JP5324562B2 - 受信装置、集積回路、デジタルテレビ受像機、受信方法、及び受信プログラム - Google Patents

受信装置、集積回路、デジタルテレビ受像機、受信方法、及び受信プログラム Download PDF

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Description

本発明は、変調処理が施された複数のキャリアを多重した伝送信号の復調処理に用いられる伝送路推定技術に関する。
直交周波数分割多重(Orthogonal Frequency Division Multiplexing:OFDM)方式は、マルチキャリアによるデジタル伝送方式の一つであって、日本の地上デジタル放送方式(IntegratedServices Digital Broadcasting - Terrestrial:ISDB−T)や欧州の地上デジタル放送方式(Digital VideoBroadcasting - Terrestrial:DVB−T)をはじめIEEE802.11aなどの様々なデジタル通信に採用されている。OFDM方式は、複数のキャリアを直交性を保ちながら密に並べる方式であることから、周波数利用効率の高い伝送方式である。また、OFDM方式では、シンボル長を長く設定できることから、複数の到来波によって生じるシンボル間干渉に強い方式である。
OFDM方式では、ガードインターバル技術が広く用いられている。これは、シンボル内で周期性を有するように有効シンボルの後ろの一部分を、ガードインターバルとして有効シンボルの前に付加し、マルチパス干渉によって生じるシンボル間干渉(Inter-Symbol-Interference:ISI)に関連した干渉成分を避けて高速フーリエ変換(FastFourier Transform:FFT)を施すことを可能にする技術である。OFDM方式にガードインターバル技術を適用することによって、OFDM方式はマルチパス干渉に対して優れた耐性を有することになる。
上記のISDB−T方式やDVB−T方式では、送信信号に図41に概略を示す送信フォーマットが用いられる。図41では、横軸はOFDM信号のキャリア(周波数)方向を示し、縦軸はOFDM信号のシンボル(時間)方向を示す。ISDB−T方式やDVB−T方式では、分散パイロット(ScatteredPilot:SP)と呼ばれる等化の基準となるパイロット信号(以下、「分散パイロット信号」又は「SP信号」と言う。)は、1つのシンボル内では12キャリア毎に配置され、シンボル毎に3キャリアずつシフトされ、4シンボルで巡回するように配置されて送信される。但し、SP信号は、受信装置において振幅及び位相が既知の信号である。なお、以下では、SP信号が配置されるキャリアを「SPキャリア」と言う。なお、DVB−H(DigitalVideo Broadcasting Handheld)においても、SP信号の配置パターンはISDB−T方式やDVB−T方式と同じ配置パターンである。
送信信号Xは、伝送路でマルチパス干渉やフェージングなどにより、様々な振幅及び位相の歪みを受け、受信信号Yとして受信される。伝送路の特性は、マルチパス環境では、送信信号が様々な物体に反射して各パスの到来時間の差異が生じることから、遅延広がりを有し、また、移動環境では、ドップラーシフトの影響を受け、様々な到来方向の波が重なりあい、ドップラー広がりを有することになる。伝送路で受けた振幅及び位相の特性(伝送路特性)をHとすると、送信信号Xと受信信号Yとには下記の(数1)で表される関係がある。
Figure 0005324562
これを踏まえ、受信装置は、伝送路特性Hを推定し、受信信号Yにその逆特性を乗算することによって受信信号Yが伝送路で受けた振幅及び位相の歪みを補正し、送信信号Xを再生する。ISDB−T方式及びDVB−T方式では、上記のSP信号を用いて伝送路特性Hの推定が行われる。受信装置の受信環境には、複数の送信局が同一周波数を用いて送信を行うSFN(SingleFrequency Network)環境や、遠方の反射物で反射した電波を受信する受信環境など、長遅延環境が数多く存在する。さらに、車内など移動中における受信形態のニーズも高まっている。これらのことから、伝送路特性の推定においては、遅延広がりに対する耐性やドップラー広がりに対する耐性が望まれている。
以下に、ISDB−T方式やDVB−T方式における一般的な振幅及び位相の歪みの補正処理について図42を参照して説明する。受信装置1000において、FFT部1001は、受信信号をシンボル毎に高速フーリエ変換(FastFourier Transform:FFT)して複数のキャリアに分離する。伝送路特性推定部1003は、FFT部1001の出力信号に含まれるSP信号を利用して伝送路特性を推定する。等化部1002は、FFT部1001の出力信号に推定された伝送路特性の逆特性を乗算することによって、当該出力信号の振幅及び位相の歪みを補正し、送信信号を再生する。
一般に、SP信号を用いた伝送路特性の推定方法には、以下に挙げる二つの基本的な手法がある。
一の伝送路特性の推定方法について図43から図44を参照しつつ説明する。図43に構成を示す伝送路特性推定部1003のSP伝送路特性推定部1010は、FFT部1001の出力信号からそれに含まれるSP信号を抽出し、受信装置側で既知のSP信号(送信側で生成されたSP信号と振幅及び位相が同じSP信号)を生成し、抽出したSP信号を生成したSP信号で除算し、除算結果をSP信号が配置されたSPキャリアにおける伝送路特性の値としてシンボル方向補間部1011へ出力する。シンボル方向補間部1011は、SP伝送路特性推定部1010から出力されたSPキャリアにおける伝送路特性の値をシンボル(時間)方向に補間し、3キャリア毎の伝送路特性の値を算出する(図44(a)参照)。キャリア方向補間部1012は、シンボル方向補間部1011から出力された3キャリア毎の伝送路特性の値をキャリア(周波数)方向に補間し、全キャリアの伝送路特性の値を算出する(図44(b)参照)。これは、4シンボル毎のSP信号から伝送路特性を推定することから、以下では、「4シンボル推定」と言う。
これに対し、SPキャリアにおける伝送路特性をシンボル方向には補間せずに、12キャリア毎のSPキャリアにおける伝送路特性をキャリア方向にのみ補間することで、全キャリアにおける伝送路特性を算出する他の伝送路特性の推定方法がある。これは、1シンボル毎のSP信号から伝送路特性を推定することから、以下では、「1シンボル推定」と言う。
これについて図45から図46を参照しつつ説明する。図45に構成を示す伝送路特性推定部1003aのSP伝送路特性推定部1010は、上述したようにしてSPキャリアにおける伝送路特性を算出し、算出した12キャリア毎の伝送路特性の値をキャリア方向補間部1012aへ出力する。キャリア方向補間部1012aは、SP伝送路特性推定部1010から出力された12キャリア毎の伝送路特性の値をキャリア方向に補間し、全キャリアの伝送路特性の値を算出する(図46参照)。
上述した4シンボル推定及び1シンボル推定には、以下の特徴がある。但し、OFDM有効シンボル長をTu[s]、OFDMシンボル長をTs[s]、ガードインターバル長をTg[s]と記載すると、これらには下記の(数2)で表わされる関係がある。
Figure 0005324562
4シンボル推定の場合、4シンボル毎のSPキャリアにおける伝送路特性のみからシンボル方向補間を実施するため、図47(a)に示すように、サンプリング定理から、通過帯域が1/(4Ts)[Hz]以下のフィルタを用いてシンボル方向補間が実施される。このため、4シンボル推定では、ドップラー広がりが1/(4Ts)[Hz]以下であれば、折り返し(エリアシング)の影響を受けずにシンボル方向補間が可能となる。また、シンボル方向補間後、3キャリア毎の伝送路特性のみからキャリア方向補間を実施するため、図47(b)に示すように、サンプリング定理から、通過帯域がTu/3[s]以下のフィルタを用いてキャリア方向補間が実施される。このため、4シンボル推定では、遅延広がりがTu/3[s]以下であれば、エリアシングの影響を受けずにキャリア方向補間が可能となる。このように、4シンボル推定では、ドップラー広がりが1/(4Ts)[Hz]以下、遅延広がりがTu/3[s]以下であれば、伝送路特性の推定が可能となる。
一方、1シンボル推定の場合、シンボル方向に補間を実施しないため、サンプリング定理から、ドップラー広がりが1/Ts[Hz]以下であれば、エリアシングの影響を受けない。また、12キャリア毎の伝送路特性のみからキャリア方向補間を実施するため、図48に示すように、サンプリング定理から、通過帯域がTu/12[s]以下のフィルタを用いてキャリア方向補間が実施される。このため、1シンボル推定では、遅延広がりがTu/12[s]以下であれば、エリアシングの影響を受けずにキャリア方向補間が可能となる。このように、1シンボル推定では、ドップラー広がりが1/Ts[Hz]以下、遅延広がりがTu/12[s]以下であれば、伝送路特性の推定が可能となる。
また、非特許文献1に、シンボル方向及びキャリア方向の2次元に対し適応的な補間を実施する技術が開示されている。これは、ウィナーフィルタを用いた適応的な補間であり、最大遅延と最大ドップラー周波数から的確なフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数をもとにパイロット信号に基づいて算出されたパイロット信号が配置されたキャリアにおける伝送路特性の値を用いて補間を実施する。
具体的には、受信装置は、最大遅延量τmaxと、最大ドップラー周波数fDmaxとから、下記の(数3)から(数6)で表される自己相関行列及び相互共分散ベクトルを算出し、これらを基に下記の(数7)を用いてフィルタ係数を算出する。そして、受信装置は、算出したフィルタ係数を基にパイロット信号に基づいて算出されたパイロット信号が配置されたキャリアにおける伝送路特性の値を用いて補間を実施する。
Figure 0005324562
Figure 0005324562
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Figure 0005324562
Figure 0005324562
これによって、受信環境に応じて補間フィルタを形成でき、遅延広がりやドップラー広がりに対して補間フィルタの通過帯域を可変にできる。このため、遅延広がりやドップラー広がりが小さいときには、補間フィルタの通過帯域を適応的に狭くでき、ノイズ成分を除去でき、伝送路特性の推定精度の向上が図られる。
"Two−dimensional pilot−symbol−aided channel estimation by Wiener filtering" Hoeher, P.; Kaiser, S.; Robertson, P.;Acoustics, Speech, and Signal Processing, 1997. ICASSP−97., 1997 IEEE International Conference on Volume 3, 21−24 April 1997 Page(s):1845 − 1848 vol.3 Digital Object Identifier 10.1109/ICASSP.1997.598897
上述した4シンボル推定を用いる場合、例えば、Tu/3[s]を超える遅延波が存在しない受信環境では、通過させたい主波の成分及び遅延波の成分はキャリア方向補間に用いるフィルタの通過帯域に含まれるためフィルタを通過し(図49(a)参照)、伝送路特性を正しく推定することができる。しかしながら、Tu/3[s]を超える遅延波が存在する受信環境では、通過させたい遅延波の成分はフィルタの通過帯域に含まれないためフィルタを通過せず、通過させたくない折り返し成分はフィルタの通過帯域に含まれるためフィルタを通過してしまい(図49(b)参照)、伝送路特性を正しく推定することができない。このため、受信装置は受信信号が伝送路で受けた振幅及び位相の歪みを的確に補正できす、受信性能が劣化するという課題がある。
また、上述した1シンボル推定を用いる場合、例えば、Tu/12[s]を超える遅延波が存在しない受信環境では、通過させたい主波の成分及び遅延波の成分はキャリア方向補間に用いるフィルタの通過帯域に含まれるためフィルタを通過し(図50(a)参照)、伝送路特性を正しく推定することができる。しかしながら、Tu/12[s]を超える遅延波が存在する受信環境では、通過させたい遅延波の成分はフィルタの通過帯域に含まれないためフィルタを通過せず、通過させたくない折り返し成分はフィルタの通過帯域に含まれるためフィルタを通過してしまい(図50(b)参照)、伝送路特性を正しく推定することができない。このため、受信装置は受信信号が伝送路で受けた振幅及び位相の歪みを的確に補正できす、受信性能が劣化するという課題がある。
現在、ISDB−T方式で専ら用いられているガードインターバル比は有効シンボルの1/8であり、1シンボル推定はガードインターバルに収まっている遅延波に対しても補間できないことになる。つまり、移動耐性は1/Ts[Hz]まで向上するが、ガードインターバルに収まっている遅延波が存在する受信環境でも受信が困難になってしまうことがある。
更に、非特許文献1に開示された伝送路特性の推定方法では、受信環境に応じてフィルタの通過帯域の幅を適応的に変化させるのみであり、主波と遅延波との間に発生するサンプリング定理に伴う折り返し成分を除去できない。このため、上記の4シンボル推定及び1シンボル推定と同様に、受信性能が劣化するという課題がある。
そこで、本発明は、遅延広がりに対する耐性の向上を図ることによって長遅延環境においても伝送路特性の推定精度の向上を達成することが可能な受信装置、集積回路、デジタルテレビ受像機、受信方法、及び受信プログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明の受信装置は、時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を、シンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離部と、前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出部と、前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出部と、前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間部と、を備える。
また、本発明の集積回路は、時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を、シンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離部と、前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出部と、前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出部と、前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間部と、を備える。
さらに、本発明のデジタルテレビ受像機は、時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を、シンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離部と、前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出部と、前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出部と、前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間部と、を備える。
さらに、本発明の受信方法は、時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を受信する受信装置において行われる受信方法であって、前記受信信号をシンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離ステップと、前記分離ステップにおける出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出ステップと、前記分離ステップにおける出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出ステップと、前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号と前記第2伝送路算出ステップにおける出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間ステップと、を有する。
さらに、本発明の受信プログラムは、時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を受信する受信装置に、前記受信信号をシンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離ステップと、前記分離ステップにおける出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出ステップと、前記分離ステップにおける出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出ステップと、前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号と前記第2伝送路算出ステップにおける出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間ステップと、を実行させる。
上記受信装置、集積回路、デジタルテレビ受像機、受信方法、及び受信プログラムの夫々によれば、分離部の出力信号のうちシンボル内の一部のキャリアであって周波数軸方向の所定のキャリアに係る信号のみを用い、第1伝送路特性算出部の出力信号と第2伝送路特性算出部の出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数を用いて第1伝送路特性算出部の出力信号をフィルタリングする。このように、実際に受信した第2キャリアにおける伝送路特性の値を用いて、適応補間部が第1伝送路特性算出部の出力信号のフィルタリングに用いるフィルタ係数を算出する。このため、希望の信号成分が含まれる帯域を通過帯域とし、等間隔に抽出する場合に発生する折り返し成分の含まれる帯域を遮断帯域とするフィルタ特性となるようなフィルタ係数の算出が可能となる。従って、遅延広がりに対する耐性の向上を図ることができ、長遅延環境においても伝送路特性の算出精度の向上を達成できる。
