JP4056238B2

JP4056238B2 - デジタル信号受信装置

Info

Publication number: JP4056238B2
Application number: JP2001296305A
Authority: JP
Inventors: 祥和喜多; 洋中島
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003110519A

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などで用いられるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重、Orthogonal Frequency Division Multiplexing）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し、より特定的には、直交周波数分割多重方式の信号を受信する受信装置における高速フーリエ変換の窓位置制御の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＯＦＤＭシステムにおいて、受信されたＯＦＤＭ信号は、ＡＤ変換され同期再生が行なわれた後、各シンボルごと（シンボルの継続時間Ｔｓ＝１／ｆ₀）にＦＦＴ回路で信号処理される。
【０００３】
ここで、当該ＯＦＤＭ信号は、マルチパス等の影響により特定の周波数の搬送波のシンボルが、他の周波数の搬送波のシンボルで干渉するということが起こり得る。このような干渉を以下ではキャリア間干渉（以下、ＩＣＩと称す）と呼ぶことにする。
【０００４】
復調信号に、上述したようなＩＣＩが生じると、データの誤り率が非常に劣化する。
【０００５】
その対策として、一般的には、予め送信側で「ガードインターバル」と呼ばれるデータを余分に送信信号に付け加えることにより、この問題を回避している。
【０００６】
図８は、ガードインターバルの構成を示す概念図である。ガードインターバルとは、図８において影を付けた信号部分であり、ＯＦＤＭ信号の１シンボルの後半の一部（図８中での期間Ｔｇ分の長さ）と同じ信号を、そのシンボルの前半に接続したものである。
【０００７】
このような期間Ｔｇの長さをガードインターバル長という。ガードインターバルの部分は、連続的にそれに続く１シンボル分の信号と接続される。復調の際に信号を標本化する場合、標本を切出す範囲１／ｆ₀（１シンボル）が、この区間に含まれていさえすれば、搬送波の直交性により、ＩＣＩの影響を軽減することが可能となる。
【０００８】
そこで、一般的には、この標本範囲１／ｆ₀（１シンボル）を切出す部分をＦＦＴ窓と称し、この切出しの制御を最適に行なうことにより、ＩＣＩの影響を最小限にし、エラーの少ない復号信号を得ようとしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば、特開平１０−２２４３１８号公報（「ＯＦＤＭシステム受信機の微細ＦＦＴウインドー位置復元装置」）には、ＦＦＴ後の信号の位相差量を信号処理し、ＦＦＴ窓位置を最適制御する等の手段を用いることで、ＩＣＩの影響を最小限にし、エラーの少ない復号信号を得る技術が開示されている。
【００１０】
しかしながら、このような従来のＦＦＴ窓位置の制御方法では、複雑な付加回路をＯＦＤＭ受信装置に設けることが必要となってしまうという問題があった。
【００１１】
本発明は、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、複雑な付加回路なしに、最適なＦＦＴ窓位置の制御を行ない、ＩＣＩの影響を低減して、エラーの少ない復号信号を得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。
【００１２】
請求項１記載のデジタル信号受信装置は、直交周波数分割多重方式で伝達され、かつ、ガードインターバルが付加された信号を受信するためのデジタル信号受信装置であって、受信信号に対してアナログデジタル変換するためのアナログデジタル変換手段と、アナログデジタル変換手段の出力信号の同期再生処理を行なう同期再生手段と、同期再生手段の出力を受けて、ガードインターバルを含んだ直交周波数分割多重データから、高速フーリエ変換窓に相当する１シンボル分の直交周波数分割データを抜出す高速フーリエ変換窓制御手段と、直交周波数分割多重データを高速フーリエ変換する高速フーリエ変換手段と、高速フーリエ変換手段の出力に基づいて、送信側で施された誤り訂正符号により、受信信号の誤りを検出して誤り訂正を行うための誤り訂正手段と、前記誤り訂正手段からの誤り率データを判定し、前記誤り訂正手段の誤り率が減少するように前記高速フーリエ変換窓位置を更新する制御を行なう窓位置制御判定手段とを備え、前記窓位置制御判定手段は、比較対照のための基準値を保持する第１の保持手段と、前記誤り訂正手段からの誤り率データを所定のタイミングごとに取得して保持する第２の保持手段と、前記第１および第２の保持手段に格納された値を比較して、前記誤り率データが前記基準値を超える期間は、前記高速フーリエ変換窓位置を所定量ずつ更新する制御を行なう手段を備え、前記第２の保持手段は、前記誤り率データを保持するための誤り率保持手段と、順次取得される前記誤り率データのうち最小データを選択的に保持する最小値保持手段と、所定のタイミングにおいて、前記最小データを次回判定における前記基準値として前記第１の保持手段に移し替える手段とを含む。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
