JP5338409B2 - 遅延プロファイル推定装置、及び画像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、伝送路の遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定装置、及び当該遅延プロファイル推定装置を用いた画像表示装置に関するものである。

地上デジタル放送では、送信機から出力された電波が、建物等の障害物による反射、回折、散乱を受け、それらの電波が直接到来する電波と干渉し合う結果、受信信号に歪が生じる。受信機では、信頼性のある受信性能を実現するために、受信信号から伝送路の特徴すなわち遅延プロファイルを推定し、この推定結果を用いて受信信号の歪を補正する必要がある。

伝送路の遅延プロファイルを推定することを目的として、送信機側で送信信号に予め決められた擬似乱数系列を挿入する方式がある。例えば中国の地上デジタル放送方式では、既知の擬似乱数系列としてPN系列を挿入しており、PN系列からなるフレームヘッダと送信すべき情報を含む有効シンボルとで構成される伝送シンボルを伝送単位として送信している。

この方式における受信機は、受信信号を所定のサンプリング周波数で標本化して得られる標本化系列と自己発生させた既知のPN系列との相関演算を行い、得られた相関系列から遅延プロファイルを推定する。ところが、受信信号は伝送路の影響により歪んでいるため、精度よく遅延プロファイルを推定することができない。

そこで、受信信号の歪みを取り除くことにより、遅延プロファイルを精度良く推定する方式が提案されている（非特許文献１、非特許文献２）。非特許文献１では、受信信号のシンボルを一旦FFT(Fast Fourier Transform)し、周波数領域で等化した後に、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)を行うことで歪の無い有効シンボルを求める。この有効シンボルを１回目の相関演算で推定した遅延プロファイルと畳み込み演算し、その結果を受信信号から取り除くことでフレームヘッダのみを抽出する。この抽出したフレームヘッダに対して２回目の相関演算を行い、遅延プロファイルを求めている。また、非特許文献２には、非特許文献１における処理のうち、歪の無い有効シンボルから遅延プロファイルを求める演算について特に記載がなされている。

Bowei Song、 Lin Gui、 Yunfeng Guan and Wenjun Zhang著、「On Channel Estimation and Equalization in TDS-OFDM based Terestrial HDTV Broadcasting System」IEEE Transactions on Consumer Electronics、 Vol. 51、 No.3、 AUGUST 2005 Guanghui Liu、 Member、 IEEE、 and Junling Zhang著、「ITD-DFE Based Channel Estimation and Equalization in TDS-OFDM Receivers」IEEE Transactions on Consumer Electronics、 Vol. 53、 No.2、 May 2007

しかし、従来技術の方法では、伝送シンボルに含まれるシンボル全体に対してＦＦＴ、及びＩＦＦＴを行う必要があるため、計算量が多いという問題がある。そこで、本発明では、少ない計算量で遅延プロファイルを推定することができる遅延プロファイル推定装置を提案することを目的とする。

本発明による遅延プロファイル推定装置は、受信信号に含まれるフレームヘッダの位置を検出するフレームヘッダ位置検出部と、フレームヘッダ位置検出部で検出したフレームヘッダの位置情報をもとに、フレームヘッダ及びフレームヘッダに隣接する範囲を含む受信信号を記憶する記憶部と、当該遅延プロファイル推定装置により推定された１つ以上前の伝送シンボルの遅延プロファイルとしての１次遅延プロファイルと記憶部が記憶した受信信号とに基づいて、フレームヘッダ前に隣接する有効シンボルの一部を算出する第１の有効シンボル算出部と、１次遅延プロファイルと記憶部が記憶した受信信号とに基づいて、フレームヘッダ後に隣接する有効シンボルの一部を算出する第２の有効シンボル算出部と、１次遅延プロファイルと第１の有効シンボル算出部で算出した有効シンボルの一部及び第２の有効シンボル算出部で算出した有効シンボルの一部とを畳み込み演算する畳み込み演算部と、記憶部に記憶した受信信号から、畳み込み演算部の結果を減算する減算部と、送信信号に含まれる擬似乱数系列に対応する擬似乱数系列を生成する擬似乱数系列生成部と、減算部の結果と擬似乱数系列生成部によって生成された擬似乱数系列の相関を演算し、遅延プロファイルを求める相関演算部とを備えたことを特徴とする。

また、本発明による遅延プロファイル推定装置は、受信信号に含まれるフレームヘッダの位置を検出するフレームヘッダ位置検出部と、フレームヘッダ位置検出部で検出したフレームヘッダの位置情報をもとに、フレームヘッダ及びフレームヘッダに隣接する範囲を含む受信信号を記憶する記憶部と、送信信号に含まれる擬似乱数系列に対応する擬似乱数系列を生成する擬似乱数系列生成部と、記憶部に記憶した受信信号と擬似乱数系列生成部にて生成された擬似乱数系列との相関を計算し、１次遅延プロファイルを求める第１の相関演算部と、１次遅延プロファイルと記憶部が記憶した受信信号とに基づいて、フレームヘッダ前に隣接する有効シンボルの一部を算出する第１の有効シンボル算出部と、１次遅延プロファイルと記憶部が記憶した受信信号とに基づいて、フレームヘッダ後に隣接する有効シンボルの一部を算出する第２の有効シンボル算出部と、１次遅延プロファイルと第１の有効シンボル算出部で算出した有効シンボルの一部及び第２の有効シンボル算出部で算出した有効シンボルの一部とを畳み込み演算する畳み込み演算部と、記憶部に記憶した受信信号から、畳み込み演算部の結果を減算する減算部と、減算部の結果と擬似乱数系列生成部により生成された擬似乱数系列の相関を計算し、遅延プロファイルを求める第２の相関演算部とを備えたことを特徴とする。

