対応するかを示す情報を出力するためのデマッピング処理手段と、デマッピング処理手段の出力に基づいて、最尤復号処理により誤り訂正を行なう復号処理手段とを備える。
【００２２】
請求項２記載のデジタル信号受信装置は、請求項１記載のデジタル信号受信装置の構成に加えて、直交周波数分割多重方式で伝送される信号は、時間インターリーブ処理を施されており、デジタル信号受信装置は、デマッピング処理手段の出力に基づいて、時間インターリーブ処理の逆変換である時間デインターリーブ処理を行ない、復号処理手段に与える時間デインターリーブ処理手段をさらに備える。
【００２３】
請求項３記載のデジタル信号受信装置は、請求項１記載のデジタル信号受信装置の構成に加えて、直交周波数分割多重方式で伝送される信号は、時間インターリーブ処理を施されており、デジタル信号受信装置は、高速フーリエ変換処理手段の出力に基づいて、時間インターリーブ処理の逆変換である時間デインターリーブ処理を行ない、デマッピング処理処理手段に与える時間デインターリーブ処理手段をさらに備える。
【００２４】
請求項４記載のデジタル信号受信装置は、請求項２または３記載のデジタル信号受信装置の構成に加えて、複数のセグメントのグループは、信頼性検出手段での信頼性評価のための参照信号を有する第１のグループと、信頼性検出手段での信頼性評価のための参照信号を有さない第２のグループとを含み、信頼性検出手段は、第１のグループに対して信頼性情報を付加し、基準値算出手段は、第１のグループに対して、信頼性情報に基づいて、所定の信頼度を満たすパイロット信号を抽出し、抽出されたパイロット信号の平均値を算出するための第１平均値算出手段と、第２のグループに対して、抽出されたパイロット信号の平均値を算出するための第２平均値算出手段とを含む。
【００２５】
請求項５記載のデジタル信号受信装置は、請求項４記載のデジタル信号受信装置の構成に加えて、第１平均値算出手段は、信頼性情報に基づいて、所定の信頼度を満たすパイロット信号を２の乗数個抽出する信頼性判定手段と、信頼性判定手段の出力を受けて、平均値を算出するための除算手段とを含む。
【００２６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態について、以下図面に従って詳細に説明する。なお、以下の説明では、ＯＦＤＭ方式を用いてデータの伝送を行なうシステムとして、地上波デジタル放送を例にとることとし、本願に係るデジタル信号受信装置は、地上波デジタル放送受信機であるものとして説明する。
【００２７】
［実施の形態１］
［地上波デジタル放送のデータ構造］
以下では、まず、地上波デジタル放送受信機の構成を説明するための前提として、地上波デジタル放送のデータ構造について説明する。
【００２８】
図１は、地上波デジタル放送受信機で受信するＯＦＤＭ方式のデータの構造を説明するための概念図である。
【００２９】
１つのＯＦＤＭフレームは、図１に示すように、２０４個のＯＦＤＭシンボルで構成される。ＯＦＤＭシンボルは有効データ区間と無効データ区間（ガードインターバル、ヌルキャリア）で構成されている。
【００３０】
図２は、図１に示したＯＦＤＭシンボルの構成を示す図である。
１つのＯＦＤＭシンボル内の有効データ区間は、データのグループ（データセグメント）にパイロット信号を付加したＯＦＤＭセグメントを１３個配置した構成をとる。
【００３１】
地上波デジタル放送の仕様では、１３個のセグメントを最大３つの階層に分割し、階層ごとに変調方式を指定することが可能である。
【００３２】
図３は、１ＯＦＤＭセグメントの構成をより詳しく説明するための図である。１つのＯＦＤＭセグメントは、図３に示すように、０番目から（ｎ−１）番目までのｎ個のキャリアからなる。
【００３３】
図４は、１つのＯＦＤＭセグメントの構成のモード依存性を説明するための図である。
【００３４】
図４を参照して、１ＯＦＤＭセグメントを構成するデータ信号のキャリア数、パイロット信号のキャリア数等は、モードごとに決まっており、このキャリア数の合計がｎ個となるように設定されている。
【００３５】
ＯＦＤＭ方式の変調には、ＤＱＰＳＫ（Differential QPSK）、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの４種類があり、それぞれマッピングの方法が異なる。また、ＤＱＰＳＫ方式は差動変調方式、その他は同期変調方式と呼ばれる。差動変調方式と同期変調方式では、ＯＦＤＭセグメントのデータ信号内に挿入するパイロット信号の種類や配置位置が異なるが、１ＯＦＤＭセグメント内に含まれるパイロット信号の合計数は図４に示すように規定されている。
【００３６】
［地上波デジタル放送受信機１０００の構成］
次に、地上波デジタル放送受信機の回路構成の一例について説明する。
【００３７】
図５は、このような実施の形態１の地上波デジタル放送受信機１０００の回路構成を示す概略ブロック図である。
【００３８】
図５を参照して、地上波デジタル放送受信機１０００は、ＯＦＤＭ変調方式に従って変調された信号をアンテナ１００で受信し、その信号をチューナ部１０２でベースバンドにダウンコンバートする。
【００３９】
さらに、チューナ部１０２の出力をＡ／Ｄ変換回路１０４でアナログデジタル変換を行ない、同期回路１０６で、クロック同期やシンボル同期等各種同期処理を行なった後に、高速フーリエ変換部（以下、ＦＦＴ部）１０８に受信信号が入力される。
【００４０】
ＦＦＴ部１０８においてフーリエ変換が行なわれた後、ＯＦＤＭフレームデコーダ１１０によるデコードが行なわれ、さらに、差動復調部１１２による復調またはＳＰ復調部１１４によるスキャッタードパイロットによる復調や、さらにＴＭＣＣ復号部１１６によるＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）信号に対するＴＭＣＣ復号などが行なわれる。
【００４１】
ここで、ＴＭＣＣ信号により、現在用いられている変調方式の種別、誤り訂正の符号化率等の情報が伝達される。差動復調部１１２における差動復調の際、ＤＱＰＳＫ方式で変調されているデータはＱＰＳＫ方式で復調可能なデータに変換される。
【００４２】
次に、パイロットパルス生成部１２０において、パイロットパルスを生成し、ＴＭＣＣ情報解析部１２２において、ＴＭＣＣ情報の分析を行なって、これ以降の処理演算に必要な信号を生成する。
【００４３】
これらの処理と並行して、後に説明するように、信頼性検出処理部１１８において、ＦＦＴ出力データの信頼性情報検出処理を行なう。
【００４４】
引続き、これらの信号をもとにして周波数デインターリーブ処理部１２４が周波数デインターリーブを行ない、変調分割部１２８において変調方式ごとに信号を分岐させて、プレデマッピング処理部１３０、１３２、１３４のいずれかで、「プレデマッピング処理」を行なう。
【００４５】
周波数デインターリーブ処理と並行して、デマッピング基準値算出部１２６は、後に説明するようにデマッピングのための基準値を算出する。また、「プレデマッピング処理」とは、後に詳しくに説明するように、各キャリアごとに入力のＩ軸データ、Ｑ軸データが、どの基準値に最も近いかを求め、Ｉ、Ｑそれぞれ最も近い基準点と、その基準点から見たデータのＩ、Ｑそれぞれの向きと距離の情報を持つ形式のビットデータに変換する処理である。
【００４６】
ここで、プレデマッピング処理部１３０はＱＰＳＫ変調方式での受信信号に対応した処理を行ない、プレデマッピング処理部１３２は１６ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した処理を行ない、プレデマッピング処理部１３４は６４ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した処理を行なう。
【００４７】
各プレデマッピング処理部１３０、１３２、１３４からの出力に対して、変調合成部１３６が変調方式に応じて信号を合成する。
【００４８】
変調合成部１３６からのプレデマッピング結果に対して、信頼性補正処理部１３８は、信頼性検出部１１８からの信頼性情報に基づく補正処理を行なう。
【００４９】
続いて、時間デインターリーブ処理部１４０において、時間デインターリーブ処理を行ない、その出力データをビット変換部１４２において、これ以降の処理を行なうためのデータ形式に変換する。
【００５０】
階層分割部１４４が受信信号の階層に応じて階層分割を行なった後、階層ごとにビットデインターリーブ処理部１４６．１〜１４６．３およびデパンクチャード処理部１４８．１〜１４８．３が、ビットデインターリーブ処理およびデパンクチャード処理を行なう。
【００５１】
デパンクチャード処理部１４８．１〜１４８．３からの信号に基づいて階層合成部１５０が合成した各階層のＴＳＰまたはヌルパケット生成部１５２からのヌルＴＳＰを、ＴＳ再生部１５４がトランスポートストリーム（Transport Stream:TS）に再生し、ビタビ復号部１５６はＴＳ再生部１５４からの信号に対してビタビ復号により誤り訂正を行なう。
【００５２】
最後に、ビタビ復号部１５６の出力を階層分割部１５８が再び受信信号の階層に応じて階層分割して、各階層ごとにバイトデインターリーブ処理部１６０．１〜１６０．３およびエネルギ逆拡散部１６２．１〜１６２．３が、バイトデインターリーブ処理およびエネルギ逆拡散を行なった後、再び階層合成し、リードソロモン復号部（以後、ＲＳ復号部）１６４でリード・ソロモン復号により誤り訂正を行なった後、最終的なトランスポートストリームＴＳとして出力する。
【００５３】
以後は、図１４と同様にして、ＭＰＥＧデコードを行ない、デジタル／アナログ変換を行なえば、映像／音声出力が得られる。
【００５４】
