JP5358738B2 - 受信装置、集積回路、受信方法、及び、プログラム - Google Patents

受信装置、集積回路、受信方法、及び、プログラム Download PDF

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Description

本発明は、受信装置、集積回路、受信方法、及び、プログラムに関する。特に、直交周波数分割多重方式(OFDM)で変調された変調波を復調する復調部を備える受信装置、集積回路、受信方法、及び、プログラムに関する。
現在、地上デジタル放送をはじめIEEE802.11aといった様々なデジタル通信において、直交周波数分割多重方式(OFDM、Orthogonal Frequency Division Multiplexing)が伝送方式として広く採用されている。
OFDM受信装置の一例として、算出した雑音電力を用いて信頼性情報を生成し、この信頼性情報を利用して、LDPC(Low Density Parity Check)符号を用いた高精度の誤り訂正を可能とするものがある(例えば、特許文献1)。特許文献1に開示される技術によれば、具体的には、パイロット信号、またはOFDM帯域外スペクトルから算出される雑音電力に対し、シンボル方向に平均した雑音電力と1シンボルごとの雑音電力とを比較し、各シンボルにおける雑音電力が所定の閾値を上回った場合、インパルス妨害が存在すると判定すると共に、1シンボルごとの雑音電力値を信頼性情報生成で用いる。一方、各シンボルにおける雑音電力が所定の閾値を上回らない場合には、インパルス妨害が存在しないと判定すると共に、シンボル方向に平均した雑音電力値を信頼性情報生成で用いる。これにより、局所的に生じる雑音電力の増加に対しても、適切な信頼性情報を生成することができ、LDPC復号の性能を向上させることができる。しかし、特許文献1には、具体的なシンボル単位の雑音電力算出方法について言及されていない。
ここでインパルス妨害とは、不規則、かつランダムなレベルの妨害信号である。インパルス雑音は、例えば、家電の電源のON/OFF、照明器具または車のイグニッションによってインパルス状に発生するため、インパルス雑音が存在するシンボルで雑音電力が局所的に増加する。
また、信頼性情報推定に必要な各シンボルに存在する雑音電力を評価する手法がある(例えば、特許文献2)。特許文献2によれば、日本の地上デジタル放送方式であるISDB−T(Integrated Services Digital Broadcasting−Terrestrial)において、所定のサブキャリアに時間方向に連続に挿入されているTMCC(Transmission Multiplexing Configuration Control)信号とAC(Auxiliary Channel)信号のいずれか一方、もしくは両方を用いて、受信品質を評価する。
欧州特許出願公開第2242226号明細書 特許第3740468号公報
従来の雑音電力算出方法は、フレーム構成に依存するという問題がある。例えば、特許文献2で開示されている雑音電力算出方法を用いるためには、OFDMシンボルの各シンボルにTMCC信号のような雑音電力算出に使用できる信号が配置されている必要がある。そのため、特許文献2の雑音電力算出方法を適用出来るか否かは受信する信号のフレーム構成に依存する。
そこで本願発明は、受信するフレーム構成に依存せずに信頼性情報を推定可能な受信装置等を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る受信装置は、直交周波数分割多重方式(OFDM)で変調された変調波を復調する復調部を備える受信装置であって、前記復調部は、前記受信装置が受信した前記変調波である受信変調波のサンプルごとの受信電力が閾値を超えることで、前記受信変調波が妨害波を含むことを検出した場合に、前記閾値を超えた受信信号を所定値に置き換える処理である置換処理を行う妨害波検出部と、前記受信変調波に含まれるOFDMシンボルにおいて、前記置換処理が行われたサンプル数に基づいて、前記OFDMシンボルに含まれる妨害波電力を推定する第一妨害波電力推定部と、前記妨害波検出部が前記置換処理を行った後の前記受信変調波に対して、前記第一妨害波電力推定部が推定した前記妨害波電力に基づいた復調処理を行うことで前記受信変調波を復調し復調データを生成する復調データ生成部とを備える。
上記の態様によれば、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数に基づき、妨害電力を算出することで、受信するフレーム構成に依存することなく妨害電力を算出でき、安定した受信が可能となる。
図1は、実施の形態1に係る受信装置の構成を表すブロック図である。 図2は、実施の形態1に係る復調部11の構成を表すブロック図である。 図3Aは、実施の形態1に係る妨害波検出部102の構成を表すブロック図である。 図3Bは、妨害波検出信号の一例を示す図である。 図4は、実施の形態1に係る時間軸処理部103の構成を表すブロック図である。 図5は、実施の形態1に係る妨害波電力推定部104の構成を表すブロック図である。 図6は、実施の形態1に係る信頼性推定部108の構成を表すブロック図である。 図7は、実施の形態2に係る受信装置の構成を表すブロック図である。 図8は、実施の形態2に係る復調部21の構成を表すブロック図である。 図9は、実施の形態2に係る妨害波検出部202の構成を表すブロック図である。 図10は、実施の形態2に係る妨害波電力推定部204の構成を表すブロック図である。 図11は、実施の形態3に係る受信装置の構成を表すブロック図である。 図12は、実施の形態3に係る復調部31の構成を表すブロック図である。 図13は、実施の形態3に係る妨害波電力推定部304の構成を表すブロック図である。 図14Aは、伝送路推定における補間処理にともなうCNRの推移を表す模式図である。 図14Bは、伝送路推定部106の構成の一例を表すブロック図である。 図15は、実施の形態4に係る受信装置を表すブロック図である。 図16は、実施の形態4に係る復調部41の構成を表すブロック図である。 図17は、実施の形態4に係る信頼性推定部408の構成を表すブロック図である。 図18は、DVB−T2方式におけるDVB−T2フレーム構造を表す模式図である。 図19は、FFTサイズとP2シンボル数との関係を示す図である。 図20は、DVB−T2方式における伝送フォーマット(キャリア配置)を表す模式図である。 図21は、SP信号が存在するキャリア間隔及びシンボル間隔の定義を表す模式図である。 図22は、各パイロット(SP)パターンにおけるキャリア間隔及びシンボル間隔を表す図である。 図23は、FFTサイズと使用されるCPグループとモジュロ演算に使用する値とを示す図である。 図24は、パイロットパターンに対するCPグループの値(CP_g1、CP_g2、CP_g3)を示す図である。 図25は、パイロットパターンに対するCPグループの値(CP_g4)を示す図である。 図26は、パイロットパターンに対するCPグループの値(CP_g5)を示す図である。 図27は、パイロットパターンに対するCPグループの値(CP_g6)を示す図である。 図28は、Extendedモード時に付加されるCPキャリア位置を示す図である。 図29は、各シンボルにおける各パイロット信号の配置を表す模式図である。 図30は、一般的なDVB−T2受信装置を表す模式図である。
(本発明の基礎となった知見)
