JP4373757B2 - 受信装置、受信方法、集積回路、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ＯＦＤＭ信号等化装置に関し、特に地上デジタル放送で用いられるＯＦＤＭ信号を等化する技術に関する。

昨今、テレビジョン、ラジオの地上放送における周波数利用効率の向上、多チャンネル化、高画質化、高音質化を指向して、地上放送のデジタル化が全世界的に進められており、日本でも地上デジタル放送が開始されようとしている。
日本の地上デジタル放送は、ＯＦＤＭ信号を用いて伝送される。ＯＦＤＭ信号とは、一般に、互いに直交する多数のキャリアそれぞれをデジタルデータで変調し、それらの変調波を多重して得られる信号である。

日本の地上デジタル放送に用いられるＯＦＤＭ信号（以降単に、地上デジタル放送信号と称する）の規格は、非特許文献１に規定されている。ここでは、その規格のうち本発明の主題に関連する事項を説明する。
地上デジタル放送信号は、テレビジョン放送では１３個、ラジオ放送では１個または３個のＯＦＤＭセグメント（以降、単にセグメント）から構成される。一つのセグメントは、伝送モードに応じた所定の本数、例えばモード１では１０８本のキャリアの束であり、約４３０ｋＨｚの帯域幅を有している。キャリアには、既知の変調方式で変調される制御情報キャリアと、制御情報キャリアによって示される変調方式で変調され、放送の本体的な情報を伝送するデータキャリアとがある。

データキャリアがＱＰＳＫ（Quaternary Phase Shift Keying）、１６ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation）、または６４ＱＡＭで変調されるセグメントを同期変調部といい、データキャリアがＤＱＰＳＫ（Differential QPSK）で変調されるセグメントを差動変調部という。
一つのセグメントにおいて、シンボル期間ごとに、各キャリアそれぞれが個別の複素シンボル（情報信号の直交成分を実部と虚部とで表すいわゆるＩＱシンボル）で変調され、一つのＯＦＤＭシンボルに多重され伝送される。２０４個のＯＦＤＭシンボルが一つの伝送フレーム（以降、単にフレーム）をなす。

図１０は、同期変調部におけるフレームの一構成例である。図１０では、キャリアを周波数の昇順に左から右へ並べ、ＯＦＤＭシンボルを時間順に上から下へ並べて示している。周波数の昇順にキャリア番号kを０〜１０７とし、フレーム内での時間順にシンボル番号nを０〜２０３とする。
キャリアとＯＦＤＭシンボルとが交差するセルには、シンボル番号nの期間にキャリアkを変調する一つの複素シンボルｃ(n,k)を位置付ける。従って、この図は、複素シンボルｃ(n,k)の、キャリアの周波数順及び時間順の配列をも示している。

同期変調部では、信号の等化に用いられる基準値を示すパイロットシンボルであるＳＰ（Scattered Pilot）シンボルが伝送される。図１０に示すように、ＳＰシンボルは、時間順には、３本に１本のキャリアによってそれぞれ４シンボル期間に１回伝送され、また、周波数順には、全てのシンボル期間において、１２本に１本のキャリアによって伝送される。

図１１は、差動変調部におけるフレームの一構成例を、図１０と同様の表記法により示している。差動変調部では、ＳＰシンボルは伝送されない。
同期変調部、及び差動変調部の何れにおいても、所定のキャリアを用いてＴＭＣＣ（Transmission and Multiplexing Configuration Control）信号が伝送される。ＴＭＣＣ信号は、シンボル番号1〜16にフレームの同期タイミングを示す同期シンボルを含み、シンボル番号17〜19にセグメント形式識別シンボルを含み、シンボル番号20〜121にＴＭＣＣ情報シンボルを含んでいる。そのセグメントが同期変調部、及び差動変調部の何れであるかは、ＴＭＣＣ情報シンボルの内容から識別できる。

従来、このような地上デジタル放送信号を受信するＯＦＤＭ信号受信装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
図１２は、前記文献に示されているＯＦＤＭ信号受信装置の主要部に、さらに映像音声再生部８０及び表示部９０を追加してなる、地上デジタル放送受信装置９の構成を示す機能ブロック図である。

地上デジタル放送受信装置９において、アンテナ１０はＲＦ帯域のＯＦＤＭ信号ＳRF(t)を受信し、チューナ部２０はその内部で生成される局発信号を用いて信号ＳRF(t)をＩＦ帯域のＯＦＤＭ信号ＳIF(t)へ周波数変換し、Ａ／Ｄ部３０は信号ＳIF(t)をサンプリングしてデータＤ(t)を出力し、直交復調部４０はデータＤ(t)に基づいてベースバンドのＯＦＤＭ信号Ｂ(t)を出力する。

信号Ｂ(t)は、時間領域のＯＦＤＭ信号に含まれる直交成分をそれぞれ実部と虚部とで表す複素値列を表す。理解の容易のため、図１２において複素信号が流れる区間を太線で描く。
ＦＦＴ部５０は、シンボル番号nの有効シンボル期間に得られた信号Ｂ(t)をフーリエ変換することにより、その期間にキャリアkによって表される（つまり、キャリアkを変調した）複素シンボルｃ(n,k)を各キャリアについて算出する。

ＴＭＣＣ処理部５１は、ＴＭＣＣ信号を伝送するキャリアk0について算出される複素シンボルｃ(n,k0)を参照して、フレーム同期の確立とセグメント形式の識別とを行う。そして、確立したフレーム同期タイミングを示すフレーム同期情報と、識別したセグメント形式を示すセグメント形式情報とを、等化部６０へ通知する。
等化部６０は、通知されるセグメント形式情報が同期変調部を示す場合、通知されるフレーム同期情報に基づいて前述したＳＰシンボルの位置を特定し、その位置にある複素シンボルを用いて各複素シンボルの位相及び振幅の等化を行う。