本発明の遅延プロファイル推定装置は、フレームヘッダ及びこのフレームヘッダに隣接する範囲を含む受信信号に基づいて、フレームヘッダ前後に隣接する有効シンボルの一部を算出することから、少ない計算量で遅延プロファイルを推定することができる。

実施の形態1における送信信号の構成図である。 実施の形態１における相関演算による遅延プロファイル推定を表す模式図である。 実施の形態1における相関演算において不要な成分を示す図である。 実施の形態1における伝送路行列を示す図である。 実施の形態1における２波伝送路でのフレームヘッダ抽出を表す模式図である。 実施の形態1における遅延プロファイル推定装置の構成図である。 実施の形態1における受信信号のメモリ記憶範囲を示す図である。 実施の形態1における行列演算の対象範囲を示す図である。 実施の形態1における行列演算結果の記憶状態表す模式図である。 実施の形態1における遅延プロファイル推定装置の別の構成図である。

実施の形態１．
はじめに本実施の形態１における、遅延プロファイルの推定方式の原理について説明する。図１に送信信号の構成を示す。送信信号は既知の擬似乱数系列としてのPN系列で構成されるフレームヘッダFH(ｋ)、FH(k+1)と送信すべき情報を含む有効シンボルD(k-1)、D（k）、D(k+1)とが時系列に交互に連なった構成となっており、フレームヘッダFH(ｋ)と有効シンボルD（k）からなる伝送シンボルを伝送単位とする信号である。

遅延プロファイルを推定するためには、図２(a)に示すようにフレームヘッダFH(k)と同じPN系列を生成させて、受信信号との相関を計算する。相関の計算は、発生させたPN系列と当該PN系列の要素数に等しい標本点数分の受信信号との間で行い、計算が終わる毎に１標本ごとにずらして逐次計算していく。PN系列は、通信方式・放送方式で決められた既知の系列であるため、受信信号と生成させたPN系列と相関を計算することで、伝送路の情報を相関演算結果として得ることができる。

具体的には、受信信号の標本と当該標本に対応するPN系列の要素との間で積をとり、得られた標本点数分の積の総和を相関演算結果とする。例えば、遅延波が発生しておらず主波しか存在しない場合、図２(a)中段に示すようにフレームヘッダFH(ｋ)付近の受信信号とPN系列との相関演算を行うと、図２(a)下段の相関演算結果に示すように、フレームヘッダFH(ｋ)とPN系列とが一致する位置(n=0)に主波に対応する１つのピークが存在することになる。

一方、主波と遅延波とが存在する場合には、図２(b)の相関演算結果に示すように、主波のピークに対して遅延時間τに相当する標本点数だけ離れた位置に遅延波のピークが存在することになる。なお、図２(a)及び(b)においては、時間の経過と標本点数nの増加とが対応することから、横軸を標本点数ｎとして表現している。

ところで、上記図２(b)のように主波と遅延波が存在する場合の相関演算では、図３に示したように実際には主波の有効シンボル成分や遅延波の有効シンボルが不要成分として含まれるため、厳密に各波のフレームヘッダ部との相関とはならなく、結果として演算精度が落ちる。例えば、図３の上段に示すように、PN系列と遅延波のフレームヘッダとの相関を求める際には主波のフレームヘッダの直後に存在する一部のシンボルが不要部分として含まれることになる。また、図３の下段に示すようにPN系列と主波のフレームヘッダとの相関を求める際には遅延波のフレームヘッダの直前に存在する一部のシンボルが不要部分として含まれることになる。

そこで次のような処理を行うことで、不要成分を取り除き精度良く遅延プロファイルを推定する。具体的には、１伝送シンボル前の遅延プロファイル結果をもとに、フレームヘッダ近傍の有効シンボルを推定し、受信信号から減算する。相関系列に含まれる有効シンボルの影響を除去するためには、有効シンボルのすべてのサンプルを推定する必要はなく、有効シンボルの先頭と末尾の一部を推定するだけでよい。