以上説明した地上波デジタル放送受信機１０００の構成において、図１４の従来の受信装置５０００の構成と異なる部分は、主として、第１には、信頼性検出処理部１１８およびデマッピング基準値算出部１２６が設けられる構成となっていることであり、第２には、従来の受信機５０００のデマッピング回路１６に代えて、プレデマッピング処理部１３０、１３２、１３４およびビット変換回路１４２を備える構成となっていることである。第３には、時間デインターリーブ回路１５に代えて、時間デインターリーブ処理部１４０を備える構成となっていることである。
【００５５】
以下、図５に示した地上波デジタル放送受信機１０００の各部の構成のうち、特に、信頼性検出処理部１１８、デマッピング基準値算出部１２６、プレデマッピング処理部１３０〜１３２および信頼性補正処理部１３８について以下にさらに詳しく説明する。
【００５６】
［信頼性検出処理部の動作］
まず、信頼性検出処理部１１８の構成について説明する。
【００５７】
受信信号には、マルチパス、干渉、雑音等の影響で信頼性の低くなったキャリアが存在する場合がある。そこで、ＦＦＴ後の信頼性検出処理部１１８において、パイロット信号のうちスキャッタードパイロット信号（以下、ＳＰ信号）を用いてＳＰ信号の分散より各キャリアの信頼性の高さを検出する。
【００５８】
このようなＳＰ信号を用いた各キャリアの信頼性の評価については、文献１：原田、相澤、佐藤、杉本著、「地上伝送路特性を考慮した誤り制御」、１９９８年映像情報メディア学会年次大会３−１に記載されている。
【００５９】
以下、簡単に説明すると、信頼度Ｒの求め方としては、上述のとおりＳＰの分散から求める。つまり、受信ＳＰの受信レベルをＩ（ｔ，ｆ）、Ｑ（ｔ，ｆ）としたときの信頼度Ｒを以下の式（１）から求めることにする。
【００６０】
【数１】
【００６１】
ただし、Ａはしきい値を含む係数、Ｉｒｅｆ（ｆ）、Ｑｒｅｆ（ｆ）は、受信信号Ｉ（ｔ，ｆ）、Ｑ（ｔ，ｆ）の時間方向の平均値である。式（１）の分子は受信レベルの平均値を示し、受信振幅が大きいほど信頼度Ｒは大きくなる。また、式（１）の分母は分散を示し、妨害が大きいほど信頼度Ｒは小さくなる。
【００６２】
すなわち、信頼性検出処理部１１８は、シンボル内に周期的に位置しているＳＰ信号に着目し、ＳＰ信号のレベルの平均値を算出し、各ＳＰのレベルと比較してそのＳＰ信号の信頼度を検出する。信頼性検出処理部１１８は、この信頼度Ｒを当該ＳＰ信号の信頼性情報とするとともに、ＳＰ以外のキャリアはそのキャリアに最も近いＳＰ信号の信頼性情報をこのキャリアの信頼性情報とする。このようにして、同期変調の階層内のキャリアすべてに対して信頼性情報を付加する。
【００６３】
ただし、ＳＰ信号は同期変調部にのみ含まれるので、信頼性情報は同期変調部だけで検出される。
【００６４】
図６は、信頼性検出処理部１１８の付加する信頼性情報を示す図である。
信頼性検出処理部１１８は、図６に示すように、検出結果をビタビ軟判定の重み付けに反映できるような３ビットの信号として出力する。
【００６５】
パイロット信号のキャリアもデータ信号のキャリアと同様にこの信頼性検出を行なう。
【００６６】
図７は、ＯＦＤＭフレーム内のＳＰ信号の分布を示す図である。ＳＰ信号は、同期変調部に、１２キャリアに１回、４シンボルに１回挿入される構成となっている。
【００６７】
［デマッピング基準値算出部１２６の動作］
図８は、デマッピング基準値算出部１２６の動作を説明するための図である。
【００６８】
デマッピング基準値はパイロット平均値をデータ信号のレベルに変換し、図８のように各変調方式ごとに定められた基準値算出のための係数を掛けることによって求められる。
【００６９】
パイロット信号は、変調側でデータ信号に比べて４／３倍されており、パイロット平均値をデータ信号のレベルに変換するために、パイロット信号を３／４倍する。また、各変調方式の最小の基準値は、ＤＱＰＳＫ、ＱＰＳＫならレベル変換後のパイロット信号の１／√２倍、１６ＱＡＭならレベル変換後のパイロット信号の１／√１０倍、６４ＱＡＭならレベル変換後のパイロット信号の１／√４２倍でそれぞれ求められる。すなわち、デマッピングの基準値はパイロット平均値の定数倍で求められる。
【００７０】
ただし、デマッピング基準値算出部１２６の処理について、デマッピング基準値の精度を向上させるためのパイロット平均値の抽出、算出方法についてはさまざまな方法が考えられる。
【００７１】
図９は、デマッピング基準値算出部１２６の構成を示す概略ブロック図である。
【００７２】
図９を参照して、デマッピング基準値算出部１２６は、ＴＭＣＣ情報解析部１２２から受けとったデータからパイロット信号を抽出するためのパイロット信号抽出部２００と、パイロット信号抽出部２００からのデータが同期変調の階層のデータである場合に、デマッピング基準値の精度を向上させるために、パイロット信号の信頼性判定を行なって信頼できるパイロット信号を抜出すためのパイロット信号信頼性判定部２０２と、パイロット信号信頼性判定部２０２からの信号の平均値を算出するための平均値算出部２０４．１と、パイロット信号抽出部２００からのデータが差動変調の階層のデータである場合に、パイロット信号抽出部２００からの信号の平均値を算出するための平均値算出部２０４．２と、平均値算出部２０４．１および２０４．２からの出力を受けて、階層ごとにパイロット信号の平均値を選択する平均値選択部２０６と、平均値選択部２０６からの出力を受けて、各階層の変調方式に対応したデマッピング基準値を算出する基準値演算部２０８とを備える。
【００７３】
以下では、デマッピング基準値算出部１２６において、信頼できるパイロット信号を抜出してデマッピング基準値を算出するための動作の可能な構成を説明する。
【００７４】
（第１の方式）
まず、第１に、デマッピング基準値算出部１２６は、受信信号が同期変調方式のみで構成されているとき、１シンボルに含まれるすべてのパイロット信号のうち、信頼できると判断したパイロット信号を抜出して、抜出したパイロット信号の平均値を求める。このパイロット平均値を求めたデマッピング基準値をシンボル内のすべてのデータに適用してプレデマッピングを行なう、という構成とすることが可能である。
【００７５】
言いかえると、受信信号の同期変調の階層内に等間隔に挿入されているパイロット信号のうちのＳＰ信号に基づいて、図５に示したような信頼性検出部１１８において、図６のような信頼性情報信号が同期変調の階層でのみ生成される。
【００７６】
同期変調の階層のみからなるシンボルの場合、すべてのパイロット信号に信頼性情報が付加されているので、この信号を用いてすべてのパイロット信号に対して信頼性判定を行ない、信頼できるパイロット信号のみを抜出して加算し、パイロット平均値を求める、という処理を行なうことになる。
【００７７】
（第２の方式）
第２に、デマッピング基準値算出部１２６は、受信信号が差動変調方式と同期変調方式の組合せで構成されているとき、パイロット抽出部２００により、１シンボル内の全階層（最大３階層）を差動変調方式で変調されている階層の集合である差動変調部と、同期変調方式で変調されている階層の集合である同期変調部とに分ける。
【００７８】
差動変調部にはＳＰ信号が挿入されていないので、差動変調部のキャリアは信頼性情報が検出されない。第２の方式では、特に、差動変調部と同期変調部のパイロット信号平均値の差が大きい場合を想定する。この場合、差動変調部と同期変調部で別々のパイロット平均値を用いてデマッピング基準値を求めた方が精度が向上すると考えられる。
【００７９】
よって、差動変調部に含まれたパイロット信号はすべて抜出し、平均値算出部２０４．２で差動変調部内のパイロット信号の平均値を求める。
【００８０】
一方、同期変調部に関しては、同期変調部に含まれるすべてのパイロット信号のうち、パイロット信号信頼性判定部２０２により信頼できると判断したパイロット信号を抜出して、平均値算出部２０４．２で抜出したパイロット信号の平均値を求める。
【００８１】
平均値選択部２０６により、各変調部ごとに、パイロット平均値から求めたデマッピング基準値を求め、このようにして求められたデマッピング基準値を各変調部内のデータに適用してプレデマッピングを行なう。
【００８２】
（第３の方式）
第３には、第２の方式と同様に、受信信号が差動変調方式と同期変調方式の組合せで構成されているとき、１シンボル内の全階層（最大３階層）を差動変調方式で変調されている階層の集合である差動変調部と同期変調方式で変調されている階層の集合である同期変調部に分ける。
【００８３】
差動変調部にはＳＰ信号が挿入されていないので、差動変調部のキャリアは信頼性情報が検出されない。第３の方式では、特に、差動変調部と同期変調部パイロット信号平均値の差が小さい場合を想定する。第３の方式の場合、差動変調部は、信頼性が不明なパイロット平均値よりも、信頼性を考慮した同期変調部のパイロット平均値を用いてデマッピング基準値を求めた方が精度は向上すると考えられる。
【００８４】
したがって、平均値選択部２０６は、差動変調部のパイロット平均値を採用せず、同期変調部に含まれるすべてのパイロット信号のうち、パイロット信号信頼性判定部２０２で信頼できると判断したパイロット信号を抜出して、平均値算出部２０４．１において求められた抜出したパイロット信号の平均値を採用する。
【００８５】
このパイロット平均値より求めたデマッピング基準値をシンボル内のすべてのデータに適用してプレデマッピングを行なう。
【００８６】
（第４の方式）
第４には、上述したような第１の方式では、パイロット信号信頼性判定部２０２で信頼できると判断したパイロット信号の個数が、平均値算出部２０４．１での平均処理の除算処理の除数に相当する。この除数は、パイロット信号の総数を超えない範囲で自由な値をとるので、平均値算出部２０４．１の除算回路が複雑化する可能性がある。
【００８７】
そこで、第４の方式としては、パイロット信号信頼性判定部２０２は、１シンボルに含まれるすべてのパイロット信号のうち、信頼できると判断したパイロット信号を適当な２の冪乗の個数だけ抜出し、平均値算出部２０４．１は、抜出したパイロット信号の平均値を求めるという構成にする。このような方式を用いることで、ビットシフトだけで除算処理ができるようになり、回路規模を縮小することができる。
