JP3968470B2 - ディジタル放送受信装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重化伝送（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を採用したディジタル放送の受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル信号を伝送する方式として、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）なる変調方式を採用し、マルチパス歪の影響を受け難くした放送方式が普及しつつある。ＯＦＤＭ変調方式は、直交する多数の副搬送波（サブキャリア）を伝送帯域内に設け、伝送するデータを前記各サブキャリアの振幅及び位相に割り当て、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）によりディジタル変調する方式である。
【０００３】
図５はＯＦＤＭにおける伝送シンボルを説明する図である。ＯＦＤＭ方式により変調された送信信号は、図５に示すようなＯＦＤＭシンボルと呼ばれる伝送シンボル単位で伝送される。変調に際しては、伝送される情報は分割され、複数のサブキャリアを用いて変調され、前記伝送シンボルの集合体として伝送される。図５において、一つのＯＦＤＭシンボル（ｔ１〜ｔ４）は、ｔ１〜ｔ２のガード期間（以下、ガードインタバルとも記す）とｔ２〜ｔ４の有効シンボル期間とからなる。前記有効シンボル期間は送信時にＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）が行われる信号期間であり、この有効シンボルの最後部（ｔ３〜ｔ４）の波形がガード期間（ガードインタバル）にコピーされている。ｔ１及びｔ４はＯＦＤＭシンボルの境界であり、ガードインタバル（ｔ１〜ｔ２）は、ＯＦＤＭシンボルの境界から所定の区間がこれに割り当てられる。
【０００４】
前記ＯＦＤＭ方式を採用した地上波ディジタル放送の規格としては、例えば、ＤＶＢ−Ｔ（Digital Video Broadcasting-Terrestrial）やＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting -Terrestrial）などが提案されている。そして、例えば、ＤＶＢ−Ｔ規格（２Ｋモード）においては、有効シンボル内に、２０４８本のサブキャリアが含まれており、そのサブキャリア間隔は４.４６４ＫＨｚとなる。また、有効シンボル内の２０４８本のサブキャリアのうち、１７０４本のサブキャリアにデータが変調されている。また、ガードインタバルは、有効シンボルの１／４、又は１／８、又は１／１６、又は１／３２の時間長の信号とされる。
【０００５】
ここで、ディジタル放送受信装置の従来例の構成について、その概略を説明する。
図８はＯＦＤＭ方式によるディジタル放送を受信する従来例のディジタル放送受信装置のブロック図を示す図である。図８に示すディジタル放送受信装置６０は、チューナ３１と、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）３３と、直交復調器３５と、有効シンボル抽出部３７と、ＦＦＴ３９と、信号復調部４１と、ウインドウ同期部５０ｂとを備えている。ウインドウ同期部５０ｂは、ガード相関部５１、伝送パラメータデコーダ５４、ＳＰ抽出部５３、逆フーリエ変換部５５、スイッチ５６、タイミング信号生成部５２を有する。
【０００６】
ディジタル放送の放送波は図示しないアンテナにより受信され、ＲＦ信号としてチューナ３１に与えられる。ＲＦ信号はチューナ３１で増幅されるとともにＩＦ信号に周波数変換され、Ａ／Ｄ３３に与えられる。
ＩＦ信号はＡ／Ｄ３３でディジタル信号に変換され、直交復調器３５に与えられる。Ａ／Ｄ３３は、ＤＶＢ−Ｔ規格（２Ｋモード）においては、例えば、このＯＦＤＭ時間領域信号の有効シンボルを２０４８サンプル、ガードインタバルを例えば５１２サンプルでサンプリングされるようなクロックで量子化する。直交復調器３５は、所定の周波数のＴＣＸＯで生成されるクロックを用いて、Ａ／Ｄ３３でディジタル化されたＩＦ信号を直交復調し、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を有効シンボル抽出部３７及びウインドウ同期部５０ｂのガード相関部５１に与える。
【０００７】
直交復調器３５から出力されるベースバンドのＯＦＤＭ信号は、ＦＦＴ（フーリエ変換）演算される前の時間領域の信号であり、実軸成分（Ｉチャンネル信号）と、虚軸成分（Ｑチャネル信号）とからなる複素信号である。
ウインドウ同期部５０ｂは、ＦＦＴ３９でのＦＦＴ演算範囲（以下、ＦＦＴウインドウとも記す）を制御するためのウインドウ同期信号ＷＦを生成し、有効シンボル抽出部３７に与える。有効シンボル抽出部３７はウインドウ同期部５０ｂから与えられたウインドウ同期信号ＷＦに基づいて、ガード期間（ガードインタバル）の時間長分の信号をＯＦＤＭシンボルから除去することによって有効シンボルを抽出し、フーリエ変換演算を行うＦＦＴ３９に与える。
【０００８】
ＦＦＴ３９は、ＯＦＤＭの時間領域信号に対してＦＦＴ演算を行って、各サブキャリアに直交変調されているデータを抽出し、信号復調部４１とウインドウ同期部５０ｂのＳＰ抽出部５３及び伝送パラメータデコーダ５４へ与える。伝送パラメータはＩＳＤＢ−ＴではＴＭＣＣ信号（Transmission Mode Configuration Control）として伝送され、ＤＶＢ−ＴではＴＰＳ信号として伝送される。ＦＦＴ３９から出力される信号は、ＦＦＴされた後のいわゆる周波数領域の信号である。
ＦＦＴ３９は、有効シンボル長の範囲（例えば２０４８サンプルの範囲）に対してＦＦＴ演算を行う。その演算範囲（ＦＦＴウインドウ）がウインドウ同期部５０ｂのタイミング信号生成部５２から与えられるウインドウ同期信号ＷＦに基づき制御される。ＦＦＴウインドウの開始位置は、最先に到達する受信信号におけるＯＦＤＭシンボルの境界と、最先に到達する受信信号におけるガードインタバルの終了位置との間に設定される。
【０００９】
ＦＦＴ３９から出力されるＯＦＤＭの周波数領域信号は、ＯＦＤＭの時間領域信号と同様に、実軸成分（Ｉチャンネル信号）と虚軸成分（Ｑチャネル信号）とで構成される複素信号である。
ウインドウ同期部５０ｂは、直交復調器３５から出力されるＯＦＤＭの時間領域信号からガード相関のピーク位置を求め、ＦＦＴ３９より出力されるＯＦＤＭの周波数領域信号から遅延プロファイルを求め、ウインドウ同期信号ＷＦを生成して有効シンボル抽出部３７に与えるが、ウインドウ同期部５０ｂについては、後で詳述する。
【００１０】
図８を用いて説明したように、ＯＦＤＭ方式によるディジタル放送を受信する受信装置では、受信したＯＦＤＭ信号に対してＦＦＴ演算を行うことにより、ＯＦＤＭ信号の復調が行われる。このために、受信装置はまず、有効シンボルとガードインタバルとから構成されるＯＦＤＭシンボルに対して、有効シンボルと同一の長さの演算範囲（ＦＦＴウインドウ）を定め、定められた部分のデータを前記ＦＦＴウインドウによりＯＦＤＭシンボルから切り出し、切り出された部分のデータに対してＦＦＴ演算を行う。
【００１１】
前記ＦＦＴ演算の演算範囲を定めるＦＦＴウインドウの位置を推定する方法としては、ガード相関のピーク位置を用いる方法と、遅延プロファイルを用いる方法とがある。ＯＦＤＭ信号のいずれのキャリアの変調方式もＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）等の差動系である場合には、ガード相関のピーク位置からＯＦＤＭシンボルの先頭位置を推定し、ＯＦＤＭ信号がＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の同期系変調方式のキャリアを含む場合は、遅延プロファイルからＯＦＤＭシンボルの先頭位置を推定する。
【００１２】
ウインドウ同期部５０ｂの伝送パラメータデコーダ５４はＯＦＤＭ信号から伝送パラメータを伝送する信号を抽出してスイッチ５６に与える。スイッチ５６は、伝送パラメータデコーダ５４から出力されるＯＦＤＭの変調方式を示す情報に基づいて、タイミング信号生成部５２に与える信号を切り替える。すなわち、変調方式が差動系のみである場合はガード相関部５１の出力をタイミング信号生成部５２に与え、変調方式が同期系を含む場合は逆フーリエ変換部５５から出力される遅延プロファイルをタイミング信号生成部５２に与える。
