JP3979789B2 - 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、地上波デジタル放送等で用いられるＯＦＤＭ方式で変調された信号を受けて復調する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】
【発明が解決しようとする課題】
図２２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】
たとえば、我が国の地上デジタル放送のための電気通信技術審議会からの「地上デジタルテレビジョン放送方式の技術的条件」についての答申によると、時間デインターリーブは１３のセグメントを一まとまりとして、セグメントの順番を変えることにより、また各セグメント内およびセグメント間でのキャリアの順番を変えることにより行なわれる。セグメント内時間デインターリーブには、７２，９６０ワードのメモリが必要であり、１３のセグメントに対しては９４８，４８０ワードのメモリが必要である。
【００１２】
しかも、図２２に示した構成では、Ｉ軸データおよびＱ軸データの双方に時間デインターリーブを行なうから、ワード数はその倍になり、各データを９ビットとすると、時間デインターリーブ回路１５が備えるべきメモリの容量は約１７Ｍビットとなる。これと同様に、周波数デインターリーブ回路１４も大容量のメモリを必要とする。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
さらに、地上波デジタル放送では、放送に対する伝送パラメータ等の情報は、放送事業者の運用により任意のタイミングで切換わる可能性がある。この場合、インターリーブ処理に必要とされるメモリ容量を削減した上でも、この切り替わりに対応した適切な処置をとる必要があるという問題点があった。
【００１６】
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、インターリーブ処理に必要とされるメモリ容量を削減した上で、伝送パラメータ等の情報の切り替わりに対応した処理を行なう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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデジタル信号受信装置においては、少なくとも変調方式が切換わることがわかっているセグメントは、切換え前後の変調方式のうち、より多値の変調方式で重み付けなし硬判定ビタビ復号用プレデマッピングを行なう。または、最も多値の重み付けなし硬判定ビタビ復号用プレデマッピングを行なう。
【００１８】
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時間インターリーブ処理を施され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、変調方式の切換えが行なわれていていることを検知した場合、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点に対応するかを示す基準点情報を付加するプレデマッピング処理手段と、プレ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う時間デインターリーブ処理手段と、時間デインターリーブ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。
【００１９】
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、プレデマッピング処理手段は、変調方式の切換えが行なわれていることを検知した場合、切換え前後の変調方式を比較してより多値の変調方式を指定するための変調方式比較手段と、切替わりが起こり得る複数の変調方式のそれぞれに対応してプレデマッピング処理を行なうための複数のプレデマッピング部と、変調方式比較手段の指定に応じて、セグメント毎に対応するプレデマッピング処理部にデータを与える分割処理手段とを含む。
【００２０】
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、プレデマッピング処理手段は、変調方式の切換えが行なわれていることを検知した場合、ＯＦＤＭ方式において最も多値の変調方式を指定するための変調方式比較手段と、切替わりが起こり得る複数の変調方式のそれぞれに対応してプレデマッピング処理を行なうための複数のプレデマッピング部と、変調方式比較手段の指定に応じて、セグメント毎に対応するプレデマッピング処理部にデータを与える分割処理手段とを含む。
【００２１】
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、複数のプレデマッピング部は、変調方式の切替わりが行なわれる場合に、少なくとも、切替わりの行なわれる期間において、変調方式に対応し、かつ重み付け処理を伴わないプレデマッピングを行なうための第１プレデマッピング部と、第１のプレデマッピング処理部の処理が行なわれない期間において、変調方式に対応し、かつ重み付け処理を伴うプレデマッピングを行なうための第２プレデマッピング部とを含む。
【００２２】
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、復号処理手段は、第１プレデマッピング部の処理が行なわれる期間においては硬判定処理を行ない、第２プレデマッピング部の処理が行なわれる期間においては軟判定処理を行なう。
【００２３】
【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。
【００２４】
［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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
［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。
【００３４】
図５は、このような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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
以後は、図２２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。
【００５１】
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２２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、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２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。