以下、本願発明の実施形態の説明に先立って、本願発明が適用可能なシステムの一例である、OFDM方式を採用するデジタルテレビ放送について図面を参照して説明する。
OFDM方式は、複数の狭帯域デジタル変調信号を互いに直交する複数のサブキャリアを用いて周波数多重して送信する方式であることから、周波数の利用効率に優れた伝送方式である。
また、OFDM方式では、1シンボル区間が有効シンボル区間とガードインターバル区間とからなり、シンボル内で周期性を有するように有効シンボル区間の一部の信号がガードインターバル区間に複写して挿入されている。このため、マルチパス干渉によって生じるシンボル間の干渉の影響を削減することが可能であり、マルチパス干渉に対しても優れた耐性を有している。
近年、各国でアナログテレビ放送が停止され、世界的に周波数再編の動きが活発化しており、欧州では、DVB−T(Digital Video Broadcasting − Terrestrial)によるSD(Standard Definition)放送に加え、HD(High Definition)サービスに対する需要が高まっている。これらのことから、第二世代の欧州地上デジタル放送であるDVB−T2の規格化が進められ、現在既に一部の国でサービスが開始されている。
DVB−T2方式におけるDVB−T2フレーム構成を図18に示す。DVB−T2フレームは、P1シンボルとP2シンボルとデータシンボルとで構成されている。
P1シンボルは、FFT(Fast Fourier Transform)サイズが1k(=1024)で設定されており、(1)P2シンボルやデータシンボルのフォーマット(MISO(Multi−Input−Single−Output)、又は、SISO(Single−Input−Single−Output)のどちらか)(2)P2シンボルおよびデータシンボルのFFTサイズ(3)FEF(Future Extension Frames)が含まれるか否か、等の情報が含まれる。
P2シンボルはデータシンボルと同じFFTサイズが用いられ、等間隔のパイロットが挿入されている。FFTサイズが32KでSISOモードの時には、6サブキャリアごとにP2パイロットが存在する。また、上記以外のパラメータ時には、3サブキャリアごとにP2パイロットが存在する。P2シンボルは、データシンボルのパイロットパターンやキャリア拡張モード(Extendedモード、又は、Normalモードのどちらか)、フレーム当たりのシンボル数や変調方法等、受信のために必要なあらゆる送信パラメータ情報が付加されている。なお、P2シンボルのシンボル数は、図19の表T190に示されるように、P2シンボルのFFTサイズ毎に設定される。
図20に、DVB−T2方式の送信フォーマットを示す。横軸はOFDMのキャリア(周波数)方向を示し、縦軸は、OFDMシンボル(時間)方向を示している。図20に示すように、データ信号に対して、SP(Scattered Pilot)信号がシンボル方向およびキャリア方向に等間隔に挿入されている。また、特定のサブキャリアにおいて、CP(Continual Pilot)信号が時間方向に連続して挿入されている。SP信号の挿入パターンはPP1からPP8までの8種類あり、それぞれのパターンでシンボル方向およびキャリア方向の挿入間隔が異なる。図21のように、SP信号が存在するキャリア位置のキャリア間隔およびシンボル間隔をそれぞれDxおよびDyと定義すると、PP1からPP8までの各SPパターンにおけるシンボル方向の挿入間隔Dy、および、キャリア方向の挿入間隔(Dx・Dy)は図22に示される表T220のようになる。また、CP信号の挿入サブキャリア位置はFFTサイズとSPパターンとによって決まっている。
図23に示されるT230と、図24〜図28に示されるT240、T250、T260、T270およびT280おいてCP信号位置を表す。なお、図23は、図24〜図28に示すCP_g1からCP_g6のグループにおいて、FFTサイズによっていずれのグループを用いるかを示している。さらに、図23に示すK_modによって、図24〜図27で示された値のモジュロ演算(剰余演算)を実施した値が、CP信号が存在する有効サブキャリア番号を示すことになる。なお、FFTサイズが32kの場合は、モジュロ演算は実施せず、図24〜図27で示される値がそのままCP信号が存在する有効サブキャリア番号となる。また、Extendedモードの場合は、図28に示す有効サブキャリア番号が追加される。この図28の値は、モジュロ演算する必要は無い。
ここで、CP信号は時間方向に連続して挿入されているが、例外的にCP信号が存在しないシンボルが存在する。例えば、P2シンボルおよびFrame CloseシンボルにはCP信号が存在しない。フレームの最終シンボルは、送信フォーマットがSISOの場合は、ガードインターバルとパイロットパターンとの組合せに応じて、通常のシンボルもしくはFrame Closeシンボルのどちらかが規定される。また、送信フォーマットがMISOの場合は、PP8を除き、Frame Closeシンボルが規定される。P2シンボルおよびFrame Closeシンボルを含む伝送フォーマットの模式図を図29に示す。Frame Close(FC)シンボルは、通常のdataシンボルに対し、図29に示すようにパイロットが多く挿入される。これは伝送路特性の推定において、パイロット信号の伝送路特性の時間軸方向への補間が容易にできるようにするためである。SP信号以外に追加されたパイロットをFC(Frame Close)パイロットと呼ぶ。Frame Closeシンボルは、FCパイロットが追加されたため、CP信号が存在しない。一方でP2シンボルにおいても、P2パイロットが多く存在するため、CP信号が存在しない。
図30に従来のDVB−T2方式の受信構成の簡易的なブロック図の一例を示す。図30に示されるように、従来のDVB−T2方式の受信構成は、A/D変換部1002と、時間軸処理部1003と、FFT部1004と、伝送路推定部1005と、等化部1006と、誤り訂正部1007と、信頼性推定部1008と、誤り訂正部1007とを備える。
A/D変換部1002は、A/D(アナログ―デジタル)変換された信号からP1シンボルの復調を実施する。
時間軸処理部1003は、P2シンボル及びデータシンボルに対し、キャリア周波数やサンプリング周波数の同期を取る。
FFT部1004は、FFTを実施して周波数軸の信号に変換する。
伝送路推定部1005は、FFT後の信号に含まれるSP信号を基に伝送路特性を推定する。
等化部1006は、FFT後の信号の歪補償(等化)を行う。
誤り訂正部1007は、誤り訂正を実施して、データを復調する。
信頼性推定部1008は、伝送路推定の際に信頼性情報を推定する。推定された信頼性情報は、誤り訂正部1007での誤り訂正に用いられる。
DVB−T2においては、誤り訂正符号にLDPC(Low Density Parity Check)符号が採用されている。LDPC符号の復号には、対数尤度比の重み付けのためにデータの信頼性を表す情報である信頼性情報が必要となる。信頼性情報は、各シンボルで推定した信号電力と、熱雑音または妨害波の影響を含む雑音電力とから推定する。LDPC復号における誤り訂正の性能を上げるためには、受信伝搬状況を的確に信頼性情報として生成することが非常に重要な要素となる。