【００８８】
このパイロット平均値を求めたデマッピング基準値をシンボル内のすべてのデータに適用してプレデマッピングを行なう。
【００８９】
（第５の方式）
第５には、上述したような第２の方式においても、同期変調部のパイロット平均値を算出する際、第１の方法と同様の理由で、除算回路が複雑化する可能性がある。
【００９０】
そこで、第５の方法としては、同期変調部に含まれるすべてのパイロット信号のうち、信頼できると判断したパイロット信号を適当な２の冪乗の個数だけ抜出して、抜出したパイロット信号の平均値を求めることにする。このような方式を用いることで、ビットシフトだけで除算処理ができるようになり、回路規模を縮小することが可能となる。
【００９１】
差動変調部に関しては、上述したような第２の方法と同様に含まれるパイロット信号をすべて抜出し、差動変調部内のパイロット信号の平均値を求める。
【００９２】
各変調部ごとに、パイロット平均値から求めたデマッピング基準値の変調部内のデータに適用してプレデマッピングを行なう。
【００９３】
（第６の方式）
第６には、上述したような第３の方式においても、同期変調部のパイロット平均値を算出する際、第１および第２の方法と同様の理由で、除算回路が複雑化する可能性がある。
【００９４】
そこで、第６の方式としては、同期変調部に含まれるすべてのパイロット信号のうち、信頼できると判断したパイロット信号を適当な２の冪乗の個数だけ抜出して、抜出したパイロット信号の平均値を求める構成とする。このような構成とすることで、ビットシフトだけ除算処理ができるようになり、回路規模を縮小することが可能となる。
【００９５】
このパイロット平均値を求めたデマッピング基準値をシンボル内のすべてのデータに適用してプレデマッピングを行なう。
【００９６】
以上のようないずれかの方式により、パイロット信号の定数倍で求められるデマッピングの基準値の精度を向上させることが可能となる。
【００９７】
［プレデマッピング処理部１３０〜１３４の動作］
プレデマッピング処理部１３０〜１３４は、各キャリアごとに入力のＩ軸データ、Ｑ軸データがどの基準値に最も近いかを求め、Ｉ、Ｑそれぞれ最も近い基準点と、その基準点から見たデータのＩ、Ｑそれぞれの向きと距離の情報を持つ形式のビットデータに変換する。
【００９８】
つまり、プレデマッピング処理部１３０〜１３４は、ＦＦＴ部１０８によりフーリエ変換され、周波数デインターリーブ処理部１２４で周波数デインターリーブされたデータを、そのＩ軸データおよびＱ軸データからデマッピングして、値を直接表わすデータとする。このデマッピングは送信側の変調方式に応じて行なうが、ビット数最大の６４ＱＡＭに対応し得るように、デマッピング後のデータのビット数は６とする。変調がＱＰＳＫのときは６ビットのうち上位２ビットを、１６ＱＡＭのときは６ビットのうち上位４ビットを使用して、他は冗長ビットとする。
【００９９】
ここで、地上波デジタル放送用のＯＦＤＭ方式の変調では、誤り訂正符号として畳込み符号を採用しており、復調においてはこの符号を用いて誤り訂正を行なう。畳込み符号の訂正方法の１つとしてビタビ復号法があり、受信装置１０００でもビタビ復号部１５６により誤り訂正を行なうことができる。
【０１００】
ビタビ復号法においては、入力データを“１”または“０”に設定する方法以外に、入力データの値の確からしさを用いる方法がある。すなわち、入力データを３ビットで表わして、３ビットの値が“１１１”のときはデータの値はほぼ確実に“１”、“１０１”のときはデータの値は“１”である可能性が高いが“０”である可能性も多少あるとして誤り訂正する方法である。この方法を用いれば誤り訂正能力は向上する。
【０１０１】
これを可能とするために、プレデマッピング回路１３０〜１３４によるデマッピングに際し、データの値を示す６ビットに、その値の確からしさを示すビットを付加する構成とすることも可能である。以下、この方法について説明する。
【０１０２】
図１０、図１１、図１２は、それぞれ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭの変調におけるデータの値の配置を示すコンスタレーション図である。
【０１０３】
これらの配置はグレイ（ＧＲＡＹ）コードと呼ばれるもので、ＩＱ座標平面上での隣り合う格子点の値は１つのビットのみ異なる。
【０１０４】
たとえば、図１２の右上付近の値“００００１１”の格子点について見ると、その左側の格子点の値は、“００１０１１”、右側の格子点の値は“０００００１”、上側の格子点の値は“００００１０”、左側の格子点の値は“０００１１１”である。
【０１０５】
デマッピングは、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭの変調に応じて、図１０、図１１または図１２のデータの配置を再現するものである。ただし、伝送路におけるフェージング等の影響のため、フーリエ変換後のＩ軸データとＱ軸データが示す座標は格子点からずれる。このずれをＩ軸方向とＱ軸方向に分けて、各方向のずれをｎビットで表わして、これらを確からしさを示す情報としてデータの値に付加する。すなわち、デマッピングのデータを（６＋２ｎ）ビットで表現する。
【０１０６】
ずれを示すためのビット数ｎは１以上であればいくらでもよいが、時間デインターリーブに必要なメモリの容量に影響するから、ビット数ｎは３程度とするのが適当である。その場合、プレデマッピング回路１３０〜１３４が出力する個々のデータは１２ビットとなる。ビット変換部１４２は、この１２ビットのデータのうち、値を示す２．４または６の各ビットを、それぞれ確からしさを含む形式の３ビットに変換して、ビタビ復号部１５６での処理に適した形式のデータに変換する。
【０１０７】
具体例として、６４ＱＡＭによる変調で、デマッピングにおけるＩ軸データとＱ軸データが図１２の◎を付した位置Ｐを示す場合について説明する。
【０１０８】
位置Ｐは値“００００１１”の格子点に最も近く、この値をデータの値とする。ただし、下位２ビット（第５ビットと第６ビット）の値の確からしさは低い。そこで、値“００００１１”の格子点からの位置Ｐのずれを、Ｉ軸方向およびＱ軸方向それぞれについて３ビットで表わす。ここで、３ビットの最上位のビット（ＭＳＢ）をずれの方向（正負）を表わす符号とし、下位２ビットでずれの大きさを表わす。ずれの大きさは“００”〜“１１”の４段階で表現する。
【０１０９】
位置Ｐの場合、Ｉ軸方向については正方向にずれており、その大きさは右側の格子点までの距離の１／４をやや越えているので、“１１０”とする。Ｑ軸方向については、正方向にずれており、その大きさは僅かであるので、“１０１”とする。このずれを示す情報を付加した全体のデータは“００００１１１１０１０１”となる。このデータは、時間デインターリーブで変更されることなく、ビット変換部１４２に与えられる。
【０１１０】
ビット変換部１４２は、データの値を示す６ビットのうち、値が“１”である可能性が高いビットを“１１１”、値が“０”である可能性の高いビットを“０００”とし、これらのどちらでもないビットを、値が“１”である可能性と“０”である可能性のどちらが高いかの程度に応じて、“１１０”〜“００１”のいずれかとする。今の場合、データの値を示す上位４ビットはいずれも値“０”である可能性が高いので、これらは“０００”、“０００”、“０００”、“０００”とする。第５ビットは、その値“１”と第７〜第９ビットの“１１０”という情報により、“１０１”とし、第６ビットはその値“１”と第１０〜第１２ビットの“１０１”という情報により“１１０”とする。各３ビットからなるこれらの６データは、ビタビ復号部１５６に与えられ、誤り訂正に用いられる。
【０１１１】
このように、デマッピングに際して値の確からしさを示す情報をデータに付加することで、誤り訂正が可能になり、データを良好に再生することができる。
【０１１２】
以上説明したとおり、このような構成では、プレデマッピング回路１３０〜１３４では、現在のＴＭＣＣ情報を参照しながら変調方式に応じて、入力データを軟判定ビタビ復号用プレデマッピングデータに変換して出力する。
【０１１３】
［信頼性補正処理部１３８の動作］
次に、信頼性による補正処理について説明する。
【０１１４】
信頼性補正処理部１３８では、図６のような各キャリアの信頼性情報により、信頼性を判定し、補正が必要と判断したときは、基準点から見たデータ距離情報の絶対値に、補正の度合いに応じた値を加算して出力する。
【０１１５】
［時間デインターリーブ処理部１４０の動作］
時間デインターリーブ処理部１４０は、周波数デインターリーブされ信頼性補正処理が行なわれた後のデータを時間デインターリーブする。これらのデインターリーブでは、各データは（６＋２ｎ）ビットのままで扱われる。
【０１１６】
ビット変換部１４２では、上述の通り、時間デインターリーブされた（６＋２ｎ）ビットのデータを、変調方式に応じて、有効な２ビット、４ビットまたは６ビットのデータに対応するビタビ軟判定処理ができるようなデータ形式に変換する。
【０１１７】
このような構成では、時間デインターリーブの対象とするデータは、Ｉ軸データとＱ軸データの２種類ではなく、デマッピング後の１種類であるから、それぞれのデマッピングに必要であったメモリ容量を大幅に減少させることになる。しかも、デマッピングされる各データはＩ軸データやＱ軸データよりもビット数が少ないから必要なメモリの容量はさらに減少する。
【０１１８】
以上のような構成により、インターリーブ処理のためのメモリ容量を低減することが可能となる。
【０１１９】
［実施の形態２］
図１３は、実施の形態２の地上波デジタル放送受信機２０００の回路構成を示す概略ブロック図である。
【０１２０】
地上波デジタル放送受信機２０００は、地上波デジタル放送受信機１０００とは異なり、周波数デインターリーブ後プレデマッピングを行なわず、先に時間デインターリーブ処理部１４１で時間デインターリーブを行なってから、デマッピング処理部１３１、１３３，１３５でデマッピングを行なう構成となっている。