エラー訂正部７０は、等化後の複素シンボルｄ(n,k)をエラー訂正するとともにトランスポートストリームＴＳに変換し、映像音声再生部８０は、トランスポートストリームＴＳを映像音声信号にデコードし、表示部９０に表示する。
上述したように、従来の地上デジタル放送受信装置における等化部６０は、ＴＭＣＣ処理部５１から前記セグメント形式情報とフレーム同期情報とを通知されて初めて、複素シンボルの等化処理を開始する。

図１３は、従来の等化処理の詳細を示すフローチャートである。
従来一般的に、フレーム同期の確立は、前述した同期シンボルを２フレーム分検出することによって行われるので、ＴＭＣＣ処理部５１が、複素シンボルを供給され始めてからフレーム同期を確立し（Ｓ１１）、ＴＭＣＣ情報シンボルを復号して（Ｓ１２）、フレーム同期情報及びセグメント形式情報を等化部６０へ供給する（Ｓ１３）までに、平均で１．５フレーム時間、最大で２フレーム時間かかる。等化部６０は、その時間の経過後にＴＭＣＣ処理部５１から通知されるセグメント形式情報を参照し、同期変調部であれば（Ｓ２４：ＹＥＳ）等化処理を開始する（Ｓ２５）。
特開２００１−２９８４３８号公報（第８〜１０頁、第６図） 「地上デジタルテレビジョン放送の伝送方式標準規格」，社団法人電波産業会，ＡＲＩＢ ＳＴＤ−Ｂ３１ １．５版，平成１５年７月２９日改定 Digital Video Broadcasting (DVB); Framing structure, channel coding and modulation for digital terrestrial television, European Telecommunications Standards Institute, EN 300 744 V1.1.2(1997-08)

しかしながら、２フレーム時間は伝送モードによっては約０．５秒であり、この従来の等化処理によれば、安定した映像音声が得られるまでにかなりの時間がかかるという問題がある。
この問題は、日本の地上デジタル放送のみならず、同様構成のＯＦＤＭ信号によって伝送されるデジタル放送、例えば欧州の地上デジタル放送を、フレーム同期を確立してからＳＰシンボルの位置を特定し、その後に等化処理を開始する手順に従って受信する場合に、一般的に生じるものである。

図１４は、欧州の地上デジタル放送に用いられるＯＦＤＭ信号のフレームの一構成例を、図１０と同様の表記法により示している。欧州の地上デジタル放送に用いられるＯＦＤＭ信号では、前記ＳＰシンボルに相当するブーステッドパイロットシンボルと、前記ＴＭＣＣ信号に相当するＴＰＳ信号とが伝送される。詳細は、非特許文献２を参照のこと。
上記の問題に鑑み、本発明は、周波数領域のＯＦＤＭ信号によって表される複素シンボルが供給され始めた後、従来よりも短時間のうちにパイロットシンボルの位置を特定して信号の等化処理を開始することができる受信装置、受信方法、集積回路、及びプログラムを提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明の受信装置は、分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する受信装置であって、前記ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換することにより、周波数軸信号に変換するフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換手段の出力からＮシンボル毎の同期を確立するＮシンボル同期確立手段とを有することを特徴とする。
また、上記問題を解決するために、本発明の受信装置は、分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する受信装置であって、前記ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換することにより、周波数軸信号に変換するフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換手段の出力からフレーム同期を確立するフレーム同期確立手段と、前記フーリエ変換手段の出力からＮシンボル毎の同期を確立するＮシンボル同期確立手段を有し、前記、Ｎシンボル同期確立手段は、フレーム同期確立手段より前に処理されることを特徴とする。
また、上記問題を解決するために、本発明の受信方法は、分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する受信方法であって、前記ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換することにより、周波数軸信号に変換するフーリエ変換ステップと、前記フーリエ変換手段の出力からＮシンボル毎の同期を確立するＮシンボル同期確立ステップとを有することを特徴とする。
また、上記問題を解決するために、本発明の受信方法は、分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する受信方法であって、前記ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換することにより、周波数軸信号に変換するフーリエ変換ステップと、
前記フーリエ変換手段の出力からフレーム同期を確立するフレーム同期確立ステップと、前記フーリエ変換手段の出力からＮシンボル毎の同期を確立するＮシンボル同期確立ステップを有し、前記、Ｎシンボル同期確立ステップは、フレーム同期確立ステップより前に処理されることを特徴とする。
また、上記問題を解決するために、本発明の集積回路は、分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する装置の集積回路であって、前記ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換することにより、周波数軸信号に変換するフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換手段の出力からＮシンボル毎の同期を確立するＮシンボル同期確立手段を有することを特徴とする。
また、上記問題を解決するために、本発明の集積回路は、分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する装置の集積回路であって、前記ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換することにより、周波数軸信号に変換するフーリエ変換手段と、前記フーリエ変換手段の出力からフレーム同期を確立するフレーム同期確立手段と、前記フーリエ変換手段の出力からＮシンボル毎の同期を確立するＮシンボル同期確立手段を有し、前記、Ｎシンボル同期確立手段は、フレーム同期確立手段より前に処理されることを特徴とする。
また、上記問題を解決するために、本発明のプログラムは、分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する受信処理を、コンピュータを用いて実施するためのコンピュータ実行可能なプログラムであって、上述した受信方法の各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の受信装置、受信方法、集積回路、及びプログラムによれば、フレーム同期とは関係なく、数〜数十シンボル時間分の複素シンボルを用いてパイロットシンボルを特定して等化処理を開始できる。本発明によれば、等化処理を開始するまでに要する時間は、従来の技術が要する１．５〜２フレーム時間に比べて短い。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１に係るＯＦＤＭ信号等化装置、及び、そのＯＦＤＭ信号等化装置を含んで構成される地上デジタル放送受信装置について、図面を参照しながら説明する。
＜全体構成＞
図１は、地上デジタル放送受信装置の全体構成を示す機能ブロック図である。図１において、従来の地上デジタル放送受信装置９に含まれる構成要素と同一の構成要素に、同一の符号を付して示している。地上デジタル放送受信装置１は、従来の地上デジタル放送受信装置９と比べて、本発明のＯＦＤＭ信号等化装置である等化制御部５８、及び等化制御部５８と連携して動作する等化部６５を含む点で異なっている。