いま、送信された有効シンボルをb、伝送路行列をHとしたとき、受信信号に含まれる有効シンボルは次式で表される。

この計算は、有効シンボルの系列と伝送路の遅延プロファイルとを畳込み演算した結果である。以降、この伝送路の遅延プロファイルを示す行列を伝送路行列Hと記載する。この伝送路行列Hにおける対角成分は、送信信号の有効シンボルに対する主波のシンボルの減衰を表す成分であり、h₀の値が小さいほど伝送路による主波の減衰が大きいことを示している。また、行列中、対角成分の下方向に間隔を空けて位置されるh_L-1で示された斜め成分は、伝送路により発生した遅延波の主波に対する遅れ、及び送信信号の有効シンボルに対する遅延波のシンボルの減衰を表す成分である。対角成分とh_L-1で示された斜め成分との間隔が広いほど、遅延波の主波に対する遅れ時間が長いことを示しており、h_L-1の値が小さいほど、遅延波の送信信号に対する減衰が大きいことを示している。

受信信号に含まれる有効シンボルから、送信された有効シンボルを復元するためには、次式で表される処理を行う。

数３は、受信信号に含まれる有効シンボルに対して、伝送路行列Hの逆行列H^-1を乗算することを意味する。ここで、中国方式の地上デジタル放送では、伝送路行列のサイズは3780×3780であり、逆行列の計算及び逆行列と受信信号に含まれる有効シンボルとの乗算は、非常に膨大な計算量を要する。そこで、主波のフレームヘッダ近傍のLサンプルの受信信号に着目し、所定の有効シンボルの成分のみを算出することとする。この方法を、図４を用いて説明する。

有効シンボルの先頭Lサンプルは、数３の演算のうちLサンプルに相当する演算だけを行えばよい。具体的には、図４(a)に示す伝送路行列Hの左上の点線で囲まれた部分行列をH₁、送信信号に含まれる有効シンボルの先頭Ｌサンプルをb₁と表すと、受信信号に含まれる有効シンボルの先頭LサンプルC₁は次式で表される。

これは、図４(a)の三角で囲んだ要素がすべてゼロ値をとるためとLサンプルなのでL行分の行列しか必要ないためである。数４より、受信信号に含まれる有効シンボルに対して次式の処理を行うことで、送信された有効シンボルの先頭部分を求めることができる。

同様に、受信信号に含まれる有効シンボルの末尾Lサンプルを求めるには、図4(c)に点線で示す正方行列を用いることが考えられる。しかし、図4(c)の三角形で示す要素がゼロ値となる領域が先頭Lサンプルを算出する場合よりも狭いことから、このような正方行列で算出することはできない。そこで、新たに図４(b)に示す行列H'を適用する。この行列は、伝送路行列Hに対して、h₀とh_L-1を入れ替え、h₁とh_L-2を入れ替えるというh_iとh_L-i-1の行列要素の入れ替えをi=0〜L-1まで実施した行列である。このとき、受信信号に含まれる有効シンボルは次式で表される。

数８より、受信信号に含まれる有効シンボルに対して、次式の処理を行うことで、送信された有効シンボルの末尾部分を求めることができる。

数５と数９で求めた、フレームヘッダ前後の有効シンボルと、1伝送シンボル前に推定した遅延プロファイルをもとに受信信号から有効シンボルを除去する。このようにして得られた有効シンボル成分を受信信号から減算し、図５に示すように主波と遅延波のフレームヘッダのみを抽出する。そしてこの抽出した信号に対して、自己発生させたフレームヘッダとの相関を計算することで、有効シンボルの影響を含まない相関系列を得ることができる。

図６はこの発明の実施の形態1に係わる遅延プロファイル推定装置を示す構成図である。図示の遅延プロファイル推定装置において、第１のメモリ1は、タイミング制御部１１により指示されたタイミングで受信信号のフレームヘッダ近傍の受信信号を記憶する記憶部である。行列演算部２は受信信号から有効シンボルの成分を算出する第１、第２の有効シンボル算出部である。また、行列演算部２は第１、第２の有効シンボルと１つ以上前の伝送シンボルの遅延プロファイルとを畳み込みする畳み込み演算部としての機能も有している。第２のメモリ３は行列演算部２の行列演算結果を記憶する。第１のセレクタ４は第２のメモリ３の出力と０値を選択出力する。第２のセレクタ５は第２のメモリ３の出力と０値を選択出力する。第１の減算器６はメモリ１で記憶したフレームヘッダ近傍の受信信号から第２のメモリ３に記憶した行列演算結果を引き算する。第２の減算器７はメモリ１で記憶したフレームヘッダ近傍の受信信号から第２のメモリ３に記憶した行列演算結果を引き算する。第２の減算部７は第１の減算部６とともに減算部を構成する。PN系列生成部８はPN系列を生成する擬似乱数系列生成部である。相関演算部９は第２の減算器７の結果とPN系列生成部８から生成されたPN系列の相関を計算し遅延プロファイル結果を算出する。第３のメモリ１０は遅延プロファイル結果を記憶する。タイミング制御部１１は第１のメモリ１、第２のメモリ３、第３のメモリ１０の書き込み、読み出しタイミングを制御する。ピーク位置検出部１２は遅延プロファイル結果のピーク位置を検出し、検出したピーク位置間の間隔を計算する遅延演算部である。フレームヘッダ位置検出部１３はフレームヘッダの位置を検出する。伝送路行列生成部１４は遅延プロファイル結果から伝送路行列を生成する。逆行列生成部１５は伝送路行列生成部１４にて生成された伝送路行列の逆行列を生成する。