【０１２１】
ここで、デマッピング処理部１３１はＱＰＳＫ変調方式での受信信号に対応した処理を行ない、デマッピング処理部１３３は１６ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した処理を行ない、デマッピング処理部１３５は６４ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した処理を行なう。
【０１２２】
また、プレデマッピング処理を行なわないことに対応して、地上波デジタル放送受信機２０００では、ビット変換部１４２も設けられていない。
【０１２３】
地上波デジタル放送受信機２０００のデマッピング基準値算出部１２６の動作も、実施の形態１の第１〜第６の方式と同様の動作が可能である。
【０１２４】
以上のような構成でも、実施の形態１と同様に、パイロット信号の定数倍で求められるデマッピングの基準値の精度を向上させることが可能となる。
【０１２５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１２６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係るデジタル信号受信装置は、信頼性情報信号を用いて信頼性の低いパイロット信号を除外し、パイロット信号の平均値を算出することにより、パイロット信号の定数倍で求められるデマッピングの基準値の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 地上波デジタル放送受信機で受信するＯＦＤＭ方式のデータの構造を説明するための概念図である。
【図２】 図１に示したＯＦＤＭシンボルの構成を示す図である。
【図３】 １ＯＦＤＭセグメントの構成をより詳しく説明するための図である。
【図４】 １つのＯＦＤＭセグメントの構成のモード依存性を説明するための図である。
【図５】 地上波デジタル放送受信機１０００の回路構成を示す概略ブロック図である。
【図６】 信頼性検出処理部１１８の付加する信頼性情報を示す図である。
【図７】 ＯＦＤＭフレーム内のＳＰ信号の分布を示す図である。
【図８】 デマッピング基準値算出部１２６の動作を説明するための図である。
【図９】 デマッピング基準値算出部１２６の構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】 ＱＰＳＫ変調におけるデータの値の配置を示すコンスタレーション図である。
【図１１】 １６ＱＡＭ変調におけるデータの値の配置を示すコンスタレーション図である。
【図１２】 ６４ＱＡＭ変調におけるデータの値の配置を示すコンスタレーション図である。
【図１３】 実施の形態２の地上波デジタル放送受信機２０００の回路構成を示す概略ブロック図である。
【図１４】 従来のＯＦＤＭ方式の受信装置５０００の構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１００ アンテナ、１０２ チューナ部、１０４ Ａ／Ｄ変換回路、１０６ 同期回路、１０８ ＦＦＴ部、１１０ ＯＦＤＭフレームデコーダ、１１２ 差動復調部、１１４ ＳＰ復調部、１１６ ＴＭＣＣ復号部、１２０ パイロットパルス生成部、１２２ ＴＭＣＣ情報解析部、１１８ 信頼性検出処理部、１２４ 周波数デインターリーブ処理部、１２６ デマッピング基準値算出部、１２８ 変調分割部、１３０，１３２，１３４ プレデマッピング処理部、１３１，１３３，１３５ デマッピング処理部、１３６ 変調合成部、１３８ 信頼性補正処理部、１４０，１４１ 時間デインターリーブ処理部、１４２ ビット変換部、１４４ 階層分割部、１４６．１〜１４６．３ ビットデインターリーブ処理部、１４８．１〜１４８．３ デパンクチャード処理部、１５０ 階層合成部、１５２ ヌルパケット生成部、１５４ ＴＳ再生部、１５６ ビタビ復号部、１５８ 階層分割部、１６０．１〜１６０．３ バイトデインターリーブ処理部、１６２．１〜１６２．３ エネルギ逆拡散部、１６４ ＲＳ復号部、２００ パイロット信号抽出部、２０２ パイロット信号信頼性判定部、２０４．１，２０４．２ 平均値算出部、２０６ 平均値選択部、２０８ 基準値演算部、１０００，２０００ 地上波デジタル放送受信機。
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル放送等で用いられるＯＦＤＭ方式の復調を行なうためのデジタル信号受信装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、映像信号または音声信号を伝送するシステムのために、高品質な伝送や周波数利用効率の向上に優れた変調方式として、ＯＦＤＭ（直交周波数分割多重、Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式が提案されている。
【０００３】
ＯＦＤＭ方式は、１チャンネルの帯域内に多数のサブキャリアを立てる変調方式である。このため、ゴーストに強く、かつ、誤り訂正のためのデータ構成に工夫をすることで選択性フェージングにも耐性をもたせることができるため、地上波デジタルテレビジョン放送等において有効な変調方式である。
【０００４】
ＯＦＤＭ方式の送信では以下の処理を行なう。まず、たとえばテレビジョン信号等のアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式で圧縮する。続いて、このデータ信号に、ノイズ等の伝送路におけるエラーの発生原因を分散させるために、バイトインターリーブおよびビットインターリーブの処理を施し、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、６４ＱＡＭ等の変調方式に応じたマッピングを行なう。さらに、フェージング、信号の欠落等の伝送路におけるエラー発生原因を分散させるために、時間インターリーブおよび周波数インターリーブの処理を施し、ＩＦＦＴ（逆高速フーリエ変換）を行なって、直交変調後、ＲＦ周波数に周波数変換して送出する。
【０００５】
ＯＦＤＭ方式で変調されたデータ信号は、送信と全く逆の手順の処理で復調される。
【０００６】
図１４は、従来のＯＦＤＭ方式の受信装置５０００の構成を示す概略ブロック図である。チューナ１１は、アンテナでとらえられたＲＦ信号を与えられ、指定されたチャネルの周波数をダウンコンバートして、ベースバンド信号とする。アナログ／デジタル変換回路１２は、アナログ信号をデジタル信号に変換するとともに、ヒルベルト変換等を用いて、Ｉ軸（実数）データとＱ軸（虚数）データを生成する。
【０００７】
ＦＦＴ（高速フーリエ変換）回路１３は、Ｉ軸データとＱ軸データのそれぞれに高速フーリエ変換を行なって、時間軸データを周波数軸データとする。周波数デインターリーブ回路１４は、電波の反射等による特定周波数信号の欠落を補うために行なわれた周波数インターリーブの逆処理を行なう。時間デインターリーブ回路１５は、耐フェージングのために行なわれた時間インターリーブの逆処理を行なう。
【０００８】
デマッピング回路１６は、時間デインターリーブ後のデータをＩ軸データおよびＱ軸データからデマッピングして、２ビット（ＱＰＳＫ）、４ビット（１６ＱＡＭ）または６ビット（６４ＱＡＭ）のデータとする。ビットデインターリーブ回路１７は、誤り耐性を増すために行なわれたビットインターリーブの逆処理を行なう。ビタビ復号回路１８は、バイトインターリーブとビットインターリーブの間に行なわれた畳込みの逆処理を行ないつつ、誤りを訂正する。バイトデインターリーブ回路１９は、ビットインターリーブと同様に誤り耐性を増すために行なわれたバイトインターリーブの逆処理を行なう。ＲＳ（リードソロモン）復号回路２０は、バイトインターリーブの前に行なわれたＲＳ符号化の逆処理を行ないつつ、誤りを訂正する。
【０００９】
ＭＰＥＧデコード回路２１は、ＭＰＥＧ方式による圧縮の逆処理を行なって、データを伸長し、デジタル／アナログ変換回路２２は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。こうして、ＯＦＤＭ方式で変調される前の映像信号および音声信号が再生され、映像や音声の再現のために出力される。
【００１０】
以上説明したように、ＯＦＤＭ方式ではインターリーブが多用されている。
デインターリーブを行なうためにはデータを一時的に記憶しておく必要があり、そのために、周波数デインターリーブ回路１４、時間デインターリーブ回路１５、ビットデインターリーブ回路１７およびバイトデインターリーブ回路１９はそれぞれメモリを備えている。ところが、４種のインターリーブのうち周波数インターリーブと時間インターリーブが対象とするデータの量は極めて大きく、これらのデインターリーブには大容量のメモリが必要である。
【００１１】
周波数インターリーブおよび時間インターリーブは、伝送路におけるエラー発生原因を分散させて高品質の伝送を確保するという大きな効果をもたらすものである。しかしながら、デインターリーブのために必要なメモリの容量が大きいことは、受信機の回路構成を著しく大規模化する結果となり、製造効率の向上、コスト低減の障害となる。
【００１２】
したがって、地上波デジタル放送等のようにＯＦＤＭ方式を用いて伝送される信号を受信するためのデジタル信号受信装置では、このようなインターリーブ処理に必要とされるメモリ容量を削減することが必要である。
【００１３】
さらに、従来、デマッピング回路１６が行なうデマッピング処理のために、パイロット信号からデマッピング基準値を算出する方法としては、一般的に以下のような手順を用いることが可能である。
【００１４】
ｉ）１シンボル内のすべてのパイロット信号を抽出し、その値を順次加算する。
【００１５】
ｉｉ）その後加算結果を１シンボル内のパイロット信号の個数で除算し、パイロット信号の平均値を算出する。
【００１６】