【００５２】
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。
【００５３】
［信頼性情報検出処理ブロックの動作］
まず、信頼性検出処理部１１８の構成について説明する。
【００５４】
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。
【００５５】
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：「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。
【００５６】
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。
【００５７】
【数１】
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
［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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
［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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
図９、図１０、図１１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。
【００７３】
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。
【００７４】
たとえば、図１１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。
【００７５】
デマッピングは、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭの変調に応じて、図９、図１０または図１１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。
【００７６】
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。
【００７７】
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１１の◎を付した位置Ｐを示す場合について説明する。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
［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。
【００８４】
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。
【００８５】
［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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
図１２は、時間デインターリーブ処理部１４０の構成例を示す概念図である。この構成例においては、電気通信技術審議会からの答申に則って、時間デインターリーブを行なうものである。
【００８９】
時間デインターリーブ処理部１４０は、１３個のセグメント内時間デインターリーブ回路１５ｂよりなる。
【００９０】
図１３は、セグメント内時間デインターリーブ回路１５ｂの構成を示す概略ブロック図である。各セグメント内時間デインターリーブ回路１５ｂはキャリアの数ｎｃに等しい数のシンボルバッファＭすなわちメモリを備えており、各シンボルバッファＭは時間インターリーブの長さＩと所定値ｍｉ（ｉ＝０〜ｎｃ−１）の積に等しいワード数を記憶する容量が必要である。
【００９１】
時間デインターリーブ処理部１４０は、入力データを順に記憶し、記憶したデータを異なる順序で出力することにより、セグメントの順番、セグメント内でのデータの順番、およびセグメント間のデータの順番を変えて、デインターリーブを行なう。逆に、出力はアドレス順に行ない、入力データを記憶するアドレスの順序を変えることによりデインターリーブを行なうこともできる。
【００９２】
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は可能となる。
【００９３】
［伝送パラメータの切換えに対応するための構成］
しかしながら、地上波デジタル放送では、放送に対する伝送パラメータ等の情報は、放送事業者の運用により任意のタイミングで切換わる可能性がある。この場合、地上波デジタル放送受信機１０００の側で、この切り替わりに対応した適切な処置をとる必要がある。
【００９４】
以下では、伝送パラメータが切り替わった場合でも、正常な受信を継続可能な地上波デジタル放送受信機２０００の構成について説明する。
【００９５】
まず、前提として、伝送パラメータについて説明する。
地上波デジタル放送の送信側では、ＴＭＣＣ情報として、上述したもののほかにも、伝送パラメータ切換指標やカレント情報、ネクスト情報などを伝送している。
【００９６】
図１４は、ＴＭＣＣ情報に含まれる伝送パラメータを示す図である。
伝送パラメータには、図９に示すように、キャリア変調方式、インターリーブ長、畳込み符号化率、セグメント数があり、階層ごとにそれぞれの情報を持つ。カレント情報は、現在の伝送パラメータ等の情報を、ネクスト情報は切換え後の伝送パラメータ等の情報を意味している。
【００９７】
伝送パラメータ等の情報は、放送事業者の運用により任意のタイミングで切換わる可能性がある。伝送パラメータを切換える場合には、切換１５フレーム前から伝送パラメータ切換指標をカウントダウンして受信機に切換および切換タイミングの通知を行なう。受信側ではカウントダウンを検知した時点でネクスト情報を取込み、切換タイミングの際に、事前に取込んだネクスト情報を現在の伝送パラメータとして使用する。
【００９８】
図５に示したような、プレデマッピング処理部１３０〜１３４を含む地上波デジタル放送受信装置１０００において、前述したような伝送パラメータ切換えが起こる場合を考える。
【００９９】
切換えによって、各階層のインターリーブ長が変化したとき、またはインターリーブ長に変化がなくても各階層のセグメント数が変化したとき、セグメント単位で切換え前後のインターリーブ長が変化する場合がある。
【０１００】
図１５は、インターリーブ長に変化はないが、各階層のセグメント数が変化した場合に、伝送されるＯＦＤＭフレームの状態の変化を示す概念図である。
【０１０１】