【００１３】
ＯＦＤＭ変調方式が差動系のみである場合は、タイミング信号生成部５２では、ガード相関部５１から与えられたガード相関結果からガード相関がピークを示す位置を検出して、その位置情報に応じてウインドウ同期信号ＷＦを生成する。一方、ＯＦＤＭ変調方式が同期系を含む場合は、タイミング信号生成部５２では、逆フーリエ変換部５５から与えられた遅延プロファイルから前ゴースト又は主信号の位置を検出し、その位置情報に応じてウインドウ同期信号ＷＦを生成する。
なお、前記前ゴーストとは、受信電力が最も大きい主信号より前に到達する遅延波を指す。また、遅延プロファイルは、前ゴースト又は後ゴーストと主信号との間の遅延時間を示すとともに、各ゴースト信号と主信号との電力比を示す。
【００１４】
図６はガード相関のピーク位置を説明する図である。ガード相関の算出は図８に示すガード相関部５１で行われる。図６に示すように、ガード相関を算出する場合、まず、ＦＦＴ演算される前のＯＦＤＭ信号を、有効シンボル期間に相当する時間だけ遅延させて、この遅延波のガードインタバル部分の波形と、遅延していないＯＦＤＭ信号後半部分の波形（即ち、ガードインタバルのコピー元の信号波形）との相関性を求め、ＯＦＤＭシンボルの境界を求める。
具体的には、図６において、（ａ）は遅延していない元のＯＦＤＭ信号を示し、（ｂ）は元のＯＦＤＭ信号を有効シンボル期間長だけ遅延させた信号を示す。（ｃ）はガード相関結果を示す。
【００１５】
ガード相関結果を算出するには、まず（ａ）の信号と（ｂ）の信号を乗算器で乗算する。（ｂ）に示す遅延された信号のガードインタバル部分では、（ａ）に示す遅延なしの信号と一致するため相関が得られ、それ以外の区間では相関が現れない。乗算結果は、積分の開始点を移動させながらガード期間長にわたってスライド積分される。この算出の結果、（ｃ）に示すように、遅延なしの信号におけるシンボルの境界にピークが出る三角形の波形が得られる。この三角波がピークを示す位置はガード相関がピークを示す位置であり、三角波のピークからピークまでの期間はシンボル長と一致するため、この三角形の位置からフーリエ変換処理を行なうウインドウ位置を概略決めることができる。
【００１６】
次に、遅延プロファイルの生成について図８を用いて説明する。図８に示すウインドウ同期部５０ｂは遅延プロファイル演算部であるＳＰ抽出部５３とＦＦＴ５５とを含む。ＦＦＴ３９から出力されるＯＦＤＭの周波数領域信号はＳＰ抽出部５３と伝送パラメータデコーダ５４とに与えられる。伝送パラメータデコーダ５４はＯＦＤＭ信号から伝送パラメータを抽出してスイッチ５６に与える。ＳＰ抽出部５３はＯＦＤＭ信号からパイロット信号（Scattered Pilot：シンボル時間及びキャリア周波数方向に周期的に分散した搬送波を特定の位相及び振幅で変調した信号）を抽出して逆フーリエ変換を行うＩＦＦＴ５５に与える。ＩＦＦＴ５５はパイロット信号に対して逆ＦＦＴ演算を行い、得られる遅延プロファイルをスイッチ５６に与える。スイッチ５６は伝送パラメータに含まれる、変調方式を示す情報に基づいて、タイミング信号生成部５２に与える信号を切り替える。
【００１７】
前記したように、遅延プロファイルはパイロット信号（Scattered Pilot）を用いて生成される。そして、遅延プロファイルを用いることにより、ＯＦＤＭ信号の後ゴーストを検出できるだけでなく、前ゴーストをも検出することができる。ＯＦＤＭ信号に前ゴーストが含まれる場合には、一つのＦＦＴウインドウ内にＯＦＤＭ信号の異なるシンボルが混在するのを防ぐために、ＦＦＴウインドウ位置が前ゴーストの有効シンボル期間と一致するように、ウインドウ同期信号ＷＦを生成する。
ＯＦＤＭの変調方式が全てのキャリアが差動系である場合は、前記ＳＰ信号（Scattered Pilot）が含まれないために、遅延プロファイルを生成することができず、タイミング信号生成部５２は、ガード相関部５１から出力されるガード相関結果を用いてウインドウ同期信号ＷＦを生成する。この場合、前ゴーストを検出することはできないため、前記したような前ゴーストの有効シンボル期間に合わせてウインドウ同期信号ＷＦを生成することはできない。
【００１８】
図７は前ゴーストと後ゴーストとがある場合の遅延プロファイルを例示する図である。図７において、横軸は時間軸であり、（ａ）は受信電力が最も大きい主信号を示し、（ｂ）は前記主信号より後に到達する後ゴーストを示し、（ｃ）は主信号より前に到達する前ゴーストを示し、（ｄ）は遅延プロファイルを示す。ＯＦＤＭ信号の変調方式が同期系を含む場合には、ＯＦＤＭ信号から演算によって遅延プロファイルを求めることができる。図７に示す例は、主信号に前ゴーストと後ゴーストが重畳して受信される例であり、主信号より時間的に前に到達する最先到達信号は、前ゴーストにおけるシンボル境界、すなわち前ゴーストにおけるガード期間の開始位置を示している。そして（ｄ）に示す遅延プロファイルから、前ゴーストにおけるシンボル境界及び主信号におけるシンボル境界が検出され、ＦＦＴ演算する区間（ＦＦＴウインドウ位置）は、シンボル間干渉を防止するために、主信号における有効シンボル期間ではなく前ゴーストにおける有効シンボル期間に相当する位置に制御される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、ＯＦＤＭ信号の変調方式が同期系を含む場合には、遅延プロファイルを算出し、この遅延プロファイルを用いてＦＦＴウインドウ位置を制御することが可能である。しかしながら、図８に示すように、遅延プロファイルの算出にはＦＦＴ演算及び逆ＦＦＴ演算を行う必要があり、遅延プロファイルの演算結果が得られるまでに例えば１０シンボル期間に相当する程度の長時間を要する。このため、ＦＦＴウインドウ位置の制御において、遅延プロファイルの演算時間に起因する時間遅れが、制御ループ内の伝達関数の位相遅れを大きくする。そして、ＦＦＴウインドウが正常な位置に制御されるまでに要する時間が長くなったり、制御ループのゲインを大きくできないために制御誤差が残り易くなったりするという問題があった。
【００２０】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＯＦＤＭ変調方式によるディジタル放送を受信する際に、前ゴースト信号を含む遅延波を受信した場合にも、速やかにＦＦＴウインドウを適切な位置へ制御し、受信信号の品質を向上させることである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、第１の発明は、分割した情報を複数のサブキャリアで変調して生成した有効シンボル期間と、該有効シンボル期間の一部期間の信号を複写して生成したガード期間とからなる伝送シンボルを伝送単位とする直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を受信するディジタル放送受信装置において、前記一つの有効シンボル期間と同一長の演算範囲を前記伝送シンボルから切り出し、該演算範囲をフーリエ変換して情報を復調するフーリエ変換（ＦＦＴ）部と、前記ＯＦＤＭ信号と該ＯＦＤＭ信号を有効シンボル期間長だけ遅延させた信号との相関を求めてガード相関結果を出力するガード相関部と、前記ＯＦＤＭ信号から抽出したパイロット信号を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して、前記ＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルを求める遅延プロファイル演算部と、前記ガード相関結果に応じた信号と前記遅延プロファイルに応じた信号とを混合し、前記演算範囲を制御するタイミング信号を前記混合した結果の信号に基づいて生成するタイミング信号生成部とを備えるようにしたディジタル放送受信装置である。
【００２２】
第２の発明は、第１の発明のディジタル放送受信装置において、前記タイミング信号生成部はシンボル位置検出部を含み、前記シンボル位置検出部は、前記ガード相関部の出力に基づいてガード相関のピーク位置の誤差を検出して出力し、前記遅延プロファイル演算部の出力に基づいて、最先に到達する受信信号の位置を出力するようにしたディジタル放送受信装置である。
【００２３】
