JP5274210B2

JP5274210B2 - Ｏｆｄｍ復調装置

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Publication number: JP5274210B2
Application number: JP2008290988A
Authority: JP
Inventors: 尚利前田; 純井戸
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2028-11-13
Also published as: JP2010118920A

Description

この発明は、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:直交周波数分割多重)変調方式により変調されて伝送された信号を復調する復調装置に関する。

ＩＳＤＢ−Ｔ、ＤＶＢ−Ｔ等の地上デジタル放送方式では、基準パイロット信号の一つであるＳＰ(ＳｃａｔｔｅｒｅｄＰｉｌｏｔ)信号が、サブキャリア方向に１２キャリア毎に１回、シンボル方向に４シンボル毎に、１回挿入される。又、同じく基準パイロット信号の一つであるＣＰ（ＣｏｎｔｉｎｕａｌＰｉｌｏｔ）信号が、例えば約５０００本のサブキャリア（搬送波）より成る１シンボルの最後のサブキャリアの位置に於いて、シンボル方向に１シンボル毎に１回挿入されている。これらのＳＰ信号及びＣＰ信号は、送信局側から送信する際に規格によりその内容が決められていることにより、振幅及び位相が判っていると言う点で、「既知信号」である。ここで、ＯＦＤＭ変調方式を用いた地上デジタル放送では、送信局より出射されたサブキャリアの内で、受信機のアンテナに直接受信されるサブキャリアに加えて、建物或いは山々によって反射された後に受信機のアンテナで受信される様々な遅延波も存在するため、これらの遅延波が直接波に干渉する結果、データ等が載せられた各サブキャリアは、伝送路を経由することで歪むこととなる。

そこで、ＳＰ信号は以上の様に既知信号である点を利用して、受信したＳＰ信号のサブキャリアが伝送路でどの様に歪んだかを推定する、即ち、伝送路特性の推定が行われる。受信機は、データを載せたサブキャリアの伝送路特性を、ＳＰ信号の伝送路特性を内挿することによって求め、得られた伝送路特性の推定結果を用いて等化処理を行う。

一般的に、シンボル方向の内挿処理後にキャリア方向の内挿処理を行うことで、伝送路特性は推定される。シンボル方向の内挿については、直線内挿が一般的であるが、受信機が車又は電車の様な移動体に搭載されている場合には、シンボル方向に伝送路特性が変動するため、より高精度な補間を行う必要がある。このため、ＦＩＲフィルタ又はＩＩＲフィルタによる内挿処理を用いた手法が提案されている（例えば、特許文献１又は特許文献２を参照）。

即ち、特許文献１は、移動体の移動速度を基に最大ドップラー周波数ｆｄを算出し、それを基にＩＩＲフィルタの係数αを制御することにより、フィルタの周波数特性を変化させる手法を提案している。

又、特許文献２は、移動体の移動速度に応じて複数のＦＩＲフィルタのタップ係数を用意して、移動速度情報を基にタップ係数を切り替える手法を提案している。

特許第２７７２２８６号公報特開２００６−２０３６１３号公報

従来の手法は、フィルタの係数を制御する、或いは、適正なフィルタを選択するために移動体の速度情報を用いており、速度センサ又は速度検出のための特別なハードウェアを必要としていた。そのため、その様な速度センサ等を必須とすることは、復調装置の小型化及び低消費電力化の阻害要因となっていた。

この発明は、この様な技術的問題点を克服すべく成されたものであり、その主目的は、移動体の速度情報無しに、基準パイロット信号の伝送に用いられるサブキャリアの伝送路特性をシンボル方向に内挿するシンボルフィルタの係数を最適化し、伝送路特性をより精度良く推定可能として、ＯＦＤＭ復調装置の小型化及び低消費電力化を図る点にある。

この発明の主題は、ＯＦＤＭ信号を復調するＯＦＤＭ復調装置であって、シンボル毎に受信した信号からパイロット信号の一つであるＣＰ信号を抽出するパイロット抽出部と、送信側で挿入している既知のパイロット信号の内のＣＰ信号を送信ＣＰ信号として発生する送信パイロット発生部と、前記パイロット抽出部により抽出された前記ＣＰ信号を前記送信ＣＰ信号で除算することにより、前記ＣＰ信号の伝送に用いたサブキャリアに対する伝送路特性を算出する除算部と、前記除算部により算出されたシンボル毎に存在するＣＰ信号の第１伝送路特性を所定数のシンボル毎に１回出力する様に、前記ＣＰ信号の伝送に用いたサブキャリアに対して間引き処理を行うＣＰ間引き部と、前記ＣＰ間引き部により間引かれた後のＣＰ信号の第２伝送路特性をシンボル方向に内挿するフィルタを有する適応シンボルフィルタと、前記パイロット抽出部により抽出された前記ＣＰ信号の伝送に用いたサブキャリアの、前記ＣＰ信号毎の信号電力を計算して電力情報を出力するＣＰ電力計算部とを備えており、前記適応シンボルフィルタは、前記フィルタの出力信号と前記ＣＰ信号の前記第１伝送路特性との差分に該当する誤差信号、前記ＣＰ信号の前記第２伝送路特性、及び、ステップサイズパラメータに基づいて、所定数のシンボル毎に、前記フィルタの係数を更新する係数計算部と、前記電力情報に基づいて前記ステップサイズパラメータを決定するステップサイズ制御部とを備えていることを特徴とする。

本発明の主題によれば、移動体の速度情報等を利用するための特別なハードウェアを必要とすること無く、伝送路特性の推定を行うためのシンボルフィルタの係数を適応的に更新することが出来る。従って、ＯＦＤＭ復調装置の小型化及び低消費電力化を図ることが可能となる。