このようにインターリーブ長の変化するセグメントがある場合、この受信信号を誤りなしに復調することは、きわめて困難である。
【０１０２】
ただし、切換えが起こっても、切換え前後でインターリーブ長が変化するセグメントがないという条件の下では、以下に説明するように、プレデマッピングによる誤りを減少させることが可能である。
【０１０３】
時間インターリーブを施すと、データにはモード１時に最大８フレームの遅延がかかるので、伝送パラメータ切換え時には切換え前後のデータがこの８フレーム内に混在することになる。
【０１０４】
図１６は、切換え前後でインターリーブ長が変化するセグメントがない場合送信データと受信データの状態を示す概念図である。
【０１０５】
図１６に示した例では、切換え前の階層Ａでは、変調方式がＱＰＳＫであり、インターリーブ長Ｉ＝０、セグメント数が５であり、切換え前の階層Ｂでは、変調方式がＱＰＳＫであり、インターリーブ長Ｉ＝４、セグメント数が４であり、切換え前の階層Ｃでは、変調方式が１６ＱＡＭであり、インターリーブ長Ｉ＝８、セグメント数が４であるものとする。さらに、切換え後の階層Ａでは、変調方式が１６ＱＡＭであり、インターリーブ長Ｉ＝０、セグメント数が５であり、切換え後の階層Ｂでは、変調方式がＱＰＳＫであり、インターリーブ長Ｉ＝４、セグメント数が４であり、切換え後の階層Ｃでは、変調方式が６４ＱＡＭであり、インターリーブ長Ｉ＝８、セグメント数が４であるものとする。
【０１０６】
また、図１６中、□は、送信する際のマッピング時の変調方式を示し、▽は、受信時のプレデマッピング時の変調方式を示す。
【０１０７】
また、▽または□内の記号は、”Ｑ”はＱＰＳＫを、”１６”は１６ＱＡＭを、”６４”は６４ＱＡＭをそれぞれ示す。
【０１０８】
図５に示したような地上波デジタル放送受信装置１０００でこの信号を受信すると、たとえば、階層Ｂや階層Ｃについては、切換え前後のデータが混在する区間（以下、「混在区間」と呼ぶ）が伝送パラメータ切換え直後に現われる。このような混在区間のデータは切換え後の変調方式を参照してプレデマッピングされる。
【０１０９】
図１６に示した例では、階層Ｂについては変調方式が変更されていないのでエラーは生じない。しかしながら、階層Ｃについては、切換え前の変調方式である１６ＱＡＭでマッピングされたデータ（送信データ）を切換え後の変調方式である６４ＱＡＭでプレデマッピングすることになり、このときプレデマッピング結果に誤りが生じる。
【０１１０】
地上波デジタル放送受信装置２０００では、このような変調方式が切換わるときのプレデマッピングに生じる誤りを減少させる方法として、以下に述べる２つの方式のいずれかをとる。
【０１１１】
［第１の方法］
図１７は、ＱＰＳＫでマッピングされたデータのばらつきと、１６ＱＡＭのデマッピング基準値との関係を示す図である。データに最も近い１６ＱＡＭのデマッピング基準値を求めると、そのビットデータの上位２ビット（Ｉ、Ｑ各１ビット）が、データに最も近いＱＰＳＫのデマッピング基準値のビットデータと等しくなることがわかる。
【０１１２】
図１８は、ＱＰＳＫでマッピングされたデータのばらつきと６４ＱＡＭのデマッピング基準値との関係を示す図である。データに最も近い６４ＱＡＭのデマッピング基準値を求めると、そのビットデータの上位２ビット（Ｉ、Ｑ各１ビット）がデータに最も近いＱＰＳＫのデマッピング基準値のビットデータと等しくなることがわかる。
【０１１３】
図１９は、１６ＱＡＭでマッピングされたデータのばらつきと６４ＱＡＭのデマッピング基準値との関係を示す図である。データに最も近い６４ＱＡＭのデマッピング基準値を求めると、そのビットデータの上位４ビット（Ｉ、Ｑ各２ビット）が、データに最も近い１６ＱＡＭのデマッピング基準値のビットデータと等しくなることがわかる。
【０１１４】
以上により、伝送パラメータ切換によって変調方式が変化するとき、切換え前後の変調方式で、より多値の変調方式を用いてプレデマッピングを行なえば、規準点から見たデータの向きと距離の情報は正しい値が得られないが、規準点そのもののビットデータは正しい値が得られる。したがって、切換え直後のプレデマッピング結果の誤りが減少することがわかる。
【０１１５】
図２０は、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。
【０１１６】
地上波デジタル放送受信機２０００の構成が、図５に示した地上波デジタル放送受信機１０００の回路構成と異なる点は、変調分割部１２８、プレデマッピング処理部１３０〜１３４および変調合成部１３６が、プレデマッピングブロック２００に置き換えられている点である。
【０１１７】
地上波デジタル放送受信機２０００の構成のその他の点は、図５に示した地上波デジタル放送受信機１０００と同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１１８】
図２１は、図２０に示したプレデマッピングブロック２００の構成を説明するための概略ブロック図である。
【０１１９】
まず、周波数デインターリーブ処理部１２４からのデータを受ける伝送パラメータ比較部２０２は、時間インターリーブ長が１以上であって切換えによってその値が変化せず、かつ、変調方式が切換えの前後でより多値の方式に変化する場合は、少なくとも上述した混在区間において、データを変調方式選択部２０４に与える。変調方式選択部２０４は、より多値の方式を選択した上で、変調分割部２２８．１に与える。一方、伝送パラメータ比較部２０２は、それ以外の場合は、データを変調分割部２２８．２に与える。
【０１２０】
データを変調分割部２２８．１は、選択されたより多値の変調方式にしたがって、データをプレデマッピング処理部２３０．１〜２３４．１に与える。
【０１２１】
プレデマッピング処理部２３０．１はＱＰＳＫ変調方式での受信信号に対応し、かつ図１１で説明したような重み付け処理を行なわないプレデマッピング処理（「重み付けなしプレデマッピング処理」と呼ぶ）を行ない、プレデマッピング処理部２３２．１は１６ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した重み付けなしプレデマッピング処理を行ない、プレデマッピング処理部２３４．１は６４ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した重み付けなしプレデマッピング処理を行なう。
【０１２２】
続いて、変調合成部２３６．１は、プレデマッピング処理部２３０．１〜２３４．１からのデータを合成して、信頼性補正処理部１３８に与える。
【０１２３】
つまり、データの向きと距離の算出処理に関しては正しい結果を得ることができないので、これらの処理は無視する構成となっている。また、信頼性補正処理部１３８も、変調合成部２３６．１からデータを受け取った場合は、信頼性補正算出処理に関しては正しい結果を得ることができないので、補正処理は行なわない。すなわち、この場合、ビタビ復号部１５６は硬判定処理を行なうことになる。