第３の発明は、第２の発明のディジタル放送受信装置において、前記タイミング信号生成部は、前記シンボル位置検出部から出力される前記ガード相関のピーク位置の誤差と前記位置とを所定の割合で加算する混合部を含むようにしたディジタル放送受信装置である。
【００２４】
第４の発明は、第２の発明のディジタル放送受信装置において、前記シンボル位置検出部で検出されたガード相関のピーク位置の変動が予め定めた所定値以上である場合には、前記検出された所定値以上の変動を所定値で制限して出力するようにしたディジタル放送受信装置である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明のディジタル放送受信装置は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を受信する受信装置であって、一つの有効シンボル期間と同一長の演算範囲（ＦＦＴウインドウ）を伝送シンボルから切り出し、該演算範囲をフーリエ変換して情報を復調する。ＯＦＤＭ信号のいずれのキャリアもＳＰ（Scattered Pilot）を含んでいない場合には、前記ＦＦＴウインドウの位置を制御するウインドウ同期信号を、ガード相関のピーク位置に基づいて生成し、ＯＦＤＭ信号のキャリアが前記ＳＰを含む場合には、前記ウインドウ同期信号を、ガード相関のピーク位置に応じた信号と遅延プロファイルに応じた信号とを混合した信号に応じて生成する。
【００２６】
ＯＦＤＭ信号の変調方式が同期系を含み、遅延プロファイルを用いてＦＦＴウインドウ位置を制御する場合に、ガード相関結果を算出するのに要する時間は、遅延プロファイルを演算する時間に比して短いために、受信開始後、速やかにＦＦＴウインドウを概略正しい位置に制御できる。また、遅延プロファイルの演算時間に起因する制御系における時間遅れが、ガード相関結果を併用することによって短縮され、ＦＦＴウインドウ位置を制御する制御系のループゲインを大きくすることができ、制御時に残るＦＦＴウインドウ位置の残存制御誤差を小さくすることができる。
【００２７】
以下、本発明の実施例について、図と共に説明する。図３は本発明ディジタル放送受信装置の実施例を示すブロック図である。図３に示すディジタル放送受信装置３０と、図８に示すディジタル放送受信装置６０とで、同一機能、同一作用の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３と図８との主たる違いは、ウインドウ同期部５０ｂに代えてウインドウ同期部５０が設けられている点である。
【００２８】
ウインドウ同期部５０は、ＦＦＴ３９でのＦＦＴ演算範囲（ＦＦＴウインドウ）を制御するためのウインドウ同期信号ＷＳを生成し、有効シンボル抽出部３７に与える。有効シンボル抽出部３７はウインドウ同期部５０から与えられたウインドウ同期信号ＷＳに基づいて、ガード期間（ガードインタバル）の時間長分の信号をＯＦＤＭシンボルから除去することによって有効シンボルを抽出し、ＦＦＴ３９に与える。
ＦＦＴ３９は、ＯＦＤＭの時間領域信号に対してＦＦＴ演算を行って、各サブキャリアに直交変調されているデータを抽出し、信号復調部４１とウインドウ同期部５０のＳＰ抽出部５３及び伝送パラメータデコーダ５４へ与える。
【００２９】
ＦＦＴ３９は、有効シンボル長の範囲（例えば２０４８サンプルの範囲）に対してＦＦＴ演算を行う。その演算範囲（ＦＦＴウインドウ）がウインドウ同期部５０のタイミング信号生成部７０から与えられるウインドウ同期信号ＷＳに基づき制御される。ＦＦＴウインドウの開始位置は、最先に到達する受信信号におけるＯＦＤＭシンボルの境界と、最先に到達する受信信号におけるガードインタバルの終了位置との間に設定される。
ＦＦＴ３９から出力される信号は、ＦＦＴされた後のいわゆる周波数領域の信号であり、ＯＦＤＭの時間領域信号と同様に、実軸成分（Ｉチャンネル信号）と虚軸成分（Ｑチャネル信号）とで構成される複素信号である。
【００３０】
直交復調器３５から出力されるベースバンドのＯＦＤＭ信号は、ＦＦＴ（フーリエ変換）演算される前の時間領域の信号であり、実軸成分（Ｉチャンネル信号）と、虚軸成分（Ｑチャネル信号）とからなる複素信号である。ウインドウ同期部５０のガード相関部５１には直交復調器３５からＯＦＤＭの時間領域の信号が与えられ、ガード相関部５１ではＯＦＤＭ信号のガード相関係数が算出され、このガード相関結果がタイミング信号生成部７０に与えられる。
一方、伝送パラメータに含まれる変調方式を示す情報が伝送パラメータデコーダ５４からタイミング信号生成部７０に与えられ、逆フーリエ変換部５５からＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルがタイミング信号生成部７０に与えられる。
【００３１】
タイミング信号生成部７０の動作は、伝送パラメータデコーダ５４から与えられる変調方式を示す情報に基づいて制御される。すなわち、ＯＦＤＭ信号のいずれのキャリアもＳＰ（Scattered Pilot）を含んでいない場合には、タイミング信号生成部７０はガード相関部５１から出力されるガード相関結果に基づいてウインドウ同期信号ＷＳを生成する。また、ＯＦＤＭ信号のキャリアが前記ＳＰを含む場合には、タイミング信号生成部７０は前記ガード相関結果に応じた信号と前記遅延プロファイルに応じた信号とを混合し、この混合結果の信号に基づいてウインドウ同期信号ＷＳを生成する。
そして、有効シンボル抽出部３７はタイミング信号生成部７０から与えられたウインドウ同期信号ＷＳに基づいて、ＯＦＤＭシンボルからその有効シンボルと同一の長さの演算範囲（ＦＦＴウインドウ）を切り出して、この切り出された演算範囲のデータに対してＦＦＴ３９がフーリエ変換演算を行う。
【００３２】
図４は図３に示すタイミング信号生成部７０の構成を示すブロック図である。図４において、タイミング信号生成部７０は、ピーク位置誤差検出部９と前ゴースト／主信号位置検出部１９とからなるシンボル位置検出部１０、混合部２０、タイミング検出部２７、信号発生部２８とで構成される。
ピーク位置誤差検出部９にはガード相関部５１からガード相関結果が与えられる。ピーク位置誤差検出部９は、ガード相関結果から、ガード相関のピーク位置を検出し、前記ピーク位置に応じた信号ＰＰを混合部２０に与える。前記ピーク位置に応じた信号ＰＰは、例えばそのピーク位置の基準位置からの誤差である。前ゴースト／主信号位置検出部１９には逆フーリエ変換部５５から遅延プロファイルが与えられる。前ゴースト／主信号位置検出部１９では、最先に到達する受信信号のシンボル境界が検出される。前ゴースト／主信号位置検出部１９から混合部２０に対して前記遅延プロファイルに応じた信号ＳＢが与えられる。
【００３３】
混合部２０には伝送パラメータデコーダ５４からＯＦＤＭの変調方式を示す情報が与えられる。混合部２０は、ＯＦＤＭ信号のいずれのキャリアも前記ＳＰを含んでいない場合には、ピーク位置誤差検出部９から出力された信号ＰＰをタイミング検出部２７に与える。また、ＯＦＤＭ信号のキャリアが前記ＳＰを含む場合には、混合部２０は前ゴースト／主信号位置検出部１９から出力された信号ＳＢとピーク位置誤差検出部９から出力された信号ＰＰとを混合して、混合信号ＳＭをタイミング検出部２７に与える。タイミング検出部２７は混合部２０から与えられた混合信号ＳＭに基づいて、ウインドウ同期信号の開始点となるタイミングを検出して信号発生部２８に与え、信号発生部２８はタイミング検出部２７から与えられたタイミングに基づいてウインドウ同期信号ＷＳを発生する。
【００３４】
図１は本発明に係るタイミング信号生成部７０の具体例を示すブロック図であり、図４に示すタイミング信号生成部７０の一実施例である。
図１と図４とで、同一構成、同一作用の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１において、ピーク位置誤差検出部９は図４に示すピーク位置誤差検出部９の一実施例であり、ピーク位置検出部１１、減算器１２、リミッタ１３、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５で構成される。ピーク位置検出部１１にはガード相関部５１からガード相関結果が与えられる。
【００３５】