信頼性情報推定に必要な各シンボルに存在する雑音電力を評価する手法としては、例えば、特許文献2が挙げられる。特許文献2に開示される技術は、日本の地上デジタル放送方式であるISDB−T(Integrated Services Digital Broadcasting−Terrestrial)において、所定のサブキャリアに時間方向に連続に挿入されているTMCC(Transmission Multiplexing Configuration Control)信号とAC(Auxiliary Channel)信号の少なくとも一方を用いて、受信品質を評価する技術である。具体的には、SP信号の伝送路特性を補間して得られた伝送路特性を用いてTMCC信号を等化したものと、TMCC信号を差動復調して硬判定した信号との誤差から受信品質を算出する。補間誤差による劣化の影響を含む受信品質信号が検出されるため、精度の高い雑音推定を行うことができるという特徴がある。特許文献2に記載の雑音電力の算出方法をDVB−T2に適用しようとすると、TMCC信号の変わりにCP信号を用いることで、CP信号が含まれるシンボルについては、同様の手法で評価することができる。一方、CP信号が含まれないシンボルについては、同様の手法で評価することができない。
一方、信頼性情報に対して受信伝送路状態を反映しにくい受信環境の一つに、インパルス妨害環境がある。インパルス妨害とは、不規則、かつランダムなレベルの妨害信号で、家電の電源のON/OFF、または、照明器具および車のイグニッションによってインパルス状に発生する。
OFDM復調では、インパルス妨害がFFTにより広い周波数帯域に拡散され、受信性能が劣化する。雑音電力の推移としては、妨害波が存在するシンボルで雑音電力が局所的に増加する。このため、信頼性情報の雑音電力の高精度化のために、シンボル間で雑音電力を平均化すると、インパルス妨害が存在するシンボルで、信頼性情報と実際の伝送環境との間に誤差が生じる。
このようなインパルス妨害環境の影響を軽減させる手法としては、受信レベルが所定の値より大きい信号を消失させることで、受信性能を向上させる技術がある。この場合、受信レベルが大きいインパルス妨害成分を消失させているため、インパルス妨害信号自体は存在しなくなる。しかし、受信信号を消失させることで、所望のOFDM信号そのものも消失させてしまうため、消失に伴い発生する雑音成分が残留してしまう。このため、シンボル間で雑音電力を平均化して得た信頼性情報と消失に伴い雑音成分が残留したシンボルにおける雑音電力との間に誤差が生じ、LDPC復号の性能を最大限に活かすことができない。
そこで、このような局所的なシンボルにおける信頼性情報のずれをなくし、精度を上げるために有効な手法として、例えば、特許文献1に記載された方法がある。特許文献1では、パイロット信号、またはOFDM帯域外スペクトルから算出される雑音電力に対し、シンボル方向に平均した雑音電力と1シンボルごとの雑音電力とを比較し、各シンボルにおける雑音電力が所定の閾値を上回った場合、インパルス妨害が存在すると判定すると共に、1シンボルごとの雑音電力値を信頼性情報生成で用い、閾値を上回らない場合には、インパルス妨害が存在しないと判定すると共に、シンボル方向に平均した雑音電力値を信頼性情報生成で用いている。この方法により、インパルス妨害が存在したり、信号を消失させたりすることで局所的に生じる雑音電力の増加に対しても、正しく雑音電力を求めることができ、精度の高い信頼性情報の生成により、LDPC復号の性能を向上させることができる。
しかしながら、特許文献1には、具体的なシンボル単位の雑音電力算出方法が開示されていない。
また、特許文献2に記載の高精度なシンボル単位の雑音電力の算出方法をDVB−T2方式に適用しようとすると、先述したようにTMCC信号の代わりにCP信号を用いることで、CP信号が存在するフレームに対しては雑音電力の算出が可能である。しかし、DVB−T2方式のDVB−T2フレームでは、P2シンボル、およびFrameCloseシンボルにCP信号が配置されていない。このようなCP信号が配置されていないシンボルでは、CP信号を用いた雑音電力の算出を行うことができず、そのシンボルにおいてはシンボル方向に平均した雑音電力を用いざるを得ない。その結果、CP信号が配置されていない等の理由により従来技術を用いたシンボル単位の雑音電力の算出を行うことができないシンボルにインパルス妨害や信号消失が存在すると、本来のそのシンボルの雑音電力と他シンボルを含めた平均した雑音電力との間にずれが発生し、LDPC復号に用いる信頼性情報の正確さが低下し、結果的に受信性能を劣化させてしまう。
上記の課題を解決するために、本願発明の一様態に係る受信装置は、直交周波数分割多重方式(OFDM)で変調された変調波を復調する復調部を備える受信装置であって、前記復調部は、前記受信装置が受信した前記変調波である受信変調波のサンプルごとの受信電力が閾値を超えることで、前記受信変調波が妨害波を含むことを検出した場合に、前記閾値を超えた受信信号を所定値に置き換える処理である置換処理を行う妨害波検出部と、前記受信変調波に含まれるOFDMシンボルにおいて、前記置換処理が行われたサンプル数に基づいて、前記OFDMシンボルに含まれる妨害波電力を推定する第一妨害波電力推定部と、前記妨害波検出部が前記置換処理を行った後の前記受信変調波に対して、前記第一妨害波電力推定部が推定した前記妨害波電力に基づいた復調処理を行うことで前記受信変調波を復調し復調データを生成する復調データ生成部とを備える。
これによると、当該受信装置は、OFDMシンボルに含まれる妨害波電力を、当該OFDMシンボル内で受信電力が所定の閾値を越えたサンプルの数に基づいて算出することにより、当該OFDMシンボルで伝送されている信号種別に依存することなく、OFDMシンボル単位の妨害波電力の推定が可能となる。その結果、復調処理において、CP信号が配置されていないOFDMシンボルの妨害波電力として、受信電力が所定の閾値を越えたサンプルの数に基づいて算出された妨害波電力を用いることができ、CP信号が配置されていないOFDMシンボルにインパルス妨害または信号消失が存在しても、安定した受信が可能となる。
つまり、従来であれば、当該OFDMシンボルに含まれるCP信号を用いた雑音電力の検出方法のように、特定の信号を含むOFDMシンボルに対して、当該特定の信号を用いた妨害波電力の推定が可能である。これに対し、本発明によれば、当該OFDMシンボルで伝送されている信号種別に依存することなく、OFDMシンボル単位の妨害波電力の推定が可能となる。
また、例えば、前記復調データ生成部は、前記受信変調波に対して、前記第一妨害波電力推定部が推定した前記妨害波電力が大きいほど前記OFDMシンボルの信頼性が低くなるように信頼性情報を推定する信頼性推定部と、前記受信変調波に対する前記復調処理として、前記信頼性推定部が推定した信頼性情報を用いて、前記受信変調波に含まれる誤りを訂正するための誤り訂正処理を行うことで、前記受信変調波の復調データを生成する誤り訂正部とを有するとしてもよい。
これによると、復調処理として、例えば、CP信号を用いた雑音電力の検出方法を用いてそのシンボルにおける雑音推定が可能であるかに関わらず、推定した妨害電力を加味した雑音電力推定が実施でき、信頼性情報の生成ができるため、インパルス妨害または信号消失が存在しても、精度の高い信頼性情報に基づき誤り訂正が実施でき、安定した受信が可能となる。
また、例えば、前記誤り訂正部は、前記受信変調波に対する前記復調処理として、前記信頼性推定部が推定した信頼性情報を用いて、LDPC(Low Density Parity Check)復調における対数尤度比の重み付け処理を行うことで、前記受信変調波の復調データを生成するとしてもよい。