【０１２４】
一方、変調分割部２２８．２は、選択されたより多値の変調方式にしたがって、データをプレデマッピング処理部２３０．２〜２３４．２に与える。
【０１２５】
プレデマッピング処理部２３０．２はＱＰＳＫ変調方式での受信信号に対応し、かつ図１１で説明したような重み付け処理を行なうプレデマッピング処理（「重み付けありプレデマッピング処理」と呼ぶ）を行ない、プレデマッピング処理部２３２．２は１６ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した重み付けありプレデマッピング処理を行ない、プレデマッピング処理部２３４．２は６４ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した重み付けありプレデマッピング処理を行なう。
【０１２６】
続いて、変調合成部２３６．２は、プレデマッピング処理部２３０．２〜２３４．２からのデータを合成して、信頼性補正処理部１３８に与える。すなわち、この場合、ビタビ復号部１５６は軟判定処理を行なうことになる。
【０１２７】
すなわち、地上波デジタル放送受信機２０００は、伝送パラメータの切換えによって変調方式が変化するセグメントをプレデマッピングする際に、切換え前後の変調方式でより多値の変調方式を選択するように、図５の地上波デジタル放送受信機１０００の構成を改良したものである。
【０１２８】
このような構成とすることで、変調方式の切換えが起こったセグメントのプレデマッピング結果に生ずる誤りを減少させることができる。
【０１２９】
［第２の方法］
上述したような第１の方法で、伝送パラメータ切換えによって変調方式が変化するとき、必ず６４ＱＡＭ、すなわち、最も多値の変調方式を用いてプレデマッピングを行なうこととすることも可能である。
【０１３０】
このときは、図２１において、変調方式選択部２０４、変調分割部２２８．１、プレデマッピング処理部２３０．１および２３２．１ならびに変調合成部２３６．１を削除し、伝送パラメータ比較部２０２の出力をプレデマッピング処理部２３４．１が直接受けて、処理結果を信頼性補正処理部１３８に与える構成とすればよい。
【０１３１】
以上のような構成でも、第１の方法と同様の効果が奏される。
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。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るデジタル信号受信装置では、ＯＦＤＭ方式により伝送されるデータに対してプレデマッピングを行なうことにより、必要とされるメモリ容量を削減しつつ、変調方式の切換えが起こったセグメントのプレデマッピング結果に生ずる誤りを減少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】 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１０】 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１１】 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１２】 時間デインターリーブ処理部１４０の構成例を示す概念図である。
【図１３】 セグメント内時間デインターリーブ回路１５ｂの構成を示す概略ブロック図である。
【図１４】 ＴＭＣＣ情報に含まれる伝送パラメータを示す図である。
【図１５】 インターリーブ長に変化はないが、各階層のセグメント数が変化した場合に、伝送されるＯＦＤＭフレームの状態の変化を示す概念図である。
【図１６】 切換え前後でインターリーブ長が変化するセグメントがない場合送信データと受信データの状態を示す概念図である。
【図１７】 ＱＰＳＫでマッピングされたデータのばらつきと、１６ＱＡＭのデマッピング基準値との関係を示す図である。
【図１８】 ＱＰＳＫでマッピングされたデータのばらつきと６４ＱＡＭのデマッピング基準値との関係を示す図である。
【図１９】 １６ＱＡＭでマッピングされたデータのばらつきと６４ＱＡＭのデマッピング基準値との関係を示す図である。
【図２０】 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２１】 プレデマッピングブロック２００の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図２２】 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、１３６ 変調合成部、１３８ 信頼性補正処理部、１４０ 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 プレデマッピング処理ブロック、２０２ 伝送パラメータ比較部、２０４ 変調方式選択部、２２８．１，２２８．２ 変調分割部、２３０．１〜２３４．１，２３０．２〜２３４．２ プレデマッピング処理部、２３６．１，２３６．２ 変調合成部、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、地上波デジタル放送等で用いられるＯＦＤＭ方式で変調された信号を受けて復調する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】
【発明が解決しようとする課題】
図２２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】
たとえば、我が国の地上デジタル放送のための電気通信技術審議会からの「地上デジタルテレビジョン放送方式の技術的条件」についての答申によると、時間デインターリーブは１３のセグメントを一まとまりとして、セグメントの順番を変えることにより、また各セグメント内およびセグメント間でのキャリアの順番を変えることにより行なわれる。セグメント内時間デインターリーブには、７２，９６０ワードのメモリが必要であり、１３のセグメントに対しては９４８，４８０ワードのメモリが必要である。
【００１２】
しかも、図２２に示した構成では、Ｉ軸データおよびＱ軸データの双方に時間デインターリーブを行なうから、ワード数はその倍になり、各データを９ビットとすると、時間デインターリーブ回路１５が備えるべきメモリの容量は約１７Ｍビットとなる。これと同様に、周波数デインターリーブ回路１４も大容量のメモリを必要とする。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
さらに、地上波デジタル放送では、放送に対する伝送パラメータ等の情報は、放送事業者の運用により任意のタイミングで切換わる可能性がある。この場合、インターリーブ処理に必要とされるメモリ容量を削減した上でも、この切り替わりに対応した適切な処置をとる必要があるという問題点があった。
【００１６】