［実施の形態１］
図１は、本発明によるデジタル信号受信装置の例であるＯＦＤＭ受信機１００の構成の主要部分を示す概略ブロック図である。このようなＯＦＤＭ受信機１００は、特に限定されないが、たとえば、地上波デジタル放送受信装置において、ＯＦＤＭ復調処理を行う回路部分に適用することが可能なものである。
【００１７】
図１を参照して、ＯＦＤＭ受信機１００は、アンテナ（図示せず）から受けた信号をチューナー（図示せず）において選局処理した後のアナログＯＦＤＭ信号をデジタルの離散データに変換するＡＤ変換回路１１と、当該離散データよりクロック、キャリアおよびシンボルの同期を再生する同期再生回路１２と、同期が確立したデータから、窓位置制御判定回路１７からの窓制御信号により、ガードインターバルを含んだＯＦＤＭデータの任意の位置から本来の１シンボル分のＯＦＤＭデータを抜出すＦＦＴ窓制御回路１３と、１シンボル分のＯＦＤＭデータを高速フーリエ変換する高速フーリエ変換回路（以下、「ＦＦＴ回路」と呼ぶ）１４と、高速フーリエ変換後のＯＦＤＭデータに波形等化処理や、時間デインターリブや周波数デインターリーブなどの各種デインタリーブ処理や、デマッピング等を行なう信号処理回路１５と、送信側で施された誤り訂正符号に基づいて、誤り検出と誤り訂正処理を行う誤り訂正回路１６と、当該誤り訂正回路１６の誤り率を判定し、ＦＦＴ窓制御回路１３を制御するための窓制御信号を出力する窓位置制御判定回路１７とを備える。
【００１８】
図２は、図１に示したＯＦＤＭ受信機１００の構成において、窓位置制御判定回路１７の構成をより詳しく説明するためのブロック図である。
【００１９】
図２を参照して、窓位置制御判定回路１７は、誤り訂正回路１６の誤り率データを読込むレジスタ１７２と、その誤り率データと比較するための比較データを外部あるいは内部制御により予め記憶しておく比較レジスタ１７３と、このような２つのデータを比較する比較器１７４と、比較器１７４からの制御によりＦＦＴ窓制御回路１３への窓制御信号を出力する窓位置制御カウンタ１７５とを備える。
【００２０】
また、レジスタ１７２と比較器１７４は、カウンタ１７１からのカウント値によりそれぞれ読込動作、比較動作を行なう。
【００２１】
図３は、本発明の動作を説明するためのＯＦＤＭデータとＦＦＴ窓との関係を示す概念図である。
【００２２】
以下、図２および図３を参照しながら本発明の動作について、より詳しく説明する。
【００２３】
まず受信動作初期状態では、窓位置制御カウンタ１７５は、その値が０にリセットされており、よって窓制御信号のレベルも０となる。
【００２４】
このときＦＦＴ窓制御回路１３は、図３（ａ）に示すとおり、本来のＯＦＤＭデータ１シンボル分を本来のサンプルポイントデータとして、次段ＦＦＴ回路１４に受渡す。当該データは、信号処理回路１５で処理された後、誤り訂正回路１６で誤り訂正処理が施され、復号データとしてさらに次段の回路に受渡される。
【００２５】
一方、受信動作が開始されるとともに、窓位置制御判定回路１７のカウンタ回路１７１が動作し始める。レジスタ１７２は、カウンタ１７１が所定の値のときに、たとえば、所定の期間ごとに、誤り訂正回路１６の誤り率データを自身の中に取込む。
【００２６】
また、比較器１７４は、カウンタ１７１が所定の値のとき、たとえば、レジスタ１７２に誤り訂正回路１６の誤り率データが取込まれて安定するまでの余裕期間が経過した後に、レジスタ１７２と比較レジスタ１７３の値を比較する。比較レジスタ１７３には、予め外部からの制御により比較の基準となる誤り率データが入っている。
【００２７】
あるいは、後述するように、比較レジスタ１７３には、レジスタ１７２に取込んだ誤り率データの中の最小値を入れておくように内部制御してもよい。
【００２８】
今、比較器１７４において、以下の関係が満たされたとする。
（レジスタ１７２に保持された値）＞（比較レジスタ１７３に保持された値）
すなわち、誤り訂正回路１６から取込んだ誤り率データが、想定する誤り率よりも悪かった場合は、ＩＣＩの影響が強いとして、ＦＦＴ窓位置を変更すべく、比較器１７４が窓位置制御カウンタ１７５の値を１つ上昇させる。
【００２９】
１つ上昇させた窓制御信号により、ＦＦＴ窓制御回路１３では、図３（ｂ）に示すとおり、ガードインターバル側に１サンプルポイント移動した点を起点として、１シンボル分のＯＦＤＭデータを後段のＦＦＴ回路１４に受渡す。