第1の実施の形態の受信装置の構成図。 図1の復調部の構成図。 図2の伝送路特性推定部の構成図。 図3のSP伝送路特性推定部の構成図。 図3のシンボル方向補間部によるシンボル方向補間の概念図。 図3のTMCC伝送路特性推定部の構成図。 ISDB−T方式のMode3、同期変調におけるTMCC信号が配置されるキャリアのキャリア番号を示す図。 図3の適応補間部の構成図。 図8の自己相関算出部によって行われる自己相関演算の概念図。 図8の相互相関算出部によって行われる相互相関演算の概念図。 キャリア番号3n+1のうちTMCC信号が配置されるキャリアのキャリア番号を示す図。 キャリア番号3n+2のうちTMCC信号が配置されるキャリアのキャリア番号を示す図。 図8の適応補間部が行う適応補間の概念図。 (a)は従来の補間(4シンボル推定)のフィルタ形状の概念図、(b)は第1の実施の形態の適応補間部が行う適応補間のフィルタ形状の概念図。 (a)は従来の補間(4シンボル推定)の補間可能領域を示す図、(b)は第1の実施の形態の適応補間部が行う適応補間の補間可能領域を示す図。 第2の実施の形態の伝送路特性推定部の構成図。 図16のAC伝送路特性推定部の構成図。 ISDB−T方式のMode3、同期変調におけるAC信号が配置されるキャリアのキャリア番号を示す図。 第3の実施の形態の伝送路特性推定部の構成図。 第4の実施の形態の伝送路特性推定部の構成図。 図20のTPS伝送路特性推定部の構成図。 DVB−T方式の8kモードにおけるTPS信号が配置されるキャリアのキャリア番号を示す図。 第5の実施の形態の伝送路特性推定部の構成図。 図23のCP伝送路特性推定部の構成図。 DVB−T方式の8kモードにおける連続パイロット信号(CP信号)が配置されるキャリアのキャリア番号を示す図。 図23の適応補間部の構成図。 図26の自己相関算出部によって行われる自己相関演算の概念図。 図26の相互相関算出部によって行われる相互相関演算の概念図。 (a)は従来の補間(1シンボル推定)のフィルタ形状の概念図、(b)は第5の実施の形態の適応補間部が行う適応補間のフィルタ形状の概念図。 (a)は従来の補間(1シンボル推定)の補間可能領域を示す図、(b)は第5の実施の形態の適応補間部が行う適応補間の補間可能領域を示す図。 第6の実施の形態の伝送路特性推定部の構成図。 図31の適応補間部の構成図。 (a)は分散パイロット信号の配置を示す概念図、(b)は図32の適応補間部が行う適応補間の概念図、(c)は図32のキャリア方向補間部が行うキャリア方向補間の概念図。 (a)は従来の補間(1シンボル推定)のフィルタ形状の概念図、(b)は第6の実施の形態の適応補間のフィルタ形状の概念図。 第6の実施の形態の適応補間の補間可能領域を示す図。 (a)は適応補間部の図33(b)と異なる一の適応補間の概念図、(b)は適応補間部の図33(b)と異なる他の適応補間の概念図。 第7の実施の形態の伝送路特性推定部の構成図。 図37の適応補間部の構成図。 図37のキャリア方向補間部が行うキャリア方向補間の概念図。 DVB−T2方式における連続パイロット信号が配置されるキャリアのキャリア番号の一例を示す図。 ISDB−T方式及びDVB−T方式における分散パイロット信号の配置を示す概念図。 従来の受信装置の構成図。 従来の一の伝送路特性推定部の構成図。 (a)は図43のシンボル方向補間部が行うシンボル方向補間の概念図、(b)は図42のキャリア方向補間部が行うキャリア方向補間の概念図。 従来の他の伝送路特性推定部の構成図。 図44のキャリア方向補間部が行うキャリア方向補間の概念図。 (a)は4シンボル推定のシンボル方向補間の概念図、(b)は4シンボル推定のキャリア方向補間の概念図。 1シンボル推定のキャリア方向補間の概念図。 (a)は遅延広がりがTu/3以下の場合の4シンボル推定のキャリア方向補間の概念図、(b)は遅延広がりがTu/3より大きい場合の4シンボル推定のキャリア方向補間の概念図。 (a)は遅延広がりがTu/12以下の場合の1シンボル推定のキャリア方向補間の概念図、(b)は遅延広がりがTu/12より大きい場合の1シンボル推定のキャリア方向補間の概念図。
本発明の一態様である第1の受信装置は、時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を、シンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離部と、前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出部と、前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出部と、前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間部と、を備える。
また、本発明の一態様である第1の集積回路は、時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を、シンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離部と、前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出部と、前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出部と、前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間部と、を備える。
さらに、本発明の一態様である第1のデジタルテレビ受像機は、時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を、シンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離部と、前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出部と、前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出部と、前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間部と、を備える。
さらに、本発明の一態様である第1の受信方法は、時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を受信する受信装置において行われる受信方法であって、前記受信信号をシンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離ステップと、前記分離ステップにおける出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出ステップと、前記分離ステップにおける出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出ステップと、前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号と前記第2伝送路算出ステップにおける出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間ステップと、を有する。
さらに、本発明の一態様である第1の受信プログラムは、時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を受信する受信装置に、前記受信信号をシンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離ステップと、前記分離ステップにおける出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出ステップと、前記分離ステップにおける出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出ステップと、前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号と前記第2伝送路算出ステップにおける出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間ステップと、を実行させる。
上記の夫々によれば、分離部の出力信号のうちシンボル内の一部のキャリアであって周波数軸方向の所定のキャリアに係る信号のみを用い、第1伝送路特性算出部の出力信号と第2伝送路特性算出部の出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数を用いて第1伝送路特性算出部の出力信号をフィルタリングする。このように、実際に受信した第2キャリアにおける伝送路特性の値を用いて、適応補間部が第1伝送路特性算出部の出力信号のフィルタリングに用いるフィルタ係数を算出する。このため、希望の信号成分が含まれる帯域を通過帯域とし、等間隔に抽出する場合に発生する折り返し成分の含まれる帯域を遮断帯域とするフィルタ特性となるようなフィルタ係数の算出が可能となる。従って、遅延広がりに対する耐性の向上を図ることができ、長遅延環境においても伝送路特性の算出精度の向上を達成できる。
また、フィルタの通過帯域が不必要に広くならないようなフィルタ係数の算出が可能になるので、熱雑音や移動に伴うキャリア間干渉成分などノイズ成分の影響を除去でき、ノイズ耐性の向上も図られる。
本発明の一態様である第2の受信装置は、第1の受信装置において、前記適応補間部は、前記フィルタ係数の算出を、前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタ係数を用いてフィルタリングすることによって得られる前記第2キャリアにおける伝送路特性の値と、前記第2伝送路算出部の出力信号である当該第2キャリアにおける伝送路特性の値との自乗平均誤差が小さくなるように前記フィルタ係数を算出することによって行う。
これによれば、第1伝送路特性算出部の出力信号をフィルタリングすることによって得られる第2キャリアにおける伝送路特性の値が、折り返し成分の影響を受けていない第2伝送路特性算出部で算出された第2キャリアにおける伝送路特性の値に近くなるようにフィルタ係数を算出する。このため、希望の信号成分が含まれる帯域を通過帯域とし、等間隔に抽出する場合に発生する折り返し成分の含まれる帯域を遮断帯域とするフィルタ特性となるようなフィルタ係数の算出が可能となる。従って、遅延広がりに対する耐性の向上を図ることができ、長遅延環境においても伝送路特性の算出精度の向上を達成できる。
本発明の一態様である第3の受信装置は、第1の受信装置において、前記適応補間部は、前記第1伝送路算出部の出力信号の自己相関演算を行って自己相関行列を算出する自己相関算出部と、前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号との相互相関演算を行って相互相関行列を算出する相互相関算出部と、前記自己相関行列の逆行列と前記相互相関行列とを乗算することによって前記フィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、算出されたフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングするフィルタ処理部と、を備える。
これによれば、フィルタ係数の算出を容易に行うことが可能になる。
本発明の一態様である第4の受信装置は、第1の受信装置において、前記キャリア群は、その一部に各シンボル内で周波数軸方向に等間隔で配置され、受信装置において振幅及び位相が既知の信号が割り当てられた複数のパイロットキャリアを含み、前記第1伝送路算出部は、前記複数のパイロットキャリアの各々における伝送路特性を前記パイロットキャリアに係る前記分離部の出力信号と前記既知の信号とを用いて推定して出力するパイロット伝送路推定部と、前記伝送路推定部の出力信号をシンボル方向に補間して出力するシンボル方向補間部と、を備える。
これによれば、一つのフィルタ係数の算出に用いる第2キャリアの数を多くできるので、第2キャリアにおける伝送路特性の算出誤差の影響を低減することができ、フィルタ係数の算出精度の向上を図ることができる。この結果、伝送路特性の時間軸方向の変動が小さい場合やドップラー広がりが小さい場合は、さらに適応補間部による伝送路特性の算出精度を高めることができ、復調されるデータの誤り率を低くできる。
本発明の一態様である第5の受信装置は、第4の受信装置において、前記受信信号は、ISDB−T方式で規定された信号であり、前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、前記第2キャリアは、TMCCが配置されるキャリア、ACが配置されるキャリア、又は、TMCCが配置されるキャリア及びACが配置されるキャリアの双方のキャリアである。
これによれば、ISDB−T方式に直接適用可能になる。
本発明の一態様である第6の受信装置は、第4の受信装置において、前記受信信号は、DVB−T方式又はDVB−H方式で規定された信号であり、前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、前記第2キャリアは、TPSが配置されるキャリアである。
これによれば、DVB−T方式又はDVB−H方式に直接適用可能になる。
本発明の一態様である第7の受信装置は、第4の受信装置において、前記受信信号は、DVB−T2方式で規定された信号であり、前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、前記第2キャリアは、連続パイロットが配置されるキャリアである。
これによれば、DVB−T2方式に直接適用可能になる。
本発明の一態様である第8の受信装置は、第1の受信装置において、前記キャリア群は、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔で配置され、受信装置において振幅及び位相が既知の信号が割り当てられた複数のパイロットキャリアを含み、前記第1伝送路算出部は、前記複数のパイロットキャリアの各々における伝送路特性を前記パイロットキャリアに係る前記分離部の出力信号と前記既知の信号とを用いて推定して出力する。
これによれば、シンボル方向の補間を行なわないため、シンボル方向の補間を行うことによる移動耐性の制限を受けず、シンボル方向の補間を行なう場合と比較して移動耐性を向上させることができる。さらに、従来の1シンボル推定や4シンボル推定では折り返し成分の影響により正しく補間ができないような遅延時間の大きい受信環境であっても、折り返し成分の影響を受けずに適切な補間を行うことができ、遅延耐性の向上が図られる。
本発明の一態様である第9の受信装置は、第8の受信装置において、前記受信信号は、DVB−T方式又はDVB−H方式で規定された信号であり、前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、前記第2キャリアは、TPSが配置されるキャリア及び連続パイロットが配置されるキャリアの双方のキャリアである。
これによれば、DVB−T方式又はDVB−H方式に直接適用可能になる。
本発明の一態様である第10の受信装置は、第8の受信装置において、前記受信信号は、DVB−T2方式で規定された信号であり、前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、前記第2キャリアは、連続パイロットが配置されるキャリアである。
これによれば、DVB−T2方式に直接適用可能になる。
本発明の一態様である第11の受信装置は、第1の受信装置において、前記キャリア群は、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔で配置され、受信装置において振幅及び位相が既知の信号が割り当てられた複数のパイロットキャリアを含み、前記第1伝送路算出部は、前記複数のパイロットキャリアの各々における伝送路特性を前記パイロットキャリアに係る前記分離部の出力信号と前記既知の信号とを用いて推定して出力し、前記受信装置は、前記適応補間部の出力信号をキャリア方向に補間するキャリア方向補間部を更に備える。
これによれば、シンボル方向の補間を行なわないため、シンボル方向の補間を行うことによる移動耐性の制限を受けず、シンボル方向の補間を行なう場合と比較して移動耐性を向上させることができる。さらに、従来の1シンボル推定や4シンボル推定では折り返し成分の影響により正しく補間ができないような遅延時間の大きい受信環境であっても、折り返し成分の影響を受けずに適切な補間を行うことができ、遅延耐性の向上が図られる。
本発明の一態様である第12の受信装置は、第11の受信装置において、前記受信信号は、ISDB−T方式で規定された信号であり、前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、前記第2キャリアは、TMCCが配置されるキャリア、ACが配置されるキャリア、又は、TMCCが配置されるキャリア及びACが配置されるキャリアの双方のキャリアである。
これによれば、ISDB−T方式に直接適用可能になる。
本発明の一態様である第13の受信装置は、第11の受信装置において、前記受信信号は、DVB−T方式又はDVB−H方式で規定された信号であり、前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、前記第2キャリアは、TPSが配置されるキャリア、又は、連続パイロットが配置されるキャリアである。
これによれば、DVB−T方式又はDVB−H方式に直接適用可能になる。
本発明の一態様である第14の受信装置は、第11の受信装置において、前記受信信号は、DVB−T2方式で規定された信号であり、前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、前記第2キャリアは、連続パイロットが配置されるキャリアである。
これによれば、DVB−T2方式に直接適用可能になる。
本発明の一態様である第15の受信装置は、第1の受信装置において、前記適応補間部は、前記第1伝送路算出部の出力信号と、周波数軸方向に前記キャリア群と同じ間隔で配置された第1キャリア群に含まれる複数の前記第2キャリアにおける前記第2伝送路算出部の出力信号とを用いて前記フィルタ係数を算出し、前記算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1キャリア群に含まれるキャリアの伝送路特性を算出する。
これによれば、フィルタ係数の算出の際に、複数の第2キャリアを用いて平均化することが可能になるので、フィルタ係数の算出精度が向上し、補間の精度を高めることができ、この結果、復調されるデータの誤り率を低くすることが可能になる。