これによると、精度の高い信頼性情報を用いてLDPC(Low Density Parity Check)復調処理を行うことができる。LDPC復調処理では、入力される信頼性情報を加味した復調処理が可能であり、精度の高い信頼性情報を入力することで、より精度の高い復調処理を行うことができる。
また、例えば、前記復調データ生成部は、前記受信変調波に含まれるOFDMシンボルの開始タイミングを特定するFFT窓位置検出部と、前記FFT窓位置検出部が特定した前記OFDMシンボルの開始タイミングに基づいて、前記受信変調波に対しFFT(Fast Fourier Transform)処理を施すFFT部とを有し、前記FFT処理が施された前記受信変調波に対して前記復調処理を行うことで復調データを生成するとしてもよい。
これによると、実際にフーリエ変換されるシンボル期間に存在するインパルス妨害や信号消失を推定することができる。
また、例えば、前記妨害波検出部は、前記置換処理として、前記閾値を超えた受信信号を所定値である0に置き換える処理を行うとしてもよい。
これによると、妨害波が存在するサンプルを0にすることで、妨害電力の残留を軽減でき、安定した受信が可能となる。
また、例えば、前記妨害波検出部は、前記置換処理として、前記閾値を超えた受信信号を所定値である前記閾値に置き換える処理を行うとしてもよい。
これによると、妨害波が存在するサンプルを所定の値にすることで、妨害電力の残留を軽減でき、安定した受信が可能となる。
また、例えば、前記復調部は、さらに、前記受信変調波に含まれる第一OFDMシンボルに含まれる妨害波電力を、前記第一OFDMシンボルと異なる第二OFDMシンボルに含まれる妨害波電力と、前記第二OFDMシンボルに含まれる前記妨害波電力が前記第一OFDMシンボルに及ぼす影響の大きさとに基づいて推定する第二妨害波電力推定部を備え、前記復調データ生成部は、前記受信変調波に含まれる少なくとも1つのOFDMシンボルからなる第一OFDMシンボル群に対して前記第一妨害波電力推定部が推定した前記妨害波電力を考慮した誤り訂正を含む復調処理を行うことで、前記受信変調波の復調データを生成し、前記受信変調波に含まれるOFDMシンボルのうち第一OFDMシンボル群に含まれないOFDMシンボルからなる第二OFDMシンボル群に対して前記第二妨害波電力推定部が推定した前記妨害波電力を考慮した誤り訂正を含む復調処理を行うことで、前記受信変調波の復調データを生成するとしてもよい。
これによれば、シンボル毎に複数の妨害波電力推定方法から選択された適切な妨害波電力推定方法を用いて妨害波電力が算出でき、復調処理に用いることができ、妨害波電力を用いて効果的な復調が可能となり、安定した受信が可能となる。
また、例えば、前記受信装置は、DVB−T2(Digital Video Broadcasting -Terrestrial 2)方式の放送波を前記変調波として受信し、前記復調データ生成部は、CP(Continual Pilot)信号を有するOFDMシンボルが含まれていないOFDMシンボル群を前記第一OFDMシンボル群として用いて、前記受信変調波の復調データを生成するとしてもよい。
これによれば、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数に基づき、妨害電力を算出することで、CP信号を用いた処理ができないシンボルにおいても、妨害電力が算出でき、復調処理に用いることができ、妨害電力を用いて効果的な復調が可能となり、安定した受信が可能となる。
また、例えば、前記復調データ生成部は、DVB−T2方式におけるP2シンボルまたはFC(Frame Close)シンボルを有するOFDMシンボルを含むOFDMシンボル群を前記第一OFDMシンボル群として用いて、前記受信変調波の復調データを生成するとしてもよい。
これによれば、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数に基づき、妨害電力を算出することで、CP信号を用いた処理ができないP2シンボルまたはFCシンボルにおいても、妨害電力が算出でき、復調処理に用いることができ、妨害電力を用いて効果的な復調が可能となり、安定した受信が可能となる。
また、例えば、前記復調データ生成部は、さらに、前記第一妨害波電力推定部が推定した妨害電力を用いて、前記変調波の伝送路特性を推定する伝送路推定部を有し、前記復調データ生成部は、前記伝送路推定部が推定した伝送路特性に基づいた復調処理を行うことで前記受信変調波を復調し復調データを生成するとしてもよい。
これによれば、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数に基づき、妨害電力を算出することで、そのシンボルにおいて雑音推定が可能であるかに関わらず、妨害電力が算出でき、その妨害電力に基づき効果的な伝送路推定が可能となり、安定した受信が可能となる。
また、例えば、前記伝送路推定部は、前記伝送路特性の補間処理方法が互いに異なる複数の伝送路補間部を有し、前記第一妨害波電力推定部は、前記複数の伝送路補間部のそれぞれに対応する妨害電力を推定し、前記伝送路推定部は、前記第一妨害波電力推定部が推定した前記妨害電力に基づいて、前記複数の伝送路推定補間部の出力のいずれかを、前記伝送路特性として出力するとしてもよい。
これによれば、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数に基づき、妨害電力を算出することで、そのシンボルにおいて雑音推定が可能であるかに関わらず妨害電力が算出でき、その妨害電力に基づき効果的な伝送路推定の補間方法の選択が可能となり、安定した受信が可能となる。
また、例えば、前記第一妨害波電力推定部は、前記受信変調波に含まれる前記OFDMシンボルに含まれる妨害波電力を、前記OFDMシンボルにおいて前記置換処理が行われたサンプル数と、前記OFDMシンボルにおけるFFTサンプル数と、所定の係数とを用いて算出するとしてもよい。
これによれば、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数と、FFTサンプル数と、所定の定数に関連した係数に基づき、精度よく妨害電力が算出でき、妨害電力を用いて効果的な復調が可能となり、安定した受信が可能となる。
また、例えば、前記復調データ生成部は、さらに、前記受信変調波に含まれる第三OFDMシンボルに含まれるパイロット信号を用いて算出した伝送路特性を用いた補間により、前記第三OFDMシンボルの前方または後方に配置された第四OFDMシンボルに含まれる各キャリアの伝送路特性を推定する伝送路推定部と、前記伝送路推定部が推定した伝送路特性を用いて、前記第四OFDMシンボルの信号を補正する処理である等化処理を行う等化部と、前記等化部で補正された信号に対して、前記等化部で補正された信号の信頼性を表す信頼性情報を用いて誤り訂正を行う誤り訂正部と、前記妨害波電力推定部で推定した前記第三OFDMシンボルの妨害波電力を用いて、前記第四OFDMシンボルに含まれる信号の信頼性情報を推定する信頼性情報推定部とを有するとしてもよい。
これによれば、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数に基づき、妨害電力を算出することで、そのシンボルにおいて雑音推定が可能であるかに関わらず、妨害電力が算出でき、その妨害電力に基づき効果的な他のOFDMシンボルの伝送路推定が可能となり、安定した受信が可能となる。