ｉｉｉ）最後にこの値に適当な係数を掛けることによりデマッピングの基準値を算出する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような方法では、マルチパス、干渉、雑音等の影響で、他のパイロット信号と比べて信頼性の低いパイロット信号があった場合、パイロット信号の平均値を定数倍することで求められるデマッピング基準値の精度が悪くなる可能性があるという問題点があった。
【００１８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ＯＦＤＭ方式により伝送される信号を受信したデジタル信号受信装置において、デマッピング基準値として精度のよい値を用いることが可能なデジタル信号受信装置を提供することである。
【００１９】
この発明の他の目的は、ＯＦＤＭ方式により伝送される信号を受信したデジタル信号受信装置において、インターリーブ処理に必要とされるメモリ容量を抑制した上で、デマッピング基準値として精度のよい値を用いることが可能なデジタル信号受信装置を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、信頼性情報信号によりパイロット信号の信頼性を判定し、信頼できると判定したパイロット信号を用いてパイロット信号の平均値算出を行なう。このようにすることで、より信頼できるパイロット信号の平均値を求めることができるので、パイロット信号の平均値を定数倍することで求められるデマッピングの基準値の精度を向上させることが可能となる。
【００２１】
すなわち、請求項１記載のデジタル信号受信装置は、フレーム単位で直交周波数分割多重方式で伝送される信号であって、フレームは、複数のシンボルを含み、かつ、各シンボルはガードインターバルと有効データである複数のセグメントとを有して、各シンボル内において複数のセグメントのグループ毎にデータ変調方式を可変として伝送される信号を受信するデジタル信号受信装置であって、受信信号を高速フーリエ変換処理するための高速フーリエ変換処理手段と、高速フーリエ変換処理手段の出力に基づいて、セグメントごとに含まれるパイロット信号に対する信頼性を検出するための信頼性検出手段と、信頼性検出手段の検出結果に応じて、所定の信頼度を満たすパイロット信号を抽出し、抽出されたパイロット信号の平均値に基づいて、変調方式に対応するコンスタレーション上の基準値を算出する基準値算出手段と、高速フーリエ変換処理手段の出力に基づいて、セグメント毎に対応する変調方式に応じて、少なくともコンスタレーション上のいずれの基準値に対応するかを示す情報を出力するためのデマッピング処理手段と、デマッピング処理手段の出力に基づいて、最尤復号処理により誤り訂正を行なう復号処理手段とを備える。
【００２２】
請求項２記載のデジタル信号受信装置は、請求項１記載のデジタル信号受信装置の構成に加えて、直交周波数分割多重方式で伝送される信号は、時間インターリーブ処理を施されており、デジタル信号受信装置は、デマッピング処理手段の出力に基づいて、時間インターリーブ処理の逆変換である時間デインターリーブ処理を行ない、復号処理手段に与える時間デインターリーブ処理手段をさらに備える。
【００２３】
請求項３記載のデジタル信号受信装置は、請求項１記載のデジタル信号受信装置の構成に加えて、直交周波数分割多重方式で伝送される信号は、時間インターリーブ処理を施されており、デジタル信号受信装置は、高速フーリエ変換処理手段の出力に基づいて、時間インターリーブ処理の逆変換である時間デインターリーブ処理を行ない、デマッピング処理処理手段に与える時間デインターリーブ処理手段をさらに備える。
【００２４】
請求項４記載のデジタル信号受信装置は、請求項２または３記載のデジタル信号受信装置の構成に加えて、複数のセグメントのグループは、信頼性検出手段での信頼性評価のための参照信号を有する第１のグループと、信頼性検出手段での信頼性評価のための参照信号を有さない第２のグループとを含み、信頼性検出手段は、第１のグループに対して信頼性情報を付加し、基準値算出手段は、第１のグループに対して、信頼性情報に基づいて、所定の信頼度を満たすパイロット信号を抽出し、抽出されたパイロット信号の平均値を算出するための第１平均値算出手段と、第２のグループに対して、抽出されたパイロット信号の平均値を算出するための第２平均値算出手段とを含む。
【００２５】
請求項５記載のデジタル信号受信装置は、請求項４記載のデジタル信号受信装置の構成に加えて、第１平均値算出手段は、信頼性情報に基づいて、所定の信頼度を満たすパイロット信号を２の乗数個抽出する信頼性判定手段と、信頼性判定手段の出力を受けて、平均値を算出するための除算手段とを含む。
【００２６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態について、以下図面に従って詳細に説明する。なお、以下の説明では、ＯＦＤＭ方式を用いてデータの伝送を行なうシステムとして、地上波デジタル放送を例にとることとし、本願に係るデジタル信号受信装置は、地上波デジタル放送受信機であるものとして説明する。
【００２７】
［実施の形態１］
［地上波デジタル放送のデータ構造］
以下では、まず、地上波デジタル放送受信機の構成を説明するための前提として、地上波デジタル放送のデータ構造について説明する。
【００２８】
図１は、地上波デジタル放送受信機で受信するＯＦＤＭ方式のデータの構造を説明するための概念図である。
【００２９】
１つのＯＦＤＭフレームは、図１に示すように、２０４個のＯＦＤＭシンボルで構成される。ＯＦＤＭシンボルは有効データ区間と無効データ区間（ガードインターバル、ヌルキャリア）で構成されている。
【００３０】
図２は、図１に示したＯＦＤＭシンボルの構成を示す図である。
１つのＯＦＤＭシンボル内の有効データ区間は、データのグループ（データセグメント）にパイロット信号を付加したＯＦＤＭセグメントを１３個配置した構成をとる。
【００３１】
地上波デジタル放送の仕様では、１３個のセグメントを最大３つの階層に分割し、階層ごとに変調方式を指定することが可能である。
【００３２】
図３は、１ＯＦＤＭセグメントの構成をより詳しく説明するための図である。１つのＯＦＤＭセグメントは、図３に示すように、０番目から（ｎ−１）番目までのｎ個のキャリアからなる。
【００３３】
図４は、１つのＯＦＤＭセグメントの構成のモード依存性を説明するための図である。
【００３４】
図４を参照して、１ＯＦＤＭセグメントを構成するデータ信号のキャリア数、パイロット信号のキャリア数等は、モードごとに決まっており、このキャリア数の合計がｎ個となるように設定されている。
【００３５】
ＯＦＤＭ方式の変調には、ＤＱＰＳＫ（Differential QPSK）、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭの４種類があり、それぞれマッピングの方法が異なる。また、ＤＱＰＳＫ方式は差動変調方式、その他は同期変調方式と呼ばれる。差動変調方式と同期変調方式では、ＯＦＤＭセグメントのデータ信号内に挿入するパイロット信号の種類や配置位置が異なるが、１ＯＦＤＭセグメント内に含まれるパイロット信号の合計数は図４に示すように規定されている。
【００３６】
［地上波デジタル放送受信機１０００の構成］
次に、地上波デジタル放送受信機の回路構成の一例について説明する。
【００３７】
図５は、このような実施の形態１の地上波デジタル放送受信機１０００の回路構成を示す概略ブロック図である。
【００３８】
図５を参照して、地上波デジタル放送受信機１０００は、ＯＦＤＭ変調方式に従って変調された信号をアンテナ１００で受信し、その信号をチューナ部１０２でベースバンドにダウンコンバートする。
【００３９】
さらに、チューナ部１０２の出力をＡ／Ｄ変換回路１０４でアナログデジタル変換を行ない、同期回路１０６で、クロック同期やシンボル同期等各種同期処理を行なった後に、高速フーリエ変換部（以下、ＦＦＴ部）１０８に受信信号が入力される。
【００４０】
ＦＦＴ部１０８においてフーリエ変換が行なわれた後、ＯＦＤＭフレームデコーダ１１０によるデコードが行なわれ、さらに、差動復調部１１２による復調またはＳＰ復調部１１４によるスキャッタードパイロットによる復調や、さらにＴＭＣＣ復号部１１６によるＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）信号に対するＴＭＣＣ復号などが行なわれる。
【００４１】
ここで、ＴＭＣＣ信号により、現在用いられている変調方式の種別、誤り訂正の符号化率等の情報が伝達される。差動復調部１１２における差動復調の際、ＤＱＰＳＫ方式で変調されているデータはＱＰＳＫ方式で復調可能なデータに変換される。
【００４２】
次に、パイロットパルス生成部１２０において、パイロットパルスを生成し、ＴＭＣＣ情報解析部１２２において、ＴＭＣＣ情報の分析を行なって、これ以降の処理演算に必要な信号を生成する。
【００４３】
これらの処理と並行して、後に説明するように、信頼性検出処理部１１８において、ＦＦＴ出力データの信頼性情報検出処理を行なう。
【００４４】
引続き、これらの信号をもとにして周波数デインターリーブ処理部１２４が周波数デインターリーブを行ない、変調分割部１２８において変調方式ごとに信号を分岐させて、プレデマッピング処理部１３０、１３２、１３４のいずれかで、「プレデマッピング処理」を行なう。
【００４５】
周波数デインターリーブ処理と並行して、デマッピング基準値算出部１２６は、後に説明するようにデマッピングのための基準値を算出する。また、「プレデマッピング処理」とは、後に詳しくに説明するように、各キャリアごとに入力のＩ軸データ、Ｑ軸データが、どの基準値に最も近いかを求め、Ｉ、Ｑそれぞれ最も近い基準点と、その基準点から見たデータのＩ、Ｑそれぞれの向きと距離の情報を持つ形式のビットデータに変換する処理である。
【００４６】