以下、この発明の主題の様々な具体化を、添付図面を基に、その効果・利点と共に、詳述する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係るＯＦＤＭ復調装置の構成例を示すブロック図である。尚、図１は、後述する実施の形態２に於いて援用される。

図１に於いて、１００はＯＦＤＭ変調された放送電波を受信する受信アンテナ、１０１はチューナ、１０２はアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路である。又、１０３は直交復調部であり、直交復調によりＩ軸信号の複素ベースバンド信号及びＱ軸信号の複素ベースバンド信号を得る。又、１０４は時間信号を周波数信号に変換するための離散フーリエ変換を行う高速フーリエ変換回路（以下、「ＦＦＴ」と言う。）である。更に、１０６は、伝送路で生じた周波数特性を推定する伝送路推定部であり、本実施の形態の中核的構成要素である。又、１０５は、伝送路推定部１０６の推定結果を基に等化を行う等化部である。尚、伝送路推定部１０６及び等化部１０５の各々は、本実施の形態ではハードウェア（回路）で構成されているが、マイクロコンピュター或いはＤＳＰ等を用いてソフトウェアにより実現されても良い。

図２は、図１の伝送路推定部１０６の詳細な構成を示すブロック図である。図２に於いて、先ず、タイミング制御部ＴＣは、伝送路推定部１０６内の後述する各回路構成要素１〜９の動作開始のタイミング制御を司る処理回路である。又、メモリ制御部ＭＣは、タイミング制御部ＴＣが後述するメモリ７へのデータ書込み或いはデータ読み出しの開始タイミングに応じてデータ書込み或いはデータ読み出しの際のアドレスを指定するアドレス信号を生成・出力する回路である。

図２のパイロット抽出部１は、ＦＦＴ１０４の出力である周波数信号より、基準パイロット信号である、ＣＰ（ＣｏｎｔｉｎｕａｌＰｉｌｏｔ）信号及びＳＰ（ＳｃａｔｔｅｒｅｄＰｉｌｏｔ）信号を抽出する。又、送信パイロット発生部２は、既述した意味に於いて既知信号であるＣＰ信号及びＳＰ信号を、送信パイロット信号として発生させる。尚、送信パイロット信号としてのＣＰ信号及びＳＰ信号を、それぞれ、送信ＣＰ信号及び送信ＳＰ信号と定義する。又、複素除算部３は、パイロット抽出部１が抽出したＳＰ信号及びＣＰ信号を、それぞれ、送信パイロット発生部２が生成した送信ＳＰ信号及び送信ＣＰ信号で除算して、伝送路特性を求める。以下では、複素除算部３のＳＰ信号に関する出力信号及びＣＰ信号に関する出力信号を、それぞれ、「ＳＰ信号の伝送路特性」及び「ＣＰ信号の伝送路特性」と記載する。

図２に於いて、ＣＰ間引き部４は、（１）後述するメモリ７より読み出された、アンテナ１００で受信した現在の処理対象であるシンボルから見て過去の時点で受信した所定数のシンボル数分の、シンボル毎に存在するＣＰ信号の伝送路特性を、４シンボル毎に１回出力する様に、間引き処理を行う（即ち、連続する３個のシンボルの各ＣＰ信号の伝送に用いられるサブキャリアに対して“０” 値を挿入する。）と共に、（２）複素除算部３より出力される、現在の処理対象であるシンボルのＣＰ信号の伝送路特性に対しても間引き処理を行う。

又、適応シンボルフィルタ５は、ＳＰ信号の伝送路特性及びＣＰ信号の伝送路特性の各々を、シンボル方向に内挿する。ここで、適応シンボルフィルタ５の入力信号の一方ｘは、メモリ７より出力されるＳＰ信号の伝送路特性に対して０挿入部８によって間引き処理が行われた後の信号ｘ（ＳＰ）と、ＣＰ間引き部４によって間引き処理が行われた後の信号ｘ（ＣＰ）とから成る。他方の入力信号ｄは、メモリ７より読み出された所定のシンボル数分のＣＰ信号の伝送路特性であって且つ間引き処理が施されてはいない、「教師信号」としてのＣＰ信号の伝送路特性である。

又、ＣＰ電力計算部６は、後述する着目対象であるシンボルのＣＰ信号の伝送に用いたサブキャリアの信号電力を計算する。

又、メモリ７は、複素除算部３の出力である、ＳＰ信号の伝送路特性及びＣＰ信号の伝送路特性を、予め決められたシンボル数分だけ、記憶する。そして、０挿入部８は、メモリ７より読み出された所定数のシンボル数分の信号に於いて、データ信号の伝送に用いられるサブキャリアに対して“０”値を挿入する。

又、キャリアフィルタ９は、ＳＰ信号の伝送路特性及びＣＰ信号の伝送路特性の各々を、キャリア方向に内挿する。

図３は、図２の適応シンボルフィルタ５の詳細な構成を示すブロック図である。図３に於いて、後述する各構成要素１４，１２は、ＦＩＲフィルタを構成する。本ＦＩＲフィルタの（ｍ＋１）個の入力信号の内で、信号Ｘ₀[ｎ]は、サブキャリア方向に於いて第ｎ番目（１≦ｎ≦ｉ；ｉは１以上の整数である。）のサブキャリア位置に於ける、現在の処理対象である上記の信号ｘ（ＳＰ）又は信号ｘ（ＣＰ）である。又、信号Ｘ_m[ｎ]は、メモリ７に現在の処理対象から見て過去の信号として記憶されているＳＰ信号の伝送路特性及びＣＰ信号の伝送路特性の所定数のシンボル数がｍ（ｍは１以上の整数である。）である場合に於いて、第ｎ番目のサブキャリア位置に於ける、メモリ７より読み出された第ｍ番目のシンボルの信号ｘ（ＳＰ）又は信号ｘ（ＣＰ）（ｎ＝ｉの場合）である。