ピーク位置検出部１１は、与えられたガード相関結果からガード相関結果のピーク位置を検出し、その結果を減算器１２に与える。減算器１２ではＬＰＦ１５から与えられるピーク位置の過去の平均値との差分を得てリミッタ１３に与える。リミッタ１３は、入力されたピーク位置の誤差の大きさが所定の閾値を超えている場合に、その誤差の大きさを前記閾値で制限してＬＰＦ１５に与える。ＬＰＦ１５は伝送シンボル長に対して十分大きな時定数で高域分を除去し、出力を減算器１２に与える。リミッタ１３は、ピーク位置の誤差信号ＰＰを係数２３へ出力する。
【００３６】
図１の混合部２０は図４に示す混合部２０の一実施例を示し、係数２３、スイッチ２１、係数２４、加算器２５で構成される。スイッチ２１は伝送パラメータデコーダ５４から与えられる、ＯＦＤＭ信号の変調方式を示す情報により制御される。すなわち、いずれのキャリアもＳＰ（Scattered Pilot）を含んでいない場合には、逆フーリエ変換部５５で遅延プロファイルが得られないから、スイッチ２１は前ゴースト／主信号位置検出部１９の出力ＳＢを係数２４に与えず、いずれかのキャリアが前記ＳＰを含む場合には、逆フーリエ変換部５５で遅延プロファイルが得られるから、前ゴースト／主信号位置検出部１９の出力ＳＢを係数２４に与える。
【００３７】
リミッタ１３から出力された信号ＰＰと前ゴースト／主信号位置検出部１９から出力された信号ＳＢには、係数α、係数βがそれぞれ乗算され、その乗算結果同士が加算器２５で加算される。すなわち、混合部２０は信号ＰＰと信号ＳＢとを係数α、係数βで重み付けをして混合する。加算器２５の出力ＳＭはタイミング検出部２７に与えられる。信号発生部２８はタイミング検出部２７で検出されたＦＦＴウインドウの開始点を基準にしてウインドウ同期信号ＷＳを発生し、有効シンボル抽出部３７に出力する。
【００３８】
なお、図示は省略されているが、受信開始直後に最初にガード相関のピーク位置が検出されたときには、そのピーク位置をタイミング検出部２７で検出し、該検出した信号により信号発生部２８をリセットする。すなわち、信号発生部２８は前記検出されたピーク位置を、最先に到達した受信信号のシンボル境界であると判断してウインドウ同期信号ＷＳの立ち上がりの位置を前記ピーク位置にリセットする。信号発生部２８は一旦リセットされると、伝送シンボルのガード期間と有効シンボル期間に応じたウインドウ同期信号を出力し続けるが、その立ち上がりのタイミングがタイミング検出部２７の出力により制御される。
【００３９】
図２は本発明に係るＦＦＴウインドウ位置を例示する図である。図２に示す例は、ＯＦＤＭ信号が同期系変調方式のキャリアを含み、且つ受信信号に後ゴーストと前ゴーストとが含まれている場合の例である。
（ａ）は受信電力が最も大きい主信号を示し、遅延していない直接波の信号を示す。（ｂ）は前記主信号より後に到達する後ゴーストを示し、（ｃ）は主信号より時間的に前に到達する前ゴーストを示す。この場合のガード相関のピーク位置は、図６を用いて説明したように、（ｃ）に示す最先に到達した受信信号のシンボル境界に一致する。また、この場合の遅延プロファイルは、図７を用いて説明した通りであり、この遅延プロファイルから主信号のシンボル境界が検出されるとともに、最先到達信号から前ゴーストのシンボル境界が検出される。
【００４０】
仮に、受信信号に前ゴーストが含まれてなく、主信号と後ゴーストだけであると仮定すると、この場合のＦＦＴウインドウ（Ｎ）を制御するウインドウ同期信号ＷＳ（Ｎ）は、ＦＦＴウインドウ位置と主信号の有効シンボル期間とが一致するように、前記ガード相関結果に応じた信号及び前記遅延プロファイルに応じた信号によって制御される。
しかし、図２に示すように前ゴーストが含まれている場合には、ＦＦＴウインドウ（Ｐ）を制御するウインドウ同期信号ＷＳ（Ｐ）は、前ゴーストの有効シンボル期間に対応する位置に制御される。
【００４１】
前記したように、本発明におけるディジタル放送受信装置においては、受信したＯＦＤＭ信号のいずれのキャリアもＳＰ（Scattered Pilot）を含んでいない場合には、遅延プロファイルが得られないから、ガード相関係数のピーク位置に応じた信号に基づいてウインドウ同期信号ＷＳを発生する。この場合、ＯＦＤＭ信号に含まれるゴースト信号の位置に関係なく、ＦＦＴウインドウの位置は主信号の有効シンボル期間と一致するよう制御される。
一方、受信したＯＦＤＭ信号のキャリアが前記ＳＰを含む場合には、ガード相関のピーク位置に応じた信号と、遅延プロファイルが示すシンボル位置に応じた信号とに基づいて、ウインドウ同期信号ＷＳを発生する。
【００４２】
受信したＯＦＤＭ信号が同期系変調方式のキャリアを含む場合であっても、受信開始直後は、遅延プロファイルの演算結果が出力されないので、ウインドウ同期信号ＷＳはガード相関のピーク位置に基づいて生成され、ＦＦＴウインドウの位置は主信号の有効シンボル期間と概略一致するように制御される。その後、遅延プロファイルが出力されるようになると、ウインドウ同期信号ＷＳはガード相関のピーク位置と遅延プロファイルとに基づいて生成され、前ゴーストがない場合は、ＦＦＴウインドウの位置は主信号の有効シンボル期間と概略一致するように制御され、前ゴーストがある場合は、ＦＦＴウインドウの位置は前ゴーストの有効シンボル期間と概略一致するように制御される。
【００４３】
以上詳述したように、本発明を適用した実施の形態によれば、ＯＦＤＭ信号の変調方式が同期系を含む場合に、受信開始直後は、ＦＦＴウインドウ位置がガード相関のピーク位置に基づいて速やかに制御され、その後遅延プロファイルが出力されると、ＦＦＴウインドウ位置はガード相関のピーク位置と遅延プロファイルとの両方に基づいて制御されるから、受信信号に前ゴーストが含まれる場合にもＦＦＴウインドウを正しい位置に制御することができる。また、受信中に受信信号のシンボル位置が変動すると、その変動分がガード相関のピーク位置に応じて速やかに制御系に伝達されるから、ＦＦＴウインドウ位置の制御系の時間遅れが小さくなり、制御系のループゲインを大きくすることができて、残存制御誤差を小さくすることができる。このように、受信信号のシンボル位置を速やかに検出してＦＦＴウインドウ位置を制御することにより、ディジタル放送受信装置の受信信号の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタイミング信号生成部７０の具体例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るＦＦＴウインドウ位置を例示する図である。
【図３】本発明ディジタル放送受信装置の実施例を示すブロック図である。
【図４】図３に示すタイミング信号生成部７０の構成を示すブロック図である。
【図５】ＯＦＤＭにおける伝送シンボルを説明する図である。
【図６】ガード相関のピーク位置を説明する図である。
【図７】前ゴーストと後ゴーストとがある場合の遅延プロファイルを例示する図である。
【図８】ＯＦＤＭ方式によるディジタル放送を受信する従来例のディジタル放送受信装置のブロック図を示す図である。
【符号の説明】
９ ピーク位置誤差検出部
１０ シンボル位置検出部
１１ ピーク位置検出部
１２、１７ 減算器
１３ リミッタ
１５ ＬＰＦ
１９ 前ゴースト／主信号シンボル位置検出部
２１ スイッチ
２３、２４ 係数
２５ 加算器
２７ タイミング検出部
２８ 信号発生部
３５ 直交復調器
３７ 有効シンボル抽出部
３９ ＦＦＴ（フーリエ変換部）
４１ 信号復調部
５０ ウインドウ同期部
５１ ガード相関部
５３ パイロット信号抽出部（ＳＰ抽出部）
５５ ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換部）
７０ タイミング信号生成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、直交周波数分割多重化伝送（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）方式を採用したディジタル放送の受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル信号を伝送する方式として、直交周波数分割多重方式（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）なる変調方式を採用し、マルチパス歪の影響を受け難くした放送方式が普及しつつある。ＯＦＤＭ変調方式は、直交する多数の副搬送波（サブキャリア）を伝送帯域内に設け、伝送するデータを前記各サブキャリアの振幅及び位相に割り当て、ＰＳＫ（Phase Shift Keying）やＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）によりディジタル変調する方式である。
