JP5296776B2 - 受信装置、受信方法、集積回路、デジタルテレビ受像機、プログラム - Google Patents

Description

マルチキャリア伝送方式により受信された信号に関して、推定した伝送路特性を適応処理を施す技術に関する。

マルチキャリア伝送方式は、一般に、マルチパス環境に対する耐性に優れている伝送方式として知られている。その優れた特徴より、地上デジタル放送や無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）では、マルチキャリア伝送方式の一つである多数の直交するキャリアで伝送を行うＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式が採用されている。

ここで、地上デジタル放送を例に受信システムについて説明する。ＯＦＤＭ方式が用いられている地上デジタル放送の規格には、日本のＩＳＤＢ−Ｔ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ ｆｏｒ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ）や欧州のＤＶＢ−Ｔ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ − Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ）などがある。これらの規格では、所定の振幅・位相で変調されたＳＰ（Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ Ｐｉｌｏｔ）と呼ばれるパイロット信号を基準信号として送信信号に挿入している。受信側ではそのＳＰ信号の振幅・位相を基準に受信信号を復調・等化する手法が採用されている。

上記規格で定められているＳＰ信号はキャリア方向（周波数方向）に１２キャリア毎、シンボル方向（時間方向）に４シンボル毎に配置されている。

図６に受信装置である地上デジタル放送受信機の基本構成を示す。受信装置５００は、アンテナ５０１、チューナ部５０２、同期部５０３、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、高速フーリエ変換）部５０４、等化部５０９、誤り訂正部５１０、伝送路推定部５１１を備える。

伝送路推定部５１１は、ＳＰ抽出部５０５、既知信号部５０６、除算部５０７、補間部５０８を含んでいる。

送信信号をＸ（ｌ，ｋ）、この送信信号に作用する伝送路特性および雑音成分をそれぞれＨ（ｌ，ｋ）およびＮ（ｌ，ｋ）、この送信信号に対する受信信号をＹ（ｌ，ｋ）とすると、これらの間には次の（数１）の関係が成り立つ。

ここで、ｌ（エル）はシンボル番号、ｋはキャリア番号である。

伝送路推定部５１１においては、ＳＰ抽出部５０５はＦＦＴ部５０４により周波数領域の信号に変換されたＯＦＤＭ信号からＳＰ信号Ｙ（ｌ，ｋ_p）を抽出する。

既知信号部５０６は、受信側で既知であるＳＰ信号の所定の振幅及び所定の位相などを示す既知信号Ｘ（ｌ，ｋ_p）を出力する。

そして、除算部５０７は、抽出されたＳＰ信号Ｙ（ｌ，ｋ_p）を既知信号部５０６から得られた上記既知信号Ｘ（ｌ，ｋ_p）で除算することによりＸ（ｌ，ｋ_p）に作用する伝送路特性Ｈ＾（ｌ，ｋ_p）を次の（数２）のように推定する。

なお、本テキスト中では、文字コードの制限ゆえに「Ｈ＾」と記載しているが、本来は（数２）に示すように「Ｈ」の上に「＾」が適切である。以下、「Ｘ＾」「「Ｙ＾」についても同様である。

補間部５０８は、このＳＰ信号の伝送路特性Ｈ＾（ｌ，ｋ_p）をシンボル方向（時間方向）および周波数方向（キャリア方向）に補間することでＳＰ信号以外のデータキャリアの信号の伝送路特性Ｈ＾（ｌ，ｋ_d）を推定する。データキャリアの信号を推定された伝送路特性で除算することで等化後のデータが（数３）より求まる。

雑音成分は無視できるほど小さければ（数２）の右辺の第２項を無視でき、ＳＰ信号の伝送路特性Ｈ＾（ｌ，ｋ_p）はほぼ的確に求まるのでＨ（ｌ，ｋ_p）と等しくなる。しかし、実際の受信環境において雑音成分が付加されるので雑音の影響を無視できなくなり、伝送路特性Ｈ＾（ｌ，ｋ_p）には推定誤差が含まれることとなる。

このようにＳＰ信号には推定誤差が含まれるので、このＳＰ信号の伝送路特性Ｈ＾（ｌ，ｋ_p）を用いて補間処理により推定されたデータキャリア信号の伝送路特性Ｈ＾（ｌ，ｋ_d）にも推定誤差が存在することとなり、伝送路特性の推定精度が劣化する。最終的に、等化精度が劣化し、それに伴って受信性能が低下する。従って、受信性能を低下させないように伝送路推定の際、推定誤差の原因となる雑音成分を除去することが望ましい。

これに関して、特許文献１（特表２００５−５２７１５３）では、ウィナーフィルタなどの原理を用いた適応処理による伝送路推定方法を提案している。図７は、特許文献１の受信装置のブロック図である。

図７に示すように、受信装置６００は、アンテナ６０１、チューナ部６０２、同期部６０３、ＦＦＴ部６０４、等化部６０９、伝送路推定部６０５、自己相関演算部６０６、タップ係数演算部６０７、フィルタリング部６０８を備える。