図３の係数計算部１０は、上記ＦＩＲフィルタのタップ係数Ｃ₀[ｎ]〜Ｃ_m[ｎ]の値を算出する部分であり、ステップサイズ制御部１１は、上記タップ係数Ｃ₀[ｎ]〜Ｃ_m[ｎ]を算出する際に、タップ係数Ｃ₀[ｎ]〜Ｃ_m[ｎ]を更新するためのステップサイズμを、ＣＰ電力計算部６によって計算された、後述する意味での着目対象であるシンボルのＣＰ信号の伝送に用いたサブキャリアの信号電力Ｐに基づいて、決定する部分である。又、上記ＦＩＲフィルタの総和演算器１２は、ｍ個の複素乗算器１４の複素乗算結果の総和を算出する部分であり、減算器１３は、メモリ７より読み出された間引き処理前のＣＰ信号の伝送路特性（教師信号）ｄ[ｎ]と、適応シンボルフィルタ５の出力信号である、上記ＦＩＲフィルタによって内挿補間された伝送路特性ｙ[ｎ]との差分を求める部分である。

以下、図面を用いて、本実施の形態の一例に係る図１のＯＦＤＭ復調装置の動作について記載する。

先ず、受信アンテナ１００は、ＯＦＤＭ変調された無線信号（「ＯＦＤＭ変調信号」に該当。）を受信し、チューナ１０１は、ＲＦ周波数の信号を中間周波数帯の信号に変換する。次に、Ａ／Ｄ変換回路１０２は、中間周波数信号（以下、「ＩＦ信号」と言う。）をデジタル信号に変換し、直交復調部１０３は、デジタル信号となったＩＦ信号を、共にベースバンド信号である、Ｉ軸信号とＱ軸信号とに分離する。そして、ＦＦＴ１０４は、共に時間信号であるＩ軸信号とＱ軸信号とを周波数成分に変換し、この結果、１シンボル内に於ける全サブキャリアの複素データが得られる。

周波数成分に変換されると、日本の地上波デジタル放送方式ＩＳＤＢ−Ｔでは、図４に示す様に、シンボル方向及びサブキャリア方向に関して、ＳＰ信号（黒丸で表示。）、ＣＰ信号（梨地の丸で表示。）、及びデータ信号（白丸で表示。）が配置されている。既述の通り、ＳＰ信号は、シンボル方向に関して、４シンボル毎に配置されており、ＣＰ信号は最後のサブキャリア位置に於いて、シンボル方向に関して１シンボル毎に配置されている。

伝送路推定部１０６内のパイロット抽出部１は、周波数成分に変換された複素データの内でＳＰ信号及びＣＰ信号以外のデータ信号に０値を挿入することで、ＳＰ信号及びＣＰ信号だけを抽出する。次に、複素除算部３は、抽出されたＳＰ信号及びＣＰ信号を、それぞれ、送信パイロット発生部２により生成された送信パイロット信号としてのＳＰ信号及びＣＰ信号で除算し、ＳＰ信号及びＣＰ信号の各々の伝送に用いたサブキャリアの伝送路特性を算出（推定）する。ここで、複素除算部３が受信したＳＰ信号及びＣＰ信号の各々をＹとして、送信パイロット発生部２で生成された既知信号であるＳＰ信号及びＣＰ信号の各々をＲとして、伝送路特性をＨとして、雑音をＮとして、それぞれ表記すると、受信信号Ｙは、次の数１で表される。

従って、複素除算部３は、数１を変形して得られる数２に基づいて、ＳＰ信号及びＣＰ信号の各々の伝送路特性Ｈの推定結果を算出する。

数２に於いて、雑音Ｎが無視し得る程に小さいとした場合には、複素除算部３は、Ｈ=Ｙ／Ｒで定まる式に基づいて、ＳＰ信号及びＣＰ信号の各々の伝送路特性Ｈを推定することが出来る。但し、このとき算出される伝送路特性Ｈは、ＳＰ信号及びＣＰ信号の各々の伝送で用いられたサブキャリアについての伝送路特性だけであり、データ信号の伝送で用いられたサブキャリアについての伝送路特性は、未定であるため、その後の適応シンボルフィルタ５及びキャリアフィルタ９の各々による内挿処理によって補間することで求められることになる。その上で、等化部１０５は、この様にして補間して求められた伝送路特性の推定結果を基に、データ信号を等化する。

又、複素除算部３により算出されたＳＰ信号及びＣＰ信号の各々の伝送路特性は、メモリ７に記憶される。その際、メモリ７には、予め決められたシンボル数分（ｍ個分）のＳＰ信号及びＣＰ信号の各々の伝送路特性が記憶される。即ち、既述の通り、ＳＰ信号及びＣＰ信号は図４に示す様に配置されているため、（１）ｍ個分のシンボル数分迄に含まれる、シンボル方向に４シンボル置きに各サブキャリア位置に於いて配置された各ＳＰ信号の伝送路特性と、（２）ｍ個分のシンボル数分迄に含まれる、１シンボルの最後のサブキャリア位置ｉ（ｎ＝ｉ）に於いてシンボル方向に１シンボル置きに配置された全てのＣＰ信号の伝送路特性とが、メモリ７内に記憶される。