実施の形態１における遅延プロファイル推定装置では、１伝送シンボル前の遅延プロファイル結果を１次遅延プロファイルとし、この１次遅延プロファイルをもとにタイミング制御部１１によりタイミング制御を行う。送信機から送信された送信信号は、既知のPN系列で構成されるフレームヘッダと送信すべき情報を含む有効シンボルからなる伝送シンボルを伝送単位とする信号であり、図示しない受信部により伝送路を介して受信される。受信部から出力された受信信号は、第１のメモリ１及びフレームヘッダ位置検出部１３に入力される。

第１のメモリ１には、フレームヘッダ位置検出部１３の情報をもとにフレームヘッダ近傍の受信信号を記憶する。図７を用いて長さがLのフレームヘッダFH(k+1)近傍の受信信号を記憶する場合について説明する。フレームヘッダ位置検出部１３は、第３のメモリ１０に記憶された遅延プロファイル結果から、１伝送シンボル前の主波のフレームヘッダFH(k)の開始位置を検出する。タイミング制御部１１は、フレームヘッダ位置検出部１３により検出されたフレームヘッダFH(k)の開始位置から、第１のメモリ１への記憶開始位置と記憶終了位置を算出する。１伝送シンボルの長さM、すなわちフレームヘッダFH(k)の開始位置から次のフレームヘッダFH(k+1)の開始位置までの長さをMとすると、第１のメモリ１への記憶開始位置はフレームヘッダFH(k)の開始位置からM-Lの長さだけ時間経過方向に移動した位置となり、記憶終了位置は記憶開始位置から3Lの長さだけ時間経過方向に移動した位置となる。タイミング制御部１１は、第１のメモリ１に入力される受信信号のうち、算出した記憶開始位置から記憶終了位置の間に存在する受信信号を記憶するよう第１のメモリを制御する。このようにして、フレームヘッダFH(k+1)の開始位置から後方に2Lの長さと、前方にLの長さとの合計3Lの長さの受信信号を第１のメモリ１に記憶する。このようにして、第１のメモリ１は、フレームヘッダを含むフレームヘッダ前後の予め決められた標本点数分の受信信号を記憶することができる。

図８を用いて、主波に対する遅延波の遅延時間がτである２波伝送路モデルを想定した行列演算の対象となる受信信号の説明を行う。図中のn(τ)は、遅延時間がτに対応するサンプルの数を表している。行列演算の対象となる信号は、メモリ１に記憶された信号のうち、フレームヘッダ先頭付近の信号とフレームヘッダ末尾付近の信号である。ここでは、フレームヘッダ先頭付近の信号を、主波のフレームヘッダ開始位置よりL-n(τ)サンプル前方の位置からLサンプル後方の位置までの信号としており、フレームヘッダ末尾付近の信号を、主波のフレームヘッダ開始位置よりLサンプル後方の位置から２Lサンプル後方の位置までとしている。それぞれの行列演算により、有効シンボルの末尾部分と有効シンボルの先頭部分を算出する。

はじめに、第１のメモリ１への記憶を実施するのと平行して、フレームヘッダ位置検出部１３により、現伝送シンボルのフレームヘッダ開始位置を検出する。フレームヘッダ開始位置は第１のメモリ１へ書き始めたサンプル位置から期間Ｌだけ後方に位置していることから、フレームヘッダ位置検出部１３は第１のメモリ１への記憶開始位置を基準にフレームヘッダ開始位置を検出することとする。

検出されたフレームヘッダ開始位置をもとに、行列演算部２の演算対象となる受信信号を第１のメモリ１から読み出す際の読み出し位置を、タイミング制御部１１が決める。具体的には、第１のメモリ１への記憶開始サンプルからHdサンプルだけ離れた位置に主波のフレームヘッダ開始位置が存在している場合、図９に示すように、Hd+n(τ)の位置のデータr(Hd+n(τ)-1)、r(Hd+n(τ)-2)、r(Hd+n(τ)-3)、r(Hd+n(τ)-4)、…r(Hd-L+n(τ)-2)を第１のメモリ１から読み出し行列演算を行う。この読み出されたデータは上述のフレームヘッダ先頭付近のデータであり、後述の行列演算を行うために第１のメモリ１に記憶された順番とは逆の順序で読み出している。また、n(τ)はピーク位置検出部１２に保持されており、タイミング制御部１１はピーク位置検出部１２から入力されたn(τ)に基づいて第１のメモリ１を制御するが、ピーク位置検出部１２によるn(τ)の計算についての詳細は後述する。