伝送路推定部６０５はパイロット信号に対する伝送路特性を求め、求めた伝送路特性を自己相関演算部６０６に出力する。自己相関演算部６０６は上記伝送路特性の自己相関関数を演算し、演算した自己相関値をタップ係数演算部６０７に供給する。タップ係数演算部６０７は、自己相関演算部６０６から供給される自己相関値に基づいて雑音除去のためのフィルタのタップ係数を決定する。フィルタリング手段６０８は、伝送路推定部６０５から供給される伝送路特性に対して、タップ係数演算部６０７が出力するタップ係数を用いてフィルタリング処理を行い、フィルタリング済みの伝送路特性を等化部６０９に出力する。

特表２００５−５２７１５３号公報

上記特許文献１では、ウィナーフィルタなどの原理を用いた適応処理を実施している。このような適応処理の際には、所望信号（例えば、所望の伝送路特性）が必要となる。

これに関して上記特許文献１では、上記所望の伝送路特性に関する算出方法や取得方法について開示が無く、また、所望の伝送路特性の自己相関関数からフィルタを決定する手順についても開示がない。

本発明はこのような背景の元になされたものであって、所望の伝送路特性が未知であったとしても、効果的な適応処理を実行でき、もって伝送路推定精度を改善し、ひいては受信性能の向上に寄与できる受信装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る受信装置は、マルチキャリア伝送方式により受信された時間領域の受信信号を、周波数領域の受信信号に変換する変換手段と、変換した周波数領域の受信信号に基づいて当該受信信号に含まれる雑音電力を推定する雑音電力推定手段と、前記変換した周波数領域の受信信号に含まれる基準信号に基づいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、算出された伝送路特性の自己相関値を演算する自己相関演算手段と、前記雑音電力推定手段により推定された雑音電力と前記自己相関演算手段により演算された自己相関値に基づいてタップ係数を算出するタップ係数演算手段と、前記タップ係数演算手段で算出されたタップ係数に従って前記伝送路特性をフィルタリング処理するフィルタリング手段とを備えることを特徴とする。

また、前記タップ係数演算手段は、前記自己相関値に基づいて自己相関行列を生成する自己相関行列生成手段と、前記自己相関行列の逆行列を算出する逆行列演算手段と、前記逆行列の各要素に前記雑音電力を乗算し、単位行列から前記乗算の結果を差し引くことにより雑音除去フィルタのタップ係数を計算する係数計算手段とを含むとしても構わない。

また、前記逆行列演算部は、前記自己相関行列の対角要素に予め設定したオフセット成分を加算するとしても構わない。

本発明に係る受信方法は、マルチキャリア伝送方式により受信された時間領域の受信信号を、周波数領域の受信信号に変換する変換ステップと、変換した周波数領域の受信信号に基づいて当該受信信号に含まれる雑音電力を推定する雑音電力推定ステップと、前記変換した周波数領域の受信信号に含まれる基準信号に基づいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定ステップと、算出された伝送路特性の自己相関値を演算する自己相関演算ステップと、前記雑音電力推定手段により推定された雑音電力と前記自己相関演算手段により算出された自己相関値に基づいてタップ係数を算出するタップ係数演算ステップと、前記タップ係数演算手段で算出されたタップ係数に従って前記伝送路特性をフィルタリング処理するフィルタリングステップとを備えることを特徴とする。

本発明に係る集積回路は、マルチキャリア伝送方式により受信された時間領域の受信信号を、周波数領域の受信信号に変換する変換手段と、変換した周波数領域の受信信号に基づいて当該受信信号に含まれる雑音電力を推定する雑音電力推定手段と、前記変換した周波数領域の受信信号に含まれる基準信号に基づいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、算出された伝送路特性の自己相関値を演算する自己相関演算手段と、前記雑音電力推定手段により推定された雑音電力と前記自己相関演算手段により算出された自己相関値に基づいてタップ係数を算出するタップ係数演算手段と、前記タップ係数演算手段で算出されたタップ係数に従って前記伝送路特性をフィルタリング処理するフィルタリング手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係るデジタルテレビ受像機は、マルチキャリア伝送方式により受信された時間領域の受信信号を、周波数領域の受信信号に変換する変換手段と、変換した周波数領域の受信信号に基づいて当該受信信号に含まれる雑音電力を推定する雑音電力推定手段と、前記変換した周波数領域の受信信号に含まれる基準信号に基づいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、算出された伝送路特性の自己相関値を演算する自己相関演算手段と、前記雑音電力推定手段により推定された雑音電力と前記自己相関演算手段により演算された自己相関値に基づいてタップ係数を算出するタップ係数演算手段と、前記タップ係数演算手段で算出されたタップ係数に従って前記伝送路特性をフィルタリング処理するフィルタリング手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係るプログラムは、マルチキャリア伝送方式により受信された時間領域の受信信号を、周波数領域の受信信号に変換する変換ステップと、変換した周波数領域の受信信号に基づいて当該受信信号に含まれる雑音電力を推定する雑音電力推定ステップと、前記変換した周波数領域の受信信号に含まれる基準信号に基づいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定ステップと、算出された伝送路特性の自己相関値を演算する自己相関演算ステップと、前記雑音電力推定手段により推定された雑音電力と前記自己相関演算手段により算出された自己相関値に基づいてタップ係数を算出するタップ係数演算ステップと、前記タップ係数演算手段で算出されたタップ係数に従って前記伝送路特性をフィルタリング処理するフィルタリングステップとを含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明に係る受信装置によれば、特に、雑音電力推定手段により推定された雑音電力と自己相関演算手段により演算された自己相関値に基づいてタップ係数を算出するタップ係数演算手段を備え、このタップ係数演算手段で算出されたタップ係数に従って伝送路特性をフィルタリング手段によりフィルタリング処理するので、所望の伝送路特性が未知でもタップ係数を計算することができ、効果的な適応処理を実行することができる。