【０００３】
図５はＯＦＤＭにおける伝送シンボルを説明する図である。ＯＦＤＭ方式により変調された送信信号は、図５に示すようなＯＦＤＭシンボルと呼ばれる伝送シンボル単位で伝送される。変調に際しては、伝送される情報は分割され、複数のサブキャリアを用いて変調され、前記伝送シンボルの集合体として伝送される。図５において、一つのＯＦＤＭシンボル（ｔ１〜ｔ４）は、ｔ１〜ｔ２のガード期間（以下、ガードインタバルとも記す）とｔ２〜ｔ４の有効シンボル期間とからなる。前記有効シンボル期間は送信時にＩＦＦＴ（逆フーリエ変換）が行われる信号期間であり、この有効シンボルの最後部（ｔ３〜ｔ４）の波形がガード期間（ガードインタバル）にコピーされている。ｔ１及びｔ４はＯＦＤＭシンボルの境界であり、ガードインタバル（ｔ１〜ｔ２）は、ＯＦＤＭシンボルの境界から所定の区間がこれに割り当てられる。
【０００４】
前記ＯＦＤＭ方式を採用した地上波ディジタル放送の規格としては、例えば、ＤＶＢ−Ｔ（Digital Video Broadcasting-Terrestrial）やＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting -Terrestrial）などが提案されている。そして、例えば、ＤＶＢ−Ｔ規格（２Ｋモード）においては、有効シンボル内に、２０４８本のサブキャリアが含まれており、そのサブキャリア間隔は４.４６４ＫＨｚとなる。また、有効シンボル内の２０４８本のサブキャリアのうち、１７０４本のサブキャリアにデータが変調されている。また、ガードインタバルは、有効シンボルの１／４、又は１／８、又は１／１６、又は１／３２の時間長の信号とされる。
【０００５】
ここで、ディジタル放送受信装置の従来例の構成について、その概略を説明する。
図８はＯＦＤＭ方式によるディジタル放送を受信する従来例のディジタル放送受信装置のブロック図を示す図である。図８に示すディジタル放送受信装置６０は、チューナ３１と、アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）３３と、直交復調器３５と、有効シンボル抽出部３７と、ＦＦＴ３９と、信号復調部４１と、ウインドウ同期部５０ｂとを備えている。ウインドウ同期部５０ｂは、ガード相関部５１、伝送パラメータデコーダ５４、ＳＰ抽出部５３、逆フーリエ変換部５５、スイッチ５６、タイミング信号生成部５２を有する。
【０００６】
ディジタル放送の放送波は図示しないアンテナにより受信され、ＲＦ信号としてチューナ３１に与えられる。ＲＦ信号はチューナ３１で増幅されるとともにＩＦ信号に周波数変換され、Ａ／Ｄ３３に与えられる。
ＩＦ信号はＡ／Ｄ３３でディジタル信号に変換され、直交復調器３５に与えられる。Ａ／Ｄ３３は、ＤＶＢ−Ｔ規格（２Ｋモード）においては、例えば、このＯＦＤＭ時間領域信号の有効シンボルを２０４８サンプル、ガードインタバルを例えば５１２サンプルでサンプリングされるようなクロックで量子化する。直交復調器３５は、所定の周波数のＴＣＸＯで生成されるクロックを用いて、Ａ／Ｄ３３でディジタル化されたＩＦ信号を直交復調し、ベースバンドのＯＦＤＭ信号を有効シンボル抽出部３７及びウインドウ同期部５０ｂのガード相関部５１に与える。
【０００７】
直交復調器３５から出力されるベースバンドのＯＦＤＭ信号は、ＦＦＴ（フーリエ変換）演算される前の時間領域の信号であり、実軸成分（Ｉチャンネル信号）と、虚軸成分（Ｑチャネル信号）とからなる複素信号である。
ウインドウ同期部５０ｂは、ＦＦＴ３９でのＦＦＴ演算範囲（以下、ＦＦＴウインドウとも記す）を制御するためのウインドウ同期信号ＷＦを生成し、有効シンボル抽出部３７に与える。有効シンボル抽出部３７はウインドウ同期部５０ｂから与えられたウインドウ同期信号ＷＦに基づいて、ガード期間（ガードインタバル）の時間長分の信号をＯＦＤＭシンボルから除去することによって有効シンボルを抽出し、フーリエ変換演算を行うＦＦＴ３９に与える。
【０００８】
ＦＦＴ３９は、ＯＦＤＭの時間領域信号に対してＦＦＴ演算を行って、各サブキャリアに直交変調されているデータを抽出し、信号復調部４１とウインドウ同期部５０ｂのＳＰ抽出部５３及び伝送パラメータデコーダ５４へ与える。伝送パラメータはＩＳＤＢ−ＴではＴＭＣＣ信号（Transmission Mode Configuration Control）として伝送され、ＤＶＢ−ＴではＴＰＳ信号として伝送される。ＦＦＴ３９から出力される信号は、ＦＦＴされた後のいわゆる周波数領域の信号である。
ＦＦＴ３９は、有効シンボル長の範囲（例えば２０４８サンプルの範囲）に対してＦＦＴ演算を行う。その演算範囲（ＦＦＴウインドウ）がウインドウ同期部５０ｂのタイミング信号生成部５２から与えられるウインドウ同期信号ＷＦに基づき制御される。ＦＦＴウインドウの開始位置は、最先に到達する受信信号におけるＯＦＤＭシンボルの境界と、最先に到達する受信信号におけるガードインタバルの終了位置との間に設定される。
【０００９】
ＦＦＴ３９から出力されるＯＦＤＭの周波数領域信号は、ＯＦＤＭの時間領域信号と同様に、実軸成分（Ｉチャンネル信号）と虚軸成分（Ｑチャネル信号）とで構成される複素信号である。
ウインドウ同期部５０ｂは、直交復調器３５から出力されるＯＦＤＭの時間領域信号からガード相関のピーク位置を求め、ＦＦＴ３９より出力されるＯＦＤＭの周波数領域信号から遅延プロファイルを求め、ウインドウ同期信号ＷＦを生成して有効シンボル抽出部３７に与えるが、ウインドウ同期部５０ｂについては、後で詳述する。
【００１０】
図８を用いて説明したように、ＯＦＤＭ方式によるディジタル放送を受信する受信装置では、受信したＯＦＤＭ信号に対してＦＦＴ演算を行うことにより、ＯＦＤＭ信号の復調が行われる。このために、受信装置はまず、有効シンボルとガードインタバルとから構成されるＯＦＤＭシンボルに対して、有効シンボルと同一の長さの演算範囲（ＦＦＴウインドウ）を定め、定められた部分のデータを前記ＦＦＴウインドウによりＯＦＤＭシンボルから切り出し、切り出された部分のデータに対してＦＦＴ演算を行う。
【００１１】
前記ＦＦＴ演算の演算範囲を定めるＦＦＴウインドウの位置を推定する方法としては、ガード相関のピーク位置を用いる方法と、遅延プロファイルを用いる方法とがある。ＯＦＤＭ信号のいずれのキャリアの変調方式もＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）等の差動系である場合には、ガード相関のピーク位置からＯＦＤＭシンボルの先頭位置を推定し、ＯＦＤＭ信号がＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ、６４ＱＡＭ等の同期系変調方式のキャリアを含む場合は、遅延プロファイルからＯＦＤＭシンボルの先頭位置を推定する。
【００１２】
ウインドウ同期部５０ｂの伝送パラメータデコーダ５４はＯＦＤＭ信号から伝送パラメータを伝送する信号を抽出してスイッチ５６に与える。スイッチ５６は、伝送パラメータデコーダ５４から出力されるＯＦＤＭの変調方式を示す情報に基づいて、タイミング信号生成部５２に与える信号を切り替える。すなわち、変調方式が差動系のみである場合はガード相関部５１の出力をタイミング信号生成部５２に与え、変調方式が同期系を含む場合は逆フーリエ変換部５５から出力される遅延プロファイルをタイミング信号生成部５２に与える。
【００１３】
ＯＦＤＭ変調方式が差動系のみである場合は、タイミング信号生成部５２では、ガード相関部５１から与えられたガード相関結果からガード相関がピークを示す位置を検出して、その位置情報に応じてウインドウ同期信号ＷＦを生成する。一方、ＯＦＤＭ変調方式が同期系を含む場合は、タイミング信号生成部５２では、逆フーリエ変換部５５から与えられた遅延プロファイルから前ゴースト又は主信号の位置を検出し、その位置情報に応じてウインドウ同期信号ＷＦを生成する。
なお、前記前ゴーストとは、受信電力が最も大きい主信号より前に到達する遅延波を指す。また、遅延プロファイルは、前ゴースト又は後ゴーストと主信号との間の遅延時間を示すとともに、各ゴースト信号と主信号との電力比を示す。
【００１４】