その後、現在の処理対象であるシンボルを受信すると、メモリ７から、所定のタイミングで、メモリ７に格納された全てのＳＰ信号の伝送路特性及び全てのＣＰ信号の伝送路特性が読み出される。そして、０挿入部８は、読み出されたＳＰ信号の伝送路特性に対して、各ＳＰ信号の伝送路特性とそれに引き続くＳＰ信号の伝送路特性との間に３シンボル分のデータ信号のサブキャリアを挿入すると共に、各データ信号のサブキャリアに対して“０”値を挿入する。この様な０挿入部８から出力されるＳＰ信号の伝送路特性は、その後、ＣＰ間引き部４に於いて間引き処理（“０”値の挿入。）された現在の処理対象であるシンボルのＳＰ信号ｘ₀[ｎ]と組み合わされて（但し、０挿入部８から出力されるＳＰ信号の伝送路特性に対しては間引き処理は成されない。）、既述した信号ｘ（ＳＰ）（ｘ₀[ｎ]〜ｘ_m[ｎ]）として、適応シンボルフィルタ５に入力される。適応シンボルフィルタ５は、受信した信号ｘ（ＳＰ）に対して、ＦＩＲフィルタによって内挿処理を施して、各サブキャリア位置の信号ｙ[ｎ]として出力する。

これに対して、メモリ７より読み出される、最後のサブキャリア位置ｉ（ｎ＝ｉ）に於けるｍ個分のシンボル数分の各ＣＰ信号の伝送路特性は、０挿入部８を通して（但し、０挿入部８により“０”値挿入の処理は行われない。）、ＣＰ間引き部４に入力される。その際、０挿入部８を通った最後のサブキャリア位置ｉ（ｎ＝ｉ）に於けるｍ個分のシンボル数分の各ＣＰ信号の伝送路特性は、既述した教師信号ｄ[ｎ]として、適応シンボルフィルタ５の一方の入力端に入力される。０挿入部８を通った最後のサブキャリア位置ｉ（ｎ＝ｉ）に於けるｍ個分のシンボル数分の各ＣＰ信号の伝送路特性をＣＰ間引き部４は受信すると、ＣＰ間引き部４は、ｍ個分のシンボル数分のＣＰ信号の伝送路特性の内で４シンボル毎に１回だけ当該シンボルのＣＰ信号の伝送路特性を間引くこと無く通す間引き処理を行う。従って、ｍ個分のシンボル数分のＣＰ信号の内で、間引きされなかった両ＣＰ信号の伝送路特性の間に存在する連続する３シンボル分のＣＰ信号のサブキャリアには、データ信号のサブキャリアと同様に、“０”値が内挿されることとなる。そして、ＣＰ間引き部４は、間引き処理後のメモリ７より読み出した過去のｍ個分のシンボル数分のＣＰ信号ｘ₁[ｉ]〜ｘ_m[ｉ]に、現在の処理対象であるシンボルのＳＰ信号又はＣＰ信号の伝送路特性に間引き処理を施して成る信号ｘ₀[ｉ]を組み合わせて、既述した信号ｘ（ＣＰ）（ｘ₀[ｉ] 〜ｘ_m[ｉ]）を、適応シンボルフィルタ５の他方の入力端に出力する。

ここで、図５は、ＣＰ信号の伝送路特性の間引き処理を行った後のパイロット信号の配置を、２次元的に示す図である。図５に於いて、第ｉ番目のサブキャリア位置に於けるＣＰ信号の伝送路特性の内で、ＣＰ間引き部４によって間引きされた信号は、白丸で表示されている。既述の通り、ＩＳＤＢ−Ｔ規格では、ＣＰ信号はシンボル帯域の最右端に存在しているが、ＣＰ間引き部４による上記の間引き処理によって、ＣＰ信号の伝送路特性に関しては、４シンボル毎に１個のＣＰ信号の伝送路特性だけが、適応シンボルフィルタ５に入力される。

次に、適応シンボルフィルタ５の動作の概念を、図６及び図７を参照して以下に記載する。

図６は、ＳＰ信号の伝送路特性を適応シンボルフィルタ５で内挿する処理の概念を模式的に示す図である。図６に於いては、図３に示す適応シンボルフィルタ５のタップ係数Ｃ₀[ｎ]〜Ｃ_m[ｎ]の数は９個である場合を考え、メモリ７は、現在の処理対象のシンボルから遡って過去８シンボル分のＳＰ信号及びＣＰ信号の各々の伝送路特性を記憶しているものとする。但し、過去８シンボル分のＳＰ信号の伝送路特性がメモリ７内に記憶されていると記述してみても、同一のサブキャリア位置に於いてはシンボル方向に関して４シンボル置きにしかＳＰ信号の伝送路特性は存在しないため、ＳＰ信号の伝送路特性に関しては、８シンボル分未満の数のＳＰ信号の伝送路特性がメモリ７内に記憶されているにすぎない。

０挿入部８は、メモリ７から読み出された過去のＳＰ信号の伝送路特性の内で、ＳＰ信号の伝送路特性と別のＳＰ信号の伝送路特性との間に、パイロット抽出部１での抽出処理前の段階に於いては本来存在したデータ信号のサブキャリアを設定し、各データ信号のサブキャリアについては“０”値を挿入する（図６の（ｂ）参照。）。又、ＣＰ間引き部４は、複素除算部３より出力された、メモリ７から読み出された過去のＳＰ信号の伝送路特性と同一のサブキャリア位置ｎに於ける現在の処理対象のシンボルｋのＳＰ信号の伝送路特性に対しては“０”値を挿入し、“０”値を挿入された現在の処理対象のシンボルのＳＰ信号を、０挿入部８より出力される、“０”値挿入後のデータ信号のサブキャリアと組み合わせて、９個（ｍ＋１個）の適応シンボルフィルタ５の入力信号とする。これらの入力信号に対して、図３の適応シンボルフィルタ５のＦＩＲフィルタは、現在の処理対象のシンボルｋのタップ係数Ｃ_0,k〜Ｃ_m,k（図９参照。）を用いてフィルタ演算を行い、データ信号のサブキャリアに対する伝送路特性を算出する。このとき算出された伝送路特性ｙ[ｎ]は、４シンボル前のデータ信号のサブキャリアに対する伝送路特性であるため（図６参照。）、等化部１０５で等化する際には、ＦＦＴ１０４から出力される信号を等化部１０５内に於いて４シンボル分遅延させて、タイミングを合わせる必要性がある。