ここで、プレデマッピング処理部１３０はＱＰＳＫ変調方式での受信信号に対応した処理を行ない、プレデマッピング処理部１３２は１６ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した処理を行ない、プレデマッピング処理部１３４は６４ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した処理を行なう。
【００４７】
各プレデマッピング処理部１３０、１３２、１３４からの出力に対して、変調合成部１３６が変調方式に応じて信号を合成する。
【００４８】
変調合成部１３６からのプレデマッピング結果に対して、信頼性補正処理部１３８は、信頼性検出部１１８からの信頼性情報に基づく補正処理を行なう。
【００４９】
続いて、時間デインターリーブ処理部１４０において、時間デインターリーブ処理を行ない、その出力データをビット変換部１４２において、これ以降の処理を行なうためのデータ形式に変換する。
【００５０】
階層分割部１４４が受信信号の階層に応じて階層分割を行なった後、階層ごとにビットデインターリーブ処理部１４６．１〜１４６．３およびデパンクチャード処理部１４８．１〜１４８．３が、ビットデインターリーブ処理およびデパンクチャード処理を行なう。
【００５１】
デパンクチャード処理部１４８．１〜１４８．３からの信号に基づいて階層合成部１５０が合成した各階層のＴＳＰまたはヌルパケット生成部１５２からのヌルＴＳＰを、ＴＳ再生部１５４がトランスポートストリーム（Transport Stream:TS）に再生し、ビタビ復号部１５６はＴＳ再生部１５４からの信号に対してビタビ復号により誤り訂正を行なう。
【００５２】
最後に、ビタビ復号部１５６の出力を階層分割部１５８が再び受信信号の階層に応じて階層分割して、各階層ごとにバイトデインターリーブ処理部１６０．１〜１６０．３およびエネルギ逆拡散部１６２．１〜１６２．３が、バイトデインターリーブ処理およびエネルギ逆拡散を行なった後、再び階層合成し、リードソロモン復号部（以後、ＲＳ復号部）１６４でリード・ソロモン復号により誤り訂正を行なった後、最終的なトランスポートストリームＴＳとして出力する。
【００５３】
以後は、図１４と同様にして、ＭＰＥＧデコードを行ない、デジタル／アナログ変換を行なえば、映像／音声出力が得られる。
【００５４】
以上説明した地上波デジタル放送受信機１０００の構成において、図１４の従来の受信装置５０００の構成と異なる部分は、主として、第１には、信頼性検出処理部１１８およびデマッピング基準値算出部１２６が設けられる構成となっていることであり、第２には、従来の受信機５０００のデマッピング回路１６に代えて、プレデマッピング処理部１３０、１３２、１３４およびビット変換回路１４２を備える構成となっていることである。第３には、時間デインターリーブ回路１５に代えて、時間デインターリーブ処理部１４０を備える構成となっていることである。
【００５５】
以下、図５に示した地上波デジタル放送受信機１０００の各部の構成のうち、特に、信頼性検出処理部１１８、デマッピング基準値算出部１２６、プレデマッピング処理部１３０〜１３２および信頼性補正処理部１３８について以下にさらに詳しく説明する。
【００５６】
［信頼性検出処理部の動作］
まず、信頼性検出処理部１１８の構成について説明する。
【００５７】
受信信号には、マルチパス、干渉、雑音等の影響で信頼性の低くなったキャリアが存在する場合がある。そこで、ＦＦＴ後の信頼性検出処理部１１８において、パイロット信号のうちスキャッタードパイロット信号（以下、ＳＰ信号）を用いてＳＰ信号の分散より各キャリアの信頼性の高さを検出する。
【００５８】
このようなＳＰ信号を用いた各キャリアの信頼性の評価については、文献１：原田、相澤、佐藤、杉本著、「地上伝送路特性を考慮した誤り制御」、１９９８年映像情報メディア学会年次大会３−１に記載されている。
【００５９】
以下、簡単に説明すると、信頼度Ｒの求め方としては、上述のとおりＳＰの分散から求める。つまり、受信ＳＰの受信レベルをＩ（ｔ，ｆ）、Ｑ（ｔ，ｆ）としたときの信頼度Ｒを以下の式（１）から求めることにする。
【００６０】
【数１】
ただし、Ａはしきい値を含む係数、Ｉｒｅｆ（ｆ）、Ｑｒｅｆ（ｆ）は、受信信号Ｉ（ｔ，ｆ）、Ｑ（ｔ，ｆ）の時間方向の平均値である。式（１）の分子は受信レベルの平均値を示し、受信振幅が大きいほど信頼度Ｒは大きくなる。また、式（１）の分母は分散を示し、妨害が大きいほど信頼度Ｒは小さくなる。
【００６２】
すなわち、信頼性検出処理部１１８は、シンボル内に周期的に位置しているＳＰ信号に着目し、ＳＰ信号のレベルの平均値を算出し、各ＳＰのレベルと比較してそのＳＰ信号の信頼度を検出する。信頼性検出処理部１１８は、この信頼度Ｒを当該ＳＰ信号の信頼性情報とするとともに、ＳＰ以外のキャリアはそのキャリアに最も近いＳＰ信号の信頼性情報をこのキャリアの信頼性情報とする。このようにして、同期変調の階層内のキャリアすべてに対して信頼性情報を付加する。
【００６３】
ただし、ＳＰ信号は同期変調部にのみ含まれるので、信頼性情報は同期変調部だけで検出される。
【００６４】
図６は、信頼性検出処理部１１８の付加する信頼性情報を示す図である。
信頼性検出処理部１１８は、図６に示すように、検出結果をビタビ軟判定の重み付けに反映できるような３ビットの信号として出力する。
【００６５】
パイロット信号のキャリアもデータ信号のキャリアと同様にこの信頼性検出を行なう。
【００６６】
図７は、ＯＦＤＭフレーム内のＳＰ信号の分布を示す図である。ＳＰ信号は、同期変調部に、１２キャリアに１回、４シンボルに１回挿入される構成となっている。
【００６７】
［デマッピング基準値算出部１２６の動作］
図８は、デマッピング基準値算出部１２６の動作を説明するための図である。
【００６８】
デマッピング基準値はパイロット平均値をデータ信号のレベルに変換し、図８のように各変調方式ごとに定められた基準値算出のための係数を掛けることによって求められる。
【００６９】
パイロット信号は、変調側でデータ信号に比べて４／３倍されており、パイロット平均値をデータ信号のレベルに変換するために、パイロット信号を３／４倍する。また、各変調方式の最小の基準値は、ＤＱＰＳＫ、ＱＰＳＫならレベル変換後のパイロット信号の１／√２倍、１６ＱＡＭならレベル変換後のパイロット信号の１／√１０倍、６４ＱＡＭならレベル変換後のパイロット信号の１／√４２倍でそれぞれ求められる。すなわち、デマッピングの基準値はパイロット平均値の定数倍で求められる。
【００７０】
ただし、デマッピング基準値算出部１２６の処理について、デマッピング基準値の精度を向上させるためのパイロット平均値の抽出、算出方法についてはさまざまな方法が考えられる。
【００７１】
図９は、デマッピング基準値算出部１２６の構成を示す概略ブロック図である。
【００７２】
図９を参照して、デマッピング基準値算出部１２６は、ＴＭＣＣ情報解析部１２２から受けとったデータからパイロット信号を抽出するためのパイロット信号抽出部２００と、パイロット信号抽出部２００からのデータが同期変調の階層のデータである場合に、デマッピング基準値の精度を向上させるために、パイロット信号の信頼性判定を行なって信頼できるパイロット信号を抜出すためのパイロット信号信頼性判定部２０２と、パイロット信号信頼性判定部２０２からの信号の平均値を算出するための平均値算出部２０４．１と、パイロット信号抽出部２００からのデータが差動変調の階層のデータである場合に、パイロット信号抽出部２００からの信号の平均値を算出するための平均値算出部２０４．２と、平均値算出部２０４．１および２０４．２からの出力を受けて、階層ごとにパイロット信号の平均値を選択する平均値選択部２０６と、平均値選択部２０６からの出力を受けて、各階層の変調方式に対応したデマッピング基準値を算出する基準値演算部２０８とを備える。
【００７３】
以下では、デマッピング基準値算出部１２６において、信頼できるパイロット信号を抜出してデマッピング基準値を算出するための動作の可能な構成を説明する。
【００７４】
（第１の方式）
まず、第１に、デマッピング基準値算出部１２６は、受信信号が同期変調方式のみで構成されているとき、１シンボルに含まれるすべてのパイロット信号のうち、信頼できると判断したパイロット信号を抜出して、抜出したパイロット信号の平均値を求める。このパイロット平均値を求めたデマッピング基準値をシンボル内のすべてのデータに適用してプレデマッピングを行なう、という構成とすることが可能である。
【００７５】
言いかえると、受信信号の同期変調の階層内に等間隔に挿入されているパイロット信号のうちのＳＰ信号に基づいて、図５に示したような信頼性検出部１１８において、図６のような信頼性情報信号が同期変調の階層でのみ生成される。
【００７６】
同期変調の階層のみからなるシンボルの場合、すべてのパイロット信号に信頼性情報が付加されているので、この信号を用いてすべてのパイロット信号に対して信頼性判定を行ない、信頼できるパイロット信号のみを抜出して加算し、パイロット平均値を求める、という処理を行なうことになる。
【００７７】
（第２の方式）
第２に、デマッピング基準値算出部１２６は、受信信号が差動変調方式と同期変調方式の組合せで構成されているとき、パイロット抽出部２００により、１シンボル内の全階層（最大３階層）を差動変調方式で変調されている階層の集合である差動変調部と、同期変調方式で変調されている階層の集合である同期変調部とに分ける。
【００７８】
差動変調部にはＳＰ信号が挿入されていないので、差動変調部のキャリアは信頼性情報が検出されない。第２の方式では、特に、差動変調部と同期変調部のパイロット信号平均値の差が大きい場合を想定する。この場合、差動変調部と同期変調部で別々のパイロット平均値を用いてデマッピング基準値を求めた方が精度が向上すると考えられる。
【００７９】
よって、差動変調部に含まれたパイロット信号はすべて抜出し、平均値算出部２０４．２で差動変調部内のパイロット信号の平均値を求める。
【００８０】