行列演算部２で使用する行列式は、原理で説明したように、第３のメモリ１０に記憶されている１伝送シンボル前の遅延プロファイル結果から算出する。１伝送シンボル前の遅延プロファイル結果をもとに、伝送路行列生成部１４により伝送路行列HおよびH'を求め、さらに逆行列生成部１５によりH'の部分行列H₂の逆行列を求める。行列演算部２は、第１のメモリ１から読み出したフレームヘッダ先頭付近のデータから、フレームヘッダに相当するデータを除去した上で、部分行列H₂の逆行列を乗算することにより、有効シンボルの末尾Ｌサンプル分の算出を行う。さらに行列演算部２は、算出した有効シンボルと１伝送シンボル前の遅延プロファイル結果との畳み込み演算を行い、畳み込み演算の結果を第２のメモリ３に記憶する。畳み込み演算は、算出した有効シンボル系列に部分行列H₂を乗算することで行う。

次に、行列演算部２は、フレームヘッダ末尾付近の信号を第１のメモリ１に記憶された順序で読み出し、演算を行う。読み出されるデータは、HdからLだけ離れた位置のデータr(Hd+L)、r(Hd+L+1)、r(Hd+L+2)、…r(Hd+2L-1)である。行列演算部２が演算に使用する行列式は、原理で説明したように、伝送路行列生成部１４により求めた伝送路行列Hをもとに、逆行列生成部１５によりHの部分行列H₁の逆行列として求める。行列演算部２は、第１のメモリ１から読み出したフレームヘッダ末尾付近の信号から、フレームヘッダに相当するデータを除去した上で、部分行列H₁の逆行列を乗算することにより、有効シンボルの先頭Ｌサンプル分の算出を行う。さらに行列演算部２は、算出した有効シンボルと１伝送シンボル前の遅延プロファイル結果との畳み込み演算を行い、畳み込み演算の結果を第２のメモリ３に記憶する。畳み込み演算は、算出した有効シンボル系列に部分行列H₁を乗算することで行う。

第２のメモリ３に、有効シンボルの末尾Lサンプル分の演算結果と有効シンボルの先頭Lサンプル分の演算結果がすべて書き込まれた時点で、今度は演算結果を読み出して受信信号から引き算を行う。はじめに、第１のメモリからr(Hd-L+n(τ)-2)のデータを先頭として受信信号を読み出す。同時に、第２のメモリから有効シンボルの末尾Lサンプル分の演算結果を順次読み出し、第１の減算器６によって受信信号から有効シンボルの成分を減算する。Lサンプル分の減算が完了したら、第２のメモリからの読み出しを停止するようにタイミング制御部１１が制御を行う。

次に、第１のメモリから受信信号を読み出し始めてからLサンプル後を開始タイミングとして、第２のメモリ３から有効シンボルの先頭Lサンプル分の演算結果を順次読み出し、第２の減算器７によって受信信号から有効シンボルの成分を減算する。これによって、相関演算時に妨げとなる不要な成分がすべて除去されることになる。

PN系列生成部８は、通信方式・放送方式に基づいて送信信号に挿入された既知のPN系列を生成する回路を有しており、第２の減算器７からの出力と相関を計算すべきPN系列を生成する。送信信号には一定のPN系列が挿入されるか、または伝送シンボル毎に異なる系列が挿入される。伝送シンボル毎に異なる系列が挿入される場合には、予め受信信号との相関を計算しておくことで、第２の減算器７からの出力と比較すべきPN系列を決めておく。

相関演算部９は、第２の減算器７からの出力と、PN系列生成部８から出力されるPN系列の相関を計算する。相関演算部９で算出した結果は、現伝送シンボルにおける遅延プロファイル結果となり、第３のメモリ１０に記憶される。ここで、次の伝送シンボルに対する遅延プロファイル推定のための処理を行う。具体的には、算出した遅延プロファイル結果のなかで、予め決めた閾値以上の大きさをもつサンプル位置情報をピーク位置検出部１２で検出し、これを保持する。ピーク位置検出部１２は、検出したピーク位置間の間隔を計算することにより上述のn(τ)を得ることができる。

以上のように、実施の形態1の遅延プロファイル推定装置は、フレームヘッダ近傍の有効シンボルだけに着目して不要な成分を削除してから相関演算を実施するため、計算量を抑えることができる。

なお、実施の形態１に係る遅延プロファイル推定装置により推定された遅延プロファイルは等化部に入力され、受信部の受信した受信信号から伝送路による影響を除去する等化処理を行うために用いられる。等化部で等化された信号は誤り訂正部に入力され、誤り訂正部においてデインタリーブ処理やビタビ復号などの誤り訂正処理がなされる。誤り訂正部で誤り訂正された信号はＭＰＥＧ２デコーダなどの復号再生部に入力され、復号再生部において復号され再生される。再生された信号は、表示部に入力され表示される。受信部、遅延プロファイル推定装置、等化部、誤り訂正部、復号再生部、及び表示部は、画像表示装置を構成する。