また、本願発明の一様態である集積回路は、直交周波数分割多重方式(OFDM)で変調された変調波を復調する復調部を備える集積回路であって、前記復調部は、前記集積回路が受信した前記変調波である受信変調波のサンプルごとの受信電力が閾値を超えることで、前記受信変調波が妨害波を含むことを検出した場合に、前記閾値を超えた受信信号を所定値に置き換える処理である置換処理を行う妨害波検出部と、前記受信変調波に含まれるOFDMシンボルにおいて、前記置換処理が行われたサンプル数に基づいて、前記OFDMシンボルに含まれる妨害波電力を推定する第一妨害波電力推定部と、前記妨害波検出部が前記置換処理を行った後の前記受信変調波に対して、前記第一妨害波電力推定部が推定した前記妨害波電力に基づいた復調処理を行うことで前記受信変調波を復調し復調データを生成する復調データ生成部とを備える。
これによると、当該集積回路は、上記受信装置と同様の効果を奏する。
また、本願発明の一様態である受信方法は、直交周波数分割多重方式(OFDM)で変調された変調波を復調する復調ステップを含む受信方法であって、前記復調ステップにおいて、前記受信方法において受信された前記変調波である受信変調波のサンプルごとの受信電力が閾値を超えることで、前記受信変調波が妨害波を含むことを検出した場合に、前記閾値を超えた受信信号を所定値に置き換える処理である置換処理を行う妨害波検出ステップと、前記受信変調波に含まれるOFDMシンボルにおいて、前記置換処理が行われたサンプル数に基づいて、前記OFDMシンボルに含まれる妨害波電力を推定する第一妨害波電力推定ステップと、前記妨害波検出ステップにおいて前記置換処理が行われた後の前記受信変調波に対して、前記第一妨害波電力推定ステップにより推定された前記妨害波電力に基づいた復調処理を行うことで前記受信変調波を復調し復調データを生成する復調データ生成ステップとを含む。
これによると、当該受信方法は、上記受信装置と同様の効果を奏する。
また、本願発明の一様態であるプログラムは、上記受信方法をコンピュータに実行させる。
これによると、上記受信装置と同様の効果を奏する。
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
以下、本願発明の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
(実施の形態1)
本願発明の一態様である受信装置の実施の形態1について、図1〜図6を参照して説明する。ここでは一例として第二世代欧州地上デジタル放送規格であるDVB−T2方式を例に挙げて説明を行う。
図1は、本願発明の実施の形態1における受信装置10を示したブロック図である。受信装置10は、アンテナ1と、チューナ2と、復調部11と、デコード部3と、表示部4とを備える。
アンテナ1は、直交周波数分割多重方式(OFDM)で変調された変調波を受信する。なお、直交周波数分割多重方式(OFDM)で変調された変調波の一例は、DVB−T2方式の放送波である。
チューナ2は、アンテナ1で受信された変調波から所望の受信チャンネルの受信信号を選択する。
復調部11は、チューナ2で選択された受信アナログ信号を復調する。
デコード部3は、復調部11で復調されたH.264等で圧縮された信号のデコードを行う。
表示部4は、デコード部3でデコードされた映像・音声の出力を行う。
図2は、実施の形態1に係る復調部11の構成を表すブロック図である。復調部11は、A/D変換部101と、妨害波検出部102と、妨害波電力推定部104と、復調データ生成部12とを備える。また、復調データ生成部12は、時間軸処理部103と、FFT部105と、伝送路推定部106と、等化部107と、信頼性推定部108と、誤り訂正部109とを備える。
A/D変換部101は、チューナ2の出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、妨害波検出部102に出力する。
妨害波検出部102は、A/D変換部101でデジタル信号に変換された受信信号に含まれる妨害波を検出し、検出結果を妨害波電力推定部104へ出力するとともに、検出された妨害波を含む受信信号(サンプル)を所定の値に変換し、時間軸処理部103へ出力する。具体的な処理は後述する。
時間軸処理部103は、妨害波検出部102の出力信号に対し、OFDMシンボル期間におけるFFT処理の開始時間位置(以下、FFT窓位置とする)を決定し、FFT部105へ出力するとともに、妨害波電力推定部104へFFT窓位置情報を出力する。
妨害波電力推定部104は、妨害波検出部102で妨害波処理された受信信号と時間軸処理部103から決定されたFFT窓位置情報を用いて、妨害電力を推定する。妨害波電力推定部104は、第一妨害波電力推定部に相当する。妨害波電力推定部104の具体的な処理は後述する。
FFT部105は、時間軸処理部103の出力信号をFFT窓位置信号に基づき、フーリエ変換して周波数軸の信号に変換し、伝送路推定部106と等化部107とへ出力する。
伝送路推定部106は、FFTでフーリエ変換された信号に含まれるSP信号を既知のSP信号で除算して得た伝送路特性に対し、補間処理することにより、すべてのサブ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を等化部107及び信頼性推定部108に出力する。
等化部107は、FFT部105の出力信号を、伝送路推定部106で推定した伝送路特性を用いて、伝送路で受けた位相及び振幅歪みを補正する。
信頼性推定部108は、伝送路推定部106で推定された伝送路推定値と妨害波電力推定部104で推定された妨害電力とを用いて雑音電力を求め、この雑音電力から、誤り訂正部109で使用する信頼性情報を生成する。
誤り訂正部109は、等化部107で補正された信号を信頼性推定部108で推定された信頼性情報を用いて誤りを訂正する。
図3Aに妨害波検出部102の構成図を示す。図3Bに、妨害波検出信号の一例を示す。
図3Aに示されるように、妨害波検出部102は、妨害波サンプル検出部111と、マスク処理部112とを備える。
妨害波サンプル検出部111は、A/D変換部101でデジタル信号に変換された受信信号(図3Bの(a))を所定の閾値と比較し、閾値を超えるレベルのサンプル位置を示す信号を生成し、受信信号と共にサンプル位置を示す信号をマスク処理部112へ出力する。閾値を超えるレベルのサンプル位置を示す信号として、以下の妨害波検出信号(Interference Exist)(図3Bの(b))を用いることができる。つまり、妨害波検出信号は、受信信号レベル(受信電力)が閾値レベルを超えるサンプルに対して、Interference Exist=1(妨害波あり)を出力する。また、受信信号レベルが閾値レベルを超えないサンプルに対して、Interference Exist=0(妨害波なし)を出力する。なお、受信信号レベルが閾値を超えるとは、符号がプラス側とマイナス側との両方の場合を含む。つまり、閾値Tが0より大きい値の場合、プラスの(0より大きい)受信信号レベルが閾値Tより大きいことと、マイナスの(0より小さい)受信信号レベルがマイナス側の閾値(−T)より小さいこととを含む。
マスク処理部112は、妨害波検出結果でInterference Exist=1(妨害波あり)のサンプルにおいて、受信信号を0に置き換え(図3Bの(c))、妨害波検出信号と共に時間軸処理部103及び妨害波電力推定部104へ出力する。