地上デジタル放送受信装置１の各部は、具体的に、次のように実現されるとしてもよい。チューナ部２０は、例えば、ＲＦ帯域で動作可能な高周波アナログ回路により実現される。
Ａ／Ｄ部３０から映像音声再生部８０までの各部は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を用いて実現される。この場合、各部は、ＲＯＭに記録されているプログラムをＤＳＰが実行することにより果たされる個々の機能を表す。各部が処理するデータはＲＡＭに記憶され、また、ＲＡＭを介して各部間で受け渡される。これらの各部を、個々の機能を果たす専用のハードウェア回路として、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を用いて実現してもよい。

表示部９０は、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等を用いて実現される映像音声モニタ装置である。
＜外観＞
図２（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、地上デジタル放送受信装置１の外観の一例を示す外観図である。図２（Ａ）は、据え置き型のＳＴＢ（Set Top Box）の形態に実装された場合の外観例を示し、図２（Ｂ）は、携帯型移動端末装置の形態に実装された場合の外観例を示している。

以下、従来の技術と重複する事項については説明を省略し、本発明に特有の構成である等化制御部５８、及び等化部６５について詳しく説明する。
＜等化制御部５８＞
等化制御部５８は、従来と同様の複素シンボルをＦＦＴ部５０から供給され、供給された複素シンボルにおけるＳＰシンボルの有無、及びＳＰシンボルの位置を、従来のＴＭＣＣ処理部５１が特定するよりも短時間のうちに特定して、等化部６５へ通知する。

図３は、フレーム同期が確立していない（つまり、個々の複素シンボルのシンボル番号が不定である）状態において、ＳＰシンボルである可能性がある複素シンボルの４通りの群を示す概念図である。図３は、ＳＰシンボルの伝送に携わるキャリアについてのみ、キャリアの周波数順及び時間順に複素シンボルを並べて示している。
同期変調部における複素シンボルをこの順序に並べたとき、各キャリアについて時間順に４個に１個の複素シンボルがＳＰシンボルであり、また、各シンボル期間においてキャリアの周波数順に４個に１個の複素シンボルがＳＰシンボルである。つまり、図３に示した群Ａ〜Ｄのうち何れか一群の複素シンボルの全てがＳＰシンボルである。ここで、群Ａ〜Ｄは、フレーム同期とは関係なく、４シンボル期間ごとに循環する相対的なシンボル番号に関連して定まる群であることに注意する。

図４は、等化制御部５８の詳細な構成を示す機能ブロック図である。
ＴＭＣＣ処理部５２は、フレーム同期の確立と、ＴＭＣＣ情報シンボルの復号とが完了した時点で、ＴＭＣＣ有効情報を出力するとともに、従来と同様のフレーム同期情報とセグメント形式情報とを出力する。
ＳＰ検出部５３は、図３に示した各群に含まれる複素シンボル間の相関を示す指標を群ごとに算出することによって、ＳＰシンボルの有無、及びＳＰシンボルの位置を特定し、特定したＳＰシンボルの有無を示すＳＰ検出情報、及び特定したＳＰシンボルの位置を示す４シンボル同期情報を出力する。

セレクタ５４は、ＴＭＣＣ有効情報が出力されていない場合にＳＰ検出情報を選択し、ＴＭＣＣ有効情報が出力されている場合にセグメント形式情報を選択し、それぞれ選択した情報をＳＰ有無情報として出力する。
セレクタ５５は、ＴＭＣＣ有効情報が出力されていない場合に４シンボル同期情報を選択し、ＴＭＣＣ有効情報が出力されている場合にフレーム同期情報を選択して、それぞれ選択した情報をＳＰ位置情報として出力する。
＜ＳＰ検出部５３＞
図５は、ＳＰ検出部５３の詳細な構成を示す機能ブロック図である。

ＳＰ検出部５３は、フレーム同期が確立していない状態において、ＦＦＴ部５０から複素シンボルを供給される。
ここで、一つの具体例を示すために、ＦＦＴ部５０は、各シンボル期間に一つのＯＦＤＭシンボルを、個々のキャリアによって表される複素シンボルに多重分離し、分離された複素シンボルをキャリアの周波数順に逐次ＳＰ検出部５３へ供給するものとして説明する。ここで言うキャリアとは、地上デジタル放送信号を構成する全てのセグメントに含まれるキャリアを指す。

ＳＰ検出部５３は、個々の複素シンボルに対応して、複素シンボルを表すキャリアの全てのセグメントにわたる通し番号をＦＦＴ部５０から供給される。
第１複素シンボル分類部１００は、個々の複素シンボルを、その複素シンボルに対応するキャリアの通し番号に応じた１つのセグメントに分類する。つまり、当該複素シンボルを、当該セグメントに対応して設けられる第２複素シンボル分類部の一つへ出力する。