また、上記タップ係数演算手段は、自己相関値に基づいて自己相関行列を生成する自己相関行列生成手段と、自己相関行列の逆行列を算出する逆行列演算手段と、上記逆行列の各要素に上記雑音電力を乗算して単位行列から差し引くことにより雑音除去フィルタのタップ係数を計算する係数計算手段とを含むので、フィルタリングに用いる遅延の異なるタップ係数を一括して求めることができる。

また、自己相関行列の対角要素に予め設定したオフセット成分を加算することにより、伝送路特性に含まれる雑音成分がないかあるいは極めて小さい場合などにおいても逆行列の演算精度を確保でき、タップ係数の計算における演算誤差の発生を抑え、適切な伝送路特性の推定をすることができる。

実施の形態における受信装置１００の構成を示すブロック図 雑音電力推定部１０７の構成の一部を示すブロック図 フィルタリング部１０９の雑音除去フィルタに係る構成例を示す図 タップ係数演算部１０８の構成を示すブロック図 伝送路特性推定部１１１における処理の手順を示すフローチャート 従来の受信装置の基本構成を示す図 特許文献１に係る受信装置のブロック図

以下、本発明の一態様である実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
図１は、実施の形態における受信装置の構成を示すブロック図である。受信装置１００は、アンテナ１０１、チューナ部１０２、同期部１０３、ＦＦＴ部１０４、等化部１１０、および伝送路特性推定部１１１を含んで構成される。

アンテナ１０１は、図示しない送信局から伝送されたマルチキャリア伝送信号を受信する。

チューナ部１０２は、アンテナ１０１で受信したマルチキャリア伝送信号から所望のチャネルの信号を選局し、周波数変換して、受信信号として出力する。

同期部１０３は、チューナ部１０２が出力する受信信号に基づいてシンボルタイミングなどを推定し、推定したシンボルタイミングなどをＦＦＴ部１０４に対して通知する。

ＦＦＴ部１０４は、同期部１０３から出力される時間領域の受信信号を周波数領域の信号へと変換する。

伝送路特性推定部１１１は、ＦＦＴ部１０４が出力する周波数領域の受信信号に基づいて伝送路特性を推定（算出）する。

等化部１１０は、伝送路特性推定部１１１で推定された伝送路特性に基づいて、ＦＦＴ部１０４が出力する周波数領域の受信信号を等化する。

伝送路特性推定部１１１は、伝送路特性算出部１０５、自己相関演算部１０６、雑音電力推定部１０７、タップ係数演算部１０８、および、フィルタリング部１０９を含んで構成される。

伝送路特性推定部１１１の詳細について以下説明する。

伝送路特性算出部１０５は、ＦＦＴ部１０４から供給される周波数領域の受信信号に含まれるＳＰ信号に基づいて伝送路特性を算出し、算出した伝送路特性を出力する。

自己相関演算部１０６は、伝送路特性算出部１０５から出力される伝送路特性の自己相関値を演算し、演算した自己相関値を出力する。

雑音電力推定部１０７は、ＦＦＴ部１０４から供給される周波数領域の受信信号に含まれる雑音電力を推定してそれを出力する。雑音電力の推定方法としては、例えば、推定した受信信号と実際に受信した受信信号との差分に基づいて求める。

具体的には、伝送路特性算出部１０５から、ＴＭＣＣ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）信号に対する伝送路特性Ｈ＾_TMCCを得る。

さらに、ＦＦＴ部１０４から供給される周波数領域の受信信号から送信信号におけるＴＭＣＣ信号Ｘ＾_TMCCを推定する。両者の積Ｈ＾_TMCCＸ＾_TMCCが伝送路推定算出部１０５で推定された伝送路特性に基づいて受信されるであろうＴＭＣＣ受信信号の推定値Ｙ＾_TMCCとなる。