【００３０】
以下同様にして、（レジスタ１７２の値）＞（比較レジスタ１７３の値）の関係がなくなるまで、すなわち、最適なＦＦＴ窓位置が得られるまでこの動作を繰返す。
【００３１】
図３（ｃ）は、窓位置制御カウンタ１７５に保持される値が、ガードインターバル期間分の移動量のうち任意の値のときのＯＦＤＭデータ１シンボル分をサンプルするときを示す。
【００３２】
窓位置制御カウンタ１７５は、ＦＦＴ窓の起点がガードインターバルの最前部までくるとリセットされるか、あるいは、アップ、ダウンの方向がそれまでと反対となるように構成されている。
【００３３】
すなわち、ＯＦＤＭ受信機１００では、同期再生回路１２での同期再生に基づくＦＦＴ窓位置を窓位置制御判定回路１７の制御により微調整して、誤り量が小さい受信状態を実現する。しかも、誤り訂正回路１６自体は、もともと、ＯＦＤＭ受信機１００において誤り訂正を行うために設けられるものであって、窓位置制御判定回路１７の制御動作のために新たに設ける必要のないものである。
【００３４】
つまり、ＯＦＤＭ受信装置１００において、複雑な付加回路を設けることなく、最適なＦＦＴ窓位置の制御を行なうことができる。したがって、キャリア間干渉の影響を抑制して、エラーの少ない復号信号を得ることが可能となる。
【００３５】
［実施の形態１の変形例］
図４は、ＯＦＤＭ受信機１００における窓位置制御判定回路１７の他の構成を説明するためのブロック図である。
【００３６】
図４に示した構成においては、レジスタ１７２は、誤り訂正回路１６からの誤り率データを読込むレジスタ１７２１と、レジスタ１７２１に取込まれた誤り率データのうち、最小のものを格納しておくミニマムレジスタ１７２２で構成されている。
【００３７】
このとき、窓位置制御カウンタ１７５が、ＦＦＴ窓の起点がガードインターバルの最前部までくることにより、リセットされるか、あるいはアップ、ダウンの方向が変更されたとき、比較器１７４において未だ、（レジスタ１７２の保持する値）＞（比較レジスタ１７３の保持する値）の関係が成り立っているとき、ミニマムレジスタ１７２２の最小値を比較レジスタ１７３に移し、その最小値を比較レジスタ１７３の比較値として利用する。
【００３８】
このような構成により、実施の形態１と同様の効果が奏される。
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２のＯＦＤＭ受信機２００の構成を説明するための概略ブロック図である。
【００３９】
図５を参照して、ＯＦＤＭ受信機２００は、受信したアナログＯＦＤＭ信号をデジタルの離散データに変更するＡで変換回路１１と、当該離散データよりクロック、キャリアおよびシンボルの同期を再生する同期再生回路１２と、同期が確立したデータをマイコン３１からの窓制御信号により、ガードインターバルを含んだＯＦＤＭデータの任意の位置から本来の１シンボル分のＯＦＤＭデータを抜出すＦＦＴ窓制御回路１３と、１シンボル分のＯＦＤＭデータを高速フーリエ変換するＦＦＴ回路１４と、高速フーリエ変換後のＯＦＤＭデータに波形等化、各種デインターリーブ、デマッピングを行なう信号処理回路１５と、送信側で施された誤り訂正を復号する誤り訂正回路１６と、誤り訂正回路１６の誤り率を判定し、ＦＦＴ窓制御回路１３を制御するマイコン３１とからなる。
【００４０】
図６は、図５に示したマイコン３１の動作を説明するためのフローチャートである。
【００４１】
以下、図５および図６を参照しながら、マイコン制御による本発明の動作を、さらに詳しく説明する。
【００４２】
マイコンの動作初期状態においては、窓制御信号は０にセットされる（ステップ１０２）。
【００４３】
続いて、窓制御信号がＦＦＴ窓制御回路１３に出力される。（ステップＳ１０４）。
【００４４】
窓制御信号の値が０であることを受取ったＦＦＴ窓制御回路１３は、図３（ａ）に示したとおり、本来のＯＦＤＭデータ１シンボル分をサンプルポイントデータとして、次段のＦＦＴ回路１４に受渡す。この受渡されたデータは、信号処理回路１５で処理された後、誤り訂正回路１６で誤り訂正処理が施され復号データとして、さらに次段の回路に送出される。
【００４５】
一方、マイコンは、窓制御信号を出力した後（ステップＳ１０４）、所定の時間待機状態となり（ステップＳ１０６）、待ち時間経過後に誤り訂正回路１６から誤り率データを取込む（ステップＳ１０８）。
【００４６】
そして、取得した誤り率データと設定済みの比較基準データとの比較を行ない（ステップＳ１１０）、続いて、（比較基準データ）≧（誤り率データ）の場合はその動作を終了し（ステップＳ１２０）、（誤り率データ）＞（比較基準データ）の場合は、たとえば、ＦＦＴ窓位置が１サンプルポイント分移動するように窓制御信号の値を設定しなおして（ステップＳ１１４）、処理はステップＳ１０４に復帰する。
【００４７】
そして、ステップＳ１１２において、（比較基準データ）≧（誤り率データ）となるまで同様の動作を繰返す。