一方、同期変調部に関しては、同期変調部に含まれるすべてのパイロット信号のうち、パイロット信号信頼性判定部２０２により信頼できると判断したパイロット信号を抜出して、平均値算出部２０４．２で抜出したパイロット信号の平均値を求める。
【００８１】
平均値選択部２０６により、各変調部ごとに、パイロット平均値から求めたデマッピング基準値を求め、このようにして求められたデマッピング基準値を各変調部内のデータに適用してプレデマッピングを行なう。
【００８２】
（第３の方式）
第３には、第２の方式と同様に、受信信号が差動変調方式と同期変調方式の組合せで構成されているとき、１シンボル内の全階層（最大３階層）を差動変調方式で変調されている階層の集合である差動変調部と同期変調方式で変調されている階層の集合である同期変調部に分ける。
【００８３】
差動変調部にはＳＰ信号が挿入されていないので、差動変調部のキャリアは信頼性情報が検出されない。第３の方式では、特に、差動変調部と同期変調部パイロット信号平均値の差が小さい場合を想定する。第３の方式の場合、差動変調部は、信頼性が不明なパイロット平均値よりも、信頼性を考慮した同期変調部のパイロット平均値を用いてデマッピング基準値を求めた方が精度は向上すると考えられる。
【００８４】
したがって、平均値選択部２０６は、差動変調部のパイロット平均値を採用せず、同期変調部に含まれるすべてのパイロット信号のうち、パイロット信号信頼性判定部２０２で信頼できると判断したパイロット信号を抜出して、平均値算出部２０４．１において求められた抜出したパイロット信号の平均値を採用する。
【００８５】
このパイロット平均値より求めたデマッピング基準値をシンボル内のすべてのデータに適用してプレデマッピングを行なう。
【００８６】
（第４の方式）
第４には、上述したような第１の方式では、パイロット信号信頼性判定部２０２で信頼できると判断したパイロット信号の個数が、平均値算出部２０４．１での平均処理の除算処理の除数に相当する。この除数は、パイロット信号の総数を超えない範囲で自由な値をとるので、平均値算出部２０４．１の除算回路が複雑化する可能性がある。
【００８７】
そこで、第４の方式としては、パイロット信号信頼性判定部２０２は、１シンボルに含まれるすべてのパイロット信号のうち、信頼できると判断したパイロット信号を適当な２の冪乗の個数だけ抜出し、平均値算出部２０４．１は、抜出したパイロット信号の平均値を求めるという構成にする。このような方式を用いることで、ビットシフトだけで除算処理ができるようになり、回路規模を縮小することができる。
【００８８】
このパイロット平均値を求めたデマッピング基準値をシンボル内のすべてのデータに適用してプレデマッピングを行なう。
【００８９】
（第５の方式）
第５には、上述したような第２の方式においても、同期変調部のパイロット平均値を算出する際、第１の方法と同様の理由で、除算回路が複雑化する可能性がある。
【００９０】
そこで、第５の方法としては、同期変調部に含まれるすべてのパイロット信号のうち、信頼できると判断したパイロット信号を適当な２の冪乗の個数だけ抜出して、抜出したパイロット信号の平均値を求めることにする。このような方式を用いることで、ビットシフトだけで除算処理ができるようになり、回路規模を縮小することが可能となる。
【００９１】
差動変調部に関しては、上述したような第２の方法と同様に含まれるパイロット信号をすべて抜出し、差動変調部内のパイロット信号の平均値を求める。
【００９２】
各変調部ごとに、パイロット平均値から求めたデマッピング基準値の変調部内のデータに適用してプレデマッピングを行なう。
【００９３】
（第６の方式）
第６には、上述したような第３の方式においても、同期変調部のパイロット平均値を算出する際、第１および第２の方法と同様の理由で、除算回路が複雑化する可能性がある。
【００９４】
そこで、第６の方式としては、同期変調部に含まれるすべてのパイロット信号のうち、信頼できると判断したパイロット信号を適当な２の冪乗の個数だけ抜出して、抜出したパイロット信号の平均値を求める構成とする。このような構成とすることで、ビットシフトだけ除算処理ができるようになり、回路規模を縮小することが可能となる。
【００９５】
このパイロット平均値を求めたデマッピング基準値をシンボル内のすべてのデータに適用してプレデマッピングを行なう。
【００９６】
以上のようないずれかの方式により、パイロット信号の定数倍で求められるデマッピングの基準値の精度を向上させることが可能となる。
【００９７】
［プレデマッピング処理部１３０〜１３４の動作］
プレデマッピング処理部１３０〜１３４は、各キャリアごとに入力のＩ軸データ、Ｑ軸データがどの基準値に最も近いかを求め、Ｉ、Ｑそれぞれ最も近い基準点と、その基準点から見たデータのＩ、Ｑそれぞれの向きと距離の情報を持つ形式のビットデータに変換する。
【００９８】
つまり、プレデマッピング処理部１３０〜１３４は、ＦＦＴ部１０８によりフーリエ変換され、周波数デインターリーブ処理部１２４で周波数デインターリーブされたデータを、そのＩ軸データおよびＱ軸データからデマッピングして、値を直接表わすデータとする。このデマッピングは送信側の変調方式に応じて行なうが、ビット数最大の６４ＱＡＭに対応し得るように、デマッピング後のデータのビット数は６とする。変調がＱＰＳＫのときは６ビットのうち上位２ビットを、１６ＱＡＭのときは６ビットのうち上位４ビットを使用して、他は冗長ビットとする。
【００９９】
ここで、地上波デジタル放送用のＯＦＤＭ方式の変調では、誤り訂正符号として畳込み符号を採用しており、復調においてはこの符号を用いて誤り訂正を行なう。畳込み符号の訂正方法の１つとしてビタビ復号法があり、受信装置１０００でもビタビ復号部１５６により誤り訂正を行なうことができる。
【０１００】
ビタビ復号法においては、入力データを“１”または“０”に設定する方法以外に、入力データの値の確からしさを用いる方法がある。すなわち、入力データを３ビットで表わして、３ビットの値が“１１１”のときはデータの値はほぼ確実に“１”、“１０１”のときはデータの値は“１”である可能性が高いが“０”である可能性も多少あるとして誤り訂正する方法である。この方法を用いれば誤り訂正能力は向上する。
【０１０１】
これを可能とするために、プレデマッピング回路１３０〜１３４によるデマッピングに際し、データの値を示す６ビットに、その値の確からしさを示すビットを付加する構成とすることも可能である。以下、この方法について説明する。
【０１０２】
図１０、図１１、図１２は、それぞれ、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭの変調におけるデータの値の配置を示すコンスタレーション図である。
【０１０３】
これらの配置はグレイ（ＧＲＡＹ）コードと呼ばれるもので、ＩＱ座標平面上での隣り合う格子点の値は１つのビットのみ異なる。
【０１０４】
たとえば、図１２の右上付近の値“００００１１”の格子点について見ると、その左側の格子点の値は、“００１０１１”、右側の格子点の値は“０００００１”、上側の格子点の値は“００００１０”、左側の格子点の値は“０００１１１”である。
【０１０５】
デマッピングは、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭの変調に応じて、図１０、図１１または図１２のデータの配置を再現するものである。ただし、伝送路におけるフェージング等の影響のため、フーリエ変換後のＩ軸データとＱ軸データが示す座標は格子点からずれる。このずれをＩ軸方向とＱ軸方向に分けて、各方向のずれをｎビットで表わして、これらを確からしさを示す情報としてデータの値に付加する。すなわち、デマッピングのデータを（６＋２ｎ）ビットで表現する。
【０１０６】
ずれを示すためのビット数ｎは１以上であればいくらでもよいが、時間デインターリーブに必要なメモリの容量に影響するから、ビット数ｎは３程度とするのが適当である。その場合、プレデマッピング回路１３０〜１３４が出力する個々のデータは１２ビットとなる。ビット変換部１４２は、この１２ビットのデータのうち、値を示す２．４または６の各ビットを、それぞれ確からしさを含む形式の３ビットに変換して、ビタビ復号部１５６での処理に適した形式のデータに変換する。
【０１０７】
具体例として、６４ＱＡＭによる変調で、デマッピングにおけるＩ軸データとＱ軸データが図１２の◎を付した位置Ｐを示す場合について説明する。
【０１０８】
位置Ｐは値“００００１１”の格子点に最も近く、この値をデータの値とする。ただし、下位２ビット（第５ビットと第６ビット）の値の確からしさは低い。そこで、値“００００１１”の格子点からの位置Ｐのずれを、Ｉ軸方向およびＱ軸方向それぞれについて３ビットで表わす。ここで、３ビットの最上位のビット（ＭＳＢ）をずれの方向（正負）を表わす符号とし、下位２ビットでずれの大きさを表わす。ずれの大きさは“００”〜“１１”の４段階で表現する。
【０１０９】
位置Ｐの場合、Ｉ軸方向については正方向にずれており、その大きさは右側の格子点までの距離の１／４をやや越えているので、“１１０”とする。Ｑ軸方向については、正方向にずれており、その大きさは僅かであるので、“１０１”とする。このずれを示す情報を付加した全体のデータは“００００１１１１０１０１”となる。このデータは、時間デインターリーブで変更されることなく、ビット変換部１４２に与えられる。
【０１１０】
ビット変換部１４２は、データの値を示す６ビットのうち、値が“１”である可能性が高いビットを“１１１”、値が“０”である可能性の高いビットを“０００”とし、これらのどちらでもないビットを、値が“１”である可能性と“０”である可能性のどちらが高いかの程度に応じて、“１１０”〜“００１”のいずれかとする。今の場合、データの値を示す上位４ビットはいずれも値“０”である可能性が高いので、これらは“０００”、“０００”、“０００”、“０００”とする。第５ビットは、その値“１”と第７〜第９ビットの“１１０”という情報により、“１０１”とし、第６ビットはその値“１”と第１０〜第１２ビットの“１０１”という情報により“１１０”とする。各３ビットからなるこれらの６データは、ビタビ復号部１５６に与えられ、誤り訂正に用いられる。