この推定した受信信号Ｙ＾_TMCCと実際に受信した受信信号Ｙ_TMCCとの差分を求めることにより雑音電力を推定する。ここで、雑音電力は所定の長さのシンボルに渡って平均化したものである。

ＦＦＴ部１０４から供給される周波数領域の受信信号に基づいて、送信信号におけるＴＭＣＣ信号Ｘ＾_TMCCを推定する方法について図面を用いて説明する。図２に示すＴＭＣＣ信号の推定は、ＴＭＣＣ抽出部１７１と、ＴＭＣＣ復号部１７２、ＴＭＣＣ再変調部１７３を備える。なお、送信側で生成されるＴＭＣＣ信号の配置は受信側で既知であり、ＴＭＣＣ信号はシンボル方向にＤＢＰＳＫ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｂｉｎａｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）され、１シンボル内の複数のキャリアに配置されたＴＭＣＣ信号は全て同じ制御情報を伝送することから、ＴＭＣＣ抽出部１７１、ＴＭＣＣ復号部１７２およびＴＭＣＣ再変調部１７３の下記の処理が可能となる。

ＴＭＣＣ抽出部１７１は、ＦＦＴ部１０４から供給される周波数領域のＯＦＤＭ伝送信号（受信信号）からＴＭＣＣ信号を抽出し、抽出したＴＭＣＣ信号をＴＭＣＣ復号部１７２へ出力する。

ＴＭＣＣ復号部１７２は、ＴＭＣＣ抽出部１７１から入力されたＴＭＣＣ信号にＤＢＰＳＫに対する復調処理を施してＴＭＣＣ信号で伝送された制御情報を復号し、制御情報をＴＭＣＣ再変調部１７３へ出力する。但し、１シンボル内の複数のキャリアに配置されたＴＭＣＣ信号は全て同じ制御情報を伝送することから、ＴＭＣＣ復号部は、１シンボル内の複数の復号された制御情報に基づいて伝送された制御情報を多数決判定し、伝送された制御情報の特定を行う。これにより、制御情報の復号情報が向上する。

ＴＭＣＣ再変調部１７３は、ＴＭＣＣ復号部１７２から入力された制御情報にＤＢＰＳＫを行って送信側におけるＴＭＣＣ信号の変調位相を推定し、ＤＢＰＳＫにより得られた信号を出力する。

タップ係数演算部１０８は、自己相関演算部１０６が出力する自己相関値と雑音電力推定部１０７が出力する雑音電力とに基づいて、フィルタリング部１０９における雑音除去フィルタのタップ係数を計算してそれを出力する。

フィルタリング部１０９は、タップ係数演算部１０８から供給されるタップ係数を用いて、伝送路特性算出部１０５から供給される伝送路特性に対してフィルタリング処理を行い、フィルタリング処理によって雑音が軽減された伝送路特性を出力する。

フィルタリング部１０９の雑音除去フィルタに係る構成の例を図３に示す。

フィルタリング部１０９の雑音除去フィルタは、一般的にトランスバーサルフィルタと呼ばれるタイプである。図３の例では、タップ数は５タップとして示している。フィルタリング部１０９は、５個の遅延器１９１ａ〜１９１ｅ、それぞれタップ係数Ｗ０〜Ｗ４を乗算に用いる５個の乗算器１９２ａ〜１９２ｅ、乗算器１９２ａ〜１９２ｅからの出力を加算する加算器１９３を含んで構成される。

このようなフィルタリング部１０９が出力する伝送路特性は、伝送路特性推定部１１１において推定された伝送路特性として等化部１１０へ供給される。なお、図１に示していないが、等化部１１０からの等化信号は誤り訂正部へ供給される。誤り訂正部により誤り訂正された信号は、映像音声復号部を経てディスプレイから映像出力され、スピーカーから音声出力されることとなる。

以上のように構成された本実施の形態の受信装置１００の動作について、特に周波数領域の受信信号から雑音除去フィルタのタップ係数を求めるまでの処理について詳しく説明する。ここでは、簡単のため、フィルタリング部１０９に用いられる雑音除去フィルタのタップ数は、５タップである場合を例に説明する。

伝送路特性算出部１０５は、周波数領域の受信信号に係る伝送路特性を計算している。例えば、地上デジタル放送の受信機の場合、送信信号に挿入されるパイロット信号は受信側で既知であり、伝送路特性算出部１０５は、受信したパイロット信号を既知のパイロット信号で除算することによりパイロット信号に係る伝送路特性を求める。伝送路特性算出部１０５は、前述のようにして求めたパイロット信号に係る伝送路特性を、伝送路特性として自己相関演算部１０６へ供給する。

自己相関演算部１０６は、伝送路特性算出部１０５から供給される伝送路特性の自己相関値を計算し、その自己相関値をベクトル形式でタップ係数演算部１０８へ供給する。この自己相関値は（数４）のように表すことができる。