分類された複素シンボルは、セグメントごとに同一の処理を施されるので、以下、一つのセグメントを代表して説明する。
第２複素シンボル分類部１１０は、第１複素シンボル分類部１００から、一つのシンボル期間に、一つのセグメント内の個々のキャリアによって表される複素シンボルを、キャリアの周波数順に逐次受け取る。

４シンボル遅延部１２１、・・・、１２２は、ＳＰシンボルの伝送に携わる個々のキャリアに対応して設けられる。
第２複素シンボル分類部１１０は、受け取った複素シンボルのうち、ＳＰシンボルの伝送に携わるキャリアによって表される複素シンボルを、そのキャリアに対応する４シンボル遅延部と、選択部１３０とへ出力する。

４シンボル遅延部１２１、・・・、１２２はそれぞれ、受け取った４つの複素シンボルを保持していて、第２複素シンボル分類部１１０から新たな複素シンボルを受け取ると、保持している最も古い複素シンボルを選択部１３０へ出力し、その最も古い複素シンボルをその新たな複素シンボルで置き換える。
これにより、４シンボル遅延部１２１、・・・、１２２の各々は、第２複素シンボル分類部１１０から、一つのシンボル期間に一つの複素シンボルを受け取り、受け取った個々の複素シンボルを４シンボル期間遅延させる。

選択部１３０は、第２複素シンボル分類部１１０から一つのキャリアに分類された新たな複素シンボルを受け取るとともに、そのキャリアに対応する４シンボル遅延部から最も古い複素シンボルを受け取ると、その両者を選択して、演算部１４０へ出力する。
演算部１４０は、選択部１３０から受け取った２つの複素シンボルの、（Ａ）一方を他方で複素除算するか、（Ｂ）一方の複素共役値と他方とを複素乗算するか、または、（Ｃ）一方の複素共役値と他方とを複素乗算してその結果を正規化し、その結果を結果分類部１５０へ出力する。

図６（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は、それぞれ前述した演算を実行するための構成の一例を示す機能ブロック図である。図６（Ｃ）には、正規化を実行するための具体的な構成として対数部１４４を例示している。対数部１４４は、入力された値を浮動小数点で表し、その仮数部を演算結果とすることで入力された値を正規化する。
再び図５において、結果分類部１５０は、演算部１４０から演算結果を受け取ると、その演算結果を群ごとに分類する。つまり、受け取った演算結果を、群に対応して設けられる累積部１６１〜１６４の一つへ出力する。結果分類部１５０は、演算結果を分類する群を、演算の対象になった複素シンボルを表すキャリアのキャリア番号と、４シンボル期間ごとに循環する相対的なシンボル番号とに基づいて決定する。

演算結果を分類する群を決定するために、結果分類部１５０は、例えば、キャリア番号カウンタと、相対シンボル番号カウンタとを内部に備えてもよい。キャリア番号カウンタは、結果分類部が、受け取った演算結果を累積部１６１〜１６４の一つへ出力すると３増加し、ＳＰシンボルの伝送に携わるキャリア番号を循環的にカウントする。相対シンボル番号カウンタは、キャリア番号カウンタが一巡すると１増加し、０から３までの相対シンボル番号を循環的にカウントする。

そして、結果分類部１５０は、図３に示す４通りの群を表すテーブルを内部に保持し、キャリア番号カウンタの値と、相対シンボル番号カウンタの値とで示されるセルの内容を参照することにより、群を決定する。また、前記テーブルを保持することなく、キャリア番号カウンタの値を１２で除した余りと相対シンボル番号カウンタの値とから、計算によって群を決定することも考えられる。

累積部１６１〜１６４は、個々に受け取った演算結果を累積する。そして、累積結果の絶対値を算出し、判定部１７０へ出力する。算出された絶対値は、累積結果の電力を表す。演算部１４０が前述した何れの演算を行った場合でも、ＳＰシンボルからなる群に対応する演算結果は毎回ほぼ一定の値となるので、累積される演算結果の個数が増えるにつれて累積結果の絶対値が増加する。それに対し、他の群に対応する演算結果は毎回様々な複素値となるので、累積される演算結果の個数が増えても累積結果の絶対値は増加しない。

判定部１７０は、受け取った４つの絶対値を所定のしきい値と比較する。そして、４つの絶対値の一つ以上が前記しきい値と等しいかより大きい場合に、ＳＰシンボルが存在することを示す内容のＳＰ検出情報を、多重部１８０へ出力し、４つの絶対値の全てが所定のしきい値よりも小さい場合に、ＳＰシンボルが存在しないことを示す内容のＳＰ検出情報を、多重部１８０へ出力する。

判定部１７０は、また、ＳＰシンボルの位置を示す４シンボル同期情報を、多重部１８０へ出力する。
判定部１７０は、例えば、現在のシンボル期間が図３に示した相対シンボル番号の何れで表されるかを示す４シンボル同期情報を出力する。判定部１７０は、そのために、キャリア0、3、6、及び9の何れに関係する演算結果が最大の絶対値を示す累積部に出力されるかを監視する。そして、キャリア0、3、6、及び9のそれぞれに関係する演算結果が最大の絶対値を示す累積部へ出力されたシンボル期間に、相対シンボル番号０、１、２、及び３を示す４シンボル同期情報を出力する。

また、判定部１７０は、相対シンボル番号０のシンボル期間を４シンボル期間ごとに示すパルス信号として４シンボル同期情報を出力してもよい。
多重部１８０は、セグメントに対応して設けられる各判定部から、前述したＳＰ検出情報と４シンボル同期情報とを個別に受け取り、セグメントの中心周波数の昇順に逐次、等化部６５へ出力する。