実施の形態２．
本実施の形態２における、遅延プロファイルの推定方式の原理は実施の形態１と同様なので説明を省く。図１０にこの発明の実施の形態２に係わる遅延プロファイル推定装置を示す。図示の遅延プロファイル推定装置において、第１のメモリ1、行列演算部２、第２のメモリ３、第１のセレクタ４、第２のセレクタ５、第１の減算器６、第２の減算器７、PN系列生成部８、相関演算部９、第３のメモリ１０、タイミング制御部１１、ピーク位置検出部１２、フレームヘッダ位置検出部１３、伝送路行列生成部１４、逆行列生成部１５は実施の形態と同一または対応する構成である。相関演算部２０は、第１のメモリ１に記憶した受信信号とPN系列生成部８で生成されたPN系列の相関を計算する第１の相関演算部である。なお、実施の形態２において相関演算部９は、第２の相関演算部として機能する。

実施の形態１では、伝送路行列を生成するために１伝送シンボル前の遅延プロファイル結果を利用していたが、実施の形態２では現伝送シンボルの遅延プロファイル結果を１次遅延プロファイル結果とし、この１次遅延プロファイルを用いて伝送路行列を生成する。

第１のメモリ１には、実施の形態１と同様に受信信号を記憶される。タイミング制御部１１は、第１のメモリ１への記憶が完了した時点から、第１のメモリ１から受信信号が相関演算部２０に読み出されるよう第１のメモリ１を制御する。第１の相関演算部としての相関演算部２０は、第１のメモリから読み出された受信信号とPN系列生成部８で生成したPN系列との相関を計算する。相関結果は現伝送シンボルの遅延プロファイルとして第３のメモリ１０に記憶される。また、算出した遅延プロファイル結果の中で、予め決めた閾値以上の大きさをもつサンプル位置情報をピーク位置検出部１２で検出し、これを保持する。ピーク位置検出部１２は、このピーク位置の検出により主波に対する遅延波の遅延時間τを得ることができる。

次に、行列演算部２の演算対象となる受信信号を第１のメモリ１から読み出す。実施の形態１と同様、第１のメモリ１への記憶開始サンプルからHdサンプルだけ離れた位置に主波のフレームヘッダ開始位置が存在している場合、図９に示すように、Hd+n(τ)の位置のデータr(Hd+n(τ)-1)、r(Hd+n(τ)-2)、r(Hd+n(τ)-3)、r(Hd+n(τ)-4)、…r(Hd-L+n(τ)-2)を第１のメモリ１から読み出し行列演算を行う。ここで、n(τ)はピーク位置検出部１２に保持されており、現伝送シンボルの遅延プロファイル結果から求めたものである。

行列演算部２で使用する行列式は、第３のメモリ１０に記憶されている現伝送シンボルの遅延プロファイル結果から算出する。現伝送シンボルの遅延プロファイル結果をもとに、伝送路行列生成部１４により伝送路行列HおよびH'を求め、さらに逆行列生成部１５によりH'の部分行列H₂の逆行列を求める。行列演算部２は、この逆行列を用いて有効シンボルの末尾Lサンプルを算出し、算出結果と現伝送シンボルの遅延プロファイル結果とを畳み込み演算する。行列演算部２で演算した結果は、第２のメモリ３に記憶する。

次に、第１のメモリ１から有効シンボルの先頭部分の受信信号を第１のメモリ１から読み出す。読み出す際の読み出し位置は、HdからLだけ離れた位置のデータr(Hd+L)、r(Hd+L+1)、r(Hd+L+2)、…r(Hd+2L-1)をメモリに記憶した順序で読み出し行列演算部２にて演算を行う。このとき使用する行列式は、現伝送シンボルの遅延プロファイル結果をもとに伝送路行列生成部１４により求めた伝送路行列Hを求め、この伝送路行列Hをもとに逆行列生成部１５によりHの部分行列H₁の逆行列として求める。行列演算部２は、この逆行列を用いて有効シンボルの先頭Lサンプルを算出し、算出結果と現伝送シンボルの遅延プロファイル結果とを畳み込み演算する。行列演算部２で演算した結果は、第２のメモリ３に記憶する。

第２のメモリ３に、有効シンボルの末尾Lサンプル分の演算結果と有効シンボルの先頭Lサンプル分の演算結果がすべて書き込まれた時点で、今度は演算結果を読み出して受信信号から引き算を行う。第１のメモリからr(Hd-L+n(τ)-2)のデータを先頭として受信信号を読み出すと同時に、第２のメモリから有効シンボルの末尾Lサンプル分の演算結果を順次読み出し、第１の減算器６によって受信信号から有効シンボルの成分を減算する。Lサンプル分の減算が完了したら、第２のメモリからの読み出しを停止するようにタイミング制御部１１が制御を行う。

次に、第１のメモリから受信信号を読み出し始めてからLサンプル後を開始タイミングとして、第２のメモリ３から有効シンボルの先頭Lサンプル分の演算結果を順次読み出し、第２の減算器７によって受信信号から有効シンボルの成分を減算する。これによって、相関演算時に妨げとなる不要な成分がすべて除去されることになる。

第２の減算器７からの出力と、PN系列生成部８から出力されるPN系列の相関を相関演算部９によって計算する。相関演算部９で算出した結果は、現伝送シンボルにおける２次遅延プロファイル結果であり、これが最終出力となる。