本発明の一態様である第16の受信装置は、第15の受信装置において、前記適応補間部は、前記第1伝送路算出部の出力信号と、周波数軸方向に前記キャリア群と同じ間隔で配置された第2キャリア群に含まれる複数の前記第2キャリアにおける前記第2伝送路算出部の出力信号とを用いて前記フィルタ係数を算出し、前記第2キャリア群に含まれる前記第2キャリアと前記キャリア群に含まれるキャリアとの周波数間隔の最小値は、前記第1キャリア群に含まれる前記第2キャリアと前記キャリア群に含まれるキャリアとの周波数間隔の最小値と等しい。
これによれば、フィルタ係数の算出の際に用いる第2キャリアの数が増加するので、平均化する際の母数を大きくすることができ、フィルタ係数の算出精度が向上し、補間の精度を高めることができ、この結果、復調されるデータの誤り率を低くすることが可能になる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。但し、OFDM方式に基づいて生成され、無線伝送された放送波を受信する受信装置を例に説明する。
≪第1の実施の形態≫
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。但し、本実施の形態ではISDB−T方式に準拠したデジタルテレビ放送の受像機として機能する受信装置を例に挙げて説明する。
<受信装置の構成及び動作>
図1は本実施の形態の受信装置の構成図であり、受信装置1は、アンテナ2と、チューナ3と、復調部4と、誤り訂正部5と、デコード部6と、表示部7とを備える。
アンテナ2は、不図示の放送局から発せられた放送波を受信し、受信した放送波をチューナ3へ出力する。チューナ3は、アンテナ2から入力された複数の放送波の中から所望の受信チャネルの受信信号を選択し、選択した受信信号を復調部4へ出力する。復調部4は、後に詳述するように、チューナ3から入力された受信信号を復調し、復調した信号(以下、「等化信号」と言う。)を誤り訂正部5へ出力する。
誤り訂正部5は、復調部4から入力された等化信号に誤り訂正を施し、例えばMPEG(Moving Picture Experts Group)−2等で圧縮されたデジタルデータに変換し、デジタルデータをデコード部6へ出力する。デコード部6は、誤り訂正部5から入力された圧縮されたデジタルデータを映像信号や音声信号にデコードし、デコードした映像信号や音声信号を表示部7へ出力する。表示部7は、デコード部6から入力された映像信号に基づいて映像表示を行い、デコード部6から入力された音声信号に基づいて音声出力を行う。
<復調部の構成及び動作>
図2は図1の復調部4の構成図である。なお、図2では、復調部4の内部要素とチューナ3及び誤り訂正部5の接続関係を明確にするために、チューナ3及び誤り訂正部5も図示している。
復調部4は、A/D変換部11と、直交復調部12と、シンボル同期部13と、直交変換部14と、伝送路特性推定部15と、等化部16とを備える。
A/D変換部11は、チューナ12から入力された受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して、デジタル信号に変換された受信信号を直交復調部12へ出力する。直交復調部12は、A/D変換部11から入力された受信信号を直交復調し、直交復調の結果得られた複素ベースバンド信号をシンボル同期部13及び直交変換部14へ出力する。
シンボル同期部13は、直交復調部12の出力信号を用いて、OFDMシンボル区間の同期をとり、直交変換部14へシンボル位置情報信号(例えば、FFT窓位置を示す信号)を出力する。直交変換部14は、シンボル位置情報信号に基づいて、直交復調部12の出力信号をシンボル毎に直交変換し、つまり、複数のキャリアに分離し、直交変換の結果得られた信号を伝送路特性推定部15及び等化部16へ出力する。なお、直交変換部14は、フーリエ変換、コサイン変換、ウェーブレット変換、アダマール変換などに基づいて直交変換を行う。ここでは、直交変換部14は、フーリエ変換を用いて直交変換を行うものとし、直交復調部12の出力信号をフーリエ変換することによって周波数軸の信号に変換し、つまり、複数のキャリアに分離し、周波数軸の信号を伝送路特性推定部15及び等化部16へ出力する。なお、フーリエ変換は高速フーリエ変換を使って高速に計算可能である。但し、直交変換部14が行う変換方法は、直交復調部12の出力信号を複数のキャリアに分離して出力することができれば、上記の変換方法に限定されない。
伝送路特性推定部15は、後に詳述するように、受信信号が伝送路で受けた振幅及び位相の歪みの特性(伝送路特性)を推定し、推定した伝送路特性の値を等化部16へ出力する。等化部16は、直交変換部14の出力信号に対して、伝送路特性推定部15から入力された伝送路特性の値を用いて振幅及び位相の歪みの補正を行い、振幅及び位相の歪みが補正された信号(等化信号)を誤り訂正部5へ出力する。なお、等化部16は、振幅及び位相の歪みの補正を、例えば、直交変換部14の出力信号を、そのシンボル番号及びキャリア番号の伝送路特性推定部15から入力された伝送路特性の値で除算することによって行う。
<伝送路特性推定部の構成及び動作>
図3は、図2の伝送路特性推定部15の構成図である。なお、図3では、伝送路特性推定部15の内部要素と直交変換部14及び等化部16の接続関係を明確にするために、直交変換部14及び等化部16も図示している。
伝送路特性推定部15は、SP伝送路特性推定部20と、シンボル方向補間部30と、TMCC伝送路特性推定部40と、適応補間部50とを備える。
SP伝送路特性推定部20は、直交変換部14の出力信号から分散パイロット信号(SP信号)を抽出し、抽出したSP信号に基づいてそのSP信号が配置されたSPキャリアにおける伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値をシンボル方向補間部30へ出力する。
ここで、SP伝送路特性推定部20の構成及び動作について図4を参照しつつ説明する。図4は図3のSP伝送路特性推定部20の構成図である。なお、図4では、SP伝送路特性推定部20の内部要素と直交変換部14及びシンボル方向補間部30との接続関係を明確にするために、直交変換部14及びシンボル方向補間部30も図示している。
SP伝送路特性推定部20は、SP抽出部21と、SP生成部22と、除算部23とを備える。なお、送信側で生成されるSP信号の振幅及び位相並びにその配置は受信装置で既知であることから、各部の下記の処理が可能になる。但し、シンボル番号を0から開始し、キャリア番号を0から開始する場合、SP信号は、シンボル番号0及びキャリア番号0の位置に配置され、1つのシンボル内では12キャリア毎に配置され、シンボル毎に3キャリアずつシフトされ、4シンボルで巡回するように配置されて送信される。
SP抽出部21は、直交変換部14の出力信号からSP信号を抽出し、抽出したSP信号を除算部23へ出力する。SP生成部22は、送信側で生成されるSP信号と同じ振幅及び同じ位相のSP信号を生成し、生成したSP信号を除算部23へ出力する。除算部23は、SP抽出部21から入力されたSP信号を、そのシンボル番号及びキャリア番号のSP生成部22から入力されたSP信号で除算し、除算結果をそのシンボル番号及びキャリア番号における(SP信号が配置されたSPキャリアにおける)伝送路特性の値としてシンボル方向補間部30へ出力する。
シンボル方向補間部30は、図5に示すように、SP伝送路特性推定部20から入力されたSPキャリアにおける伝送路特性の値を用いて、シンボル(時間)方向に伝送路特性を補間することで3キャリア毎の伝送路特性の値を算出し、3キャリア毎の伝送路特性の値を適応補間部50へ出力する。ここで、シンボル方向の補間処理には、固定係数のフィルタを用いるものや、移動速度やドップラースペクトルに応じて通過帯域を可変させるフィルタを用いるものなど、公知技術などを適用できる。
TMCC伝送路特性推定部40は、直交変換部14の出力信号からTMCC(Transmission Multiplexing ConfigurationControl)と呼ばれる制御情報を伝送する制御信号(以下、「TMCC信号」と言う。)を抽出し、抽出したTMCC信号に基づいてそのTMCC信号が配置されたキャリア(以下、「TMCCキャリア」と言う。)における伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値を適応補間部50へ出力する。なお、TMCC信号は、受信装置での復調や復号を実施するために、システム識別、伝送パラメータ切替指標、緊急警報放送用起動フラグ、カレント情報、ネクスト情報などを含む。
ここで、TMCC伝送路特性推定部40の構成及び動作について図6を参照しつつ説明する。図6は図3のTMCC伝送路特性推定部40の構成図である。なお、図6では、TMCC伝送路特性推定部40の内部要素と直交変換部14及び適応補間部50との接続関係を明確にするために、直交変換部14及び適応補間部50も図示している。
TMCC伝送路特性推定部40は、TMCC抽出部41と、差動復調部42と、再変調部43と、除算部44とを備える。なお、TMCC信号は、何れのシンボルにもSP信号が配置されていない、非周期の特定のキャリア番号のキャリアにシンボル毎に挿入されており、TMCC信号の配置は受信装置で既知である。また、TMCC信号はシンボル方向にDBPSK(DifferentialBinary Phase Shift Keying)され、フレームの先頭のシンボルには既知の位相で変調された差動基準信号が配置されており、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。これらのことから、各部の下記の処理が可能になる。なお、一例として、ISDB−T方式のMode3、同期変調におけるTMCC信号が配置されるキャリア(TMCCキャリア)のキャリア番号を図7に示す。
TMCC抽出部41は、直交変換部14の出力信号からTMCC信号を抽出し、抽出したTMCC信号を差動復調部42及び除算部44へ出力する。
差動復調部42は、フレームの先頭に配置された差動基準信号を用い、TMCC抽出部41から入力されたTMCC信号にDBPSKに対応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、制御情報を再変調部43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、差動復調部42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、制御情報の復号精度が向上する。
再変調部43は、フレームの先頭シンボルに配置された差動基準信号を用い、差動復調部42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除算部44へ出力する。
除算部44は、TMCC抽出部41から入力されたTMCC信号を、そのシンボル番号及びキャリア番号の再変調部43から入力された信号で除算し、除算結果をそのシンボル番号及びキャリア番号における(TMCC信号が配置されたTMCCキャリアにおける)伝送路特性の値として適応補間部50へ出力する。
適応補間部50は、各シンボルにおいて、以下の処理を行う。適応補間部50は、シンボル方向補間部30から出力される3キャリア毎の伝送路特性の値と、TMCC伝送路特性推定部40から出力されるTMCCキャリアにおける伝送路特性の値とを利用して、フィルタ係数を算出する。そして、適応補間部50は、算出したフィルタ係数を用いてシンボル方向補間部30から出力される3キャリア毎の伝送路特性の値をフィルタリングすることによって適応補間を行い、伝送路特性が得られていないキャリアにおける伝送路特性を算出し、全キャリアにおける伝送路特性の値を等化部16へ出力する。
ここで、適応補間部50の構成及び動作について図8を参照しつつ説明する。図8は図3の適応補間部50の構成図である。なお、図8では、適応補間部50の内部要素とシンボル方向補間部30、TMCC伝送路特性推定部40及び等化部16との接続関係を明確にするために、シンボル方向補間部30、TMCC伝送路特性推定部40及び等化部16も図示している。
適応補間部50は、自己相関算出部51と、相互相関算出部52と、ウィナーフィルタ係数算出部53と、フィルタ処理部54とを備える。
自己相関算出部51は、キャリア番号をi(iは0以上の整数)で表すと、シンボル方向補間部30から出力される3キャリア毎の伝送路特性H(i)を用いて、下記の(数8)で表される自己相関演算を行って、ノーテーションが3毎の自己相関値r0,r3,r6,・・・を算出する。そして、自己相関算出部51は、算出した自己相関値rを用い、r-m=rm *の関係があることを利用して、下記の(数9)で表される自己相関行列Rxxを算出し、算出した自己相関行列Rxxをウィナーフィルタ係数算出部53へ出力する。なお、図9に自己相関値r0,r3,r6に関する自己相関演算の概念図を示し、自己相関演算は既知技術であるので詳細説明は省略する。
Figure 0005324562
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但し、上付き*記号は複素共役を表し、E[ ・ ]は集合平均(期待値)演算を表す(以下において、同様)。また、tapは自己相関行列Rxxの行数及び列数である(以下において、同様)。なお、本実施の形態及び後述する各実施の形態においては、tapは奇数であるとする。
相互相関算出部52は、キャリア番号をi,j(i,jは0以上の整数)で表すと、TMCC伝送路特性推定部40から出力されるTMCCキャリアにおける伝送路特性H(j)と、シンボル方向補間部30から出力される3キャリア毎の伝送路特性H(i)とを用いて、下記の(数10)で表される相互相関演算を行って、相互相関値pを算出する。そして、相互相関算出部52は、算出した相互相関値pを用い、下記の(数11)で表される相互相関ベクトルPdx、z(本実施の形態では、z=1,2の相互相関ベクトルPdx、1,Pdx、2)を算出し、算出した相互相関ベクトルPdx、zをウィナーフィルタ係数算出部53へ出力する。なお、図10に相互相関値p1,p2,p4に関する相互相関演算の概念図を示す。
Figure 0005324562
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但し、(数10)のH(3n+z)はTMCC伝送路特性推定部40から出力されるTMCCキャリアにおける伝送路特性であり、H(3n−3m)はシンボル方向補間部30から出力される3キャリア毎の伝送路特性である。mは−(tap−1)/2以上(tap−1)/2以下の整数である。記号Tは転置を表す(以下において、同様)。
ここで、相互相関算出部52の処理の具体例として、相互相関値p1(z=1、m=0)、p2(z=2、m=0)の算出との2つの場合を説明する。
まず、相互相関値p1(z=1、m=0)の算出について説明する。相互相関値p1の算出には、シンボル方向補間部30から伝送路特性の値が出力されるキャリア(キャリア番号は3nで表現でき、nは0以上の整数。)に対し、1つキャリア番号が大きい(1つ右隣の)TMCCキャリア全てが対象となる。図11にキャリア番号3n+1のうちTMCC信号が配置されるTMCCキャリアのキャリア番号を示す。相互相関算出部52は、図11に示すキャリア番号の各々について、TMCC伝送路特性推定部40によって算出されたTMCCキャリアにおける伝送路特性の値と、そのTMCCキャリアより1つキャリア番号が小さい(1つ左隣の)キャリアにおけるシンボル方向補間部30から出力された伝送路特性の値との相互相関を算出し、それらを平均することによって相互相関値p1を算出する(図10上段参照)。
次に、相互相関値p2(z=2、m=0)の算出について説明する。相互相関値p2の算出には、シンボル方向補間部30から伝送路特性の値が出力されるキャリア番号3nのキャリアに対し、2つキャリア番号が大きい(2つ右隣の)TMCCキャリア全てが対象となる。図12にキャリア番号3n+2のうちTMCC信号が配置されるTMCCキャリアのキャリア番号を示す。相互相関算出部52は、図12に示すキャリア番号の各々について、TMCC伝送路特性推定部40によって算出されたTMCCキャリアにおける伝送路特性の値と、そのTMCCキャリアより2つキャリア番号が小さい(2つ左隣の)キャリアにおけるシンボル方向補間部30から出力された伝送路特性の値との相互相関を算出し、それらを平均することによって相互相関値p2を算出する(図10中段参照)。
ウィナーフィルタ係数算出部53は、自己相関算出部51から入力された自己相関行列Rxxと相互相関算出部52から入力された相互相関ベクトルPdx、zとを用いて、下記の(数12)の演算を行って、ウィナーフィルタ係数wkを算出する。但し、本実施の形態では、相互相関ベクトルPdx、1,Pdx、2の各々に対して(数12)の演算が行われる。そして、ウィナーフィルタ係数算出部53は、算出したウィナーフィルタ係数wkの値に基づいて、下記の(数13)を利用して、フィルタ処理部54のフィルタ係数ckを算出し、算出したフィルタ係数ckの値をフィルタ処理部54へ出力する。なお、(数13)において、sは整数である。
Figure 0005324562
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フィルタ処理部54は、ウィナーフィルタ係数算出部53から入力されたフィルタ係数ckの値を用いてシンボル方向補間部30から出力された3キャリア毎の伝送路特性の値をフィルタリングすることによって、伝送路特性が得られていないキャリアにおける伝送路特性を算出し、全キャリアにおける伝送路特性の値を等化部16へ出力する。このフィルタ処理部54の処理は下記の(数14)で表される。但し、(数14)において、H(i)には、i=3n(nは0以上の整数)ではシンボル方向補間部30から出力された3キャリア毎の伝送路特性の値が挿入され、i≠3nでは0が挿入される。
Figure 0005324562
<原理>
以下、ウィナーフィルタ係数の算出の原理について説明する。
フィルタ入力信号をxk、フィルタ係数をwmkで表すと、フィルタリングされたフィルタ出力信号ykは下記の(数15)で表される。但し、フィルタ入力信号xk及びフィルタ係数wmkは、夫々、下記の(数16)及び(数17)で表される。
Figure 0005324562
Figure 0005324562
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フィルタ出力信号ykは、目的信号dkにできる限り近くなることが求められる。そこで、目的信号dkとフィルタ出力信号ykとの誤差εkは下記の(数18)のように求めることができ、誤差εkは0に近くなることが要求される。その二乗誤差εk 2は下記の(数19)で表される。
Figure 0005324562