【０１１１】
このように、デマッピングに際して値の確からしさを示す情報をデータに付加することで、誤り訂正が可能になり、データを良好に再生することができる。
【０１１２】
以上説明したとおり、このような構成では、プレデマッピング回路１３０〜１３４では、現在のＴＭＣＣ情報を参照しながら変調方式に応じて、入力データを軟判定ビタビ復号用プレデマッピングデータに変換して出力する。
【０１１３】
［信頼性補正処理部１３８の動作］
次に、信頼性による補正処理について説明する。
【０１１４】
信頼性補正処理部１３８では、図６のような各キャリアの信頼性情報により、信頼性を判定し、補正が必要と判断したときは、基準点から見たデータ距離情報の絶対値に、補正の度合いに応じた値を加算して出力する。
【０１１５】
［時間デインターリーブ処理部１４０の動作］
時間デインターリーブ処理部１４０は、周波数デインターリーブされ信頼性補正処理が行なわれた後のデータを時間デインターリーブする。これらのデインターリーブでは、各データは（６＋２ｎ）ビットのままで扱われる。
【０１１６】
ビット変換部１４２では、上述の通り、時間デインターリーブされた（６＋２ｎ）ビットのデータを、変調方式に応じて、有効な２ビット、４ビットまたは６ビットのデータに対応するビタビ軟判定処理ができるようなデータ形式に変換する。
【０１１７】
このような構成では、時間デインターリーブの対象とするデータは、Ｉ軸データとＱ軸データの２種類ではなく、デマッピング後の１種類であるから、それぞれのデマッピングに必要であったメモリ容量を大幅に減少させることになる。しかも、デマッピングされる各データはＩ軸データやＱ軸データよりもビット数が少ないから必要なメモリの容量はさらに減少する。
【０１１８】
以上のような構成により、インターリーブ処理のためのメモリ容量を低減することが可能となる。
【０１１９】
［実施の形態２］
図１３は、実施の形態２の地上波デジタル放送受信機２０００の回路構成を示す概略ブロック図である。
【０１２０】
地上波デジタル放送受信機２０００は、地上波デジタル放送受信機１０００とは異なり、周波数デインターリーブ後プレデマッピングを行なわず、先に時間デインターリーブ処理部１４１で時間デインターリーブを行なってから、デマッピング処理部１３１、１３３，１３５でデマッピングを行なう構成となっている。
【０１２１】
ここで、デマッピング処理部１３１はＱＰＳＫ変調方式での受信信号に対応した処理を行ない、デマッピング処理部１３３は１６ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した処理を行ない、デマッピング処理部１３５は６４ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した処理を行なう。
【０１２２】
また、プレデマッピング処理を行なわないことに対応して、地上波デジタル放送受信機２０００では、ビット変換部１４２も設けられていない。
【０１２３】
地上波デジタル放送受信機２０００のデマッピング基準値算出部１２６の動作も、実施の形態１の第１〜第６の方式と同様の動作が可能である。
【０１２４】
以上のような構成でも、実施の形態１と同様に、パイロット信号の定数倍で求められるデマッピングの基準値の精度を向上させることが可能となる。
【０１２５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１２６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係るデジタル信号受信装置は、信頼性情報信号を用いて信頼性の低いパイロット信号を除外し、パイロット信号の平均値を算出することにより、パイロット信号の定数倍で求められるデマッピングの基準値の精度を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 地上波デジタル放送受信機で受信するＯＦＤＭ方式のデータの構造を説明するための概念図である。
【図２】 図１に示したＯＦＤＭシンボルの構成を示す図である。
【図３】 １ＯＦＤＭセグメントの構成をより詳しく説明するための図である。
【図４】 １つのＯＦＤＭセグメントの構成のモード依存性を説明するための図である。
【図５】 地上波デジタル放送受信機１０００の回路構成を示す概略ブロック図である。
【図６】 信頼性検出処理部１１８の付加する信頼性情報を示す図である。
【図７】 ＯＦＤＭフレーム内のＳＰ信号の分布を示す図である。
【図８】 デマッピング基準値算出部１２６の動作を説明するための図である。
【図９】 デマッピング基準値算出部１２６の構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】 ＱＰＳＫ変調におけるデータの値の配置を示すコンスタレーション図である。
【図１１】 １６ＱＡＭ変調におけるデータの値の配置を示すコンスタレーション図である。
【図１２】 ６４ＱＡＭ変調におけるデータの値の配置を示すコンスタレーション図である。
【図１３】 実施の形態２の地上波デジタル放送受信機２０００の回路構成を示す概略ブロック図である。
【図１４】 従来のＯＦＤＭ方式の受信装置５０００の構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１００ アンテナ、１０２ チューナ部、１０４ Ａ／Ｄ変換回路、１０６ 同期回路、１０８ ＦＦＴ部、１１０ ＯＦＤＭフレームデコーダ、１１２ 差動復調部、１１４ ＳＰ復調部、１１６ ＴＭＣＣ復号部、１２０ パイロットパルス生成部、１２２ ＴＭＣＣ情報解析部、１１８ 信頼性検出処理部、１２４ 周波数デインターリーブ処理部、１２６ デマッピング基準値算出部、１２８ 変調分割部、１３０，１３２，１３４ プレデマッピング処理部、１３１，１３３，１３５ デマッピング処理部、１３６ 変調合成部、１３８ 信頼性補正処理部、１４０，１４１ 時間デインターリーブ処理部、１４２ ビット変換部、１４４ 階層分割部、１４６．１〜１４６．３ ビットデインターリーブ処理部、１４８．１〜１４８．３ デパンクチャード処理部、１５０ 階層合成部、１５２ ヌルパケット生成部、１５４ ＴＳ再生部、１５６ ビタビ復号部、１５８ 階層分割部、１６０．１〜１６０．３ バイトデインターリーブ処理部、１６２．１〜１６２．３ エネルギ逆拡散部、１６４ ＲＳ復号部、２００ パイロット信号抽出部、２０２ パイロット信号信頼性判定部、２０４．１，２０４．２ 平均値算出部、２０６ 平均値選択部、２０８ 基準値演算部、１０００，２０００ 地上波デジタル放送受信機。
Claims (5)
- フレーム単位で直交周波数分割多重方式で伝送される信号であって、前記フレームは、複数のシンボルを含み、かつ、各前記シンボルはガードインターバルと有効データである複数のセグメントとを有して、各前記シンボル内において複数のセグメントのグループ毎にデータ変調方式を可変として伝送される信号を受信するデジタル信号受信装置であって、
受信信号を高速フーリエ変換処理するための高速フーリエ変換処理手段と、
前記高速フーリエ変換処理手段の出力に基づいて、前記セグメントごとに含まれるパイロット信号に対する信頼性を検出するための信頼性検出手段と、
前記信頼性検出手段の検出結果に応じて、所定の信頼度を満たすパイロット信号を抽出し、前記抽出されたパイロット信号の平均値に基づいて、前記変調方式に対応するコンスタレーション上の基準値を算出する基準値算出手段と、
前記高速フーリエ変換処理手段の出力に基づいて、前記セグメント毎に対応する変調方式に応じて、少なくともコンスタレーション上のいずれの基準値に対応するかを示す情報を出力するためのデマッピング処理手段と、
前記デマッピング処理手段の出力に基づいて、最尤復号処理により誤り訂正を行なう復号処理手段とを備える、デジタル信号受信装置。 - 前記直交周波数分割多重方式で伝送される信号は、時間インターリーブ処理を施されており、
前記デジタル信号受信装置は、
前記デマッピング処理手段の出力に基づいて、前記時間インターリーブ処理の逆変換である時間デインターリーブ処理を行ない、前記復号処理手段に与える時間デインターリーブ処理手段をさらに備える、請求項１記載のデジタル信号受信装置。 - 前記直交周波数分割多重方式で伝送される信号は、時間インターリーブ処理を施されており、
前記デジタル信号受信装置は、
前記高速フーリエ変換処理手段の出力に基づいて、前記時間インターリーブ処理の逆変換である時間デインターリーブ処理を行ない、前記デマッピング処理処理手段に与える時間デインターリーブ処理手段をさらに備える、請求項１記載のデジタル信号受信装置。 - 前記複数のセグメントのグループは、
前記信頼性検出手段での信頼性評価のための参照信号を有する第１のグループと、
前記信頼性検出手段での信頼性評価のための参照信号を有さない第２のグループとを含み、
前記信頼性検出手段は、前記第１のグループに対して信頼性情報を付加し、
前記基準値算出手段は、
前記第１のグループに対して、前記信頼性情報に基づいて、所定の信頼度を満たすパイロット信号を抽出し、前記抽出されたパイロット信号の平均値を算出するための第１平均値算出手段と、
前記第２のグループに対して、前記抽出されたパイロット信号の平均値を算出するための第２平均値算出手段とを含む、請求項２または３記載のデジタル信号受信装置。 - 前記第１平均値算出手段は、
前記信頼性情報に基づいて、所定の信頼度を満たすパイロット信号を２の乗数個抽出する信頼性判定手段と、
信頼性判定手段の出力を受けて、前記平均値を算出するための除算手段とを含む、請求項４記載のデジタル信号受信装置。
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