以上のように、実施の形態２の遅延プロファイル推定装置は、フレームヘッダ近傍の有効シンボルだけに着目して不要な成分を削除してから相関演算を実施するため、計算量を抑えることができる。

なお、実施の形態１及び２では、送信信号に挿入されたPN系列と受信機側のPN系列との間の相関関係に基づいて遅延プロファイルを求めるものとしたが、鋭い相関特性を持つ系列であれば他の擬似乱数系列を用いることもできる。他の擬似乱数系列としては、例えば、M系列，Gold系列，Barker系列などの他の系列がある。

なお、実施の形態１及び２では、フレームヘッダ位置検出部１３により１伝送シンボル前のフレームヘッダFH(k)の開始位置を検出し、この開始位置に基づいてタイミング制御部１１が第１のメモリ１を制御することにより所定の範囲の受信信号を記憶させるものとしたが、フレームヘッダ位置検出部１３は現伝送シンボルのフレームヘッダFH(k+1)の開始位置を検出するように構成することもできる。このような構成におけるフレームヘッダ位置検出部１３は、入力された受信信号と生成したPN系列との相関演算を行い、この相関演算の結果に基づいて、現伝送シンボルのフレームヘッダFH(k+1)の開始位置を検出する。タイミング制御部１１は、現伝送シンボルのフレームヘッダFH(k+1)の開始位置から後方に2Lの期間と、前方にLの期間との合計3Lの期間を記憶するよう第１のメモリ１を制御する。

なお、実施の形態１及び２では、行列演算の対象となる長さをフレームヘッダの長さであるＬとしたが、行列演算の対象となる長さはＬよりも短くすることもできる。この場合、フレームヘッダからシンボル部の影響を除去する効果が低下するため、プロファイルの精度は低下するが、演算量をさらに削減することが可能である。この場合、行列演算の対象となる長さを最も遅い遅延波の遅延時間に対応する長さ以上に設定しておけば、有効シンボルの演算をすることができる。

１ 第1のメモリ
２ 行列演算部
３ 第２のメモリ
４ 第１のセレクタ
５ 第２のセレクタ
６ 第１の減算器
７ 第１の減算器
８ PN系列生成部
９ 相関演算部
１０ 第４のメモリ
１１ タイミング制御部
１２ ピーク位置検出部
１３ フレームヘッダ位置検出部
１４ 伝送路行列生成部
１５ 逆行列生成部
２０ 相関演算部

Claims (10)