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信号系列の定常性を仮定すれば、二乗平均誤差E[εk 2]を最小とするフィルタ係数wmkが最適なフィルタ係数となる。二乗平均誤差E[εk 2]は下記の(数20)で表される。ここで、P及びRは下記の(数21)及び(数22)でそれぞれ表わされ、Pは目的信号dkとフィルタ入力信号xkとの相互相関ベクトルであり、Rはフィルタ入力信号xkの自己相関行列を表している。
Figure 0005324562
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(数20)はフィルタ係数wmkに関する2次曲面で表され、最小値を持つ。この最小値を与えるフィルタ係数wmkが最適なフィルタ係数となる。二乗平均誤差を最小とするフィルタ係数wmkを求めるためには、(数20)を各フィルタ係数wmkで微分した微分数を0とすればよく、(数20)のフィルタ係数wmkに対する導関数から下記の(数23)が得られる。そして、(数23)から下記の(数24)が得られ、さらに、(数24)から下記の(数25)が得られる。
Figure 0005324562
Figure 0005324562
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つまり、フィルタ入力信号xkの自己相関行列Rと、フィルタ入力信号xkと目的信号dkとの相互相関ベクトルpから、(数25)を用いて最適なフィルタ係数wmkが算出できる。以上が、ウィナーフィルタの原理である(参考文献:ディジタル移動通信のための波形等化技術、発行所株式会社トリケップス、p30〜p33)。
<伝送路特性推定部のまとめ>
伝送路特性推定部15は、このウィナーフィルタを用いて伝送路特性の補間を行うフィルタのフィルタ係数を適応的に算出し、算出に際して、目的信号として、SP信号と異なるTMCC信号を用いて算出された伝送路特性の値を用いている。つまり、伝送路特性推定部15は、フィルタ入力信号にシンボル方向補間部30から出力される3キャリア毎の伝送路特性の値を、目的信号にTMCC伝送路特性推定部40から出力されるTMCCキャリアにおける伝送路特性の値を用いて、フィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を他のキャリアにも適応することで、伝送路特性が算出されていないキャリアにおける伝送路特性を算出している。
ここで、TMCC信号を利用して求められた伝送路特性と3キャリア毎のシンボ方向補間後の伝送路特性を使った適応補間の簡単な例を図13に示す。例えば、二つのシンボル方向補間後の伝送路特性から伝送路特性を適応補間することを考える。キャリア番号をiとして、各キャリアの伝送路特性をH(i)とすると、H(3n)は、シンボル方向補間された伝送路特性である(i、nは0以上の整数)。例えば、キャリア番号1と16にTMCC信号が存在したとすると、H(3n)をフィルタ入力信号とし、H(1),H(16)を目的信号として、自己相関、相互相関を算出し、フィルタ係数c(−1)、c(2)を得る。このフィルタ係数と各シンボル方向補間された伝送路特性を用いることで、H(3n+1)のキャリアの伝送路特性が算出される。なお、図13にはH(1),H(4),H(7)の算出例を示している。ここでは、z=1について説明したが、z=2についても同様に行うことでH(3n+2)のキャリアの伝送路特性が求まる。
<従来例との比較>
図14(a)は従来の補間(4シンボル推定)のフィルタ形状の概念図であり、(b)は第1の実施の形態の適応補間部50が行う適応補間のフィルタ形状の概念図である。但し、主波と、Tu/3[s]を超える遅延波が存在する場合の遅延プロファイルの模式図を利用する。
シンボル方向に補間した伝送路特性は3キャリア毎に存在するので、サンプリング定理から、Tu/3[s]毎に折り返し成分が発生する(図14(a),(b)参照)。4シンボル推定及び第1の実施の形態の手法とも、それらにフィルタ処理を施すことによって補間を実施し、全てのキャリアに対し伝送路特性を算出する。フィルタ処理により、実線で示した信号成分を通過させ、破線で示した折り返し成分を除去できれば、補間を的確に実施できる。
しかしながら、従来の4シンボル推定における補間では、通過帯域がTu/3[s]以下のフィルタを用いるため、実線で示した通過させるべき信号成分の一部(Tu/3[s]を超える遅延波の成分)が通過帯域からはみだし、さらに波線で示した折り返し成分(Tu/3[s]を超える遅延波の折り返し成分)が通過帯域に含まれてしまう(図14(a)参照)。このため、従来の4シンボル推定では補間を的確に実施することができない。
一方、第1の実施の形態の手法では、SP信号を利用して算出された伝送路特性の値をシンボル方向に補間して算出された伝送路特性の値をフィルタ入力信号とし、TMCC信号を利用して算出された伝送路特性の値を目的信号として用いて、ウィナーフィルタ係数を算出する。こうすることにより、実線で示した通過させるべき信号成分のみを通過させ、波線で示した折り返し成分を阻止するようなフィルタ特性のフィルタを形成することができる(図14(b)参照)。このため、第1の実施の形態の手法は、Tu/3[s]を越える遅延波が存在する受信環境においても、エリアシングの影響を受けることなく、補間を的確に実施することが可能となる。また、第1の実施の形態の手法は、図14(b)に示したように、通過させるべき信号のみを通過させるフィルタ形状となるため、不必要にフィルタの通過帯域が広くならず、熱雑音や移動に伴うキャリア間干渉成分などノイズ成分の影響を除去でき、ノイズ耐性の向上が図られる。
以上のように、従来の4シンボル推定では、エリアシングの影響により、遅延時間がTu/3[s]の遅延波までしか補間を正しく実施できない。これに対し、第1の実施の形態の手法は、周期的に挿入されているSP信号を利用して算出された伝送路特性をシンボル方向に補間して算出した伝送路特性に加え、TMCC信号を利用して算出した伝送路特性を用いて、それらの相関を用いて適応的なフィルタを算出する。このため、Tu/3[s]を超える遅延波が存在した場合でも、エリアシングの影響を受けないフィルタを形成することができるため、伝送路環境に応じて適応的に伝送路特性の補間の実施が可能となり、受信信号に対し、正しく振幅及び位相の歪みを補正でき、安定した受信が可能となる。
図15(a)は従来の補間(4シンボル推定)の補間可能領域を示す図であり、(b)は第1の実施の形態の適応補間部50が行う適応補間の補間可能領域を示す図である。
従来の4シンボル推定は、遅延広がりがTu/3[s]まで、ドップラー広がりが1/(4Ts)[Hz]まで、正しく補間することが可能である(図15(a)参照)。これに対して、第1の実施の形態の手法は、遅延広がりがTu[s]まで、ドップラー広がりが1/(4Ts)[Hz]まで、正しく補間することが可能である(図15(b)参照)。このように、第1の実施の形態の手法は、移動耐性に関しては従来の4シンボル推定と同じであるものの、遅延耐性に関しては従来の4シンボル推定より向上している。
以上のように、本実施の形態の適応補間部50は、3キャリア毎のキャリアにおける伝送路特性に対する補間に用いるフィルタ係数を、TMCC信号を利用して算出した伝送路特性を利用して算出する。このため、3キャリア毎のキャリアを抽出した場合にサンプリング定理によりTu/3[s]毎に発生する折り返し成分を阻止し、希望の信号を通過させるフィルタ特性を実現するフィルタ係数を算出可能となる。この結果、従来手法では折り返し成分の影響により正しく補間ができないような遅延広がりの大きい受信環境であっても、適応補間部50は折り返し成分の影響を受けずに適切な補間を行うことができ、遅延耐性の向上が図られる。
また、適応補間部50は、予めSPキャリアにおける伝送路特性を時間軸方向に補間することで、各シンボル内で3キャリア毎に並んだキャリアにおける伝送路特性を用いて適応的な補間を行う。このため、2種類のウィナーフィルタ係数((数12)のW1,W2)を算出すれば全てのキャリアについて伝送路特性を補間することができる。これにより、12キャリア毎に配置された1つのシンボル内のSPキャリアにおける伝送路特性のみを用いて適応的な補間を行う場合と比較して、一つのフィルタ係数の算出に用いるTMCC信号の数を多くできるので、TMCC信号を利用して算出される伝送路特性に含まれる誤差の影響を低減でき、ウィナーフィルタ係数の算出精度の向上が図られる。この結果、シンボル方向補間により移動耐性は制限されるが、伝送路特性の時間軸方向の変動が小さい場合やドップラー広がりが小さい場合は、さらに補間の精度を高めることができ、復調されるデータの誤り率を低くすることができる。
≪第2の実施の形態≫
以下、本発明の第2の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。但し、本実施の形態では第1の実施の形態と同様、ISDB−T方式に準拠したデジタルテレビ放送の受信装置を例に挙げて説明する。
第1の実施の形態の伝送路特性推定部15は目的信号としてTMCC信号を利用して算出される伝送路特性の値を利用するのに対し、本実施の形態の伝送路特性推定部は目的信号としてAC(AuxiliaryChannel)と呼ばれる付加情報を伝送する付加信号(以下、「AC信号」と言う。)を利用して算出される伝送路特性の値を利用する点で異なっている。なお、受信装置のその他の構成要素は本発明に関連する限りは第1の実施の形態と実質的に同じである。
以下では、伝送路特性推定部の構成及び動作について説明する。なお、本実施の形態において、第1の実施の形態と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付し、第1の実施の形態の説明が適用できるため本実施の形態ではその説明を省略し或いは概略を記載するに留める。
<伝送路特性推定部の構成及び動作>
図16は本実施の形態の伝送路特性推定部の構成図である。図16では、伝送路特性推定部15aの内部要素と直交変換部14及び等化部16の接続関係を明確にするために、直交変換部14及び等化部16も図示している。
伝送路特性推定部15aは、SP伝送路特性推定部20と、シンボル方向補間部30と、AC伝送路特性推定部60と、適応補間部50とを備える。
SP伝送路特性推定部20は、直交変換部14の出力信号からSP信号を抽出し、抽出したSP信号に基づいてそのSP信号が配置されたSPキャリアにおける伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値をシンボル方向補間部30へ出力する。シンボル方向補間部30は、SP伝送路特性推定部20から入力されたSPキャリアにおける伝送路特性の値を用いて、シンボル方向に伝送路特性を補間することで3キャリア毎の伝送路特性の値を算出し、3キャリア毎の伝送路特性の値を適応補間部50へ出力する。
AC伝送路特性推定部60は、直交変換部14の出力信号からAC信号を抽出し、抽出したAC信号に基づいてそのAC信号が配置されたキャリア(以下、「ACキャリア」と言う。)における伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値を適応補間部50へ出力する。
ここで、AC伝送路特性推定部60の構成及び動作について図17を参照しつつ説明する。図17は図16のAC伝送路特性推定部60の構成図である。なお、図17では、AC伝送路特性推定部60の内部要素と直交変換部14及び適応補間部50との接続関係を明確にするために、直交変換部14及び適応補間部50も図示している。
AC伝送路特性推定部60は、AC抽出部61と、差動復調部62と、再変調部63と、除算部64とを備える。なお、AC信号は、何れのシンボルにもSP信号が配置されていない、非周期の特定のキャリア番号のキャリアにシンボル毎に挿入されており、AC信号の配置は受信装置で既知である。また、AC信号はシンボル方向にDBPSKされ、フレームの先頭のシンボルには既知の位相で変調された差動基準信号が配置されている。これらのことから、各部の下記の処理が可能になる。なお、一例として、ISDB−T方式のMode3、同期変調におけるAC信号が配置されるキャリア(ACキャリア)のキャリア番号を図18に示す。
AC抽出部61は、直交変換部14の出力信号からAC信号を抽出し、抽出したAC信号を差動復調部62及び除算部64へ出力する。
差動復調部62は、フレームの先頭に配置された差動基準信号を用い、AC抽出部61から入力されたAC信号にDBPSKに対応する復調処理を施してAC信号で伝送された付加情報を復号し、付加情報を再変調部63へ出力する。
再変調部63は、フレームの先頭シンボルに配置された差動基準信号を用い、差動復調部62から入力された付加情報にDBPSKを行って送信側におけるAC信号の変調位相を推定し、DBPSKにより得られた信号を除算部64へ出力する。
除算部64は、AC抽出部61から入力されたAC信号を、そのシンボル番号及びキャリア番号の再変調部63から入力された信号で除算し、除算結果をそのシンボル番号及びキャリア番号における(AC信号が配置されたACキャリアにおける)伝送路特性の値として適応補間部50へ出力する。
本実施の形態の適応補間部50は、第1の実施の形態の適応補間部50が行う処理を、TMCC伝送路特性推定部40によって算出されたTMCCキャリアにおける伝送路特性の値を、AC伝送路特性推定部60によって算出されたACキャリアにおける伝送路特性の値に置き換えて、実行する。つまり、本実施の形態の適応補間部50の相互相関算出部52は、シンボル方向補間部30の出力信号とTMCC伝送路特性推定部40の出力信号との相互相関演算を行う代わりに、シンボル方向補間部30の出力信号とAC伝送路特性推定部60の出力信号との相互相関演算を行う。
本実施の形態の伝送路特性推定部15aによれば、第1の実施の形態の伝送路特性15によって得られる効果と実質的に同じ効果が得られる。
≪第3の実施の形態≫
以下、本発明の第3の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。但し、本実施の形態では第1及び第2の実施の形態と同様、ISDB−T方式に準拠したデジタルテレビ放送の受信装置を例に挙げて説明する。
第1の実施の形態の伝送路特性推定部15は目的信号としてTMCC信号を利用して算出される伝送路特性の値を利用するのに対し、本実施の形態の伝送路特性推定部は目的信号としてTMCC信号を利用して算出される伝送路特性の値とAC信号を利用して算出される伝送路特性の値とを利用する点で異なっている。なお、受信装置のその他の構成要素は本発明に関連する限りは第1の実施の形態と実質的に同じである。
以下では、伝送路特性推定部の構成及び動作について説明する。なお、本実施の形態において、第1から第2の実施の形態と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付し、第1から第2の実施の形態の説明が適用できるため本実施の形態ではその説明を省略し或いは概略を記載するに留める。
<伝送路特性推定部の構成及び動作>
図19は本実施の形態の伝送路特性推定部の構成図である。図19では、伝送路特性推定部15bの内部要素と直交変換部14及び等化部16の接続関係を明確にするために、直交変換部14及び等化部16も図示している。
伝送路特性推定部15bは、SP伝送路特性推定部20と、シンボル方向補間部30と、TMCC伝送路特性推定部40と、AC伝送路特性推定部60と、適応補間部50とを備える。
SP伝送路特性推定部20は、直交変換部14の出力信号からSP信号を抽出し、抽出したSP信号に基づいてそのSP信号が配置されたSPキャリアにおける伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値をシンボル方向補間部30へ出力する。シンボル方向補間部30は、SP伝送路特性推定部20から入力されたSPキャリアにおける伝送路特性の値を用いて、シンボル方向に伝送路特性を補間することで3キャリア毎の伝送路特性の値を算出し、3キャリア毎の伝送路特性の値を適応補間部50へ出力する。
TMCC伝送路特性推定部40は、直交変換部14の出力信号からTMCC信号を抽出し、抽出したTMCC信号に基づいてそのTMCC信号が配置されたTMCCキャリアにおける伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値を適応補間部50へ出力する。AC伝送路特性推定部60は、直交変換部14の出力信号からAC信号を抽出し、抽出したAC信号に基づいてそのAC信号が配置されたACキャリアにおける伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値を適応補間部50へ出力する。
本実施の形態の適応補間部50は、第1の実施の形態の適応補間部50が行う処理を、TMCC伝送路特性推定部40によって算出されたTMCCキャリアにおける伝送路特性の値を、TMCC伝送路特性推定部40によって算出されたTMCCキャリアにおける伝送路特性の値及びAC伝送路特性推定部60によって算出されたACキャリアにおける伝送路特性の値に置き換えて、実行する。つまり、本実施の形態の適応補間部50の相互相関算出部52は、TMCC伝送路特性推定部40の出力信号とAC伝送路特性推定部60の出力信号とをキャリア順に1つにまとめた信号とし、シンボル方向補間部30の出力信号とTMCC伝送路特性推定部40の出力信号との相互相関演算を行う代わりに、シンボル方向補間部30の出力信号と上記の1つにまとめた信号との相互相関演算を行う。
本実施の形態の伝送路特性推定部15bによれば、第1の実施の形態の伝送路特性15によって得られる効果と実質的に同じ効果が得られるのに加え、目的信号として使用できる伝送路特性の数が増加するので、目的信号として使用される伝送路特性の算出誤差の影響を更に抑えたフィルタ係数の算出が可能になる。
≪第4の実施の形態≫
以下、本発明の第4の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。但し、本実施の形態では第1から第3の実施の形態と異なり、DVB−T方式に準拠したデジタルテレビ放送の受信装置を例に挙げて説明する。
第1の実施の形態の伝送路特性推定部15は目的信号としてTMCC信号を利用して算出される伝送路特性の値を利用するのに対して、本実施の形態の伝送路特性推定部は目的信号としてTPS(TransmissionParameters Signalling)と呼ばれる制御情報を伝送する制御信号(以下、「TPS信号」と言う。)を利用して算出される伝送路特性の値を利用する点で異なっている。なお、受信装置のその他の構成要素は本発明に関連する限りは第1の実施の形態と実質的に同じである。
以下では、伝送路特性推定部の構成及び動作について説明する。なお、本実施の形態において、第1から第3の実施の形態と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付し、第1から第3の実施の形態の説明が適用できるため本実施の形態ではその説明を省略し或いは概略を記載するに留める。