図６はガード相関のピーク位置を説明する図である。ガード相関の算出は図８に示すガード相関部５１で行われる。図６に示すように、ガード相関を算出する場合、まず、ＦＦＴ演算される前のＯＦＤＭ信号を、有効シンボル期間に相当する時間だけ遅延させて、この遅延波のガードインタバル部分の波形と、遅延していないＯＦＤＭ信号後半部分の波形（即ち、ガードインタバルのコピー元の信号波形）との相関性を求め、ＯＦＤＭシンボルの境界を求める。
具体的には、図６において、（ａ）は遅延していない元のＯＦＤＭ信号を示し、（ｂ）は元のＯＦＤＭ信号を有効シンボル期間長だけ遅延させた信号を示す。（ｃ）はガード相関結果を示す。
【００１５】
ガード相関結果を算出するには、まず（ａ）の信号と（ｂ）の信号を乗算器で乗算する。（ｂ）に示す遅延された信号のガードインタバル部分では、（ａ）に示す遅延なしの信号と一致するため相関が得られ、それ以外の区間では相関が現れない。乗算結果は、積分の開始点を移動させながらガード期間長にわたってスライド積分される。この算出の結果、（ｃ）に示すように、遅延なしの信号におけるシンボルの境界にピークが出る三角形の波形が得られる。この三角波がピークを示す位置はガード相関がピークを示す位置であり、三角波のピークからピークまでの期間はシンボル長と一致するため、この三角形の位置からフーリエ変換処理を行なうウインドウ位置を概略決めることができる。
【００１６】
次に、遅延プロファイルの生成について図８を用いて説明する。図８に示すウインドウ同期部５０ｂは遅延プロファイル演算部であるＳＰ抽出部５３とＦＦＴ５５とを含む。ＦＦＴ３９から出力されるＯＦＤＭの周波数領域信号はＳＰ抽出部５３と伝送パラメータデコーダ５４とに与えられる。伝送パラメータデコーダ５４はＯＦＤＭ信号から伝送パラメータを抽出してスイッチ５６に与える。ＳＰ抽出部５３はＯＦＤＭ信号からパイロット信号（Scattered Pilot：シンボル時間及びキャリア周波数方向に周期的に分散した搬送波を特定の位相及び振幅で変調した信号）を抽出して逆フーリエ変換を行うＩＦＦＴ５５に与える。ＩＦＦＴ５５はパイロット信号に対して逆ＦＦＴ演算を行い、得られる遅延プロファイルをスイッチ５６に与える。スイッチ５６は伝送パラメータに含まれる、変調方式を示す情報に基づいて、タイミング信号生成部５２に与える信号を切り替える。
【００１７】
前記したように、遅延プロファイルはパイロット信号（Scattered Pilot）を用いて生成される。そして、遅延プロファイルを用いることにより、ＯＦＤＭ信号の後ゴーストを検出できるだけでなく、前ゴーストをも検出することができる。ＯＦＤＭ信号に前ゴーストが含まれる場合には、一つのＦＦＴウインドウ内にＯＦＤＭ信号の異なるシンボルが混在するのを防ぐために、ＦＦＴウインドウ位置が前ゴーストの有効シンボル期間と一致するように、ウインドウ同期信号ＷＦを生成する。
ＯＦＤＭの変調方式が全てのキャリアが差動系である場合は、前記ＳＰ信号（Scattered Pilot）が含まれないために、遅延プロファイルを生成することができず、タイミング信号生成部５２は、ガード相関部５１から出力されるガード相関結果を用いてウインドウ同期信号ＷＦを生成する。この場合、前ゴーストを検出することはできないため、前記したような前ゴーストの有効シンボル期間に合わせてウインドウ同期信号ＷＦを生成することはできない。
【００１８】
図７は前ゴーストと後ゴーストとがある場合の遅延プロファイルを例示する図である。図７において、横軸は時間軸であり、（ａ）は受信電力が最も大きい主信号を示し、（ｂ）は前記主信号より後に到達する後ゴーストを示し、（ｃ）は主信号より前に到達する前ゴーストを示し、（ｄ）は遅延プロファイルを示す。ＯＦＤＭ信号の変調方式が同期系を含む場合には、ＯＦＤＭ信号から演算によって遅延プロファイルを求めることができる。図７に示す例は、主信号に前ゴーストと後ゴーストが重畳して受信される例であり、主信号より時間的に前に到達する最先到達信号は、前ゴーストにおけるシンボル境界、すなわち前ゴーストにおけるガード期間の開始位置を示している。そして（ｄ）に示す遅延プロファイルから、前ゴーストにおけるシンボル境界及び主信号におけるシンボル境界が検出され、ＦＦＴ演算する区間（ＦＦＴウインドウ位置）は、シンボル間干渉を防止するために、主信号における有効シンボル期間ではなく前ゴーストにおける有効シンボル期間に相当する位置に制御される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように、ＯＦＤＭ信号の変調方式が同期系を含む場合には、遅延プロファイルを算出し、この遅延プロファイルを用いてＦＦＴウインドウ位置を制御することが可能である。しかしながら、図８に示すように、遅延プロファイルの算出にはＦＦＴ演算及び逆ＦＦＴ演算を行う必要があり、遅延プロファイルの演算結果が得られるまでに例えば１０シンボル期間に相当する程度の長時間を要する。このため、ＦＦＴウインドウ位置の制御において、遅延プロファイルの演算時間に起因する時間遅れが、制御ループ内の伝達関数の位相遅れを大きくする。そして、ＦＦＴウインドウが正常な位置に制御されるまでに要する時間が長くなったり、制御ループのゲインを大きくできないために制御誤差が残り易くなったりするという問題があった。
【００２０】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＯＦＤＭ変調方式によるディジタル放送を受信する際に、前ゴースト信号を含む遅延波を受信した場合にも、速やかにＦＦＴウインドウを適切な位置へ制御し、受信信号の品質を向上させることである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであり、第１の発明は、分割した情報を複数のサブキャリアで変調して生成した有効シンボル期間と、該有効シンボル期間の一部期間の信号を複写して生成したガード期間とからなる伝送シンボルを伝送単位とする直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を受信するディジタル放送受信装置において、前記一つの有効シンボル期間と同一長の演算範囲を前記伝送シンボルから切り出し、該演算範囲をフーリエ変換して情報を復調するフーリエ変換（ＦＦＴ）部と、前記ＯＦＤＭ信号と該ＯＦＤＭ信号を有効シンボル期間長だけ遅延させた信号との相関を求めてガード相関結果を出力するガード相関部と、前記ＯＦＤＭ信号から抽出したパイロット信号を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して、前記ＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルを求める遅延プロファイル演算部と、前記ガード相関結果に応じた信号と前記遅延プロファイルに応じた信号とを混合し、前記演算範囲を制御するタイミング信号を前記混合した結果の信号に基づいて生成するタイミング信号生成部とを備えるようにしたディジタル放送受信装置である。
【００２２】
第２の発明は、第１の発明のディジタル放送受信装置において、前記タイミング信号生成部はシンボル位置検出部を含み、前記シンボル位置検出部は、前記ガード相関部の出力に基づいてガード相関のピーク位置の誤差を検出して出力し、前記遅延プロファイル演算部の出力に基づいて、最先に到達する受信信号の位置を出力するようにしたディジタル放送受信装置である。
【００２３】
第３の発明は、第２の発明のディジタル放送受信装置において、前記タイミング信号生成部は、前記シンボル位置検出部から出力される前記ガード相関のピーク位置の誤差と前記位置とを所定の割合で加算する混合部を含むようにしたディジタル放送受信装置である。
【００２４】
第４の発明は、第２の発明のディジタル放送受信装置において、前記シンボル位置検出部で検出されたガード相関のピーク位置の変動が予め定めた所定値以上である場合には、前記検出された所定値以上の変動を所定値で制限して出力するようにしたディジタル放送受信装置である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明のディジタル放送受信装置は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を受信する受信装置であって、一つの有効シンボル期間と同一長の演算範囲（ＦＦＴウインドウ）を伝送シンボルから切り出し、該演算範囲をフーリエ変換して情報を復調する。ＯＦＤＭ信号のいずれのキャリアもＳＰ（Scattered Pilot）を含んでいない場合には、前記ＦＦＴウインドウの位置を制御するウインドウ同期信号を、ガード相関のピーク位置に基づいて生成し、ＯＦＤＭ信号のキャリアが前記ＳＰを含む場合には、前記ウインドウ同期信号を、ガード相関のピーク位置に応じた信号と遅延プロファイルに応じた信号とを混合した信号に応じて生成する。