図4に時間軸処理部103の構成を示す。時間軸処理部103は、同期部121とFFT窓位置検出部122とを備える。同期部121では、妨害波検出部102の出力信号をベースバンド信号に周波数変換し、キャリア周波数及びサンプリング周波数の同期を確立し、FFT窓位置検出部122に出力する。FFT窓位置検出部122では、時間軸信号をフーリエ変換するための、OFDMシンボルに対するFFT窓位置を決定してFFT部105及び妨害波電力推定部104へ出力する。
図5に妨害波電力推定部104の構成図を示す。妨害波電力推定部104は、妨害波サンプル数カウント部131と、妨害電力換算部132とを備える。
妨害波サンプル数カウント部131では、妨害波検出部102で検出された妨害波検出信号に対し、FFT窓位置検出部122で検出したFFT窓位置情報を用いて、FFT処理をするOFDMシンボル区間に含まれる「妨害波あり」と判定されたサンプル数を妨害電力換算部132へ出力する。
妨害電力換算部132では、妨害波サンプル数カウント部131でカウントしたOFDMシンボル区間に含まれる「妨害波あり」のサンプル数を用いて、そのOFDMシンボルに存在する妨害電力を推定して信頼性推定部108へ出力する。各部の詳細動作について、順を追って説明する。
妨害波検出部102では、「妨害波あり」のサンプルに対して、受信信号レベルを0に置き換えるマスク処理を行っているため、妨害波サンプル数は、OFDM信号を消失させたことにより増加した雑音量に等しい。このため、OFDM信号電力をPOFDMとおくと、OFDM信号の各サンプルの信号レベルはPOFDM/NFFTとなる。このことから、OFDMシンボルに含まれる「妨害波あり」のサンプル数Nを基に、そのOFDMシンボルに増加する雑音量をIMaskとすると、IMaskは(式1)で表すことができる。
Mask=N×POFDM/NFFT ・・・(式1)
妨害電力換算部132は、換算式(式1)を用いて各OFDMシンボルで増加する雑音量を推定し、信頼性推定部108へ出力することで、信頼性情報の精度を上げて、受信性能を向上させる。
図6に信頼性推定部108の構成図を示す。図6に示される信頼性推定部108は、雑音推定部141と、妨害電力加算部142と、信頼性情報換算部143とを備える。
雑音推定部141は、FFTされた信号と、伝送路推定部106で推定された伝送路特性及び、既知のCP信号とから、受信したCP信号を基に、OFDMシンボルに対して平均した雑音電力値(シンボル間平均雑音電力)を推定する。
妨害電力加算部142は、推定されたシンボル間平均雑音電力に妨害波電力推定部104で推定した妨害電力を足し合わせて、妨害波の影響を加味したシンボル毎の雑音電力を出力する。
信頼性情報換算部143は、伝送路推定部106で推定され伝送路特性を基にしたOFDM信号電力と、妨害電力加算部142で算出された雑音電力とを用いて、LDPC復号に用いる信頼性情報を推定し、誤り訂正部109へ出力し、効果的な誤り訂正を実施する。
なお、雑音推定部141における雑音推定としては、例えば特許文献1においてTMCC信号をCP信号として置き換えた構成が用いられる。具体的には、既知のCP信号XCPと、受信信号YCPをSP信号の補間による伝送路推定で求めた伝送路特性HCPで等化したものとを比較し、その誤差量をCP信号の雑音電力として、OFDMシンボルの雑音量として代表させて用いる。一部の信号(CP信号)で雑音量を算出しているため、熱雑音による雑音成分に対する推定精度を向上させるために、数シンボルに渡って累積して求めたシンボル間平均雑音電力NAccを用いる。
なお、時間軸処理部103において、A/D変換サンプリングレートから、OFDM信号のサンプリングレートへ変換する処理(レート変換)を実施する場合、受信信号に対して施されるレート変換を考慮して、妨害波電力推定部104において、妨害波検出信号に対しても、レート変換を踏まえてサンプルタイミングの処理を実施してもよい。また、レート変換後の信号を基に、妨害波検出部102で説明した妨害検出及び妨害検出サンプルに対する処理(0へ置換する処理)を実施してもよい。その場合、妨害検出信号は、レート変換の影響を考慮する必要はない。
また、本実施の形態において、妨害波サンプル検出部111で検出した信号を基にマスク処理部112で0への置き換えを実施したが、閾値を越えたサンプルを0へ置換し、検出信号を出力するように、一括処理してもよい。
なお、信頼性情報換算部143では、雑音電力及び信号電力以外の情報を用いて、信頼性情報を換算してもよい。たとえば、ドップラー周波数に伴い発生する周波数変動成分を用いることで、周波数変動に応じた信頼性情報を推定することができる。
なお、妨害波サンプル数カウント部131において算出されたOFDMシンボルに含まれるサンプル数は、そのシンボルにおいて、OFDM信号を消失させたことにより局所的に増加する雑音量を示している。そのため、この妨害波サンプル数に応じて、様々なブロックにおいて、妨害波が存在する信号として用いてもよい。例えば、雑音推定部141におけるシンボル間の平均雑音量の算出において、所定の妨害波サンプル数を超えたシンボルの雑音量を平均処理に含まないようにしてもよい。
なお、本実施例において、本発明の一態様を、誤り訂正方法または復調方法としてLDPCに適用する例を示したが、他の誤り訂正方法または復調方法に適用することも可能である。
以上のように、本発明の一態様に係る受信装置によれば、当該受信装置は、OFDMシンボルに含まれる妨害波電力を、当該OFDMシンボル内で受信電力が所定の閾値を越えたサンプルの数に基づいて算出することにより、当該OFDMシンボルで伝送されている信号種別に依存することなく、OFDMシンボル単位の妨害波電力の推定が可能となる。その結果、復調処理において、CP信号が配置されていないOFDMシンボルの妨害波電力として、受信電力が所定の閾値を越えたサンプルの数に基づいて算出された妨害波電力を用いることができ、CP信号が配置されていないOFDMシンボルにインパルス妨害または信号消失が存在しても、安定した受信が可能となる。
つまり、従来であれば、当該OFDMシンボルに含まれるCP信号を用いた雑音電力の検出方法のように、特定の信号を含むOFDMシンボルに対して、当該特定の信号を用いた妨害波電力の推定が可能である。これに対し、本発明によれば、当該OFDMシンボルで伝送されている信号種別に依存することなく、OFDMシンボル単位の妨害波電力の推定が可能となる。
また、復調処理として、例えば、CP信号を用いた雑音電力の検出方法を用いてそのシンボルにおける雑音推定が可能であるかに関わらず、推定した妨害電力を加味した雑音電力推定が実施でき、信頼性情報の生成ができるため、インパルス妨害または信号消失が存在しても、精度の高い信頼性情報に基づき誤り訂正が実施でき、安定した受信が可能となる。
また、精度の高い信頼性情報を用いてLDPC(Low Density Parity Check)復調処理を行うことができる。LDPC復調処理では、入力される信頼性情報を加味した復調処理が可能であり、精度の高い信頼性情報を入力することで、より精度の高い復調処理を行うことができる。
また、実際にフーリエ変換されるシンボル期間に存在するインパルス妨害や信号消失を推定することができる。
また、妨害波が存在するサンプルを0にすることで、妨害電力の残留を軽減でき、安定した受信が可能となる。
また、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数に基づき、妨害電力を算出することで、そのシンボルにおいて雑音推定が可能であるかに関わらず、妨害電力が算出でき、その妨害電力に基づき効果的な伝送路推定が可能となり、安定した受信が可能となる。