<伝送路特性推定部の構成及び動作>
図20は本実施の形態の伝送路特性推定部の構成図である。図20では、伝送路特性推定部15cの内部要素と直交変換部14及び等化部16の接続関係を明確にするために、直交変換部14及び等化部16も図示している。
伝送路特性推定部15cは、SP伝送路特性推定部20と、シンボル方向補間部30と、TPS伝送路特性推定部70と、適応補間部50とを備える。
SP伝送路特性推定部20は、直交変換部14の出力信号からSP信号を抽出し、抽出したSP信号に基づいてそのSP信号が配置されたSPキャリアにおける伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値をシンボル方向補間部30へ出力する。シンボル方向補間部30は、SP伝送路特性推定部20から入力されたSPキャリアにおける伝送路特性の値を用いて、シンボル方向に伝送路特性を補間することで3キャリア毎の伝送路特性の値を算出し、3キャリア毎の伝送路特性の値を適応補間部50へ出力する。
TPS伝送路特性推定部70は、直交変換部14の出力信号からTPS信号を抽出し、抽出したTPS信号に基づいてそのTPS信号が配置されたキャリア(以下、「TPSキャリア」と言う。)における伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値を適応補間部50へ出力する。なお、TPS信号は、伝送パラメータの情報などを含む。
ここで、TPS伝送路特性推定部70の構成及び動作について図21を参照しつつ説明する。図21は図20のTPS伝送路特性推定部70の構成図である。なお、図21では、TPS伝送路特性推定部70の内部要素と直交変換部14及び適応補間部50との接続関係を明確にするために、直交変換部14及び適応補間部50も図示している。
TPS伝送路特性推定部70は、TPS抽出部71と、差動復調部72と、再変調部73と、除算部74とを備える。なお、TPS信号は、何れのシンボルにもSP信号が配置されていない、非周期の特定のキャリア番号のキャリアにシンボル毎に挿入されており、TPS信号の配置は受信装置で既知である。また、TPS信号はシンボル方向にDBPSKされ、フレームの先頭のシンボルには既知の位相で変調された差動基準信号が配置されており、1シンボル内の複数のキャリアに配置されたTPS信号は全て同じ制御情報を伝送する。これらのことから、各部の下記の処理が可能になる。なお、一例として、DVB−T方式の8kモードにおけるTPS信号が配置されるキャリア(TPSキャリア)のキャリア番号を図22に示す。
TPS抽出部71は、直交変換部14の出力信号からTPS信号を抽出し、抽出したTPS信号を差動復調部72及び除算部74へ出力する。
差動復調部72は、フレームの先頭に配置された差動基準信号を用い、TPS抽出部71から入力されたTPS信号にDBPSKに対応する復調処理を施してTPS信号で伝送された制御情報を復号し、制御情報を再変調部73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TPS信号は全て同じ制御情報を伝送することから、差動復調部72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、制御情報の復号精度が向上する。
再変調部73は、フレームの先頭シンボルに配置された差動基準信号を用い、差動復調部72から入力された制御情報にDBPSKを行って送信側におけるTPS信号の変調位相を推定し、DBPSKにより得られた信号を除算部74へ出力する。
除算部74は、TPS抽出部71から入力されたTPS信号を、そのシンボル番号及びキャリア番号の再変調部73から入力された信号で除算し、除算結果をそのシンボル番号及びそのキャリア番号における(TPS信号が配置されたTPSキャリアにおける)伝送路特性の値として適応補間部50へ出力する。
本実施の形態の適応補間部50は、第1の実施の形態の適応補間部50が行う処理を、TMCC伝送路特性推定部40によって算出されたTMCCキャリアにおける伝送路特性の値を、TPS伝送路特性推定部70によって算出されたTPSキャリアにおける伝送路特性の値に置き換えて、実行する。つまり、本実施の形態の適応補間部50の相互相関算出部52は、シンボル方向補間部30の出力信号とTMCC伝送路特性推定部40の出力信号との相互相関演算を行う代わりに、シンボル方向補間部30の出力信号とTPS伝送路特性推定部70の出力信号との相互相関演算を行う。
本実施の形態の伝送路特性推定部15cによれば、第1の実施の形態の伝送路特性15によって得られる効果と実質的に同じ効果が得られる。
≪第5の実施の形態≫
以下、本発明の第5の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。但し、本実施の形態では、第4の実施の形態の場合と同様、DVB−T方式に準拠したデジタルテレビ放送の受信装置を例に挙げて説明する。
第1の実施の形態の伝送路特性推定部15は、フィルタ入力信号としてSP信号を利用して算出される伝送路特性の値をシンボル(時間)方向に補間して得られた3キャリア毎の伝送路特性の値を利用し、目的信号としてTMCC信号を利用して算出される伝送路特性の値を利用するのに対し、本実施の形態の伝送路特性推定部は、フィルタ入力信号としてSP信号を利用して算出される12キャリア毎の伝送路特性の値を利用し、目的信号としてTPS信号を利用して算出される伝送路特性の値及び連続パイロット(ContinualPilot)と呼ばれるCPE(Common Phase Error)の除去などに利用される信号(以下、「連続パイロット信号」又は「CP信号」と言う。)を利用して算出される伝送路特性の値を利用する点で異なっている。なお、受信装置のその他の構成要素は本発明に関連する限りは第1の実施の形態と実質的に同じである。
以下では、伝送路特性推定部の構成及び動作について説明する。なお、本実施の形態において、第1から第4の実施の形態と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付し、第1から第4の実施の形態の説明が適用できるため本実施の形態ではその説明を省略し或いは概略を記載するに留める。
<伝送路特性推定部の構成及び動作>
図23は、本実施の形態の伝送路特性推定部15dの構成図である。なお、図23では、伝送路特性推定部15dの内部要素と直交変換部14及び等化部16の接続関係を明確にするために、直交変換部14及び等化部16も図示している。
伝送路特性推定部15dは、SP伝送路特性推定部20とTPS伝送路特性推定部70とCP伝送路特性推定部80と適応補間部50dとを備える。
SP伝送路特性推定部20は、直交変換部14の出力信号からSP信号を抽出し、抽出したSP信号に基づいてそのSP信号が配置されたSPキャリアにおける伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値を適応補間部50dへ出力する。
TPS伝送路特性推定部70は、直交変換部14の出力信号からTPS信号を抽出し、抽出したTPS信号に基づいてそのTPS信号が配置されたTPSキャリアにおける伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値を適応補間部50dへ出力する。
CP伝送路特性推定部80は、直交変換部14の出力信号からCP信号を抽出し、抽出したCP信号に基づいてそのCP信号が配置されたキャリア(以下、「CPキャリア」と言う。)における伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値を適応補間部50dへ出力する。なお、CPキャリアの一部はSPキャリアと重複する。
ここで、CP伝送路特性推定部80の構成及び動作について図24を参照しつつ説明する。図24は図23のCP伝送路特性推定部80の構成図である。なお、図24では、CP伝送路特性推定部80の内部要素と直交変換部14及び適応補間部50dとの接続関係を明確にするために、直交変換部14及び適応補間部50dも図示している。
CP伝送特性推定部80は、CP抽出部81と、CP生成部82と、除算部83とを備える。なお、CP信号は、何れかのシンボルにSP信号が配置されている複数のキャリア番号のうちの非周期の特定のキャリア番号のキャリアにシンボル毎に挿入されており、CP信号の配置は受信装置で既知である。また、送信側で生成されるCP信号の振幅及び位相は受信装置で既知である。これらのことから、各部の下記の処理が可能になる。なお、一例として、DVB−T方式の8kモードにおけるCP信号が配置されるキャリア(CPキャリア)のキャリア番号を図25に示す。
CP抽出部81は、直交変換部14の出力信号からCP信号を抽出し、抽出したCP信号を除算部83へ出力する。CP生成部82は、送信側で生成されるCP信号と同じ振幅及び同じ位相のCP信号を生成し、生成したCP信号を除算部83へ出力する。除算部83は、CP抽出部81から入力されたCP信号を、そのシンボル番号及びキャリア番号のCP生成部82から入力されたCP信号で除算し、除算結果をそのシンボル番号及びキャリア番号における(CP信号が配置されたCPキャリアにおける)伝送路特性の値として適応補間部50dへ出力する。
適応補間部50dは、各シンボルにおいて、以下の処理を行う。適応補間部50dは、SP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性の値と、TPS伝送路特性推定部70から出力されるTPSキャリアにおける伝送路特性の値及びCP伝送路特性推定部80から出力されるCPキャリアにおける伝送路特性の値とを利用して、フィルタ係数を算出する。そして、適応補間部50dは、算出したフィルタ係数を用いてSP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性の値をフィルタリングすることによって適応補間を行い、伝送路特性が得られていないキャリアにおける伝送路特性を算出し、全キャリアにおける伝送路特性の値を等化部16へ出力する。
ここで、適応補間部50dの構成及び動作について図26を参照しつつ説明する。図26は図23の適応補間部50dの構成図である。なお、図26では、適応補間部50dの内部要素とSP伝送路特性推定部20、TPS伝送路特性推定部70、CP伝送路特性推定部80及び等化部16との接続関係を明確にするために、SP伝送路特性推定部20、TPS伝送路特性推定部70、CP伝送路特性推定部80及び等化部16も図示している。
適応補間部50dは、自己相関算出部51dと、相互相関算出部52dと、ウィナーフィルタ係数算出部53dと、フィルタ処理部54dとを備える。
自己相関算出部51dは、キャリア番号をi(iは0以上の整数)で表すと、SP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性H(i)を用いて、下記の(数26)で表される自己相関演算を行って、ノーテンションが12毎の自己相関値r0,r12,r24,・・・を算出する。そして、自己相関算出部51dは、算出した自己相関値rを用い、r-m=rm *の関係があることを利用して、下記の(数27)で表される自己相関行列Rxxを算出し、算出した自己相関行列Rxxをウィナーフィルタ係数算出部53dへ出力する。なお、図27に自己相関値r0,r12,r24に関する自己相関演算の概念図を示し、自己相関演算は既知技術であるので詳細説明は省略する。
Figure 0005324562
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但し、modは剰余演算子を表す(以下において同様)。また、qは0以上の整数であり、シンボル番号を表す(以下において、同様)。
相互相関算出部52dは、キャリア番号をi,j(i,jは0以上の整数)で表すと、TPS伝送路特性推定部70から出力されるTPSキャリアにおける伝送路特性H(j)及びCP伝送路特性推定部80から出力されるCPキャリアにおける伝送路特性H(i)と、SP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性H(i)とを用いて、下記の(数28)で表される相互相関演算を行って、相互相関値pを算出する。そして、相互相関算出部52dは、算出した相互相関値pを用い、下記の(数29)で表される相互相関ベクトルPdx、z(本実施の形態では、z=1〜11の相互相関ベクトルPdx、1〜Pdx、11)を算出し、算出した相互相関ベクトルPdx、zをウィナーフィルタ係数算出部53dへ出力する。なお、図28に相互相関値p1,p2に関する相互相関演算の概念図を示す。
Figure 0005324562
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但し、(数28)のH(12n+z+3(qmod4))はTPS伝送路特性推定部70から出力されるTPSキャリアにおける伝送路特性及びCP伝送路特性推定部80から出力されるCPキャリアにおける伝送路特性であり、H(12n−12m+3(qmod4))はSP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性である。また、mは−(tap−1)/2以上(tap−1)/2以下の整数である。
TPS信号は何れかのシンボルでSP信号が配置されるキャリア番号以外のキャリアに非周期に存在し、CP信号は何れかのシンボルでSP信号が配置されるキャリア番号のキャリアに非周期に存在する。このことから、(数28)で表される相互相関の演算において、zが3,6,9以外では、H(12n+z+3(qmod4))にTPS伝送路特性推定部70の出力信号が利用され、zが3,6,9では、H(12n+z+3(qmod4))にCP伝送路特性推定部80の出力信号が利用される。
TPS信号のみを利用した場合には、SPキャリアと3、6、9キャリア分離れたキャリア位置の相互相関値を算出することができないが、CP信号を利用することによって、SPキャリアと3、6、9キャリア分離れたキャリア位置の相互相関値を算出することができる。一方、CP信号のみを利用した場合には、SPキャリアと1〜11(3、6、9を除く)キャリア分離れたキャリア位置の相互相関値を算出することができないが、TPS信号を利用することによって、SPキャリアと1〜11(3、6、9を除く)キャリア分離れたキャリア位置の相互相関値を算出することができる。
ここで、相互相関算出部52dの処理の具体例として、相互相関値p1(z=1、m=0)、p2(z=2、m=0)の算出との2つの場合を説明する。
まず、相互相関値p1(z=1、m=0)の算出について説明する。相互相関値p1の算出には、SP伝送路特性推定部20から伝送路特性の値が出力されるキャリア(キャリア番号は12n+3(qmod4)で表現でき、n,qは0以上の整数。)に対し、1つキャリア番号が大きい(1つ右隣の)TPSキャリア全てが対象となる。相互相関算出部52dは、キャリア番号12n+3(qmod4)+1にTPS信号があるnの各々について、TPS伝送路特性推定部70によって算出されたTPSキャリアにおける伝送路特性の値と、そのTPSキャリアより1つキャリア番号が小さい(1つ左隣の)キャリアにおけるSP伝送路特性推定部20によって算出された伝送路特性の値との相互相関を算出し、それらを平均することによって相互相関値p1を算出する(図28上段参照)。
次に、相互相関値p2(z=2、m=0)の算出について説明する。相互相関値p2の算出には、SP伝送路特性推定部20から伝送路特性の値が出力されるキャリア番号は12n+3(qmod4)に対し、2つキャリア番号が大きい(2つ右隣の)TPSキャリア全てが対象となる。相互相関算出部52dは、キャリア番号12n+3(qmod4)+2にTPS信号があるnの各々について、TPS伝送路特性推定部70によって算出されたTPSキャリアにおける伝送路特性の値と、そのTPSキャリアより2つキャリア番号が小さい(2つ左隣の)キャリアにおけるSP伝送路特性推定部20によって算出された伝送路特性の値との相互相関を算出し、それらを平均することによって相互相関値p2を算出する。
ウィナーフィルタ係数算出部53dは、自己相関算出部51dから入力された自己相関行列Rxxと相互相関算出部52dから入力された相互相関ベクトルPdx、zとを用いて、下記の(数30)の演算を行って、ウィナーフィルタ係数wkを算出する。但し、本実施の形態では、相互相関ベクトルPdx、1〜Pdx、11の各々に対して(数30)の演算が行われる。そして、ウィナーフィルタ係数算出部53dは、算出したウィナーフィルタ係数wkの値に基づいて、下記の(数31)を利用して、フィルタ処理部54dのフィルタ係数ckを算出し、算出したフィルタ係数ckの値をフィルタ処理部54dへ出力する。なお、(数31)において、sは整数である。
Figure 0005324562
Figure 0005324562
フィルタ処理部54dは、ウィナーフィルタ係数算出部53dから入力されたフィルタ係数ckの値を用いてSP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性の値をフィルタリングすることによって、伝送路特性が得られていないキャリアにおける伝送路特性を算出し、全キャリアにおける伝送路特性の値を等化部16へ出力する。
このフィルタ処理部54dの処理は下記の(数32)で表される。但し、(数32)において、H(i)には、i=12n(nは0以上の整数)ではSP伝送路特性推定部20から出力された12キャリア毎の伝送路特性の値が挿入され、i≠12nでは0が挿入される。
Figure 0005324562
<従来の補間(1シンボル推定)との比較>
図29(a)は従来の補間(1シンボル推定)のフィルタ形状の概念図であり、(b)は第5の実施の形態の適応補間部50dが行う適応補間のフィルタ形状の概念図である。但し、主波と、Tu/12[s]を超える遅延波が存在する場合の遅延プロファイルの模式図を利用する。
シンボル方向に補間を実施しない場合、適応補間部50dに入力される伝送路特性は12キャリア毎に存在することになるので、サンプリング定理から、Tu/12[s]毎に折り返し成分が発生する(図29(a),(b)参照)。1シンボル推定及び第5の実施の形態の手法とも、それらにフィルタ処理を施すことによって補間を実施し、全てのキャリアに対し伝送路特性を算出する。フィルタ処理により、実線で示した信号成分を通過させ、破線で示した折り返し成分を除去できれば、補間を的確に実施できる。
しかしながら、従来の1シンボル推定における補間では、通過帯域がTu/12[s]以下のフィルタを用いるため、実線で示した通過させるべき信号成分の一部(Tu/12[s]を超える遅延波の成分)が通過帯域からはみだし、さらに波線で示した折り返し成分(Tu/12[s]を超える遅延波の折り返し成分)が通過帯域に含まれてしまう(図29(a)参照)。このため、従来の1シンボル推定では補間を的確に実施することができない。