自己相関演算部１０６が求める自己相関値は、フィルタリング部１０９においてフィルタリング処理の対象となる伝送路特性のフィルタタップ間の自己相関値である。

フィルタリング部１０９に用いられる雑音除去フィルタのタップ数は５なので、（数４）のベクトルの要素数は５である。伝送路特性をｈ₁（ｍ）とすると、自己相関値ｒ_iは（数５）で表される。ここで、ｍはフィルタリング部１０９でのフィルタリング処理の対象となる伝送路特性のインデックス、ｉは自己相関を求めるフィルタのタップ間隔である。また、（数５）において、Ｅ［・］は期待値演算を表す。

次に、自己相関演算部１０６が出力する自己相関値と、雑音電力推定部１０７が出力する雑音電力とにより、タップ係数演算部１０８が雑音除去フィルタのタップ係数を求める計算方法について説明する。

ここでは、適応フィルタの分野で知られているＷｉｅｎｅｒ−Ｈｏｐｆ方程式を用いて最適なタップ係数を計算する。Ｗｉｅｎｅｒ−Ｈｏｐｆ方程式を（数６）に示す。

（数６）にあるように、最適なタップ係数の組は列ベクトルｗとして得られる。Ｗｉｅｎｅｒ−Ｈｏｐｆ方程式を用いて最適なタップ係数ｗを求めるためには、２つの量が必要となる。その１つはフィルタの入力である伝送路特性の自己相関行列Ｒ_xxであり、もう１つはフィルタの入力である伝送路特性と所望の伝送路特性との相互相関ベクトルｒ_dxである。

伝送路特性の自己相関行列Ｒ_xxは、自己相関演算部１０６から出力される自己相関値ｒ_iおよびそれらの複素共役ｒ_i ^*を要素として（数７）に示すようなＴｏｅｐｌｉｔｚ行列として生成することができる。

一方、伝送路特性と所望の伝送路特性との相互相関ベクトルｒ_dxを得るには、所望の伝送路特性が必要になるが、所望の伝送路特性は未知である。ところで、雑音成分を含んだ受信信号から伝送路特性を推定しているので、所望の伝送路特性は雑音成分の影響を受けない伝送路特性であると考えられる。本発明では、受信信号から雑音電力を推定し、（数５）で求めた自己相関値ｒ_iから別途推定した雑音電力ｎを差し引くことで相互相関ベクトルｒ_dxを得る方法をとっている。この方法で求まる相互相関ベクトルｒ_dxは（数８）のように表すことができる。（数８）において、雑音としては白色雑音を仮定している。また、フィルタリング部１０９に用いられる雑音除去フィルタの遅延は、２サンプルであることを仮定している。

（数７）で求めた自己相関行列Ｒ_xxと（数８）で求めた相互相関ベクトルｒ_dxを（数６）のＷｉｅｎｅｒ−Ｈｏｐｆ方程式に代入することにより、フィルタリング部１０９の雑音除去フィルタの最適なタップ係数が求められる。すなわち、タップ係数演算部１０８は、自己相関演算部１０６で求めた自己相関値ｒｉおよび雑音電力推定部１０７で求めた雑音電力ｎに基づいて、（数６）乃至（数８）に従って演算を行い、フィルタリング部１０９の雑音除去フィルタのタップ係数ｗを求める。

ここで、フィルタリング部１０９の雑音除去フィルタの遅延をｄサンプルと一般化し、対応するタップ係数をｗ_d、相互相関ベクトルをｒ_dx（ｄ）として、Ｗｉｅｎｅｒ−Ｈｏｐｆ方程式を（数９）のように表記する。

フィルタリング部１０９の雑音除去フィルタの遅延器１９１ａ〜１９１ｅの遅延ｄが０乃至４である場合に最適なタップ係数ｗ０乃至ｗ４を行方向に並べた行列Ｗを考える。行列Ｗは、（数１０）で表される。

また、相互相関行列Ｒ_dxを（数１１）のように表すと、

タップ係数の行列Ｗを求めるＷｉｅｎｅｒ−Ｈｏｐｆ方程式は（数１２）となる。

（数１１）に示した相互相関行列Ｒ_dxは、行列演算を展開すると（数１３）のように、自己相関行列Ｒ_xxおよび雑音電力ｎによって表される。（数１３）において、Ｉは単位行列を表す。

（数１２）に（数１３）を代入すると、タップ係数の行列Ｗは（数１４）のようになる。

（数１４）によれば、フィルタリング部１０９の雑音除去フィルタについて、遅延ｄの異なる最適なタップ係数ｗ_dを一括して、タップ係数の行列Ｗとして求めることができる。