ここまでに説明したように、ＳＰ検出部５３は、複素シンボルを時間順に並べたとき４つおきの複素シンボルからなる４通りの群について、群ごとに複素シンボル間の相関の程度を評価することによってＳＰシンボルの位置を特定する。この構成により、ＳＰ検出部５３は、フレーム同期とは関係なく、数〜数十シンボル時間のうちにＳＰシンボルの位置を特定し、ＳＰ検出情報と４シンボル同期情報とを出力することができる。

なお、この実施の形態では、ＳＰ検出部５３の作用を最もよく表すために、４シンボル遅延部をキャリアごとに設ける構成を例示した。このような４シンボル遅延部は、例えば、ＦＩＦＯ（First In First Out）レジスタ、又はＦＩＦＯ機能を実現するソフトウェアを用いて実装されることが想定される。しかし、実質的に同一の機能を果たす他の実装を採用することも可能である。例えば、４シンボル遅延部１２１、・・・、１２２の機能を、全てのキャリアについての複素シンボルを統合的に保持する１つのリングバッファによって実現してもよい。
＜等化部６５＞
等化部６５は、等化制御部５８から、ＳＰ存在情報とＳＰ位置情報とを供給される。ＴＭＣＣ処理部５２がフレーム同期の確立とＴＭＣＣ情報シンボルの復号とを完了した後には、さらにＴＭＣＣ有効情報を供給される。

等化部６５は、ＴＭＣＣ有効情報が供給されていないとき、ＳＰ検出部５３が生成したＳＰ検出情報及び４シンボル同期情報を、それぞれ、ＳＰ存在情報及びＳＰ位置情報として供給される。
受け取ったＳＰ検出情報が、ＳＰシンボルが存在することを示す場合、等化部６５は、受け取った４シンボル同期情報に基づいてシンボル期間ごとにＳＰシンボルを表すキャリアを特定し、特定されたキャリアによって表される複素シンボルを基準に用いて等化処理を行う。

受け取った４シンボル同期情報が相対シンボル番号を示す場合、等化部６５は、その相対シンボル番号から、フレーム同期とは関係なく、そのシンボル期間にＳＰシンボルを表すキャリアを特定する。また、受け取った４シンボル同期情報が相対シンボル番号０のシンボル期間を表すパルス信号である場合、等化部６５は、その４シンボル同期情報に基づいて内部で相対シンボル番号を発生すればよい。

このとき等化部６５が行う等化処理は、基本的には、前記複素シンボルと本来のＳＰシンボルとの位相差及び振幅比に応じて他の複素シンボルの位相差及び振幅比を補正する、周知の位相振幅等化処理である。基準に用いる複素シンボルの位置を４シンボル同期情報に基づいて特定する点においてのみ、従来の等化処理と異なる。
受け取ったＳＰ検出情報が、ＳＰシンボルが存在しないことを示す場合、等化部６５は、等化処理を行わない。

等化部６５は、ＴＭＣＣ有効情報が供給されているとき、ＴＭＣＣ処理部５２が生成した従来のセグメント形式情報及びフレーム同期情報を、それぞれ、ＳＰ存在情報及びＳＰ位置情報として供給される。
受け取ったセグメント形式情報が同期変調部を示す場合、等化部６５は、従来と全く同様の等化処理を行う。受け取ったセグメント形式情報が差動変調部を示す場合、等化部６５は、等化処理を行わない。
＜等化処理の詳細＞
図７は、実施の形態１に係る等化処理の詳細を示すフローチャートである。図１３に示した従来の等化処理に対して、ＳＰ検出部における相関演算ステップ（Ｓ３１）、ＳＰ検出ステップ（Ｓ３２）、及び、ＳＰ検出情報、４シンボル同期情報供給ステップ（Ｓ３３）、並びに、等化部における、ＳＰ検出情報に基づくＳＰ有無判断ステップ（Ｓ２１）、及び４シンボル同期情報に基づく等化処理ステップ（Ｓ２２）の各ステップが追加される。

前述したように、複素シンボルを供給され始めてから、ＴＭＣＣ処理部５２が、フレーム同期情報及びセグメント形式情報を等化部６５へ供給するまでに、最大で２フレーム時間かかるのに対し、ＳＰ検出部５３は、数〜数十シンボルでＳＰ検出情報及び４シンボル同期情報を等化部６５へ供給する。これにより、等化部６５は、ステップ２２において、４シンボル同期情報に基づいて、従来よりも早期に等化処理を開始することができる。
＜実施の形態２＞
実施の形態２に係るＯＦＤＭ信号等化装置は、実施の形態１における等化制御部５８の一つの変形であり、図１に示した地上デジタル放送受信装置１において等化制御部５８と互換性がある。以下、実施の形態２に係る等化制御部について、図面を参照しながら説明する。

実施の形態２に係る等化制御部は、等化制御部５８と比べてＳＰ検出部が変更される。
図８は、実施の形態２の等化制御部に含まれるＳＰ検出部５９の構成を示す機能ブロック図である。図５に示したＳＰ検出部５３に含まれる構成要素と同一の構成要素に、同一の符号を付して示している。
符号補正部２１０は、第１複素シンボル分類部１００から、一つのシンボル期間に、一つのセグメント内の個々のキャリアによって表される複素シンボルを、キャリアの周波数順に逐次受け取る。そして、受け取った複素シンボルのうち、ＳＰシンボルの伝送に携わるキャリアによって表される複素シンボルに、そのキャリアに固有の符号を乗じる。

前述した非特許文献１は、地上デジタル放送信号に含まれる全てのキャリアについてキャリアの周波数順に、多項式ｇ（ｘ）＝ｘ¹¹＋ｘ⁹＋１に従って生成されるＰＲＢＳ（Pseudo Random Bit Sequence）値をキャリア固有の符号とすべきことを規定する。
この符号は、特に、ＳＰシンボルの伝送に携わるキャリアについては、そのキャリアが伝送するＳＰシンボルの符号を定める。