一方、第5の実施の形態の手法では、SP信号を利用して算出された伝送路特性の値をフィルタ入力信号とし、TPS信号及びCP信号を利用して算出された伝送路特性の値を目的信号として用いて、ウィナーフィルタ係数を算出する。こうすることにより、実線で示した通過させるべき信号成分のみを通過させ、波線で示した折り返し成分を阻止するようなフィルタ特性のフィルタを形成することができる(図29(b)参照)。このため、第5の実施の形態の手法は、Tu/12[s]を越える遅延波が存在する受信環境においても、エリアシングの影響を受けることなく、補間を的確に実施することが可能となる。また、第5の実施の形態の手法は、図29(b)に示したように、通過させるべき信号のみを通過させるフィルタ形状となるため、不必要にフィルタの通過帯域が広くならず、熱雑音や移動に伴うキャリア間干渉成分などノイズ成分の影響を除去でき、ノイズ耐性の向上が図られる。
図30(a)は従来の補間(1シンボル推定)の補間可能領域を示す図であり、(b)は第5の実施の形態の適応補間部50dが行う適応補間の補間可能領域を示す図である。
従来の1シンボル推定は、遅延広がりがTu/12[s]まで、ドップラー広がりが1/Ts[Hz]まで、正しく補間することが可能である(図30(a)参照)。これに対して、第5の実施の形態の手法は、遅延広がりがTu[s]まで、ドップラー広がりが1/Ts[Hz]まで、正しく補間することが可能である(図30(b)参照)。このように、第5の実施の形態の手法は、移動耐性に関しては従来の1シンボル推定と同じであるものの、遅延耐性に関しては従来の1シンボル推定より向上している。
<従来の補間(4シンボル推定)との比較>
従来の4シンボル推定は、遅延広がりがTu/3[s]まで、ドップラー広がりが1/(4Ts)[Hz]まで、正しく補間することが可能である(図15(a)参照)。これに対して、第5の実施の形態の手法は、遅延広がりがTu[s]まで、ドップラー広がりが1/Ts[Hz]まで、正しく補間することが可能である(図30(b)参照)。このように、第5の実施の形態の手法は、移動耐性及び遅延耐性の双方に関して従来の4シンボル推定より向上している。
<第1の実施の形態の手法との比較>
第1及び第2の実施の形態の手法は、ともに、キャリア方向に適応的な補間を実施しているので、遅延広がりがTu[s]まで、正しく補間することが可能である(図15(b)、図30(b)参照)。また、第1の実施の形態の手法はシンボル方向補間を実施しているため、ドップラー広がりが1/(4Ts)[Hz]までしか、正しく補間ができない(図15(b)参照)が、第5の実施の形態の手法はシンボル方向補間を実施していないため、ドップラー広がりが1/Ts[Hz]まで、正しく補間することが可能である(図30(b)参照)。このように、第5の実施の形態の手法は、遅延耐性に関しては第1の実施の形態の手法と同じであるものの、移動耐性に関しては第1の実施の形態の手法より向上している。
以上の各比較から、第5の実施の形態の伝送路特性推定部15dは、更に幅広い受信環境で伝送路特性の補間が可能となることが分かる。
≪第6の実施の形態≫
以下、本発明の第6の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。但し、本実施の形態では、第1から第3の実施の形態の場合と同様、ISDB−T方式に準拠したデジタルテレビ放送の受信装置を例に挙げて説明する。
第1の実施の形態の伝送路特性推定部15は、シンボル方向補間及び適応補間を実施するのに対し、本実施の形態の伝送路特性推定部は、適応補間及びキャリア方向補間を実施する点で異なっている。なお、受信装置のその他の構成要素は本発明に関連する限りは第1の実施の形態と実質的に同じである。
以下では、伝送路特性推定部の構成及び動作について説明する。なお、本実施の形態において、第1から第5の実施の形態と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付し、第1から第5の実施の形態の説明が適用できるため本実施の形態ではその説明を省略し或いは概略を記載するに留める。
<伝送路特性推定部の構成及び動作>
図31は、本実施の形態の伝送路特性推定部15eの構成図である。なお、図31では、伝送路特性推定部15eの内部要素と直交変換部14及び等化部16の接続関係を明確にするために、直交変換部14及び等化部16も図示している。
伝送路特性推定部15eは、SP伝送路特性推定部20とTMCC伝送路特性推定部40と適応補間部50eとキャリア方向補間部90とを備える。
SP伝送路特性推定部20は、直交変換部14の出力信号からSP信号を抽出し、抽出したSP信号に基づいてそのSP信号が配置されたSPキャリアにおける伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値を適応補間部50eへ出力する。TMCC伝送路特性推定部40は、直交変換部14の出力信号からTMCC信号を抽出し、抽出したTMCC信号に基づいてそのTMCC信号が配置されたTMCCキャリアにおける伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値を適応補間部50eへ出力する。
適応補間部50eは、各シンボルにおいて、以下の処理を行う。適応補間部50eは、SP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性の値と、TMCC伝送路特性推定部40から出力されるTMCCキャリアにおける伝送路特性の値とを利用して、フィルタ係数を算出する。そして、適応補間部50eは、算出したフィルタ係数を用いてSP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性の値をフィルタリングすることによって適応補間を行い、キャリア番号が3n(nは0以上の整数)以外のキャリアにおける伝送路特性を算出し、算出結果をキャリア方向補間部90へ出力する。
ここで、適応補間部50eの構成及び動作について図32を参照しつつ説明する。図32は図31の適応補間部50eの構成図である。なお、図32では、適応補間部50eの内部要素とSP伝送路特性推定部20、TMCC伝送路特性推定部40、及びキャリア方向補間部90との接続関係を明確にするために、SP伝送路特性推定部20、TMCC伝送路特性推定部40、及びキャリア方向補間部90も図示している。
適応補間部50eは、自己相関算出部51eと、相互相関算出部52eと、ウィナーフィルタ係数算出部53eと、フィルタ処理部54eとを備える。
自己相関算出部51eは、キャリア番号をi(iは0以上の整数)で表すと、SP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性H(i)を用いて、下記の(数33)で表される自己相関演算を行って、ノーテーションが12毎の自己相関値r0,r12,r24,・・・を算出する。そして、自己相関算出部51eは、算出した自己相関値rを用い、r-m=rm *の関係があることを利用して、下記の(数34)で表される自己相関行列Rxxを算出し、算出した自己相関行列Rxxをウィナーフィルタ係数算出部53eへ出力する。
Figure 0005324562
Figure 0005324562
相互相関算出部52eは、キャリア番号をi,j(i,jは0以上の整数)で表すと、TMCC伝送路特性推定部40から出力されるTMCCキャリアにおける伝送路特性H(j)と、SP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性H(i)とを用いて、下記の(数35)で表される相互相関演算を行って、相互相関値pを算出する。そして、相互相関算出部52eは、算出した相互相関値pを用い、下記の(数36)で表される相互相関ベクトルPdx、z(本実施の形態では、z=1,2,4,5,7,8,10,11の相互相関ベクトルPdx、1,Pdx、2,Pdx、4,Pdx、5,Pdx、7,Pdx、8,Pdx、10,Pdx、11)を算出し、算出した相互相関ベクトルPdx、zをウィナーフィルタ係数算出部53eへ出力する。
Figure 0005324562
Figure 0005324562
但し、(数35)のH(12n+z+3(qmod4))はTMCC伝送路特性推定部40から出力されるTMCCキャリアにおける伝送路特性であり、H(12n−12m+3(qmod4))はSP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性である。また、mは−(tap−1)/2以上(tap−1)/2以下の整数である。
ウィナーフィルタ係数算出部53eは、自己相関算出部51eから入力された自己相関行列Rxxと相互相関算出部52eから入力された相互相関ベクトルPdx、zとを用いて、下記の(数37)の演算を行って、ウィナーフィルタ係数wkを算出する。但し、本実施の形態では、相互相関ベクトル相互相関ベクトルPdx、1,Pdx、2,Pdx、4,Pdx、5,Pdx、7,Pdx、8,Pdx、10,Pdx、11の各々に対して(数37)の演算が行われる。そして、ウィナーフィルタ係数算出部53eは、算出したウィナーフィルタ係数wkの値に基づいて、下記の(数38)を利用して、フィルタ処理部54eのフィルタ係数ckを算出し、算出したフィルタ係数ckの値をフィルタ処理部54eへ出力する。なお、(数38)において、sは整数である。
Figure 0005324562
Figure 0005324562
ここで、TMCC信号は、何れかのシンボルにSP信号が配置されるキャリア番号3n(nは0以上の整数)のキャリアには存在しないため、このキャリアにおける伝送路特性の値とSP信号を利用して算出される12キャリア毎の伝送路特性の値との相互相関値p3,p6,p9などを算出できない。このため、キャリア番号3n(3n≠12m+3(qmod4))のキャリアにおける伝送路特性を算出するためのフィルタ係数を算出できず、当該キャリアにおける伝送路特性を算出できない。
フィルタ処理部54eは、ウィナーフィルタ係数算出部53eから入力されたフィルタ係数ckの値を用いてSP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性の値をフィルタリングすることによって、キャリア番号が3n以外のキャリアにおける伝送路特性を算出する(図33(a),(b)参照)。このフィルタ処理部54eの処理は下記の(数39)で表される。但し、(数39)において、H(i)には、i=12n(nは0以上の整数)ではSP伝送路特性推定部20から出力された12キャリア毎の伝送路特性の値が挿入され、i≠12nでは0が挿入される。さらに、フィルタ処理部54eは、キャリア番号3nのキャリア(適応補間部50eの適応補間では伝送路特性を算出できないキャリア及びSPキャリア)における伝送路特性の値を0にマスクする(図33(b),(c)参照)。
Figure 0005324562
キャリア方向補間部90は、図33(c)に示すように、適応補間部50eから出力される伝送路特性の値を用いて、固定係数を用いてキャリア方向に伝送路特性を補間するとことで、全キャリアの伝送路特性の値を算出し、算出した伝送路特性の値を等化部16へ出力する。このキャリア方向補間部90の処理は下記の(数40)で表される。但し、(数40)において、Ha(i)には、i=3n(nは0以上の整数)では0が挿入され、i≠3nでは適応補間部50eによる適応補間によって得られた伝送路特性の値が挿入される。ここでは、キャリア方向補間部90は、キャリア番号3n+1(nは0以上の整数)のキャリア群から補間した伝送路特性H1と、キャリア番号3n+2のキャリア群から補間した伝送路特性H2とを平均することで全キャリアの伝送路特性を得るような係数を用いる。このとき、各々の補間と平均を一括処理の固定係数のフィルタで実施してもよいし、これらの処理を別々のフィルタで実施してもよい。なお、キャリア方向の補間に、固定係数を用いた補間を用いるものに限らず、例えば、遅延量に応じて帯域幅を可変させる補間を用いてもよい。
Figure 0005324562
<従来例の補間(1シンボル推定)との比較>
図34(a)は従来の補間(1シンボル推定)のフィルタ形状の概念図であり、(b)は第6の実施の形態の適応補間のフィルタ形状の概念図である。但し、主波と、Tu/12[s]を超える遅延波が存在する場合の遅延プロファイルの模式図を利用する。
シンボル方向に補間を実施しない場合、適応補間部50dに入力される伝送路特性は12キャリア毎に存在することになるので、サンプリング定理から、Tu/12[s]毎に折り返し成分が発生する(図34(a),(b)参照)。1シンボル推定及び第6の実施の形態とも、それらにフィルタ処理を施すことによって補間を実施し、全てのキャリアに対し伝送路特性を算出する。フィルタ処理により、実線で示した信号成分を通過させ、破線で示した折り返し成分を除去できれば、補間を的確に実施できる。
しかしながら、従来の1シンボル推定における補間では、通過帯域がTu/12[s]以下のフィルタを用いるため、実線で示した通過させるべき信号成分の一部(Tu/12[s]を超える遅延波の成分)が通過帯域からはみだし、さらに波線で示した折り返し成分(Tu/12を超える遅延波の折り返し成分)が通過帯域に含まれてしまう(図34(a)参照)。このため、従来の1シンボル推定では補間を的確に実施することができない。
一方、第6の実施の形態の手法では、SP信号を利用して算出された伝送路特性の値をフィルタ入力信号とし、TMCC信号を利用して算出された伝送路特性の値を目的信号として用いて、ウィナーフィルタ係数を算出する。こうすることにより、実線で示した通過させるべき信号成分のみを通過させ、波線で示した折り返し成分を阻止するようなフィルタ特性のフィルタを形成することができる(図34(b)の適応補間参照)。このため、第6の実施の形態の手法は、Tu/12[s]を越える遅延波が存在する受信環境においても、エリアシングの影響を受けることなく、補間を実施することが可能となる。但し、キャリア番号3nのキャリアにおける伝送路特性の算出に通常の固定係数を用いたフィルタ処理によるキャリア方向補間を実施しているので、遅延耐性はTu/3[s]となる(図34(b)のキャリア補間参照)。また、第6の実施の形態の手法は、図34(b)の適応補間に示したように、通過させるべき信号のみを通過させるフィルタ形状となるため、不必要にフィルタの通過帯域が広くならず、熱雑音や移動に伴うキャリア間干渉成分などノイズ成分の影響を除去でき、ノイズ耐性の向上を図ることが可能である。
図35は第6の実施の形態の手法による伝送路補間の補間可能領域を示す図である。
従来の1シンボル推定は、遅延広がりがTu/12[s]まで、ドップラー広がりが1/Ts[Hz]まで、正しく補間することが可能である(図30(a)参照)。これに対して、第6の実施の形態の手法は、遅延広がりがTu/3[s]まで、ドップラー広がりが1/Ts[Hz]まで、正しく補間することが可能である(図35参照)。このように、第6の実施の形態の手法は、移動耐性に関しては従来の1シンボル推定と同じであるものの、遅延耐性に関しては従来の1シンボル推定より向上している。
<従来の補間(4シンボル推定)との比較>
従来の4シンボル推定は、遅延広がりがTu/3[s]まで、ドップラー広がりが1/(4Ts)[Hz]まで、正しく補間することが可能である(図15(a)参照)。これに対して、第6の実施の形態の手法は、遅延広がりがTu/3[s]まで、ドップラー広がりが1/Ts[Hz]まで、正しく補間することが可能である(図35参照)。このように、第6の実施の形態の手法は、遅延耐性に関しては従来の4シンボル推定と同じであるものの、移動耐性に関しては従来の4シンボル推定より向上している。
上述したように、本実施の形態によれば、従来の手法に比べて幅広い受信環境で的確に補間を実施することができる。また、本実施の形態によれば、ウィナーフィルタを利用した適応補間では一部のキャリアにおける伝送路特性の算出ができない場合に、その一部のキャリアにおける伝送路特性をキャリア方向補間によって算出するため、本実施の形態の手法はより多くの送信フォーマットに対して遅延耐性やドップラー耐性の向上に有用である。
なお、第6の実施の形態では、適応補間の際に図33(b)に示したように、ウィナーフィルタを利用した適応補間で算出可能な全てのキャリア(キャリア番号が3n以外のキャリア)に対して伝送路特性の算出を行っている。しかしながら、キャリア方向補間部90で適応補間部50eの出力信号をキャリア方向補間することに鑑み、図36(a)や図36(b)に示すように、ウィナーフィルタを利用した適応補間で算出可能な一部のキャリアに対してのみ適応補間で算出するようにしてもよい。これによれば、相互相関演算やウィナーフィルタ係数の算出などの演算量の削減が図られる。
≪第7の実施の形態≫
以下、本発明の第7の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。但し、本実施の形態では第4から第5の実施の形態と同様、DVB−T方式に準拠したデジタルテレビ放送の受信装置を例に挙げて説明する。
第6の実施の形態の伝送路特性推定部15eは目的信号としてTMCC信号を利用して算出される伝送路特性の値を利用するのに対し、本実施の形態の伝送路特性推定部は目的信号としてCP信号を利用して算出される伝送路特性の値を利用する点で異なっている。なお、受信装置のその他の構成要素は本発明に関連する限りは第1の実施の形態と実質的に同じである。
以下では、伝送路特性推定部の構成及び動作について説明する。なお、本実施の形態において、第1から第6の実施の形態と実質的に同じ構成要素には同じ符号を付し、第1から第6の実施の形態の説明が適用できるため本実施の形態ではその説明を省略し或いは概略を記載するに留める。
<伝送路特性推定部の構成及び動作>
図37は本実施の形態の伝送路特性推定部の構成図である。図37では、伝送路特性推定部15fの内部要素と直交変換部14及び等化部16の接続関係を明確にするために、直交変換部14及び等化部16も図示している。
伝送路特性推定部15fは、SP伝送路特性推定部20と、CP伝送路特性推定部80と、適応補間部50fと、キャリア方向補間部90とを備える。
SP伝送路特性推定部20は、直交変換部14の出力信号からSP信号を抽出し、抽出したSP信号に基づいてそのSP信号が配置されたSPキャリアにおける伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値を適応補間部50fへ出力する。CP伝送路特性推定部80は、直交変換部14の出力信号からCP信号を抽出し、抽出したCP信号に基づいてそのCP信号が配置されたCPキャリアにおける伝送路特性を推定し、推定した伝送路特性の値を適応補間部50fへ出力する。