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、インターリーブ処理に必要とされるメモリ容量を削減した上で、伝送パラメータ等の情報の切り替わりに対応した処理を行なう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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデジタル信号受信装置においては、少なくとも変調方式が切換わることがわかっているセグメントは、切換え前後の変調方式のうち、より多値の変調方式で重み付けなし硬判定ビタビ復号用プレデマッピングを行なう。または、最も多値の重み付けなし硬判定ビタビ復号用プレデマッピングを行なう。
【００１８】
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時間インターリーブ処理を施され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、変調方式の切換えが行なわれていていることを検知した場合、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点に対応するかを示す基準点情報を付加するプレデマッピング処理手段と、プレ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う時間デインターリーブ処理手段と、時間デインターリーブ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。
【００１９】
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、プレデマッピング処理手段は、変調方式の切換えが行なわれていることを検知した場合、切換え前後の変調方式を比較してより多値の変調方式を指定するための変調方式比較手段と、切替わりが起こり得る複数の変調方式のそれぞれに対応してプレデマッピング処理を行なうための複数のプレデマッピング部と、変調方式比較手段の指定に応じて、セグメント毎に対応するプレデマッピング処理部にデータを与える分割処理手段とを含む。
【００２０】
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、プレデマッピング処理手段は、変調方式の切換えが行なわれていることを検知した場合、ＯＦＤＭ方式において最も多値の変調方式を指定するための変調方式比較手段と、切替わりが起こり得る複数の変調方式のそれぞれに対応してプレデマッピング処理を行なうための複数のプレデマッピング部と、変調方式比較手段の指定に応じて、セグメント毎に対応するプレデマッピング処理部にデータを与える分割処理手段とを含む。
【００２１】
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、複数のプレデマッピング部は、変調方式の切替わりが行なわれる場合に、少なくとも、切替わりの行なわれる期間において、変調方式に対応し、かつ重み付け処理を伴わないプレデマッピングを行なうための第１プレデマッピング部と、第１のプレデマッピング処理部の処理が行なわれない期間において、変調方式に対応し、かつ重み付け処理を伴うプレデマッピングを行なうための第２プレデマッピング部とを含む。
【００２２】
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、復号処理手段は、第１プレデマッピング部の処理が行なわれる期間においては硬判定処理を行ない、第２プレデマッピング部の処理が行なわれる期間においては軟判定処理を行なう。
【００２３】
【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。
【００２４】
［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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
［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。
【００３４】
図５は、このような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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
以後は、図２２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。
【００５１】
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２２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、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２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。
【００５２】
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。
【００５３】
［信頼性情報検出処理ブロックの動作］
まず、信頼性検出処理部１１８の構成について説明する。
【００５４】
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。
【００５５】
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：「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。
【００５６】
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。
【００５７】
【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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
［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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
［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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
図９、図１０、図１１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。
【００７３】