符号補正部２１０は、内部で前記ＰＲＢＳ値を生成し、生成したＰＲＢＳ値を受け取った複素シンボルに乗じることにより、各ＳＰシンボルが一定の符号で表されるように各複素シンボルを符号補正する。そして、符号補正された複素シンボルを、４シンボル遅延部２２０及び演算部１４０へ出力する。
４シンボル遅延部２２０は、最近受け取った４つの複素シンボルを保持していて、符号補正部２１０から新たな複素シンボルを受け取ると、保持している最も古い複素シンボルを演算部１４０へ出力し、その最も古い複素シンボルをその新たな複素シンボルで置き換える。

これにより、４シンボル遅延部２２０は、第２複素シンボル分類部１１０から、一つのシンボル期間に、ＳＰシンボルの伝送に携わるキャリアと同数の複素シンボルをキャリアの周波数順に逐次受け取って４個保持し、周波数順に４つ後のキャリアが表す複素シンボルと同時に出力する。言わば、受け取った個々の複素シンボルを、周波数順に４キャリア分遅延させる。

演算部１４０は、符号補正部２１０から新たな複素シンボルを受け取るとともに、４シンボル遅延部２２０から最も古い複素シンボルを受け取ると、その両者に実施の形態１で説明した演算を施し、演算結果を結果分類部２５０へ出力する。
結果分類部２５０は、演算部１４０から演算結果を受け取ると、その演算結果を群ごとに分類する。結果分類部２５０は、演算結果を分類する群を、演算の対象になった複素シンボルを表す、周波数の低いほうのキャリアのキャリア番号と、４シンボル期間ごとに循環する相対的なシンボル番号とに基づいて決定する。

演算結果を分類する群を決定するために、結果分類部２５０は、結果分類部１５０と同様に、キャリア番号カウンタと、相対シンボル番号カウンタとを内部に備えてもよい。ただし、結果分類部２５０が備えるキャリア番号カウンタは、最上位の４つのキャリアをそのカウントから除外する。実施の形態２では、最上位の４つのキャリアは何れも、周波数の低いほうのキャリアとして演算に組み入れられることがないからである。

累積部１６１〜１６４、及び判定部１７０の内容は、実施の形態１で説明したとおりである。
ここまでに説明したように、ＳＰ検出部５９は、複素シンボルをキャリアの周波数順に並べたとき４つおきの複素シンボルからなる４通りの群について、群ごとに複素シンボル間の相関の程度を評価することによってＳＰシンボルの位置を特定する。この構成により、ＳＰ検出部５９は、フレーム同期とは無関係に、数〜数十シンボル時間のうちにＳＰシンボルの位置を特定し、ＳＰ検出情報と４シンボル同期情報とを出力することができる。

ＳＰ検出部５９は一つの４シンボル遅延部を用いて構成され、ＳＰ検出部５３が必要とするキャリアごとの４シンボル遅延部を必要としないので、処理に使用されるメモリ量がＳＰ検出部５３よりも少なくて済む。また、演算する複素シンボルに４シンボル期間の遅延を与えず、一つのシンボル期間に得られる複素シンボルを演算するので、ＳＰ検出部５３よりもさらに短時間のうちに、ＳＰ検出情報と４シンボル同期情報とを出力することが期待される。
＜実施の形態３＞
実施の形態３に係るＯＦＤＭ信号等化装置は、実施の形態１における等化制御部５８の一つの変形である。特に、ＳＰ検出部を変更することによって、欧州の地上デジタル放送に用いられるＯＦＤＭ信号からブーステッドパイロットシンボルの位置を検出するのに好適な構成としている。以下、実施の形態３に係るＳＰ検出部について、図面を参照しながら説明する。

図９は、実施の形態３に係るＳＰ検出部５７の構成を示す機能ブロック図である。図５に示したＳＰ検出部５３に含まれる構成要素と同一の構成要素に、同一の符号を付して示している。
欧州の地上デジタル放送に用いられるＯＦＤＭ信号は、セグメント構成を採用しないので、ＳＰ検出部５３と比べて第１複素シンボル分類部１００及び多重部１８０が省かれる。

複素シンボル分類部３１０は、ＦＦＴ部から、シンボル期間ごとに、ＯＦＤＭ信号に含まれる個々のキャリアによって表される複素シンボルを、キャリアの周波数順に逐次受け取り、受け取った複素シンボルのうちブーステッドパイロットシンボルの伝送に携わるキャリアによって表されるもののみをキャリアごとに分類する。
欧州の場合、図１４に示したように、ブーステッドパイロットシンボルの伝送に携わるキャリアのうち所定のものは、全てのシンボル期間にブーステッドパイロットシンボルを伝送する。このようなキャリアは、コンティニュアルパイロットキャリアと呼ばれる。コンティニュアルパイロットキャリアを処理しても、ブーステッドパイロットシンボルの位置を特定するための情報が得られないので、複素シンボル分類部３１０は、コンティニュアルパイロットキャリアによって表される複素シンボルを分類から除外する。

結果分類部３５０は、コンティニュアルパイロットキャリアが除外されることを考慮して、結果分類部１５０から変更される。例えば、コンティニュアルパイロットキャリアのキャリア番号を内部のテーブルに保持し、前述したキャリア番号カウンタが、そのテーブルに含まれるキャリア番号を飛び越してカウントするように制御する。
この構成により、ＳＰ検出部５７は、欧州の地上デジタル放送に用いられるＯＦＤＭ信号に特に適したやり方で、ブーステッドパイロットシンボルの位置を検出する。