適応補間部50fは、各シンボルにおいて、以下の処理を行う。適応補間部50fは、SP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性の値と、CP伝送路特性推定部80から出力されるCPキャリアにおける伝送路特性の値とを利用して、フィルタ係数を算出する。そして、適応補間部50fは、算出したフィルタ係数を用いてSP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性の値をフィルタリングすることによって適応補間を行い、キャリア番号が3n(3n≠12m+3(qmod4))のキャリアにおける伝送路特性を算出し、算出結果をキャリア方向補間部90へ出力する。
ここで、適応補間部50fの構成及び動作について図38を参照しつつ説明する。図38は図37の適応補間部50fの構成図である。なお、図38では、適応補間部50fの内部要素とSP伝送路特性推定部20、CP伝送路特性推定部80、及びキャリア方向補間部90との接続関係を明確にするために、SP伝送路特性推定部20、CP伝送路特性推定部80、及びキャリア方向補間部90も図示している。
適応補間部50fは、自己相関算出部51fと、相互相関算出部52fと、ウィナーフィルタ係数算出部53fと、フィルタ処理部54fとを備える。
自己相関算出部51fは、キャリア番号をi(iは0以上の整数)で表すと、SP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性H(i)を用いて、下記の(数41)で表される自己相関演算を行って、ノーテーションが12毎の自己相関値r0,r12,r24,・・・を算出する。そして、自己相関算出部51fは、算出した自己相関値rを用い、r-m=rm *の関係があることを利用して、下記の(数42)で表される自己相関行列Rxxを算出し、算出した自己相関行列Rxxをウィナーフィルタ係数算出部53fへ出力する。
Figure 0005324562
Figure 0005324562
相互相関算出部52fは、キャリア番号をi,j(i,jは0以上の整数)で表すと、CP伝送路特性推定部80から出力されるCPキャリアにおける伝送路特性H(j)と、SP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性H(i)とを用いて、下記の(数43)で表される相互相関演算を行って、相互相関値pを算出する。そして、相互相関算出部52eは、算出した相互相関値pを用い、下記の(数44)で表される相互相関ベクトルPdx、z(本実施の形態では、z=3,6,9の相互相関ベクトルPdx、3,Pdx、6,Pdx、9)を算出し、算出した相互相関ベクトルPdx、zをウィナーフィルタ係数算出部53fへ出力する。
Figure 0005324562
Figure 0005324562
但し、(数43)のH(12n+z+3(qmod4))はCP伝送路特性推定部80から出力されるCPキャリアにおける伝送路特性であり、H(12n−12m+3(qmod4))はSP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性である。また、mは−(tap−1)/2以上(tap−1)/2以下の整数である。
ウィナーフィルタ係数算出部53fは、自己相関算出部51fから入力された自己相関行列Rxxと相互相関算出部52fから入力された相互相関ベクトルPdx、zとを用いて、下記の(数45)の演算を行って、ウィナーフィルタ係数wkを算出する。但し、本実施の形態では、相互相関ベクトル相互相関ベクトルPdx、3,Pdx、6,Pdx、9の各々に対して(数45)の演算が行われる。そして、ウィナーフィルタ係数算出部53fは、算出したウィナーフィルタ係数wkの値に基づいて、下記の(数46)を利用して、フィルタ処理部54fのフィルタ係数ckを算出し、算出したフィルタ係数ckの値をフィルタ処理部54fへ出力する。なお、(数46)において、s,tは整数である。
Figure 0005324562
Figure 0005324562
ここで、CP信号は、何れのシンボルにもSP信号が配置されていないキャリア番号3n(nは0以上の整数)以外のキャリアには存在しないため、このキャリアにおける伝送路特性の値とSP信号を利用して算出される12キャリア毎の伝送路特性の値との相互相関値p1,p2,p4,p5,p7,p8,p10,p11などを算出できない。このため、キャリア番号3n(3n≠12m+3(qmod4))以外のキャリアにおける伝送路特性を算出するためのフィルタ係数を算出できず、当該キャリアにおける伝送路特性を算出できない。
フィルタ処理部54fは、ウィナーフィルタ係数算出部53fから入力されたフィルタ係数ckの値を用いてSP伝送路特性推定部20から出力される12キャリア毎の伝送路特性の値をフィルタリングすることによって、キャリア番号が3nのキャリアにおける伝送路特性を算出する(図39参照)。このフィルタ処理部54fの処理は下記の(数47)で表される。但し、(数47)において、H(i)には、i=12n(nは0以上の整数)ではSP伝送路特性推定部20から出力された12キャリア毎の伝送路特性の値が挿入され、i≠12nでは0が挿入される。さらに、フィルタ処理部54eは、キャリア番号3n以外のキャリアにおける伝送路特性の値を0にマスクする。
Figure 0005324562
キャリア方向補間部90は、図39に示すように、適応補間部50fから出力される伝送路特性の値を用いて、固定係数を用いてキャリア方向に伝送路特性を補間するとことで、全キャリアの伝送路特性の値を算出し、算出した伝送路特性の値を等化部16へ出力する。このキャリア方向補間部90の処理は下記の(数48)で表される。但し、(数48)において、Ha(i)には、i=3n(nは0以上の整数)では適応補間部50eによって算出された伝送路特性の値が挿入され、i≠3nでは0が挿入される。なお、キャリア方向の補間に、固定係数を用いた補間を用いるものに限らず、例えば、遅延量に応じて帯域幅を可変させる補間を用いてもよい。
Figure 0005324562
本実施の形態の伝送路特性推定部15fによれば、第6の実施の形態の伝送路特性15eによって得られる効果と実質的に同じ効果が得られる。
なお、第7の実施の形態では、適応補間の際に、ウィナーフィルタを利用した適応補間で算出可能な全てのキャリアに対して伝送路特性の算出を行っている。しかしながら、キャリア方向補間部90で適応補間部50fの出力信号をキャリア方向補間することに鑑み、ウィナーフィルタを利用した適応補間で算出可能な一部のキャリアに対してのみ適応補間で算出するようにしてもよい。
≪補足≫
本発明は上記の実施の形態で説明した内容に限定されず、本発明の目的とそれに関連又は付随する目的を達成するためのいかなる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)上記の各実施の形態では、ISDB−T方式又はDVB−T方式に準拠したデジタルテレビ放送の受像機を例に挙げて説明したが、これに限らず、他の方式のデジタルテレビ放送の受像機や、デジタルテレビ放送の受像機以外の受信装置に適用することが可能である。
例えば、欧州のDVB−H方式やDVB−T2方式に準拠したデジタルテレビ放送の受像機、多くの国で採用されているDAB(Digital AudioBroadcast)方式に準拠したデジタルラジオ放送の受信装置、DMB(Digital Multimedia Broadcasting)方式やDMB−TH(DigitalMultimedia Broadcasting-Terrestrial/Handheld)方式に準拠したデジタルテレビ放送の受像機、WiMAX(WorldwideInteroperability for Microwave Access)方式に準拠した無線通信装置などに適用できる。
また、無線LAN(Local Area Network)、無線PAN(Personal Area Network)、無線WAN(Wide AreaNetwork)、無線MAN(Metropolitan Area Network)をはじめとする無線通信装置、地上デジタル放送や衛星デジタル放送における中継装置や受信装置、測定などを行う測定器に適用することが可能である。
(2)上記の各実施の形態では、受信信号がOFDM信号であるとして説明したが、これに限らず、受信信号は変調処理が施された互いに直交しない複数のキャリアを多重した伝送信号であってもよい。
(3)上記の第4、第5、第7の実施の形態の受信装置は、受信装置がDVB−T方式に準拠したデジタルテレビ放送の受像機としたが、DVB−H方式に準拠したデジタルテレビ放送の受像機に置き換えて、適用可能である。
(4)上記の第1から第4の実施の形態において、目的信号算出用の信号は、TMCC信号、AC信号、TMCC信号及びAC信号の双方、又はTPS信号の何れかであるが、これに限られるものではなく、例えば次のような信号であれば、目的信号算出用の信号に利用可能である。DVB−T2(DigitalVideo Broadcasting - Terrestrial 2)方式では、SP信号が何れのシンボルにも配置されていないキャリア番号のキャリアの一部に配置された連続パイロット信号(CP信号)が存在することから、目的信号算出用の信号としてDVB−T2方式のSP信号が何れのシンボルにも配置されていないキャリア番号のCP信号を利用することが可能である。なお、DVB−T2方式におけるSP信号の配置パターンの一つはISDB−T方式やDVB−T方式のSP信号の配置パターンと同じであるが、DVB−T2方式にはこれ以外のSP信号の配置パターンも用意されている。SP信号の配置パターンがISDB−T方式やDVB−T方式のSP信号の配置パターンと同じであり、FFTサイズが32kの場合のDVB−T2方式のCP信号が配置されるキャリアのキャリア番号の一例を図40に示す。
(5)上記の第5の実施の形態において、目的信号算出用の信号は、TPS信号及びCP信号の双方であるが、これに限られるものではなく、例えば、次のような信号であれば、目的信号算出用の信号に利用可能である。DVB−T2方式では、SP信号が何れのシンボルにも配置されていないキャリア番号のキャリアの一部に配置されたCP信号が存在するとともに、SP信号が何れかのシンボルで配置されたキャリア番号のキャリアの一部に配置されたCP信号が存在することから、目的信号算出用の信号としてDVB−T2方式のCP信号を利用することが可能である。
(6)上記の第6の実施の形態において、目的信号算出用の信号は、TMCC信号であるが、これに限らず、例えば、目的信号算出用の信号として、ISDB−T方式のAC信号、又は、TMCC信号及びAC信号の双方の信号を利用することが可能であり、DVB−T方式やDVB−H方式のTPS信号を利用することが可能であり、DVB−T2方式のSP信号が何れのシンボルにも配置されていないキャリア番号のCP信号を利用することが可能である。
(7)上記の第7の実施の形態において、目的信号算出用の信号は、DVB−T方式のCP信号であるが、これに限らず、例えば、目的信号算出用の信号として、DVB−T2方式のSP信号が何れかのシンボルに配置されているキャリア番号のCP信号を利用することが可能である。
(8)上記の各実施の形態や上記の(3)〜(7)では、TMCC信号が配置されるキャリアのキャリア番号、AC信号が配置されるキャリアのキャリア番号、TPS信号が配置されるキャリアのキャリア番号、CP信号が配置されるキャリアのキャリア番号(DVB−T方式)、CP信号が配置されるキャリアのキャリア番号(DVB−T2方式)は、夫々、一のモードにおけるものを示したが、上記の各実施の形態や上記の(3)〜(7)に、他のモードのものも適用可能である。また、DVB−T2方式には、ISDB−T方式やDVB−T方式のSP信号の配置パターンと異なるSP信号の配置パターンが複数存在するが、これらも適用可能である。
(9)上記の第1の実施の形態などTMCC伝送路特性推定部40内の差動復調部42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TMCC信号で伝送された制御情報を多数決判定し、TMCC信号で伝送された制御情報を特定しているが、これに限られるものではなく、例えば、次のようなものであってもよい。差動復調部42は、1シンボル内の複数のキャリアに配置されたTMCC信号を合成し、合成したTMCC信号を用いてTMCC信号の復号を行う。或いは、差動復調部42は、1シンボル内の複数のTMCC信号のうち受信品質がよいTMCC信号を選択し、選択したTMCC信号を用いてTMCC信号を復号し、TMCC信号で伝送された制御情報を特定する。或いは、差動復調部42は、予め定められたキャリアのTMCC信号を復号し、TMCC信号で伝送された制御情報を特定する。
上記の第4の実施の形態などTPS伝送路特性推定部70内の差動復調部72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TPS信号で伝送された制御情報を多数決判定し、TPS信号で伝送された制御情報を特定しているが、これに限られるものではなく、例えば、次のようなものであってもよい。差動復調部72は、1シンボル内の複数のキャリアに配置されたTPS信号を合成し、合成したTPS信号を用いてTPS信号の復号を行う。或いは、差動復調部72は、1シンボル内の複数のTPS信号のうち受信品質がよいTPS信号を選択し、選択したTPS信号を用いてTPS信号を復号し、TPS信号で伝送された制御情報を特定する。或いは、差動復調部72は、予め定められたキャリアのTPS信号を復号し、TPS信号で伝送された制御情報を特定する。
(10)上記の第1の実施の形態において、相互相関算出部52は、上記の(数10)を利用して相互相関ベクトルPz+3mを算出しているが、これに限らず、例えば、相互相関値にはpm *=p-mの関係があることを利用して、相互相関ベクトルPz+3mを下記の(数49)を利用して相互相関ベクトルPz+3mを算出してもよい。これによれば、平均化の母数が多くなり、相互相関ベクトルの算出精度の向上が図られる。なお、第5から第7の実施の形態などにおいても同様の応用が可能である。
Figure 0005324562
(11)上記の各実施の形態において、自己相関値の算出や相互相関値の算出においてシンボル方向に平均化してもよく、こうすることによって自己相関値や相互相関値の誤差を低減できる。また、狭帯域妨害波の影響を受けたキャリアや帯域端部のキャリアなど信頼の低いキャリアを平均の母数から削除してもよく、こうすることで信頼の低いキャリアによる伝送路特性の算出精度の劣化を防止できる。
(12)上記の各実施の形態において、tapは奇数であるとしたが、これに限らず偶数であってもよい。なお、この場合、3(tap−1)/2、12(tap−1)/2を例えば切り上げ若しくは丸めて整数値とし、相互相関ベクトルのベクトル要素の数がtapになるようにすればよい。
(13)上記の各実施の形態において、フィルタをk=0をセンタータップとするフィルタ構成としたが、これに限られるものではなく、算出されたフィルタ係数を適用できるフィルタ構成であればよい。
(14)上記の各実施の形態において、シンボル番号やキャリア番号は0以上の整数としたが、これに限定されるものではない。
(15)上記の各実施の形態を、情報データとして必要なキャリアが複数のキャリアのうちの一部である場合には、その必要なキャリアにおける伝送路特性のみ算出すればよいので、そのキャリアに対してのみウィナーフィルタ係数を算出し、補間を実施するように変形することも可能である。
(16)上記の各実施の形態では、ISDB−T方式又はDVB−T方式の送信フォーマットについて説明したが、これに限らず、他の送信フォーマットにも適用できる。例えば、送信フォーマットして、等化の基準となる分散されたパイロット信号を含み、受信側で伝送路特性の推定が行える信号を周波数方向に周期性を持たずに含むようなものであってもよい。
また、上記の各実施の形態では、目的信号算出用の信号として非周期に配置された信号(TMCC信号、AC信号、TPS信号、CP信号)を利用しているが、これに限らず、1シンボル内で周期性を持って配置された信号、例えば、1シンボル内で等化の基準となる信号が配置されていない位置に配置され且つ周期性を持って配置された信号、1シンボル内で何れのシンボルにも等化の基準となる信号が配置されていない位置に配置され且つ周期性を持って配置された信号などであってもよい。
さらに、上記の各実施の形態では、目的信号算出用の信号としてシンボル方向に毎シンボル配置された信号(TMCC信号、AC信号、TPS信号、CP信号)を利用しているが、これに限らず、シンボル方向に毎シンボル配置されていない信号であってもよい。
さらに、第1から第4の実施の形態の手法は、例えば、シンボル方向補間によってキャリア番号0から順にA(2以上の整数)キャリア毎の伝送路特性の値が得られるとした場合、b=1,2,・・・,A−1の夫々について、キャリア番号A×c+b(c=0,1,2,・・・)のキャリアのうちの1以上のキャリアに配置され、且つ、受信側で伝送路特性の推定を行える信号が存在すれば、それを目的信号算出用の信号として用いることによって適用可能である。なお、シンボル方向補間によって伝送路特性が得られるキャリア番号は0から始まる必要は必ずしもない。
さらに、第5の実施の形態の手法は、例えば、等化の基準となるパイロット信号(第5の実施の形態ではSP信号)がキャリア番号0から順にA(2以上の整数)キャリア毎に配置されているとした場合、b=1,2,・・・,A−1の夫々について、キャリア番号A×c+b(c=0,1,2,・・・)のキャリアのうちの1以上のキャリアに配置され、且つ、受信側で伝送路特性の推定を行える信号が存在すれば、それを目的信号算出用の信号として用いることによって適用可能である。なお、等化の基準となるパイロット信号が配置されたキャリア番号は0から始まる必要は必ずしもない。
さらに、第6及び第7の実施の形態の手法は、例えば、等化の基準となるパイロット信号(第6及び第7の実施の形態ではSP信号)がキャリア番号0から順にA(2以上の整数)キャリア毎に配置されているとした場合、b=1,2,・・・,A−1の一部の夫々について、キャリア番号A×c+b(c=0,1,2,・・・)のキャリアのうちの1以上のキャリアに配置され、且つ、受信側で伝送路特性の推定を行える信号が存在すれば、それを目的信号算出用の信号として用いることによって適用可能である。なお、等化の基準となるパイロット信号が配置されたキャリア番号は0から始まる必要は必ずしもない。
さらに、第6の実施の形態の手法は、例えば、シンボル方向補間によってキャリア番号0から順にA(2以上の整数)キャリア毎の伝送路特性の値が得られるとした場合、b=1,2,・・・,A−1の一部の夫々について、キャリア番号A×c+b(c=0,1,2,・・・)のキャリアのうちの1以上のキャリアに配置され、且つ、受信側で伝送路特性の推定を行える信号が存在すれば、それを目的信号算出用の信号として用いることによって適用可能である。なお、シンボル方向補間によって伝送路特性が得られるキャリア番号は0から始まる必要は必ずしもない。