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。
【００７４】
たとえば、図１１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。
【００７５】
デマッピングは、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭおよび６４ＱＡＭの変調に応じて、図９、図１０または図１１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。
【００７６】
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。
【００７７】
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１１の◎を付した位置Ｐを示す場合について説明する。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
［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。
【００８４】
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。
【００８５】
［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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
図１２は、時間デインターリーブ処理部１４０の構成例を示す概念図である。この構成例においては、電気通信技術審議会からの答申に則って、時間デインターリーブを行なうものである。
【００８９】
時間デインターリーブ処理部１４０は、１３個のセグメント内時間デインターリーブ回路１５ｂよりなる。
【００９０】
図１３は、セグメント内時間デインターリーブ回路１５ｂの構成を示す概略ブロック図である。各セグメント内時間デインターリーブ回路１５ｂはキャリアの数ｎｃに等しい数のシンボルバッファＭすなわちメモリを備えており、各シンボルバッファＭは時間インターリーブの長さＩと所定値ｍｉ（ｉ＝０〜ｎｃ−１）の積に等しいワード数を記憶する容量が必要である。
【００９１】
時間デインターリーブ処理部１４０は、入力データを順に記憶し、記憶したデータを異なる順序で出力することにより、セグメントの順番、セグメント内でのデータの順番、およびセグメント間のデータの順番を変えて、デインターリーブを行なう。逆に、出力はアドレス順に行ない、入力データを記憶するアドレスの順序を変えることによりデインターリーブを行なうこともできる。
【００９２】
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は可能となる。
【００９３】
［伝送パラメータの切換えに対応するための構成］
しかしながら、地上波デジタル放送では、放送に対する伝送パラメータ等の情報は、放送事業者の運用により任意のタイミングで切換わる可能性がある。この場合、地上波デジタル放送受信機１０００の側で、この切り替わりに対応した適切な処置をとる必要がある。
【００９４】
以下では、伝送パラメータが切り替わった場合でも、正常な受信を継続可能な地上波デジタル放送受信機２０００の構成について説明する。
【００９５】
まず、前提として、伝送パラメータについて説明する。
地上波デジタル放送の送信側では、ＴＭＣＣ情報として、上述したもののほかにも、伝送パラメータ切換指標やカレント情報、ネクスト情報などを伝送している。
【００９６】
図１４は、ＴＭＣＣ情報に含まれる伝送パラメータを示す図である。
伝送パラメータには、図９に示すように、キャリア変調方式、インターリーブ長、畳込み符号化率、セグメント数があり、階層ごとにそれぞれの情報を持つ。カレント情報は、現在の伝送パラメータ等の情報を、ネクスト情報は切換え後の伝送パラメータ等の情報を意味している。
【００９７】
伝送パラメータ等の情報は、放送事業者の運用により任意のタイミングで切換わる可能性がある。伝送パラメータを切換える場合には、切換１５フレーム前から伝送パラメータ切換指標をカウントダウンして受信機に切換および切換タイミングの通知を行なう。受信側ではカウントダウンを検知した時点でネクスト情報を取込み、切換タイミングの際に、事前に取込んだネクスト情報を現在の伝送パラメータとして使用する。
【００９８】
図５に示したような、プレデマッピング処理部１３０〜１３４を含む地上波デジタル放送受信装置１０００において、前述したような伝送パラメータ切換えが起こる場合を考える。
【００９９】
切換えによって、各階層のインターリーブ長が変化したとき、またはインターリーブ長に変化がなくても各階層のセグメント数が変化したとき、セグメント単位で切換え前後のインターリーブ長が変化する場合がある。
【０１００】
図１５は、インターリーブ長に変化はないが、各階層のセグメント数が変化した場合に、伝送されるＯＦＤＭフレームの状態の変化を示す概念図である。
【０１０１】
このようにインターリーブ長の変化するセグメントがある場合、この受信信号を誤りなしに復調することは、きわめて困難である。
【０１０２】
ただし、切換えが起こっても、切換え前後でインターリーブ長が変化するセグメントがないという条件の下では、以下に説明するように、プレデマッピングによる誤りを減少させることが可能である。
【０１０３】
時間インターリーブを施すと、データにはモード１時に最大８フレームの遅延がかかるので、伝送パラメータ切換え時には切換え前後のデータがこの８フレーム内に混在することになる。
【０１０４】
図１６は、切換え前後でインターリーブ長が変化するセグメントがない場合送信データと受信データの状態を示す概念図である。
【０１０５】
図１６に示した例では、切換え前の階層Ａでは、変調方式がＱＰＳＫであり、インターリーブ長Ｉ＝０、セグメント数が５であり、切換え前の階層Ｂでは、変調方式がＱＰＳＫであり、インターリーブ長Ｉ＝４、セグメント数が４であり、切換え前の階層Ｃでは、変調方式が１６ＱＡＭであり、インターリーブ長Ｉ＝８、セグメント数が４であるものとする。さらに、切換え後の階層Ａでは、変調方式が１６ＱＡＭであり、インターリーブ長Ｉ＝０、セグメント数が５であり、切換え後の階層Ｂでは、変調方式がＱＰＳＫであり、インターリーブ長Ｉ＝４、セグメント数が４であり、切換え後の階層Ｃでは、変調方式が６４ＱＡＭであり、インターリーブ長Ｉ＝８、セグメント数が４であるものとする。
【０１０６】
また、図１６中、□は、送信する際のマッピング時の変調方式を示し、▽は、受信時のプレデマッピング時の変調方式を示す。
【０１０７】
また、▽または□内の記号は、”Ｑ”はＱＰＳＫを、”１６”は１６ＱＡＭを、”６４”は６４ＱＡＭをそれぞれ示す。
【０１０８】