なお、コンティニュアルパイロットキャリアを除外しない構成も考えられる。コンティニュアルパイロットキャリアは、各群に同数ずつ分類されるように配置され、各群の累積結果を同じ量ずつ引き上げるので、除外しなかったとしても、処理効率が多少低下するものの、ブーステッドパイロットシンボルの位置を特定するために実用上の支障を生じない。

コンティニュアルパイロットキャリアを除外せず、複素シンボルをキャリアの周波数順に並べてできる群ごとに、群内の複素シンボル間の相関の程度を評価することによってＳＰシンボルの位置を特定することもできる。

本発明に係るＯＦＤＭ信号等化装置は、例えば地上デジタル放送受信装置に利用できる。

本発明の地上デジタル放送受信装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 （Ａ）及び（Ｂ）本発明の地上デジタル放送受信装置の外観の一例を示す外観図である。 ４通りの複素シンボルの群を示す概念図である。 等化制御部の一構成例を示す機能ブロック図である。 ＳＰ検出部の一構成例を示す機能ブロック図である。 （Ａ）〜（Ｃ）演算部の構成例を示す機能ブロック図である。 本発明の等化処理のタイミング例を示すチャートである。 ＳＰ検出部の他の構成例を示す機能ブロック図である。 ＳＰ検出部の他の構成例を示す機能ブロック図である。 日本の地上デジタル放送に用いられるＯＦＤＭ信号の同期変調部におけるＯＦＤＭフレームの一構成例である。 日本の地上デジタル放送に用いられるＯＦＤＭ信号の差動変調部におけるＯＦＤＭフレームの一構成例である。 従来の地上デジタル放送受信装置の一構成例を示す機能ブロック図である。 従来の等化処理のタイミングを示すチャートである。 欧州の地上デジタル放送に用いられるＯＦＤＭ信号のフレームの一構成例である。

符号の説明

１、９ 地上デジタル放送受信装置
１０ アンテナ
２０ チューナ部
３０ Ａ／Ｄ部
４０ 直交復調部
５０ ＦＦＴ部
５１、５２ ＴＭＣＣ処理部
５３ ＳＰ検出部
５４、５５ セレクタ
５７ ＳＰ検出部
５８ 等化制御部
５９ ＳＰ検出部
６０、６５ 等化部
７０ エラー訂正部
８０ 映像音声再生部
９０ 表示部
１００ 第１複素シンボル分類部
１１０ 第２複素シンボル分類部
１２１、１２２ ４シンボル遅延部
１３０ 選択部
１４０ 演算部
１４４ 対数部
１５０ 結果分類部
１６１〜１６４ 累積部
１７０ 判定部
１８０ 多重部
２１０ 符号補正部
２２０ ４シンボル遅延部
２５０ 結果分類部
３１０ 複素シンボル分類部
３５０ 結果分類部

Claims (12)