【００２６】
ＯＦＤＭ信号の変調方式が同期系を含み、遅延プロファイルを用いてＦＦＴウインドウ位置を制御する場合に、ガード相関結果を算出するのに要する時間は、遅延プロファイルを演算する時間に比して短いために、受信開始後、速やかにＦＦＴウインドウを概略正しい位置に制御できる。また、遅延プロファイルの演算時間に起因する制御系における時間遅れが、ガード相関結果を併用することによって短縮され、ＦＦＴウインドウ位置を制御する制御系のループゲインを大きくすることができ、制御時に残るＦＦＴウインドウ位置の残存制御誤差を小さくすることができる。
【００２７】
以下、本発明の実施例について、図と共に説明する。図３は本発明ディジタル放送受信装置の実施例を示すブロック図である。図３に示すディジタル放送受信装置３０と、図８に示すディジタル放送受信装置６０とで、同一機能、同一作用の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３と図８との主たる違いは、ウインドウ同期部５０ｂに代えてウインドウ同期部５０が設けられている点である。
【００２８】
ウインドウ同期部５０は、ＦＦＴ３９でのＦＦＴ演算範囲（ＦＦＴウインドウ）を制御するためのウインドウ同期信号ＷＳを生成し、有効シンボル抽出部３７に与える。有効シンボル抽出部３７はウインドウ同期部５０から与えられたウインドウ同期信号ＷＳに基づいて、ガード期間（ガードインタバル）の時間長分の信号をＯＦＤＭシンボルから除去することによって有効シンボルを抽出し、ＦＦＴ３９に与える。
ＦＦＴ３９は、ＯＦＤＭの時間領域信号に対してＦＦＴ演算を行って、各サブキャリアに直交変調されているデータを抽出し、信号復調部４１とウインドウ同期部５０のＳＰ抽出部５３及び伝送パラメータデコーダ５４へ与える。
【００２９】
ＦＦＴ３９は、有効シンボル長の範囲（例えば２０４８サンプルの範囲）に対してＦＦＴ演算を行う。その演算範囲（ＦＦＴウインドウ）がウインドウ同期部５０のタイミング信号生成部７０から与えられるウインドウ同期信号ＷＳに基づき制御される。ＦＦＴウインドウの開始位置は、最先に到達する受信信号におけるＯＦＤＭシンボルの境界と、最先に到達する受信信号におけるガードインタバルの終了位置との間に設定される。
ＦＦＴ３９から出力される信号は、ＦＦＴされた後のいわゆる周波数領域の信号であり、ＯＦＤＭの時間領域信号と同様に、実軸成分（Ｉチャンネル信号）と虚軸成分（Ｑチャネル信号）とで構成される複素信号である。
【００３０】
直交復調器３５から出力されるベースバンドのＯＦＤＭ信号は、ＦＦＴ（フーリエ変換）演算される前の時間領域の信号であり、実軸成分（Ｉチャンネル信号）と、虚軸成分（Ｑチャネル信号）とからなる複素信号である。ウインドウ同期部５０のガード相関部５１には直交復調器３５からＯＦＤＭの時間領域の信号が与えられ、ガード相関部５１ではＯＦＤＭ信号のガード相関係数が算出され、このガード相関結果がタイミング信号生成部７０に与えられる。
一方、伝送パラメータに含まれる変調方式を示す情報が伝送パラメータデコーダ５４からタイミング信号生成部７０に与えられ、逆フーリエ変換部５５からＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルがタイミング信号生成部７０に与えられる。
【００３１】
タイミング信号生成部７０の動作は、伝送パラメータデコーダ５４から与えられる変調方式を示す情報に基づいて制御される。すなわち、ＯＦＤＭ信号のいずれのキャリアもＳＰ（Scattered Pilot）を含んでいない場合には、タイミング信号生成部７０はガード相関部５１から出力されるガード相関結果に基づいてウインドウ同期信号ＷＳを生成する。また、ＯＦＤＭ信号のキャリアが前記ＳＰを含む場合には、タイミング信号生成部７０は前記ガード相関結果に応じた信号と前記遅延プロファイルに応じた信号とを混合し、この混合結果の信号に基づいてウインドウ同期信号ＷＳを生成する。
そして、有効シンボル抽出部３７はタイミング信号生成部７０から与えられたウインドウ同期信号ＷＳに基づいて、ＯＦＤＭシンボルからその有効シンボルと同一の長さの演算範囲（ＦＦＴウインドウ）を切り出して、この切り出された演算範囲のデータに対してＦＦＴ３９がフーリエ変換演算を行う。
【００３２】
図４は図３に示すタイミング信号生成部７０の構成を示すブロック図である。図４において、タイミング信号生成部７０は、ピーク位置誤差検出部９と前ゴースト／主信号位置検出部１９とからなるシンボル位置検出部１０、混合部２０、タイミング検出部２７、信号発生部２８とで構成される。
ピーク位置誤差検出部９にはガード相関部５１からガード相関結果が与えられる。ピーク位置誤差検出部９は、ガード相関結果から、ガード相関のピーク位置を検出し、前記ピーク位置に応じた信号ＰＰを混合部２０に与える。前記ピーク位置に応じた信号ＰＰは、例えばそのピーク位置の基準位置からの誤差である。前ゴースト／主信号位置検出部１９には逆フーリエ変換部５５から遅延プロファイルが与えられる。前ゴースト／主信号位置検出部１９では、最先に到達する受信信号のシンボル境界が検出される。前ゴースト／主信号位置検出部１９から混合部２０に対して前記遅延プロファイルに応じた信号ＳＢが与えられる。
【００３３】
混合部２０には伝送パラメータデコーダ５４からＯＦＤＭの変調方式を示す情報が与えられる。混合部２０は、ＯＦＤＭ信号のいずれのキャリアも前記ＳＰを含んでいない場合には、ピーク位置誤差検出部９から出力された信号ＰＰをタイミング検出部２７に与える。また、ＯＦＤＭ信号のキャリアが前記ＳＰを含む場合には、混合部２０は前ゴースト／主信号位置検出部１９から出力された信号ＳＢとピーク位置誤差検出部９から出力された信号ＰＰとを混合して、混合信号ＳＭをタイミング検出部２７に与える。タイミング検出部２７は混合部２０から与えられた混合信号ＳＭに基づいて、ウインドウ同期信号の開始点となるタイミングを検出して信号発生部２８に与え、信号発生部２８はタイミング検出部２７から与えられたタイミングに基づいてウインドウ同期信号ＷＳを発生する。
【００３４】
図１は本発明に係るタイミング信号生成部７０の具体例を示すブロック図であり、図４に示すタイミング信号生成部７０の一実施例である。
図１と図４とで、同一構成、同一作用の要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。図１において、ピーク位置誤差検出部９は図４に示すピーク位置誤差検出部９の一実施例であり、ピーク位置検出部１１、減算器１２、リミッタ１３、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５で構成される。ピーク位置検出部１１にはガード相関部５１からガード相関結果が与えられる。
【００３５】
ピーク位置検出部１１は、与えられたガード相関結果からガード相関結果のピーク位置を検出し、その結果を減算器１２に与える。減算器１２ではＬＰＦ１５から与えられるピーク位置の過去の平均値との差分を得てリミッタ１３に与える。リミッタ１３は、入力されたピーク位置の誤差の大きさが所定の閾値を超えている場合に、その誤差の大きさを前記閾値で制限してＬＰＦ１５に与える。ＬＰＦ１５は伝送シンボル長に対して十分大きな時定数で高域分を除去し、出力を減算器１２に与える。リミッタ１３は、ピーク位置の誤差信号ＰＰを係数２３へ出力する。
【００３６】
図１の混合部２０は図４に示す混合部２０の一実施例を示し、係数２３、スイッチ２１、係数２４、加算器２５で構成される。スイッチ２１は伝送パラメータデコーダ５４から与えられる、ＯＦＤＭ信号の変調方式を示す情報により制御される。すなわち、いずれのキャリアもＳＰ（Scattered Pilot）を含んでいない場合には、逆フーリエ変換部５５で遅延プロファイルが得られないから、スイッチ２１は前ゴースト／主信号位置検出部１９の出力ＳＢを係数２４に与えず、いずれかのキャリアが前記ＳＰを含む場合には、逆フーリエ変換部５５で遅延プロファイルが得られるから、前ゴースト／主信号位置検出部１９の出力ＳＢを係数２４に与える。