図５に示したような地上波デジタル放送受信装置１０００でこの信号を受信すると、たとえば、階層Ｂや階層Ｃについては、切換え前後のデータが混在する区間（以下、「混在区間」と呼ぶ）が伝送パラメータ切換え直後に現われる。このような混在区間のデータは切換え後の変調方式を参照してプレデマッピングされる。
【０１０９】
図１６に示した例では、階層Ｂについては変調方式が変更されていないのでエラーは生じない。しかしながら、階層Ｃについては、切換え前の変調方式である１６ＱＡＭでマッピングされたデータ（送信データ）を切換え後の変調方式である６４ＱＡＭでプレデマッピングすることになり、このときプレデマッピング結果に誤りが生じる。
【０１１０】
地上波デジタル放送受信装置２０００では、このような変調方式が切換わるときのプレデマッピングに生じる誤りを減少させる方法として、以下に述べる２つの方式のいずれかをとる。
【０１１１】
［第１の方法］
図１７は、ＱＰＳＫでマッピングされたデータのばらつきと、１６ＱＡＭのデマッピング基準値との関係を示す図である。データに最も近い１６ＱＡＭのデマッピング基準値を求めると、そのビットデータの上位２ビット（Ｉ、Ｑ各１ビット）が、データに最も近いＱＰＳＫのデマッピング基準値のビットデータと等しくなることがわかる。
【０１１２】
図１８は、ＱＰＳＫでマッピングされたデータのばらつきと６４ＱＡＭのデマッピング基準値との関係を示す図である。データに最も近い６４ＱＡＭのデマッピング基準値を求めると、そのビットデータの上位２ビット（Ｉ、Ｑ各１ビット）がデータに最も近いＱＰＳＫのデマッピング基準値のビットデータと等しくなることがわかる。
【０１１３】
図１９は、１６ＱＡＭでマッピングされたデータのばらつきと６４ＱＡＭのデマッピング基準値との関係を示す図である。データに最も近い６４ＱＡＭのデマッピング基準値を求めると、そのビットデータの上位４ビット（Ｉ、Ｑ各２ビット）が、データに最も近い１６ＱＡＭのデマッピング基準値のビットデータと等しくなることがわかる。
【０１１４】
以上により、伝送パラメータ切換によって変調方式が変化するとき、切換え前後の変調方式で、より多値の変調方式を用いてプレデマッピングを行なえば、規準点から見たデータの向きと距離の情報は正しい値が得られないが、規準点そのもののビットデータは正しい値が得られる。したがって、切換え直後のプレデマッピング結果の誤りが減少することがわかる。
【０１１５】
図２０は、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。
【０１１６】
地上波デジタル放送受信機２０００の構成が、図５に示した地上波デジタル放送受信機１０００の回路構成と異なる点は、変調分割部１２８、プレデマッピング処理部１３０〜１３４および変調合成部１３６が、プレデマッピングブロック２００に置き換えられている点である。
【０１１７】
地上波デジタル放送受信機２０００の構成のその他の点は、図５に示した地上波デジタル放送受信機１０００と同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１１８】
図２１は、図２０に示したプレデマッピングブロック２００の構成を説明するための概略ブロック図である。
【０１１９】
まず、周波数デインターリーブ処理部１２４からのデータを受ける伝送パラメータ比較部２０２は、時間インターリーブ長が１以上であって切換えによってその値が変化せず、かつ、変調方式が切換えの前後でより多値の方式に変化する場合は、少なくとも上述した混在区間において、データを変調方式選択部２０４に与える。変調方式選択部２０４は、より多値の方式を選択した上で、変調分割部２２８．１に与える。一方、伝送パラメータ比較部２０２は、それ以外の場合は、データを変調分割部２２８．２に与える。
【０１２０】
データを変調分割部２２８．１は、選択されたより多値の変調方式にしたがって、データをプレデマッピング処理部２３０．１〜２３４．１に与える。
【０１２１】
プレデマッピング処理部２３０．１はＱＰＳＫ変調方式での受信信号に対応し、かつ図１１で説明したような重み付け処理を行なわないプレデマッピング処理（「重み付けなしプレデマッピング処理」と呼ぶ）を行ない、プレデマッピング処理部２３２．１は１６ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した重み付けなしプレデマッピング処理を行ない、プレデマッピング処理部２３４．１は６４ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した重み付けなしプレデマッピング処理を行なう。
【０１２２】
続いて、変調合成部２３６．１は、プレデマッピング処理部２３０．１〜２３４．１からのデータを合成して、信頼性補正処理部１３８に与える。
【０１２３】
つまり、データの向きと距離の算出処理に関しては正しい結果を得ることができないので、これらの処理は無視する構成となっている。また、信頼性補正処理部１３８も、変調合成部２３６．１からデータを受け取った場合は、信頼性補正算出処理に関しては正しい結果を得ることができないので、補正処理は行なわない。すなわち、この場合、ビタビ復号部１５６は硬判定処理を行なうことになる。
【０１２４】
一方、変調分割部２２８．２は、選択されたより多値の変調方式にしたがって、データをプレデマッピング処理部２３０．２〜２３４．２に与える。
【０１２５】
プレデマッピング処理部２３０．２はＱＰＳＫ変調方式での受信信号に対応し、かつ図１１で説明したような重み付け処理を行なうプレデマッピング処理（「重み付けありプレデマッピング処理」と呼ぶ）を行ない、プレデマッピング処理部２３２．２は１６ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した重み付けありプレデマッピング処理を行ない、プレデマッピング処理部２３４．２は６４ＱＡＭ変調方式での受信信号に対応した重み付けありプレデマッピング処理を行なう。
【０１２６】
続いて、変調合成部２３６．２は、プレデマッピング処理部２３０．２〜２３４．２からのデータを合成して、信頼性補正処理部１３８に与える。すなわち、この場合、ビタビ復号部１５６は軟判定処理を行なうことになる。
【０１２７】
すなわち、地上波デジタル放送受信機２０００は、伝送パラメータの切換えによって変調方式が変化するセグメントをプレデマッピングする際に、切換え前後の変調方式でより多値の変調方式を選択するように、図５の地上波デジタル放送受信機１０００の構成を改良したものである。
【０１２８】
このような構成とすることで、変調方式の切換えが起こったセグメントのプレデマッピング結果に生ずる誤りを減少させることができる。
【０１２９】
［第２の方法］
上述したような第１の方法で、伝送パラメータ切換えによって変調方式が変化するとき、必ず６４ＱＡＭ、すなわち、最も多値の変調方式を用いてプレデマッピングを行なうこととすることも可能である。
【０１３０】