1. 分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する受信装置であって、
   前記ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換することにより、周波数軸信号に変換するフーリエ変換手段と、
   前記フーリエ変換手段の出力からＮシンボル毎の同期を確立するＮシンボル同期確立手段とを有し、
   前記Ｎシンボル同期確立手段は、
   前記フーリエ変換手段の出力から、Ｎシンボル間で相関演算を行うＮシンボル相関演算手段と、
   前記Ｎシンボル相関演算手段の出力から、前記パイロット信号のＮ種類の配置パターンに従って、それぞれパイロット信号のキャリア位置の相関演算結果を累積する累積手段と、
   前記累積手段の出力から、Ｎ種類の累積結果のうち、最大の値を示す結果をもとに、Ｎシンボル同期を判定する判定手段とを備えることを特徴とする受信装置。
2. 分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれ、１シンボルでは所定のＭ個の（Ｍは整数）キャリア間隔毎に１つ含まれ、シンボル毎にＬキャリア（ＬはＭ＝Ｌ＊Ｎを満たす整数）ずつシフトして挿入されているＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する受信装置であって、
   前記ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換することにより、周波数軸信号に変換するフーリエ変換手段と、
   前記フーリエ変換手段の出力からＮシンボル毎の同期を確立するＮシンボル同期確立手段とを有し、
   前記Ｎシンボル同期確立手段は、
   前記フーリエ変換手段の出力のうち、所定のキャリア位置、及びＭキャリア毎に離れたキャリア位置の信号を、それぞれＮシンボル間で相関演算を行うＮシンボル相関演算手段と、
   前記Ｎシンボル相関演算手段の出力を、Ｍキャリア毎に離れた相関演算結果と積算する相関積算手段と、を備え
   前記相関積算手段は、前記所定のキャリア位置から、ｍ＊Ｌ（ｍ＝０〜Ｎ−１)離れたＮ個の分散パイロット信号配置パターンの候補毎に積算を行い、
   前記Ｎ個の候補毎の積算結果のうち、最大の指標を示す結果をもとに分散パイロット信号配置パターンを特定する事でＮシンボル同期を確立することを特徴とする受信装置。
3. 前記受信装置は、
   前記フーリエ変換手段の出力からフレーム同期を確立するフレーム同期確立手段をさらに備え、
   前記Ｎシンボル同期確立手段は、フレーム同期確立手段より前に処理されることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の受信装置。
4. 前記ＯＦＤＭ受信装置は、前記相関積算手段によって最大の指標が算出された候補から、分散パイロット信号の位置を特定し、前記特定された分散パイロット信号を用いて、前記ＯＦＤＭ信号を等化する等化手段とを備えることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の受信装置。
5. 前記ＯＦＤＭ受信装置は、
   前記フーリエ変換手段の出力からフレーム同期を確立するフレーム同期確立手段をさらに有し、
   前記フレーム同期確立手段によりフレーム同期を確立し、
   前記フレーム同期確立手段からフレームの先頭シンボルを特定し、
   前記特定されたフレーム先頭シンボルから分散パイロット信号位置を特定し、
   前記Ｎシンボル同期確立手段によって特定された分散パイロット信号位置の分散パイロット信号を用いた等化から、前記フレーム同期確立手段によって特定された分散パイロット信号位置の分散パイロット信号を用いて等化することに切り替える切替手段を有することを特徴とする請求項４記載の受信装置。
6. 分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する受信方法であって、
   前記ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換することにより、周波数軸信号に変換するフーリエ変換ステップと、
   前記フーリエ変換手段の出力からＮシンボル毎の同期を確立するＮシンボル同期確立ステップとを有し、
   前記Ｎシンボル同期確立ステップは、
   前記フーリエ変換手段の出力から、Ｎシンボル間で相関演算を行うＮシンボル相関演算ステップと、
   前記Ｎシンボル相関演算手段の出力から、前記パイロット信号のＮ種類の配置パターンに従って、それぞれパイロット信号のキャリア位置の相関演算結果を累積する累積ステップと、
   前記累積ステップの出力から、Ｎ種類の累積結果のうち、最大の値を示す結果をもとに、Ｎシンボル同期を判定する判定ステップとを含むことを特徴とする受信方法。
7. 分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれ、１シンボルでは所定のＭ個の（Ｍは整数）キャリア間隔毎に１つ含まれ、シンボル毎にＬキャリア（ＬはＭ＝Ｌ＊Ｎを満たす整数）ずつシフトして挿入されているＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する受信方法であって、
   前記ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換することにより、周波数軸信号に変換するフーリエ変換ステップと、
   前記フーリエ変換手段の出力からＮシンボル毎の同期を確立するＮシンボル同期確立ステップとを有し、
   前記Ｎシンボル同期確立ステップは、
   前記フーリエ変換手段の出力のうち、所定のキャリア位置、及びＭキャリア毎に離れたキャリア位置の信号を、それぞれＮシンボル間で相関演算を行うＮシンボル相関演算ステップと、
   前記Ｎシンボル相関演算手段の出力を、Ｍキャリア毎に離れた相関演算結果と積算する相関積算ステップとを含み、
   前記相関積算ステップは、前記所定のキャリア位置から、ｍ＊Ｌ（ｍ＝０〜Ｎ−１)離れたＮ個の分散パイロット信号配置パターンの候補毎に積算を行い、
   前記Ｎ個の候補毎の積算結果のうち、最大の指標を示す結果をもとに分散パイロット信号配置パターンを特定する事でＮシンボル同期を確立することを特徴とする受信方法。
8. 前記受信方法は、
   前記フーリエ変換手段の出力からフレーム同期を確立するフレーム同期確立ステップをさらに含み、
   前記Ｎシンボル同期確立ステップは、フレーム同期確立ステップより前に処理されることを特徴とする請求項６または７のいずれか１項に記載の受信方法。
9. 分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する装置で用いられる集積回路であって、
   前記ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換することにより、周波数軸信号に変換するフーリエ変換手段と、
   前記フーリエ変換手段の出力からＮシンボル毎の同期を確立するＮシンボル同期確立手段を有し、
   前記Ｎシンボル同期確立手段は、
   前記フーリエ変換手段の出力から、Ｎシンボル間で相関演算を行うＮシンボル相関演算手段と、
   前記Ｎシンボル相関演算手段の出力から、前記パイロット信号のＮ種類の配置パターンに従って、それぞれパイロット信号のキャリア位置の相関演算結果を累積する累積手段と、
   前記累積手段の出力から、Ｎ種類の累積結果のうち、最大の値を示す結果をもとに、Ｎシンボル同期を判定する判定手段とを備えることを特徴とする集積回路。
10. 分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれ、１シンボルでは所定のＭ個の（Ｍは整数）キャリア間隔毎に１つ含まれ、シンボル毎にＬキャリア（ＬはＭ＝Ｌ＊Ｎを満たす整数）ずつシフトして挿入されているＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する装置で用いられる集積回路であって、
    前記ＯＦＤＭ信号をフーリエ変換することにより、周波数軸信号に変換するフーリエ変換手段と、
    前記フーリエ変換手段の出力からＮシンボル毎の同期を確立するＮシンボル同期確立手段とを有し、
    前記Ｎシンボル同期確立手段は、
    前記フーリエ変換手段の出力のうち、所定のキャリア位置、及びＭキャリア毎に離れたキャリア位置の信号を、それぞれＮシンボル間で相関演算を行うＮシンボル相関演算手段と、
    前記Ｎシンボル相関演算手段の出力を、Ｍキャリア毎に離れた相関演算結果と積算する相関積算手段と、を備え
    前記相関積算手段は、前記所定のキャリア位置から、ｍ＊Ｌ（ｍ＝０〜Ｎ−１)離れたＮ個の分散パイロット信号配置パターンの候補毎に積算を行い、
    前記Ｎ個の候補毎の積算結果のうち、最大の指標を示す結果をもとに分散パイロット信号配置パターンを特定する事でＮシンボル同期を確立することを特徴とする集積回路。
11. 前記集積回路は、
    前記フーリエ変換手段の出力からフレーム同期を確立するフレーム同期確立手段をさらに備え、
    前記Ｎシンボル同期確立手段は、フレーム同期確立手段より前に処理されることを特徴とする請求項９または１０のいずれか１項に記載の集積回路。
12. 分散パイロット信号が、所定のＮ（Ｎは整数）シンボル毎に同一のパターンで繰り返し含まれるＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を受信する受信処理を、
    コンピュータを用いて実施するためのコンピュータ実行可能なプログラムであって、請求項６乃至８のうち少なくとも一つの請求項に記載した各ステップをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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