また、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数と、FFTサンプル数と、所定の定数に関連した係数に基づき、精度よく妨害電力が算出でき、妨害電力を用いて効果的な復調が可能となり、安定した受信が可能となる。
(実施の形態2)
本願発明の受信装置の実施の形態2について、図7〜図10を参照して説明する。図1〜図6と同じ構成要素は、同じ符号を用い、説明を省略する。
図7は、本願発明の実施の形態2における受信装置20を示したブロック図であり、図8は、復調部21の構成を示したブロック図である。ここで、図8は、図2に比べ、妨害波検出部202と妨害波電力推定部204とが異なるだけである。
図9に妨害波検出部202の構成図を示す。妨害波検出部202は、妨害波サンプル検出部211と、クリップ処理部212とを備える。
妨害波サンプル検出部211は、実施の形態1の妨害波サンプル検出部111と同様に、A/D変換部でデジタル信号に変換された受信信号を所定の閾値と比較し、受信信号と共に、妨害波検出信号を出力する。
クリップ処理部212は、妨害波検出結果でInterference Exist=1(妨害波あり)のサンプルにおいて、所定の値に置き換える。ここで、所定の値は、妨害波サンプル検出部211で用いた閾値と同じにしてもよい。なお、受信信号がマイナス側の閾値を超える場合には、当該処理において、マイナス側の閾値と同じにしてもよい。
妨害波検出部202で出力された妨害波検出信号は、妨害波電力推定部204に出力される。図10に妨害波電力推定部204の構成を表すブロック図を示す。妨害波電力推定部204は、妨害波サンプル数カウント部131と妨害電力換算部232とを備える。
妨害波サンプル数カウント部131は、実施の形態1で述べたように、OFDMシンボルに含まれる、妨害波有としたサンプル数をカウントし、妨害電力換算部232へ出力する。
妨害電力換算部232は、妨害波サンプル数カウント部131で算出した妨害波有としたサンプル数を基に、そのOFDM信号に含まれる妨害波電力を算出する。本実施の形態では、妨害波に対して、所定の値への変換(クリップ処理)を行っているため、OFDMシンボルに、所定の値に相当する大きさの妨害波が妨害波サンプル数分存在していると考えることができる。OFDM信号電力をPOFDM、妨害波クリップした値の2乗をAClip×POFDMとおくと、OFDM信号の各サンプルの信号レベルはPOFDM/NFFTとなるのに対し、クリップした妨害波電力の信号レベルは、AClip×POFDM/NFFTとなる。よって、妨害波をクリップしたときの妨害波電力IClipは、(式2)で表すことができる。
Clip=N×AClip×POFDM/NFFT ・・・(式2)
この妨害電力を用いて、実施の形態1同様に、信頼性推定部108における妨害電力加算部142において、シンボルに含まれる妨害波成分を加味して、信頼性推定部において信頼性情報の精度を上げて、LDPC復号に用いることで、安定した受信が可能となる。
なお、時間軸処理部103において、A/D変換サンプリングレートから、OFDM信号のサンプリングレートへ変換する処理(レート変換)を実施する場合、受信信号に対して施されるレート変換を考慮して、妨害波電力推定部において、妨害波検出信号に対しても、レート変換を踏まえてサンプルタイミングの処理を実施してもよい。また、レート変換後の信号を基に、妨害波検出部202で説明した妨害検出及び妨害検出サンプルに対する処理(所定の値へ置換する処理)を実施してもよい。その場合、妨害検出信号は、レート変換の影響を考慮する必要はない。
また、妨害波サンプル検出部211で検出した信号を基にクリップ処理部212で所定の値への置き換えを実施したが、閾値を越えたサンプルを所定の値へ置換し、検出信号を出力するように、一括処理してもよい。
なお、式2における「妨害波あり」としたサンプルにおける妨害電力には、厳密にはOFDM信号自体も含まれるため、OFDM信号成分を差し引いた構成としてもよい。
以上のように、本発明の一態様に係る受信装置によれば、妨害波が存在するサンプルを所定の値にすることで、妨害電力の残留を軽減でき、安定した受信が可能となる。
(実施の形態3)
本願発明の受信装置の実施の形態3について、図11〜図14Aを参照して説明する。図1〜図6と同じ構成要素は、同じ符号を用い、説明を省略する。
図11は、本願発明の実施の形態3における受信装置30を示したブロック図であり、図12は、復調部31の構成を示すブロック図である。ここで、図12で示す復調部31は、実施の形態1の復調部11に比べ、妨害波電力推定部304の構成が異なる。
図13に妨害波電力推定部304の構成図を示す。妨害波電力推定部304は、妨害波サンプル数カウント部131と、妨害電力換算部132と、第二妨害電力換算部332と、加算部333とを備える。なお、妨害波電力推定部304は、第二妨害波電力推定部に相当する。
妨害波サンプル数カウント部131は、実施の形態1同様に、妨害波検出部102で検出された妨害波検出信号と、FFT窓位置検出部122で検出されたFFTを実施するOFDMシンボル位置を基に、OFDMシンボルに含まれる「妨害波あり」のサンプル数をカウントし、妨害電力換算部132と第二妨害電力換算部332とへ出力する。
妨害電力換算部132は、実施の形態1同様に、妨害波サンプル数カウント部131の出力から、受信したOFDMシンボルに含まれる妨害電力を算出する。本実施の形態では、第二妨害電力換算部332を含むことが実施の形態1と異なる。
第二妨害電力換算部332は、他のOFDMシンボルに含まれる妨害波から当該OFDMシンボルへ発生する妨害電力を算出する。ここでは、伝送路推定における補間処理によって、等化部107で補正された他のOFDMシンボルへ妨害波の影響が拡散されることを考慮し、伝送路推定により発生する妨害波電力を推定する。
加算部333は、妨害電力換算部132で推定した当該OFDMシンボルの妨害電力と第二妨害電力換算部332で推定した他OFDMシンボルからの妨害電力とを足し合わせて出力する。
伝送路特性の推定は、時間軸(シンボル)方向、周波数軸(キャリア)方向に分散して存在するSP信号やP2パイロット信号・FC信号の伝送路特性を補間することですべてのサブキャリアの伝送路特性を得ることである。補間に関しては、(A)時間軸(シンボル)方向に補間した後、周波数軸(キャリア)方向に補間する方法、及び、(B)周波数軸(キャリア)方向にのみ補間する方法が存在する。
図14Aに、インパルス妨害環境において、伝送路推定における補間処理として、(A)時間軸補間及び周波数補間を用いた場合と、(B)周波数軸補間のみ(時間軸補間なし)を用いた場合のそれぞれにおける等化部107で補正後の各OFDMシンボルのCNR(Carrier to Noiseratio)の推移を示す。グラフの横軸はシンボル方向(時間方向)、縦軸はCNRを示している。星印(★)のタイミングでインパルス妨害が発生した場合、(B)周波数軸補間のみの場合は、インパルス妨害が発生したシンボルのみでCNRが劣化することに対して、(A)時間軸補間ありの場合は、インパルス妨害を受けたシンボルが補間処理に使われるため、妨害波による補間誤差が発生し、インパルス妨害が存在する前後のシンボルにおいてもCNRが劣化することとなる。