このときは、図２１において、変調方式選択部２０４、変調分割部２２８．１、プレデマッピング処理部２３０．１および２３２．１ならびに変調合成部２３６．１を削除し、伝送パラメータ比較部２０２の出力をプレデマッピング処理部２３４．１が直接受けて、処理結果を信頼性補正処理部１３８に与える構成とすればよい。
【０１３１】
以上のような構成でも、第１の方法と同様の効果が奏される。
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。
【０１３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るデジタル信号受信装置では、ＯＦＤＭ方式により伝送されるデータに対してプレデマッピングを行なうことにより、必要とされるメモリ容量を削減しつつ、変調方式の切換えが起こったセグメントのプレデマッピング結果に生ずる誤りを減少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】 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１０】 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１１】 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１２】 時間デインターリーブ処理部１４０の構成例を示す概念図である。
【図１３】 セグメント内時間デインターリーブ回路１５ｂの構成を示す概略ブロック図である。
【図１４】 ＴＭＣＣ情報に含まれる伝送パラメータを示す図である。
【図１５】 インターリーブ長に変化はないが、各階層のセグメント数が変化した場合に、伝送されるＯＦＤＭフレームの状態の変化を示す概念図である。
【図１６】 切換え前後でインターリーブ長が変化するセグメントがない場合送信データと受信データの状態を示す概念図である。
【図１７】 ＱＰＳＫでマッピングされたデータのばらつきと、１６ＱＡＭのデマッピング基準値との関係を示す図である。
【図１８】 ＱＰＳＫでマッピングされたデータのばらつきと６４ＱＡＭのデマッピング基準値との関係を示す図である。
【図１９】 １６ＱＡＭでマッピングされたデータのばらつきと６４ＱＡＭのデマッピング基準値との関係を示す図である。
【図２０】 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２１】 プレデマッピングブロック２００の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図２２】 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、１３６ 変調合成部、１３８ 信頼性補正処理部、１４０ 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 プレデマッピング処理ブロック、２０２ 伝送パラメータ比較部、２０４ 変調方式選択部、２２８．１，２２８．２ 変調分割部、２３０．１〜２３４．１，２３０．２〜２３４．２ プレデマッピング処理部、２３６．１，２３６．２ 変調合成部、１０００，２０００ 地上波デジタル放送受信機。
Claims (4)
- 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時間インターリーブ処理を施され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、前記変調方式の切換えが行なわれていていることを検知した場合、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点に対応するかを示す基準点情報を付加するプレデマッピング処理手段と、
前記プレ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う時間デインターリーブ処理手段と、
前記時間デインターリーブ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、
前記プレデマッピング処理手段は、
前記変調方式の切換えが行なわれていることを検知した場合、切換え前後の変調方式を比較してより多値の変調方式を指定するための変調方式比較手段と、
前記切替わりが起こり得る複数の変調方式のそれぞれに対応して前記プレデマッピング処理を行なうための複数のプレデマッピング部と、
前記変調方式比較手段の指定に応じて、前記セグメント毎に対応するプレデマッピング処理部にデータを与える分割処理手段を含む、デジタル信号受信装置。 - 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時間インターリーブ処理を施され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、前記変調方式の切換えが行なわれていていることを検知した場合、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点に対応するかを示す基準点情報を付加するプレデマッピング処理手段と、
前記プレ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う時間デインターリーブ処理手段と、
前記時間デインターリーブ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、
前記プレデマッピング処理手段は、
前記変調方式の切換えが行なわれていることを検知した場合、ＯＦＤＭ方式において最も多値の変調方式を指定するための変調方式比較手段と、
前記切替わりが起こり得る複数の変調方式のそれぞれに対応して前記プレデマッピング処理を行なうための複数のプレデマッピング部と、
前記変調方式比較手段の指定に応じて、前記セグメント毎に対応するプレデマッピング処理部にデータを与える分割処理手段を含む、デジタル信号受信装置。 - 前記複数のプレデマッピング部は、
前記変調方式の切替わりが行なわれる場合に、少なくとも、切替わりの行なわれる期間において、変調方式に対応し、かつ重み付け処理を伴わないプレデマッピングを行なうための第１プレデマッピング部と、前記第１のプレデマッピング処理部の処理が行なわれない期間において、変調方式に対応し、かつ重み付け処理を伴うプレデマッピングを行なうための第２プレデマッピング部とを含む、請求項１または２記載のデジタル信号受信装置。 - 前記復号処理手段は、前記第１プレデマッピング部の処理が行なわれる期間においては硬判定処理を行ない、前記第２プレデマッピング部の処理が行われる期間においては軟判定処理を行う、請求項３記載のデジタル信号受信装置。
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