(17)上記の各実施の形態では、目的信号算出用の信号に、受信側で振幅及び位相が既知である信号(CP信号)を除いて、DBPSKされたTMCC信号、AC信号、TPS信号を利用しているが、これに限られるものではなく、例えば、DBPSK以外のDQPSK(DifferentialQuadrature Phase Shift Keying)など差動変調された信号を用いることもできる。また、目的信号算出用の信号に、受信側で既知の信号をあればそれを利用することができる。
(18)上記の各実施の形態では、等化の基準となるパイロット信号(上記の各実施の形態では、SP信号)の配置は、1シンボル内で12キャリア毎に配置され、シンボル毎に3キャリアシフトし、4シンボルで巡回するように配置されているとしている。しかしながら、第1から第4の各実施の形態は、例えば、1シンボル内でfx(2以上の整数)キャリア間隔で配置され、シンボル毎にfs(1以上fx未満の整数)キャリア分周波数方向にシフトし、ft(=fx/fs)シンボルで巡回するように配置されているパイロット信号に対して適用可能である。また、1シンボル内でfx’(2以上の整数)以上のキャリア間隔で配置され、数シンボル(数シンボルは一定値である必要はない)に1回fs’(1以上fx’未満の整数)キャリア分周波数方向にシフトするように配置されているパイロット信号に対して適用可能である。また、第5から第7の実施の形態は、例えば、1シンボル内でfx”(2以上の整数)キャリア間隔で配置されているパイロット信号に対して適用可能であり、この場合において、パイロット信号はシンボル方向に毎シンボル配置されていても、毎シンボル配置されていなくてもよい。
(19)上記の各実施の形態において、適応補間部50等は、フィルタ係数の算出を、例えば、シンボル毎に行うようにしてもよく、数シンボルに1回行うようにしてもよい。
(20)上記の各実施の形態の受信装置は、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは、個別に1チップ化されてもよいし、全てまたは一部を含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパー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サで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、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・プロセッサーを利用しても良い。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。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
(21)上記の各実施の形態で説明した受信装置の動作の手順の少なくとも一部を受信プログラムに記載し、例えばCPU(Central ProcessingUnit)がメモリに記憶された当該プログラムを読み出して実行するようにしてもよい。また、上記のプログラムを記録媒体に保存して頒布等するようにしてもよい。
(22)上記の各実施の形態で説明した受信装置の構成の一部を受信装置又は集積回路で実現し、その一部を除く構成が行う動作の手順を受信プログラムに記載し、例えばCPU(CentralProcessing Unit)がメモリに記憶された当該プログラムを読み出して実行することによって実現してもよい。
本発明は、伝送路推定に用いるフィルタのフィルタ係数の制御に応用可能である。
1 受信装置
2 アンテナ
3 チューナ
4 復調部
5 誤り訂正部
6 デコード部
7 表示部
11 A/D変換部
12 直交復調部
13 シンボル同期部
14 直交変換部
15 伝送路特性推定部
16 等化部
20 SP伝送路特性推定部
30 シンボル方向補間部
40 TMCC伝送路特性推定部
50 適応補間部
51 自己相関算出部
52 相互相関算出部
53 ウィナーフィルタ係数算出部
54 フィルタ処理部

Claims (18)

  1. 時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を、シンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離部と、
    前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出部と、
    前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出部と、
    前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間部と、
    を備え、
    前記適応補間部は、
    前記第1伝送路算出部の出力信号の自己相関演算を行って自己相関行列を算出する自己相関算出部と、
    前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号との相互相関演算を行って相互相関行列を算出する相互相関算出部と、
    前記自己相関行列の逆行列と前記相互相関行列とを乗算することによって前記フィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、
    算出されたフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングするフィルタ処理部と、
    を備える受信装置。
  2. 前記相互相関算出部は、
    前記第1伝送路算出部の出力信号と、周波数軸方向に前記キャリア群と同じ間隔で配置された第1キャリア群に含まれる複数の前記第2キャリアにおける前記第2伝送路算出部の出力信号との相互相関演算を行うことによって前記相互相関行列の算出を行い、
    前記フィルタ処理部は、前記算出されたフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリア群に含まれるキャリアの伝送路特性を算出する
    請求項1記載の受信装置。
  3. 前記相互相関算出部は、
    前記第1伝送路算出部の出力信号と、周波数軸方向に前記キャリア群と同じ間隔で配置された第1キャリア群に含まれる複数の前記第2キャリアにおける前記第2伝送路算出部の出力信号との相互相関演算を行い、
    前記第1伝送路算出部の出力信号と、周波数軸方向に前記キャリア群と同じ間隔で配置された第2キャリア群に含まれる複数の前記第2キャリアにおける前記第2伝送路算出部の出力信号との相互相関演算を行い、
    前記第1キャリア群に関する前記相互相関演算の結果と前記第2キャリア群に関する前記相互相関演算の結果とに基づいて前記相互相関行列の算出を行い、
    前記第2キャリア群に含まれる前記第2キャリアと前記キャリア群に含まれるキャリアとの周波数間隔の最小値は、前記第1キャリア群に含まれる前記第2キャリアと前記キャリア群に含まれるキャリアとの周波数間隔の最小値と等しい
    請求項記載の受信装置。
  4. 前記キャリア群は、その一部に各シンボル内で周波数軸方向に等間隔で配置され、受信装置において振幅及び位相が既知の信号が割り当てられた複数のパイロットキャリアを含み、
    前記第1伝送路算出部は、
    前記複数のパイロットキャリアの各々における伝送路特性を前記パイロットキャリアに係る前記分離部の出力信号と前記既知の信号とを用いて推定して出力するパイロット伝送路推定部と、
    前記パイロット伝送路推定部の出力信号をシンボル方向に補間して出力するシンボル方向補間部と、
    を備える請求項1記載の受信装置。
  5. 前記受信信号は、ISDB−T方式で規定された信号であり、
    前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、
    前記第2キャリアは、TMCCが配置されるキャリア、ACが配置されるキャリア、又は、TMCCが配置されるキャリア及びACが配置されるキャリアの双方のキャリアである
    請求項4記載の受信装置。
  6. 前記受信信号は、DVB−T方式又はDVB−H方式で規定された信号であり、
    前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、
    前記第2キャリアは、TPSが配置されるキャリアである
    請求項4記載の受信装置。
  7. 前記受信信号は、DVB−T2方式で規定された信号であり、
    前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、
    前記第2キャリアは、連続パイロットが配置されるキャリアである
    請求項4記載の受信装置。
  8. 前記キャリア群は、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔で配置され、受信装置において振幅及び位相が既知の信号が割り当てられた複数のパイロットキャリアを含み、
    前記第1伝送路算出部は、
    前記複数のパイロットキャリアの各々における伝送路特性を前記パイロットキャリアに係る前記分離部の出力信号と前記既知の信号とを用いて推定して出力する
    請求項1記載の受信装置。
  9. 前記受信信号は、DVB−T方式又はDVB−H方式で規定された信号であり、
    前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、
    前記第2キャリアは、TPSが配置されるキャリア及び連続パイロットが配置されるキャリアの双方のキャリアである
    請求項8記載の受信装置。
  10. 前記受信信号は、DVB−T2方式で規定された信号であり、
    前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、
    前記第2キャリアは、連続パイロットが配置されるキャリアである
    請求項8記載の受信装置。
  11. 前記キャリア群は、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔で配置され、受信装置において振幅及び位相が既知の信号が割り当てられた複数のパイロットキャリアを含み、
    前記第1伝送路算出部は、
    前記複数のパイロットキャリアの各々における伝送路特性を前記パイロットキャリアに係る前記分離部の出力信号と前記既知の信号とを用いて推定して出力し、
    前記受信装置は、
    前記適応補間部の出力信号をキャリア方向に補間するキャリア方向補間部
    を更に備える請求項1記載の受信装置。
  12. 前記受信信号は、ISDB−T方式で規定された信号であり、
    前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、
    前記第2キャリアは、TMCCが配置されるキャリア、ACが配置されるキャリア、又は、TMCCが配置されるキャリア及びACが配置されるキャリアの双方のキャリアである
    請求項11記載の受信装置。
  13. 前記受信信号は、DVB−T方式又はDVB−H方式で規定された信号であり、
    前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、
    前記第2キャリアは、TPSが配置されるキャリア、又は、連続パイロットが配置されるキャリアである
    請求項11記載の受信装置。
  14. 前記受信信号は、DVB−T2方式で規定された信号であり、
    前記パイロットキャリアは、分散パイロットが配置されるキャリアであり、
    前記第2キャリアは、連続パイロットが配置されるキャリアである
    請求項11記載の受信装置。
  15. 時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を、シンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離部と、
    前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出部と、
    前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出部と、
    前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間部と、
    を備え、
    前記適応補間部は、
    前記第1伝送路算出部の出力信号の自己相関演算を行って自己相関行列を算出する自己相関算出部と、
    前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号との相互相関演算を行って相互相関行列を算出する相互相関算出部と、
    前記自己相関行列の逆行列と前記相互相関行列とを乗算することによって前記フィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、
    算出されたフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングするフィルタ処理部と、
    を備える集積回路。
  16. 時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を、シンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離部と、
    前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出部と、
    前記分離部の出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出部と、
    前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間部と、
    を備え、
    前記適応補間部は、
    前記第1伝送路算出部の出力信号の自己相関演算を行って自己相関行列を算出する自己相関算出部と、
    前記第1伝送路算出部の出力信号と前記第2伝送路算出部の出力信号との相互相関演算を行って相互相関行列を算出する相互相関算出部と、
    前記自己相関行列の逆行列と前記相互相関行列とを乗算することによって前記フィルタ係数を算出するフィルタ係数算出部と、
    算出されたフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出部の出力信号をフィルタリングするフィルタ処理部と、
    を備えるデジタルテレビ受像機。
  17. 時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を受信する受信装置において行われる受信方法であって、
    前記受信信号をシンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離ステップと、
    前記分離ステップにおける出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出ステップと、
    前記分離ステップにおける出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出ステップと、
    前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号と前記第2伝送路算出ステップにおける出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間ステップと、
    を有し、
    前記適応補間ステップは、
    前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号の自己相関演算を行って自己相関行列を算出する自己相関算出ステップと、
    前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号と前記第2伝送路算出ステップにおける出力信号との相互相関演算を行って相互相関行列を算出する相互相関算出ステップと、
    前記自己相関行列の逆行列と前記相互相関行列とを乗算することによって前記フィルタ係数を算出するフィルタ係数算出ステップと、
    算出されたフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号をフィルタリングするフィルタ処理ステップと、
    を有する受信方法。
  18. 時間軸方向に複数のシンボルが配置され、シンボル毎に周波数軸方向に複数のキャリアが配置された受信信号を受信する受信装置に、
    前記受信信号をシンボル毎に複数のキャリアに分離して出力する分離ステップと、
    前記分離ステップにおける出力信号を用いて、各シンボル内で周波数軸方向に等間隔に配置されたキャリア群に含まれる複数の第1キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第1伝送路算出ステップと、
    前記分離ステップにおける出力信号を用いて、各シンボル内で前記第1キャリアと異なる第2キャリアにおける伝送路特性を算出して出力する第2伝送路算出ステップと、
    前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号と前記第2伝送路算出ステップにおける出力信号とに基づいてフィルタ係数を算出し、算出したフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号をフィルタリングすることによって前記第1キャリアと異なるキャリアにおける伝送路特性を算出して出力する適応補間ステップと、
    を実行させ、
    前記適応補間ステップにおいて、前記受信装置に、
    前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号の自己相関演算を行って自己相関行列を算出する自己相関算出ステップと、
    前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号と前記第2伝送路算出ステップにおける出力信号との相互相関演算を行って相互相関行列を算出する相互相関算出ステップと、
    前記自己相関行列の逆行列と前記相互相関行列とを乗算することによって前記フィルタ係数を算出するフィルタ係数算出ステップと、
    算出されたフィルタ係数の値を用いて前記第1伝送路算出ステップにおける出力信号をフィルタリングするフィルタ処理ステップと、
    を実行させる受信プログラム。
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