図７は、ＣＰ信号の伝送路特性を適応シンボルフィルタ５により内挿する処理の概念を示す図である。図７に示す様に、メモリ７は、現在の処理対象のシンボルから見て過去８シンボル分のＣＰ信号の伝送路特性を記憶しており、ＣＰ間引き部４は、現在の処理対象のシンボルのＣＰ信号の伝送路特性を含めて９シンボル分のＣＰ信号の伝送路特性の内で、予め決められた所定のシンボルに対するＣＰ信号の伝送路特性以外のものを“０”値に置き換えることで、間引き処理後の信号ｘ（ＣＰ）を得る。この信号ｘ（ＣＰ）と、間引き前の既述した教師信号ｄとに基づいて適応シンボルフィルタ５は内挿処理を行うことにより、出力信号ｙを得る。

ここで、図８は、ＳＰ信号の伝送路特性を基に適応シンボルフィルタ５により内挿処理をした結果、及び、ＣＰ信号の伝送路特性を基に適応シンボルフィルタ５により内挿処理をした結果、得られる伝送路特性を示している。尚、図８は、内挿処理により得られる伝送路特性を２次元配置で記載している。実際には、現在の処理対象となっているシンボルに対応した伝送路特性（例えば図８に於いて点線ＢＬで囲ったサブキャリア）は、後段にあるサブキャリアフィルタ９によって、更にサブキャリア方向に内挿される。

次に、適応シンボルフィルタ５の動作を具体的に記載する。適応シンボルフィルタ５は、（１）入力信号ｘがＳＰ信号の伝送路特性の場合にはＦＩＲフィルタ演算のみを行い、（２）入力信号ｘがＣＰ信号の伝送路特性の場合には、ＦＩＲフィルタ演算を行うと共に、その後に、ＦＩＲフィルタのタップ係数を更新するための算出処理を更に実行する。この算出処理により更新されたＦＩＲフィルタのタップ係数は、次の処理対象であるシンボルのＳＰ信号の伝送路特性、及び、ＣＰ信号の伝送路特性の各々に対してＦＩＲフィルタ演算を適用する際に使用される。この処理の流れを時系列的に模式的に示した図が、図９である。以下、現在の処理対象であるシンボルに於けるＣＰ信号の伝送路特性に対する具体的な処理を記載する。

図２のＣＰ間引き部４は、現在の処理対象であるシンボルに於けるＣＰ信号の伝送路特性及びメモリ７から読み出した過去ｍシンボル分のＣＰ信号の伝送路特性に対して、前述した様な０値置換処理を実施する。次に、図３に示す様に、ＦＩＲフィルタの（ｍ＋１）個の複素乗算器１４は、ＣＰ間引き部４から出力されたＣＰ信号に関する入力信号ｘ（ＣＰ）（ｘ₀[ｉ]〜ｘ_m[ｉ]：ｎ＝ｉ）に対して、タップ係数Ｃ₀[ｉ]〜Ｃ_m[ｉ]を掛け算し、総和演算器１２は、（ｍ＋１）個の複素乗算器１４の出力の総和を計算して、信号ｙ[ｉ]として出力する。この例では、適応シンボルフィルタ５は、（ｍ＋１）タップのＦＩＲフィルタである。

図３に於いて、入力信号ｘ₀[ｎ]（１≦ｎ≦ｉ）は、現在の処理対象であるシンボルに於けるサブキャリア位置ｎのＳＰ信号の伝送路特性又はＣＰ信号の伝送路特性（ｎ＝ｉ）を示している。又、ｘ₁[ｎ]〜ｘ_m[ｎ]は、メモリ７から順次に読み出された、現在の処理対象であるシンボルから見て過去のシンボルに属するサブキャリア位置ｎのＳＰ信号の伝送路特性又はＣＰ信号の伝送路特性（ｎ＝ｉ）である。既述の通り、図２の０挿入部８は、（１）サブキャリア位置ｎにＳＰ信号の伝送路特性が有る場合には、当該サブキャリア位置ｎに属する隣接するＳＰ信号の伝送路特性の間に、所定のシンボル数分（本例では３シンボル分）だけ、入力信号ｘ_j[ｎ]（１≦ｊ≦ｍ）に“０”を挿入する一方、（２）サブキャリア位置ｎにＳＰ信号の伝送路特性が無い場合には、入力信号ｘ_j[ｎ]（１≦ｊ≦ｍ）に“０”を挿入する。そして、図２のＣＰ間引き部４は、サブキャリア位置ｉに於ける各ＣＰ信号の伝送路特性に対しては、既述した間引き処理によって、所定のシンボルに対応する伝送路特性を“０”と置き換える（本例では、連続する３シンボル分のＣＰ信号の伝送路特性に“０”が挿入される（図５参照。）。図３のタップ係数Ｃ₀[ｎ]〜Ｃ_m[ｎ]の値は１シンボル期間内では固定されており、ＣＰ信号の伝送路特性ｘ（ＣＰ）のフィルタ演算後の当該１シンボル期間内に、係数計算部１０は、次の様なタップ係数更新処理を更に実施する。