1. 受信信号から伝送路の遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定装置において、前記受信信号は、擬似乱数系列からなるフレームヘッダと有効シンボルとで構成される伝送シンボルを伝送単位とする送信信号が前記伝送路を介して受信された信号であり、
   前記受信信号に含まれるフレームヘッダの位置を検出するフレームヘッダ位置検出部と、
   前記フレームヘッダ位置検出部で検出したフレームヘッダの位置情報をもとに、前記フレームヘッダ及び前記フレームヘッダに隣接する範囲を含む受信信号を記憶する記憶部と、
   当該遅延プロファイル推定装置により推定された１つ以上前の伝送シンボルの遅延プロファイルとしての１次遅延プロファイルと前記記憶部が記憶した前記受信信号とに基づいて、前記フレームヘッダ前に隣接する有効シンボルの一部を算出する第１の有効シンボル算出部と、
   前記１次遅延プロファイルと前記記憶部が記憶した前記受信信号とに基づいて、前記フレームヘッダ後に隣接する有効シンボルの一部を算出する第２の有効シンボル算出部と、
   前記１次遅延プロファイルと前記第１の有効シンボル算出部で算出した前記有効シンボルの一部及び前記第２の有効シンボル算出部で算出した前記有効シンボルの一部とを畳み込み演算する畳み込み演算部と、
   前記記憶部に記憶した受信信号から、前記畳み込み演算部の結果を減算する減算部と、
   前記送信信号に含まれる擬似乱数系列に対応する擬似乱数系列を生成する擬似乱数系列生成部と、
   前記減算部の結果と前記擬似乱数系列生成部によって生成された擬似乱数系列の相関を演算し、遅延プロファイルを求める相関演算部と
   を備えた遅延プロファイル推定装置。
2. 受信信号から伝送路の遅延プロファイルを推定する遅延プロファイル推定装置において、
   前記受信信号は、擬似乱数系列からなるフレームヘッダと有効シンボルとで構成される伝送シンボルを伝送単位とする送信信号が前記伝送路を介して受信された信号であり、
   前記受信信号に含まれるフレームヘッダの位置を検出するフレームヘッダ位置検出部と、
   前記フレームヘッダ位置検出部で検出したフレームヘッダの位置情報をもとに、前記フレームヘッダ及び前記フレームヘッダに隣接する範囲を含む受信信号を記憶する記憶部と、
   前記送信信号に含まれる擬似乱数系列に対応する擬似乱数系列を生成する擬似乱数系列生成部と、
   前記記憶部に記憶した受信信号と前記擬似乱数系列生成部にて生成された擬似乱数系列との相関を計算し、１次遅延プロファイルを求める第１の相関演算部と、
   前記１次遅延プロファイルと前記記憶部が記憶した前記受信信号とに基づいて、前記フレームヘッダ前に隣接する有効シンボルの一部を算出する第１の有効シンボル算出部と、
   前記１次遅延プロファイルと前記記憶部が記憶した前記受信信号とに基づいて、前記フレームヘッダ後に隣接する有効シンボルの一部を算出する第２の有効シンボル算出部と、
   前記１次遅延プロファイルと前記第１の有効シンボル算出部で算出した前記有効シンボルの一部及び前記第２の有効シンボル算出部で算出した前記有効シンボルの一部とを畳み込み演算する畳み込み演算部と、
   前記記憶部に記憶した受信信号から、前記畳み込み演算部の結果を減算する減算部と、
   前記減算部の結果と前記擬似乱数系列生成部により生成された擬似乱数系列の相関を計算し、遅延プロファイルを求める第２の相関演算部と
   を備えた遅延プロファイル推定装置。
3. 前記受信信号は、前記送信信号が前記伝送路を介して受信される伝送信号に当該伝送信号より遅れて伝送される遅延伝送信号が重畳した信号であり、
   前記フレームヘッダ位置検出部は、前記遅延伝送信号のフレームヘッダ位置をさらに検出し、
   前記第１の有効シンボル算出部は、前記遅延伝送信号のフレームヘッダ位置より前にある受信信号に基づいて前記フレームヘッダ前に隣接する有効シンボルの一部を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の遅延プロファイル推定装置。
4. 前記受信信号は、前記送信信号が前記伝送路を介して受信される伝送信号に当該伝送信号より遅れて伝送される遅延伝送信号が重畳した信号であり、
   前記フレームヘッダ位置検出部は、前記伝送信号のフレームヘッダ位置をさらに検出し、
   前記第２の有効シンボル算出部は、前記伝送信号のフレームヘッダ位置より後にある受信信号に基づいて前記フレームヘッダ後に隣接する有効シンボルの一部を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の遅延プロファイル推定装置。
5. 前記受信信号は、前記送信信号が前記伝送路を介して受信される伝送信号に当該伝送信号より遅れて伝送される遅延伝送信号が重畳した信号であり、
   前記フレームヘッダ位置検出部は、前記伝送信号及び前記遅延伝送信号のフレームヘッダ位置をさらに検出し、
   前記１次遅延プロファイルに基づいて、前記伝送信号に対する前記遅延伝送信号の遅延時間を求める遅延演算部をさらに備え、
   前記記憶部は、前記遅延演算部により求められた遅延時間に基づいて、前記遅延伝送信号のフレームヘッダ位置より前の予め決められた長さの受信信号、及び前記伝送信号のフレームヘッダ位置より後の予め決められた長さの受信信号を記憶することを特徴とする請求項１または２に記載の遅延プロファイル推定装置。
6. 前記予め決められた長さは、前記フレームヘッダの長さであることを特徴とする請求項５に記載の遅延プロファイル推定装置。
7. 前記１次遅延プロファイルに基づいて、前記伝送路の伝送路行列を生成する行列生成部を備え、
   前記第１の有効シンボル算出部は、前記フレームヘッダ位置より前にある受信信号であって、前記有効シンボル長よりも短い長さの受信信号と前記伝送路行列に基づいて、前記フレームヘッダ前に隣接する有効シンボルの一部を算出することを特徴する請求項１または２に記載の遅延プロファイル推定装置。
8. 前記１次遅延プロファイルに基づいて、前記伝送路の伝送路行列を生成する行列生成部を備え、
   前記第２の有効シンボル算出部は、前記フレームヘッダ位置より後にある受信信号であって、前記有効シンボル長よりも短い長さの受信信号と前記伝送路行列に基づいて、前記フレームヘッダ後に隣接する有効シンボルの一部を算出することを特徴する請求項１または２に記載の遅延プロファイル推定装置。
9. 前記受信信号は、前記送信信号が前記伝送路を介して受信される伝送信号に当該伝送信号より遅れて伝送される遅延伝送信号が重畳した信号であり、
   前記行列生成部は、前記伝送路行列における前記伝送信号の成分と前記遅延伝送信号の成分とを入れ替えた行列を生成し、
   前記第１の有効シンボル算出部は、前記成分が入れ替えられた行列に基づいて前記フレームヘッダ前に隣接する有効シンボルの一部を算出することを特徴する請求項７に記載の遅延プロファイル推定装置。
10. 擬似乱数系列からなるフレームヘッダと有効シンボルとで構成される伝送シンボルを伝送単位とする送信信号を、伝送路を介して受信する受信部と、
    前記受信部が受信した信号に基づいて、遅延プロファイルを推定する請求項１〜９のいずれかに記載の遅延プロファイル推定装置と、
    前記遅延プロファイル推定装置により推定された遅延プロファイルに基づいて、前記受信信号を等化する等化部と、
    前記等化された受信信号に含まれる画像を表示する表示部と
    を備える画像表示装置。

Images