【００３７】
リミッタ１３から出力された信号ＰＰと前ゴースト／主信号位置検出部１９から出力された信号ＳＢには、係数α、係数βがそれぞれ乗算され、その乗算結果同士が加算器２５で加算される。すなわち、混合部２０は信号ＰＰと信号ＳＢとを係数α、係数βで重み付けをして混合する。加算器２５の出力ＳＭはタイミング検出部２７に与えられる。信号発生部２８はタイミング検出部２７で検出されたＦＦＴウインドウの開始点を基準にしてウインドウ同期信号ＷＳを発生し、有効シンボル抽出部３７に出力する。
【００３８】
なお、図示は省略されているが、受信開始直後に最初にガード相関のピーク位置が検出されたときには、そのピーク位置をタイミング検出部２７で検出し、該検出した信号により信号発生部２８をリセットする。すなわち、信号発生部２８は前記検出されたピーク位置を、最先に到達した受信信号のシンボル境界であると判断してウインドウ同期信号ＷＳの立ち上がりの位置を前記ピーク位置にリセットする。信号発生部２８は一旦リセットされると、伝送シンボルのガード期間と有効シンボル期間に応じたウインドウ同期信号を出力し続けるが、その立ち上がりのタイミングがタイミング検出部２７の出力により制御される。
【００３９】
図２は本発明に係るＦＦＴウインドウ位置を例示する図である。図２に示す例は、ＯＦＤＭ信号が同期系変調方式のキャリアを含み、且つ受信信号に後ゴーストと前ゴーストとが含まれている場合の例である。
（ａ）は受信電力が最も大きい主信号を示し、遅延していない直接波の信号を示す。（ｂ）は前記主信号より後に到達する後ゴーストを示し、（ｃ）は主信号より時間的に前に到達する前ゴーストを示す。この場合のガード相関のピーク位置は、図６を用いて説明したように、（ｃ）に示す最先に到達した受信信号のシンボル境界に一致する。また、この場合の遅延プロファイルは、図７を用いて説明した通りであり、この遅延プロファイルから主信号のシンボル境界が検出されるとともに、最先到達信号から前ゴーストのシンボル境界が検出される。
【００４０】
仮に、受信信号に前ゴーストが含まれてなく、主信号と後ゴーストだけであると仮定すると、この場合のＦＦＴウインドウ（Ｎ）を制御するウインドウ同期信号ＷＳ（Ｎ）は、ＦＦＴウインドウ位置と主信号の有効シンボル期間とが一致するように、前記ガード相関結果に応じた信号及び前記遅延プロファイルに応じた信号によって制御される。
しかし、図２に示すように前ゴーストが含まれている場合には、ＦＦＴウインドウ（Ｐ）を制御するウインドウ同期信号ＷＳ（Ｐ）は、前ゴーストの有効シンボル期間に対応する位置に制御される。
【００４１】
前記したように、本発明におけるディジタル放送受信装置においては、受信したＯＦＤＭ信号のいずれのキャリアもＳＰ（Scattered Pilot）を含んでいない場合には、遅延プロファイルが得られないから、ガード相関係数のピーク位置に応じた信号に基づいてウインドウ同期信号ＷＳを発生する。この場合、ＯＦＤＭ信号に含まれるゴースト信号の位置に関係なく、ＦＦＴウインドウの位置は主信号の有効シンボル期間と一致するよう制御される。
一方、受信したＯＦＤＭ信号のキャリアが前記ＳＰを含む場合には、ガード相関のピーク位置に応じた信号と、遅延プロファイルが示すシンボル位置に応じた信号とに基づいて、ウインドウ同期信号ＷＳを発生する。
【００４２】
受信したＯＦＤＭ信号が同期系変調方式のキャリアを含む場合であっても、受信開始直後は、遅延プロファイルの演算結果が出力されないので、ウインドウ同期信号ＷＳはガード相関のピーク位置に基づいて生成され、ＦＦＴウインドウの位置は主信号の有効シンボル期間と概略一致するように制御される。その後、遅延プロファイルが出力されるようになると、ウインドウ同期信号ＷＳはガード相関のピーク位置と遅延プロファイルとに基づいて生成され、前ゴーストがない場合は、ＦＦＴウインドウの位置は主信号の有効シンボル期間と概略一致するように制御され、前ゴーストがある場合は、ＦＦＴウインドウの位置は前ゴーストの有効シンボル期間と概略一致するように制御される。
【００４３】
以上詳述したように、本発明を適用した実施の形態によれば、ＯＦＤＭ信号の変調方式が同期系を含む場合に、受信開始直後は、ＦＦＴウインドウ位置がガード相関のピーク位置に基づいて速やかに制御され、その後遅延プロファイルが出力されると、ＦＦＴウインドウ位置はガード相関のピーク位置と遅延プロファイルとの両方に基づいて制御されるから、受信信号に前ゴーストが含まれる場合にもＦＦＴウインドウを正しい位置に制御することができる。また、受信中に受信信号のシンボル位置が変動すると、その変動分がガード相関のピーク位置に応じて速やかに制御系に伝達されるから、ＦＦＴウインドウ位置の制御系の時間遅れが小さくなり、制御系のループゲインを大きくすることができて、残存制御誤差を小さくすることができる。このように、受信信号のシンボル位置を速やかに検出してＦＦＴウインドウ位置を制御することにより、ディジタル放送受信装置の受信信号の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタイミング信号生成部７０の具体例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るＦＦＴウインドウ位置を例示する図である。
【図３】本発明ディジタル放送受信装置の実施例を示すブロック図である。
【図４】図３に示すタイミング信号生成部７０の構成を示すブロック図である。
【図５】ＯＦＤＭにおける伝送シンボルを説明する図である。
【図６】ガード相関のピーク位置を説明する図である。
【図７】前ゴーストと後ゴーストとがある場合の遅延プロファイルを例示する図である。
【図８】ＯＦＤＭ方式によるディジタル放送を受信する従来例のディジタル放送受信装置のブロック図を示す図である。
【符号の説明】
９ ピーク位置誤差検出部
１０ シンボル位置検出部
１１ ピーク位置検出部
１２、１７ 減算器
１３ リミッタ
１５ ＬＰＦ
１９ 前ゴースト／主信号シンボル位置検出部
２１ スイッチ
２３、２４ 係数
２５ 加算器
２７ タイミング検出部
２８ 信号発生部
３５ 直交復調器
３７ 有効シンボル抽出部
３９ ＦＦＴ（フーリエ変換部）
４１ 信号復調部
５０ ウインドウ同期部
５１ ガード相関部
５３ パイロット信号抽出部（ＳＰ抽出部）
５５ ＩＦＦＴ（逆フーリエ変換部）
７０ タイミング信号生成部
Claims (2)
- 分割した情報を複数のサブキャリアで変調して生成した有効シンボル期間と、該有効シンボル期間の一部期間の信号を複写して生成したガード期間とからなる伝送シンボルを伝送単位とする直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）信号を受信するディジタル放送受信装置において、
前記一つの有効シンボル期間と同一長の演算範囲を前記伝送シンボルから切り出し、該演算範囲をフーリエ変換して情報を復調するフーリエ変換（ＦＦＴ）部と、
前記ＯＦＤＭ信号と該ＯＦＤＭ信号を有効シンボル期間長だけ遅延させた信号との相関を求めてガード相関結果を出力するガード相関部と、
前記ＯＦＤＭ信号から抽出したパイロット信号を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ）して、前記ＯＦＤＭ信号の遅延プロファイルを求める遅延プロファイル演算部と、
前記ガード相関結果に応じた信号と前記遅延プロファイルに応じた信号とを混合し、前記演算範囲を制御するタイミング信号を前記混合した結果の信号に基づいて生成するタイミング信号生成部と、
を備え、
前記タイミング信号生成部は、
ガード相関のピーク位置を検出するピーク位置検出部と、
ピーク位置について今回のものと過去の平均値との差分としてのピーク位置の誤差を計算する減算器と、
前記遅延プロファイルに基づいて、最先に到達する受信信号におけるシンボル境界を検出するシンボル境界検出部と、
シンボル境界に応じた信号とピーク位置の誤差に応じた信号とを所定の割合で加算して前記タイミング信号の基にする混合信号を生成する混合部と、
を含むことを特徴とするディジタル放送受信装置。 - 前記混合部は、ピーク位置の誤差について所定範囲に制限して混合信号を生成することを特徴とする請求項１記載のディジタル放送受信装置。
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