即ち、係数計算部１０は、サブキャリア位置ｎに於ける現在の処理対象のシンボルである第０番目のシンボルの伝送路特性ｘ₀[ｎ]或いは現在の処理対象のシンボルから遡って第ｊ番目（１≦ｊ≦ｍ）のシンボルの伝送路特性ｘ_j[ｎ]と、ステップサイズパラメータμと、総和演算器１２の出力ｙ[ｎ]と間引き前の教師信号であるＣＰ信号の伝送路特性ｄ[ｎ]との差分ないしは誤差ε[ｎ]とを基にして、（ｍ＋１）個のタップ係数Ｃ₀[ｎ]〜Ｃ_m[ｎ]を順次に更新する。ここで、係数計算部１０で用いる適応アルゴリズムとして、ＬＭＳ（ｌｅａｓｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅｓ）を用いた場合に於ける、タップ係数の更新方法について記載する。ＬＭＳに於いては、フィルタの出力信号と理想信号との２乗平均誤差を最小にする様に、フィルタ係数が順次に更新される。即ち、現在の処理対象のシンボルを第０番目のシンボル（ｈ＝０）と定義すると、サブキャリア位置ｎに於ける第ｈ番目（０≦ｈ≦ｍ）前の伝送路特性に対するタップ係数Ｃ_h[ｎ]の係数更新式は、数３及び数４で表される。

ここで、＊は共役複素数を表す。又、数３及び数４に於いて、ｘ_h[ｎ]、ｙ[ｎ]、ε[ｎ]、ｄ[ｎ]、Ｃ_h[ｎ]、及びＣ_h[ｎ＋１]は、全て複素数である。数３及び数４の計算処理を実行する回路のブロック図が、図１０である。

図１０に於いて、２０ａ、２０ｂ及び２０ｃはＣＰ間引き部４から出力された信号を入力し、複素共役信号を出力する複素共役化部、２１ａ、２１ｂ及び２１ｃは複素乗算を行う複素乗算部、２２ａ、２２ｂ及び２２ｃはステップサイズパラメータμと誤差信号ε[ｎ]との掛け算処理を行う乗算器、２３ａ、２３ｂ及び２３ｃは減算器、２４ａ、２４ｂ及び２４ｃは遅延器、２５は各遅延器２４ａ、２４ｂ、２４ｃの遅延量を制御すると共に、各遅延器２４ａ、２４ｂ、２４ｃが対応するタップ係数を出力するタイミングを制御するタイミング制御部である。

次に、図１０の回路の動作について記載する。複素共役化部２０ａはＣＰ間引き部４から出力された信号ｘ₀[ｎ]を複素共役化し、ｘ₀ ^*[ｎ]を算出する。又、乗算器２２ａは、ステップサイズパラメータμとサブキャリア位置ｎに於ける誤差信号ε[ｎ]との掛け算処理を行う。そして、複素乗算部２１ａは、複素共役化部２０ａの出力ｘ₀ ^*[ｎ]と、乗算器２２ａの出力μ・ε[ｎ]とにより、複素乗算を実施する。次に、数３で示す様に、減算器２３ａは、１シンボル期間前の時に使用したタップ係数と複素乗算結果との差分を算出する。ここで、遅延器２４ａは１シンボル期間前の時に算出したタップ係数を保持する目的で存在しており、タイミング制御部２５からの制御信号に応じて係数出力タイミングを制御している。減算器２３ａによって差分が算出された後に、遅延器２４ａはタップ係数Ｃ₀[ｎ]を出力する。ＣＰ間引部４の出力信号ｘ１[ｎ]〜ｘｍ[ｎ]の各々についても同様に演算されることで、タップ係数Ｃ₁[ｎ]〜Ｃ_m[ｎ]が算出される。

図１１は、内挿処理とタップ係数更新処理とのタイミングを模式的に示す図である。例えば、現在ｋシンボル目の内挿処理を実行するとした場合には、順次にＳＰ信号及びＣＰ信号を内挿していくが、このときには固定されたタップ係数Ｃ_0,k〜Ｃ_m,kを用いてフィルタ演算が実施され、ＣＰ信号が存在する最後のサブキャリアｉのタイミングに於いて、次の（ｋ＋１）シンボル目のＳＰ信号及びＣＰ信号の内挿に適用するタップ係数Ｃ_0,k+1〜Ｃ_m,k+1が算出される。

尚、図３に於いては、係数計算部１０は、ＣＰ間引き部４の出力信号ｘ₀[ｎ]〜ｘ_m[ｎ]を入力しているが、計算に必要となるサブキャリアはＣＰ信号が位置するサブキャリアだけなので、そのザブキャリア信号のみを係数計算部に入力する様に構成しても良い。

本実施の形態に於いては、ステップサイズパラメータμは、受信したＣＰ信号の信号電力値Ｐに基づき決定される。ここで、図１２は、図３のステップサイズ制御部１１の構成例を示すブロック図である。図１２に於いて、ステップサイズ選択信号生成部３０は、最適なステップサイズパラメータμを選択するための選択信号を電力情報Ｐに応じて生成する。ステップサイズ選択部３１は、予め決められてテーブル値として同部３１内に保有されたＬ個のステップサイズパラメータ値μ１〜μＬ（選択ステップサイズパラメータに該当。）の中から、ステップサイズ選択信号生成部３０が出力する選択信号に対応したステップサイズパラメータ値をステップサイズパラメータμとして出力する。