なお、（数１４）で求められたタップ係数の組ｗ_dは、そのすべてを使う必要はなく、任意の一部を用いてもよい。

また、遅延ｄが最小（本実施の形態では０）あるいは最大（本実施の形態では４）に近い場合のタップ係数ｗ_dは、フィルタリング部１０９において求めたい伝送路特性の始点と終点に近い場合のフィルタリング処理に用いるタップ係数として有用である。逆に、中間的な遅延ｄのタップ係数ｗ_dは、雑音除去効果が高く、フィルタリング部１０９において求めたい伝送路特性の始点と終点以外のフィルタリング処理に用いるタップ係数として有用である。

図４は、タップ係数演算部の構成を示すブロック図である。タップ係数演算部１０８は、自己相関行列生成部１８１、逆行列演算部１８２、単位行列生成部１８３、および、係数計算部１８４から構成される。自己相関行列生成部１８１は、自己相関演算部１０６から供給される自己相関値ｒ０乃至ｒ４およびそれらの複素共役を用いて自己相関行列Ｒ_xxを生成する。逆行列演算部１８２は、自己相関行列生成部１８１が生成した自己相関行列Ｒ_xxの逆行列Ｒ_xx ^-1を計算する。また、単位行列生成部１８３は単位行列Ｉを生成する。係数計算部１８４は、逆行列演算部１８２から供給される自己相関行列の逆行列Ｒ_xx ^-1と、単位行列生成部１８３から供給される単位行列Ｉと、雑音電力推定部１０７から供給される雑音電力ｎに基づいて、（数１４）に従って雑音除去フィルタのタップ係数Ｗを計算する。係数計算部１８４は、求めたタップ係数のすべてあるいは一部のタップ係数の組をフィルタリング部１０９に供給する。

ここで、逆行列演算部１８２は、自己相関行列生成部１８１が出力する自己相関行列Ｒ_xxの逆行列Ｒ_xx ^-1を計算するが、伝送路特性に含まれる雑音成分がないかあるいは極めて小さい場合に、自己相関行列の逆行列を演算する精度が劣化し、自己相関行列の逆行列が精度良く求まらないことがある。逆行列演算部１８２における逆行列の演算に誤差が生じると、係数計算部１８４におけるタップ係数の計算に誤差が生じ、フィルタリング部１０９によって雑音を増加する場合が生じる。そこで、逆行列演算部１８２は、（数１５）のように自己相関行列Ｒ_xxの対角要素にあらかじめ定められたオフセット係数αによる成分（αｒ₀）を加え、オフセット成分が加えられた自己相関行列Ｒ_xx’の逆行列を求めて、係数計算部１８４に供給する。

定性的には、（数１４）の第２項の演算において、雑音電力ｎが０に近づくに従って、自己相関行列の逆行列Ｒ_xx ^-1が∞（無限大）に近づくことによって逆行列の演算が困難になる。前述の自己相関行列Ｒ_xxへオフセット成分を加算する処理は、雑音電力ｎが０に近づいた場合でも、オフセット成分が加算された自己相関の逆行列（Ｒ_xx’）^-1が有限の値とし、逆行列演算の破たんを回避することができる。

これにより、雑音電力ｎが０に近づいた場合に、タップ係数行列Ｗは単位行列Ｉに近づく。タップ係数行列Ｗが単位行列に近づくと、フィルタリング部１０９の雑音除去効果は減少するが、雑音が小さい場合であるので雑音除去効果は減少してもよく、逆行列演算の誤差で雑音を増加させるより適切な処理となる。

図５は、伝送路特性推定部１１１における処理の手順を示す図である。

図５において、ＦＦＴ部１０４が出力する周波数領域の受信信号が伝送特性推定部１１１に入力されることにより、伝送路特性推定部１１１の処理が開始される（Ｓ４０１）。伝送路特性算出部１０５は、入力された受信信号から伝送路特性を算出する（Ｓ４０２）。

次に、自己相関演算部１０６は、伝送路特性算出部１０５から入力される伝送路特性の自己相関値を計算する（Ｓ４０３）。自己相関行列生成部１８１は、自己相関演算部１０６が算出する自己相関値を用いてＴｏｅｐｌｉｔｚ行列の形成により自己相関行列を生成する（Ｓ４０４）。逆行列の演算精度を確保するため、自己相関行列生成部１８１が生成する自己相関行列の対角要素に対して予め設定したオフセット量成分を加算する（Ｓ４０５）。

次に、逆行列演算部１８２は、ステップＳ４０５で対角要素にオフセット量を加算された自己相関行列の逆行列を計算する（Ｓ４０６）。

また、雑音電力推定部１０７は、ＦＦＴ部１０４から入力される周波数領域の受信信号より雑音電力を推定する（Ｓ４０７）。係数計算部１８４は、ステップＳ４０６で求めた自己相関行列の逆行列およびステップＳ４０７で求めた雑音電力に基づいて、フィルタリング部１０９の雑音除去フィルタのタップ係数Ｗを計算する（Ｓ４０８）。