【００４８】
以上のような動作を行なうことで、直交周波数分割多重方式で送信される信号を受信するデジタル信号受信装置において、複雑な付加回路を設けることなく、最適なＦＦＴ窓位置の制御を行なうことができる。したがって、キャリア間干渉の影響を抑制して、エラーの少ない復号信号を得ることが可能となる。
【００４９】
［実施の形態２の変形例］
図７は、実施の形態２のマイコン３１の行う処理の変形例を示すフローチャートである。
【００５０】
実施の形態２の変形例においては、図６におけるステップＳ１０８の処理を変更しているのみであるので、図７においては、この部分を抜き出して示す。
【００５１】
図７を参照して、ステップＳ１０６において所定の待ち時間が終了すると、マイコン３１は、誤り訂正回路１６から誤り率データを取得する（ステップＳ１０８１）。
【００５２】
続いて、マイコン３１は、取得された誤り率データを、それまでに取得した誤り率データのうちの最小値と比較する（ステップＳ１０８２）。
【００５３】
比較の結果、現時点で取得した誤り率データが最小値である場合は、この現時点での誤り率データをメモリに格納し（ステップＳ１０８５）、新たに、現時点で取得した誤り率データを比較基準データに設定して（ステップＳ１０８５）、処理はステップＳ１１０に移行する。
【００５４】
一方、ステップＳ１０８３において、現時点で取得した誤り率データが最小値データでない場合は、処理はステップＳ１１０に移行する。
【００５５】
以上のような処理により、常に、誤り率データが最小となるように、ＦＦＴ窓位置を制御することが可能となり、実施の形態２と同様の効果が奏される。
【００５６】
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のすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施の形態１のＯＦＤＭ受信機１００の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したＯＦＤＭ受信機１００の構成において、窓位置制御判定回路１７の構成をより詳しく説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の動作を説明するためのＯＦＤＭデータとＦＦＴ窓との関係を示す概念図である。
【図４】ＯＦＤＭ受信機１００における窓位置制御判定回路１７の他の構成を説明するためのブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態２のＯＦＤＭ受信機２００の構成を説明するための概略ブロック図である。
【図６】図５に示したマイコン３１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】実施の形態２のマイコン３１の行う処理の変形例を示すフローチャートである。
【図８】ガードインターバルの構成を示す概念図である。
【符号の説明】
１１ＡＤ変換手段、１２同期再生手段、１３ＦＦＴ窓制御手段、１４ＦＦＴ手段、１５信号処理手段、１６誤り訂正手段、１７窓位置制御手段、３１マイコン、１００，２００ＯＦＤＭ受信装置。

Claims

直交周波数分割多重方式で伝達され、かつ、ガードインターバルが付加された信号を受信するためのデジタル信号受信装置であって、
受信信号に対してアナログデジタル変換するためのアナログデジタル変換手段と、
前記アナログデジタル変換手段の出力信号の同期再生処理を行なう同期再生手段と、
前記同期再生手段の出力を受けて、前記ガードインターバルを含んだ直交周波数分割多重データから、高速フーリエ変換窓に相当する１シンボル分の直交周波数分割データを抜出す高速フーリエ変換窓制御手段と、
前記直交周波数分割多重データを高速フーリエ変換する高速フーリエ変換手段と、
前記高速フーリエ変換手段の出力に基づいて、送信側で施された誤り訂正符号により、前記受信信号の誤りを検出して誤り訂正を行なうための誤り訂正手段と、
前記誤り訂正手段からの誤り率データを判定し、前記誤り訂正手段の誤り率が減少するように前記高速フーリエ変換窓位置を更新する制御を行なう窓位置制御判定手段とを備え、
前記窓位置制御判定手段は、
比較対照のための基準値を保持する第１の保持手段と、
前記誤り訂正手段からの誤り率データを所定のタイミングごとに取得して保持する第２の保持手段と、
前記第１および第２の保持手段に格納された値を比較して、前記誤り率データが前記基準値を超える期間は、前記高速フーリエ変換窓位置を所定量ずつ更新する制御を行なう手段を備え、
前記第２の保持手段は、
前記誤り率データを保持するための誤り率保持手段と、
順次取得される前記誤り率データのうち最小データを選択的に保持する最小値保持手段と、
所定のタイミングにおいて、前記最小データを次回判定における前記基準値として前記第１の保持手段に移し替える手段とを含む、デジタル信号受信装置。