次に、図１２のステップサイズ制御部１１の動作について記載する。先ず、図２のＣＰ電力計算部６は、パイロット抽出部１から抽出されるＣＰ信号の内で、着目しているシンボルに対応したＣＰ信号の電力情報Ｐを算出して、適応シンボルフィルタ５内のステップサイズ選択信号生成部３０に出力する。ここで、「着目しているシンボルに対応したＣＰ信号」とは、現在の処理対象のシンボル（０番目のシンボル）から数えてｍ／２シンボル目に該当するシンボルに於けるＣＰ信号を意味する（図６参照。）。ステップサイズ選択信号生成部３０は、入力される電力情報Ｐの値をＬ段階に分類（区分）し、各段階に対応したステップサイズ選択信号を生成する。ステップサイズ選択部３１は、ステップサイズ選択信号生成部３０から生成された選択信号に対応するステップサイズパラメータ値を、ステップサイズパラメータμとして出力する。

以上では、図１２に示す構成例によってステップサイズパラメータμを決定しているが、これに代えて、予め決められた変換関数によってステップサイズパラメータμを算出することとしても良い。例えば、数５に示す様に、

電力情報Ｐと実定数αとの掛け算処理によって、ステップサイズパラメータμを算出しても良い。

図１３は、この場合のステップサイズ制御部１１の構成例を示す図である。図１３に於いて、乗算器４０は、予め決めた実定数αとＣＰ信号の電力情報Ｐとの掛け算処理を行い、その掛け算処理の結果をステップサイズパラメータμとして出力する。

この様に、ＣＰ信号の信号電力に応じてタップ係数算出の際に用いるステップサイズパラメータμを最適値化出来る様に構成しているので、マルチパスの影響（遅延波の干渉）を受けたＣＰ信号が受信された場合に於いても最適なステップサイズパラメータμを決定してＦＩＲフィルタのタップ係数を決定・更新することが出来る。

即ち、本実施の形態では、適応シンボルフィルタ５のタップ係数のステップサイズパラメータμ（更新幅に該当。）をＣＰ信号の信号電力から決定している。マルチパスの影響で受信したＣＰ信号は、伝送路に応じて減衰又は増幅される。減衰したＣＰ信号のサブキャリアと増幅したサブキャリアとでは信号電力対雑音電力の比が異なり、増幅されているものは雑音による影響は小さく、タップ係数更新の際の情報として信頼性が高い。他方、減衰しているサブキャリアでは雑音の影響が大きく、タップ係数更新の際の情報としての信頼性は低い。そこで、ＣＰ信号のサブキャリアの信号電力を毎シンボル計算し、電力が大きい場合にはタップ係数更新幅μを大きく設定し、他方、電力が小さい場合にはタップ係数更新幅μを小さく設定する様に制御することにより、伝送路に応じて精度良くタップ係数の更新を行うことが出来る。

図２に於いて、サブキャリアフィルタ９は、適応シンボルフィルタ５の出力結果に対して、サブキャリア方向に内挿処理を行い、これにより、伝送路特性の推定処理を完了させる。

ＳＰ信号の伝送路特性を適応シンボルフィルタ５により内挿する処理の概念で記載した様に、等化部１０５が等化処理を実行する際には、ＦＦＴ１０４から出力される信号を等化部１０５内に於いてｍ／２シンボル分だけ遅延させてタイミングを合わせる。

尚、本実施の形態では、１シンボル毎にタップ係数の算出を行うことでタップ係数を更新しているが、これに代えて、２シンボル以上置きでタップ係数を更新することとしても良い。

又、本実施の形態では、ＣＰ信号に関してシンボル方向に４シンボルに１回だけ通す様な間引き処理を行っているが、これは一例であって、間引く際のシンボル周期は４シンボルには限られない。

（実施の形態２）
実施の形態１は、タップ係数の更新を予め決めたシンボル間隔で実施しているが、この構成に代えて、本実施の形態では、ＣＰ信号の伝送で用いたサブキャリアの電力情報に基づいて、タップ係数の更新間隔が決定される。本実施の形態の一例を、図１４、図１５及び図１６の各図面に記載するが、その中核は、図２の適応シンボルフィルタ５に代えて、図１４に示す適応シンボルフィルタ５Ａを用いる点にある。

図１４は、本実施の形態に係る適応シンボルフィルタ５Ａの構成を示すブロック図である。図１４に於いて、係数計算部５０は、ＣＰ間引き部４の出力信号ｘ₀[ｎ]〜ｘ_m[ｎ]、誤差信号ε[ｎ]及びステップサイズパラメータμに加えて、図２のＣＰ電力計算部６の出力である電力情報Ｐを更に入力する。

図１５は、係数計算部５０の構成例を示すブロック図である。図１５に於いて、特徴部であるタイミング制御部６０は、電力情報Ｐに基づいてタップ係数を出力するタイミングを制御する。

又、図１６は、図１５のタイミング制御部６０により、タップ係数を算出するタイミングを模式的に示す図である。

以下に、本実施の形態の特徴的な動作について記載する。ＣＰ電力計算部６から出力されるＣＰ信号の電力情報Ｐに基づき、タイミング制御部６０は、タップ係数Ｃ₀[ｎ]〜Ｃ_m[ｎ]を出力するタイミングを制御する。即ち、タイミング制御部６０は、電力情報Ｐと、予め決められて同部６０内に保有する閾値Ｐthとの比較処理を行い、電力情報Ｐが閾値Ｐthよりも小さい場合には（Ｐ＜Ｐth）、各遅延器２４ａ、２４ｂ及び２４ｃの遅延量を制御して、タップ係数を出力するタイミングを遅らせる。例えば、図１６に例示する様に、ｋシンボル目の内挿処理の実施時に於いて、ＣＰ信号の電力情報Ｐが閾値Ｐthよりも小さいと判定される場合には、次の（ｋ＋１）番目のシンボルの内挿処理を実行する際には、適応シンボルフィルタ５Ａのタップ係数として、ｋ番目のシンボル時と同じタップ係数を使用する。