そして、フィルタリング部１０９は、タップ係数演算部１０８から供給されるタップ係数Ｗを用いて伝送路特性算出部１０５から供給される伝送路特性に対してフィルタリング処理を行う（Ｓ４０９）。最後に、フィルタリング処理された伝送路特性を等化部１１０へ供給することで伝送路特性推定部１１１の処理が終了する（Ｓ４１０）。なお、ステップＳ４０７の雑音電力を推定するステップは、ステップＳ４０１より後でステップＳ４０８より前であればよい。つまり、ステップＳ４０７は、ステップＳ４０２からＳ４０６までの間に入ってもよいしそれらの前後に入ってもよい。
＜補足＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の内容に限定されず、本発明の目的とそれに関連または付随する目的を達成するための各種形態においても実施可能であり、例えば、以下であってもよい。

（１）実施の形態では、５タップのフィルタを例に説明したが、タップ数は５タップに限らず任意のタップ数に適用することができる。

（２）実施の形態においては詳細を述べなかったが、伝送路特性算出部１０５からフィルタリング部１０９に至るまでの処理の過程の段階、あるいはその前後の段階で伝送路特性に対して補間処理を行ってもよい。

（３）実施の形態では、雑音電力推定部１０７は、ＩＳＤＢ−Ｔ規格で用いられるＴＭＣＣのパイロット信号を用いて雑音電力を推定するとして説明した。

もっともこれに限らず、ＤＶＢ−Ｔ規格で用いられるＣＰ（Ｃｏｎｔｉｎｕａｌ Ｐｉｌｏｔ）信号やＴＰＳ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）信号を用いて雑音電力を推定するとしても構わない。

（４）上述の実施の形態で示した動作や処理を受信装置などのプロセッサ、及びそのプロセッサに接続された各種回路に実行させるためのプログラムコードからなる制御プログラムを、記録媒体に記録すること、又は各種通信路を介して流通させ頒布することもできる。

このような記録媒体には、ＩＣカード、ハードディスク、光ディスク、フレキシブルディスク、ＲＯＭ等がある。

上記流通、頒布された制御プログラムは、プロセッサに読み出され得るメモリ等に格納されることにより利用に供され、そのプロセッサがその制御プログラムを実行することにより実施の形態で示したような各種機能が実現されるようになる。

（５）上記の実施の形態の受信装置は、典型的には集積回路であるＬＳＩ(Large Scale Integration)として実現されてよい。各回路を個別に１チップとしてもよいし、全ての回路又は一部の回路を含むように１チップ化されてもよい。例えば、チューナ３は他の回路部と同一の集積回路に集積されることもあれば、別の集積回路になる場合もある。

上では、ＬＳＩとして記載したが、集積度の違いにより、ＩＣ(Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、システムＬＳＩ、スーパＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラム化することが可能なＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。

（６）上記の実施の形態では、マルチキャリア方式として、ＯＦＤＭ方式を例に挙げて説明したが、マルチキャリア方式であればこれに限らず適用することができる。

本発明は、地上デジタル放送の受信装置であるデジタルテレビ受像機や、無線受信機などに適用することができる。

１００ 受信装置（デジタルテレビ受像機）
１０１ アンテナ
１０２ チューナ部
１０３ 同期部
１０４ ＦＦＴ部
１０５ 伝送路特性推定部
１０６ 自己相関演算部
１０７ 雑音電力推定部
１０８ タップ係数演算部
１０９ フィルタリング部
１１０ 等化部
１１１ 伝送路特性推定部（第１の伝送路特定推定部）
１７１ ＴＭＣＣ抽出部
１７２ ＴＭＣＣ復号部
１７３ ＴＭＣＣ再変調部
１８１ 自己相関行列生成部
１８２ 逆行列演算部
１８３ 単位行列生成部
１８４ 係数計算部

Claims (6)

1. マルチキャリア伝送方式により受信された時間領域の受信信号を、周波数領域の受信信号に変換する変換手段と、
   変換した周波数領域の受信信号に基づいて当該受信信号に含まれる雑音電力を推定する雑音電力推定手段と、
   前記変換した周波数領域の受信信号に含まれる基準信号に基づいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、
   前記推定された伝送路特性の自己相関値を演算する自己相関演算手段と、
   前記雑音電力推定手段により推定された雑音電力と前記自己相関演算手段により演算された自己相関値に基づいてタップ係数を算出するタップ係数演算手段と、
   前記タップ係数演算手段で算出されたタップ係数に従って前記伝送路特性をフィルタリング処理するフィルタリング手段とを備え、
   前記タップ係数演算手段は、
   前記自己相関値に基づいて自己相関行列を生成する自己相関行列生成手段と、
   前記自己相関行列の逆行列を算出する逆行列演算手段と、
   前記逆行列の各要素に前記雑音電力を乗算し、単位行列から前記乗算の結果を差し引くことにより雑音除去フィルタのタップ係数を計算する係数計算手段とを含む
   ことを特徴とする受信装置。
2. 前記逆行列演算部は、前記自己相関行列の対角要素に予め設定したオフセット成分を加算することを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
3. マルチキャリア伝送方式により受信された時間領域の受信信号を、周波数領域の受信信号に変換する変換ステップと、
   変換した周波数領域の受信信号に基づいて当該受信信号に含まれる雑音電力を推定する雑音電力推定ステップと、
   前記変換した周波数領域の受信信号に含まれる基準信号に基づいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定ステップと、
   前記推定された伝送路特性の自己相関値を演算する自己相関演算ステップと、
   前記雑音電力推定ステップにて推定された雑音電力と前記自己相関演算ステップにて演算された自己相関値に基づいてタップ係数を算出するタップ係数演算ステップと、
   前記タップ係数演算ステップにて算出されたタップ係数に従って前記伝送路特性をフィルタリング処理するフィルタリングステップとを含み、
   前記タップ係数演算ステップは、
   前記自己相関値に基づいて自己相関行列を生成する自己相関行列生成ステップと、
   前記自己相関行列の逆行列を算出する逆行列演算ステップと、
   前記逆行列の各要素に前記雑音電力を乗算し、単位行列から前記乗算の結果を差し引くことにより雑音除去フィルタのタップ係数を計算する係数計算ステップとを含む
   ことを特徴とする受信方法。
4. マルチキャリア伝送方式により受信された時間領域の受信信号を、周波数領域の受信信号に変換する変換手段と、
   変換した周波数領域の受信信号に基づいて当該受信信号に含まれる雑音電力を推定する雑音電力推定手段と、
   前記変換した周波数領域の受信信号に含まれる基準信号に基づいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、
   前記推定された伝送路特性の自己相関値を演算する自己相関演算手段と、
   前記雑音電力推定手段により推定された雑音電力と前記自己相関演算手段により演算された自己相関値に基づいてタップ係数を算出するタップ係数演算手段と、
   前記タップ係数演算手段で算出されたタップ係数に従って前記伝送路特性をフィルタリング処理するフィルタリング手段とを備え、
   前記タップ係数演算手段は、
   前記自己相関値に基づいて自己相関行列を生成する自己相関行列生成手段と、
   前記自己相関行列の逆行列を算出する逆行列演算手段と、
   前記逆行列の各要素に前記雑音電力を乗算し、単位行列から前記乗算の結果を差し引くことにより雑音除去フィルタのタップ係数を計算する係数計算手段とを含む
   ことを特徴とする集積回路。
5. マルチキャリア伝送方式により受信された時間領域の受信信号を、周波数領域の受信信号に変換する変換手段と、
   変換した周波数領域の受信信号に基づいて当該受信信号に含まれる雑音電力を推定する雑音電力推定手段と、
   前記変換した周波数領域の受信信号に含まれる基準信号に基づいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定手段と、
   前記推定された伝送路特性の自己相関値を演算する自己相関演算手段と、
   前記雑音電力推定手段により推定された雑音電力と前記自己相関演算手段により演算された自己相関値に基づいてタップ係数を算出するタップ係数演算手段と、
   前記タップ係数演算手段で算出されたタップ係数に従って前記伝送路特性をフィルタリング処理するフィルタリング手段とを備え、
   前記タップ係数演算手段は、
   前記自己相関値に基づいて自己相関行列を生成する自己相関行列生成手段と、
   前記自己相関行列の逆行列を算出する逆行列演算手段と、
   前記逆行列の各要素に前記雑音電力を乗算し、単位行列から前記乗算の結果を差し引くことにより雑音除去フィルタのタップ係数を計算する係数計算手段とを含む
   ことを特徴とするデジタルテレビ受像機。
6. マルチキャリア伝送方式により受信された時間領域の受信信号を、周波数領域の受信信号に変換する変換ステップと、
   変換した周波数領域の受信信号に基づいて当該受信信号に含まれる雑音電力を推定する雑音電力推定ステップと、
   前記変換した周波数領域の受信信号に含まれる基準信号に基づいて伝送路特性を推定する伝送路特性推定ステップと、
   前記推定された伝送路特性の自己相関値を演算する自己相関演算ステップと、
   前記雑音電力推定ステップにて推定された雑音電力と前記自己相関演算ステップにて演算された自己相関値に基づいてタップ係数を算出するタップ係数演算ステップと、
   前記タップ係数演算ステップにて算出されたタップ係数に従って前記伝送路特性をフィルタリング処理するフィルタリングステップとを含む処理であって、
   前記タップ係数演算ステップは、
   前記自己相関値に基づいて自己相関行列を生成する自己相関行列生成ステップと、
   前記自己相関行列の逆行列を算出する逆行列演算ステップと、
   前記逆行列の各要素に前記雑音電力を乗算し、単位行列から前記乗算の結果を差し引くことにより雑音除去フィルタのタップ係数を計算する係数計算ステップとを含む処理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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