これによって、ＣＰ信号の伝送に用いられたサブキャリアがマルチパスの影響を受けていた場合には、タップ係数の更新が行われないため、より精度良くタップ係数を更新することが可能となる。

（付記）
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正や変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。

この発明は、例えば、復調装置として地上デジタル放送に於ける受信機に適用して好適である。

実施の形態１又は２に係るＯＦＤＭ復調装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る伝送路推定部の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る適応シンボルフィルタの構成を示すブロック図である。ＯＦＤＭ信号のパイロット信号の配列を示す図である。ＣＰ信号に対して間引き処理を行った後のパイロット信号の配列を示す図である。ＳＰ信号に対する適応シンボルフィルタの動作の概念を示す図である。ＣＰ信号に対する適応シンボルフィルタの動作の概念を示す図である。シンボル方向への内挿を行った後のパイロット信号の配列を示す図である。実施の形態１に於けるタップ係数更新タイミングを示す図である。実施の形態１に係る係数計算部の構成を示すブロック図である。シンボル方向への内挿処理のタイミングを示す図である。ステップサイズ制御部の構成を示すブロック図である。ステップサイズ制御部の別の構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る適応シンボルフィルタの構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る係数計算部の構成を示すブロック図である。実施の形態２に於けるタップ係数更新タイミングを示す図である。

符号の説明

１パイロット抽出部、２送信パイロット発生部、３複素除算部、４ＣＰ間引き部、５，５Ａ適応シンボルフィルタ、６ＣＰ電力計算部、７メモリ、８０挿入部、９サブキャリアフィルタ、１０係数計算部、１１ステップサイズ制御部、１２総和演算器、１３減算器、１４複素乗算器、２０ａ複素共役化部、２１ａ複素乗算部、２２ａ乗算器、２３ａ減算器、２４ａ遅延器、２０ｂ複素共役化部、２１ｂ複素乗算部、２２ｂ乗算器、２３ｂ減算器、２４ｂ遅延器、２０ｃ複素共役化部、２１ｃ複素乗算部、２２ｃ乗算器、２３ｃ減算器、２４ｃ遅延器、２５タイミング制御部２５、３０ステップサイズ選択信号生成部、３１ステップサイズ選択部、４０乗算器、５０係数計算部、６０タイミング制御部。

Claims

ＯＦＤＭ信号を復調するＯＦＤＭ復調装置であって、
シンボル毎に受信した信号からパイロット信号の一つであるＣＰ信号を抽出するパイロット抽出部と、
送信側で挿入している既知のパイロット信号の内のＣＰ信号を送信ＣＰ信号として発生する送信パイロット発生部と、
前記パイロット抽出部により抽出された前記ＣＰ信号を前記送信ＣＰ信号で除算することにより、前記ＣＰ信号の伝送に用いたサブキャリアに対する伝送路特性を算出する除算部と、
前記除算部により算出されたシンボル毎に存在するＣＰ信号の第１伝送路特性を所定数のシンボル毎に１回出力する様に、前記ＣＰ信号の伝送に用いたサブキャリアに対して間引き処理を行うＣＰ間引き部と、
前記ＣＰ間引き部により間引かれた後のＣＰ信号の第２伝送路特性をシンボル方向に内挿するフィルタを有する適応シンボルフィルタと、
前記パイロット抽出部により抽出された前記ＣＰ信号の伝送に用いたサブキャリアの、前記ＣＰ信号ごとの信号電力を計算して電力情報を出力するＣＰ電力計算部とを備えており、
前記適応シンボルフィルタは、
前記フィルタの出力信号と前記ＣＰ信号の前記第１伝送路特性との差分に該当する誤差信号、前記ＣＰ信号の前記第２伝送路特性、及び、ステップサイズパラメータに基づいて、所定数のシンボル毎に、前記フィルタの係数を更新する係数計算部と、
前記電力情報に基づいて前記ステップサイズパラメータを決定するステップサイズ制御部とを備えていることを特徴とする、
ＯＦＤＭ復調装置。
請求項１記載のＯＦＤＭ復調装置であって、
前記ステップサイズ制御部は、前記電力情報の値を予め複数段階に分類しておいた上で、各段階に対応した選択ステップサイズパラメータを保有しており、前記ＣＰ電力計算部より入力した前記電力情報の値が属する段階を判断して当該段階に属する選択ステップサイズパラメータを前記ステップサイズパラメータに決定することを特徴とする、
ＯＦＤＭ復調装置。
請求項１記載のＯＦＤＭ復調装置であって、
前記ステップサイズ制御部は、予め定められた変換式に基づいて前記ＣＰ電力計算部より入力した前記電力情報の値から前記ステップサイズパラメータを算出し決定することを特徴とする、
ＯＦＤＭ復調装置。
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のＯＦＤＭ復調装置であって、
前記係数計算部は、前記電力情報の値に基づいて前記係数を更新するタイミングを決定することを特徴とする、
ＯＦＤＭ復調装置。
請求項４記載のＯＦＤＭ復調装置であって、
前記係数計算部は、前記電力情報の値が予め保有する閾値よりも小さい場合には、当該シンボルに関しては前記係数を更新しないことを特徴とする、
ＯＦＤＭ復調装置。