このことを踏まえ、本実施の形態においては、第二妨害電力換算部332では、伝送路推定による妨害波の影響を加味するため、(B)周波数軸補間のみの場合は、自シンボルにおける伝送路特性の影響を妨害電力として考慮する。また、(A)時間軸補間+周波数補間の場合は、妨害ありシンボルとその前後のシンボルの影響も妨害電力として考慮する。ここでは、妨害波サンプル数カウント部131で出力した妨害波サンプル数に対し、時間補間と同様の処理を施し、時間軸補間による妨害波の影響を含めた妨害サンプル数を推定し、補間誤差を加味した妨害電力を換算する。
妨害波による伝送路推定への影響としては、先述したように、(A)時間軸補間+周波数軸補間と、(B)周波数軸補間のみの2パターンで考え方が異なる。以下、それぞれのパターンについて詳細を記載する。
((A)時間軸補間+周波数軸補間の場合)
DVB−T2方式では、SPパターンが8種類ある。説明を簡単化するために、時間軸方向の直線補間する場合を例にして説明する。時間軸方向のSPキャリア間隔は、(1)2キャリアおき、又は(2)4キャリアおきの2種類が考えられる。よって、時間補間において妨害波の影響が拡散する範囲は、妨害波が検出されたシンボルを中心に、(1)の場合は前後それぞれ1シンボル、(2)の場合は前後それぞれ3シンボルとなる。よって、iシンボルにおける妨害波による伝送路推定誤差を見積もるための妨害波サンプル数(1):NH_TF2sym、及び、(2):NH_TF4symは、それぞれ以下のようになる。
H_TF2sym(i)
=1/2×{N(i)+(1/2)×(N(i−1)
+N(i+1))} ・・・(式3)
H_TF4sym(i)
=1/4×{N(i)+(3/4)×(N(i−1)
+N(i+1))+(2/4)×(N(i−2)+N(i+2))
+(1/4)×(N(i−3)+N(i+3))} ・・・(式4)
((B)周波数軸補間のみの場合)
周波数軸補間のみ場合は、妨害波が存在するシンボル前後には影響が拡散しないため、iシンボルにおける伝送路推定における妨害波サンプル数NH_F(i)は、以下のようになる。
H_F(i)=N(i) ・・・(式5)
先述のそれぞれの補間方法における妨害波サンプル数を基に、伝送路推定誤差を加味した妨害電力を算出するために、SP信号電力と補間フィルタ帯域に関連した雑音量の補正が必要となる。(A)及び(B)の場合における、伝送路推定誤差を加味した妨害電力は、それぞれ(式6)及び(式7)のようになる。ただし、ASPはSP信号のブースト、BWTは時間補間フィルタの帯域、BWFは周波数補間フィルタの帯域を示している。
(A)の場合
H_TF=(1/ASP)×NH_TF/NFFT×BWT×BWF ・・・(式6)
(B)の場合
H_F=(1/ASP)×NH_F/NFFT×BWF ・・・(式7)
加算部333において、妨害電力部で推定された妨害電力にそれぞれの補間方式に対応した伝送路推定誤差を加味した妨害電力を足し合わせることで、OFDMシンボルに含まれる妨害電力だけでなく、伝送路推定における妨害波の影響を含めた妨害電力を考慮することができる。この妨害電力を、信頼性推定部108における妨害電力加算部142において信頼性情報に的確に反映させることができるため、高精度な信頼性情報を得ることができ、その結果、効果的なLDPC復号が可能となり、受信性能の向上が可能となる。
なお、ここでは、加算部333において、妨害電力換算部132と第二妨害電力換算部332とを加算する構成としたが、どちらか一方を用いる構成としてもよい。
また、ここでは、時間軸補間として、直線補間を用いて説明したが、これに限定されず、任意の補間方法(補間係数)を用いてよい。
また、図14Aで示したように、補間方法によって妨害電力の影響が異なり、そもそもの信号品質が異なることを考慮し、算出した妨害電力を基に、補間方法を選択するようにしてもよい。具体的には、図14Bに示される伝送路推定部206を用いてもよい。伝送路推定部206は、第一伝送路補間部106A、第二伝送路補間部106B、及び、セレクタ106Sを備える。第一伝送路補間部106A及び第二伝送路補間部106Bは、互いに異なる伝送路特性の推定を行う。セレクタ106Sは、第一伝送路補間部106A及び第二伝送路補間部106Bの出力のいずれかを選択し、伝送路特性として出力する。このようにすることで、複数の伝送路特性を選択的に、復調処理の信頼性情報にとして用いることができる。なお、複数の伝送路補間部の出力のいずれかを選択するために、妨害波電力推定部が各補間処理方法に対応する妨害電力を推定するようにすることも可能である。
なお、本実施の形態では、実施の形態1との差異として、妨害有サンプルを0にマスク処理した方法を用いて説明したが、実施の形態2の所定の値に置き換える形態を組み合わせてもよく、その場合は、実施の形態2で説明したように、(式3)〜(式5)に所定の値を考慮すればよい。
以上のように、本発明の一態様に係る受信装置によれば、シンボル毎に複数の妨害波電力推定方法から選択された適切な妨害波電力推定方法を用いて妨害波電力が算出でき、復調処理に用いることができ、妨害波電力を用いて効果的な復調が可能となり、安定した受信が可能となる。
また、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数に基づき、妨害電力を算出することで、CP信号を用いた処理ができないシンボルにおいても、妨害電力が算出でき、復調処理に用いることができ、妨害電力を用いて効果的な復調が可能となり、安定した受信が可能となる。
また、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数に基づき、妨害電力を算出することで、CP信号を用いた処理ができないP2シンボルまたはFCシンボルにおいても、妨害電力が算出でき、復調処理に用いることができ、妨害電力を用いて効果的な復調が可能となり、安定した受信が可能となる。
また、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数に基づき、妨害電力を算出することで、そのシンボルにおいて雑音推定が可能であるかに関わらず妨害電力が算出でき、その妨害電力に基づき効果的な伝送路推定の補間方法の選択が可能となり、安定した受信が可能となる。
(実施の形態4)
本願発明の受信装置の実施の形態4について説明する。図1〜図6と同じ構成要素は、同じ符号を用い、説明を省略する。
図15は、本願発明の実施の形態4における受信装置40を示したブロック図であり、図16は、復調部41の構成を表すブロック図である。ここで、復調部41は、実施の形態1で示す復調部11と比べ、信頼性推定部408における、妨害電力の加算に関して異なる。
図17に信頼性推定部408の構成を表すブロック図を示す。信頼性推定部408は、雑音推定部441と、妨害電力加算部442と、信頼性情報換算部143とを備える。雑音推定部441では、シンボル方向に平均したシンボル平均雑音推定値とともに、シンボル方向に平均しないシンボル毎の雑音推定値を妨害電力加算部442へ出力する。
妨害電力加算部442は、実施の形態1の妨害電力加算部142と比べ、処理するシンボルに応じて、妨害波電力推定部104で推定した妨害電力を加算するかしないかを選択する点が異なる。ここでは、P2シンボルをデコードされて得られた送信パラメータ情報や、P1信号を基準とした受信信号のシンボル番号を用いて、現在のシンボルの種類(P1シンボル、P2シンボル、データシンボル、または、FCシンボル)から、特定のシンボルのときにシンボル平均雑音推定値に妨害電力を加算して出力し、特定のシンボル以外では、シンボル方向に平均しないシンボル毎の雑音推定値に妨害電力を加算せずに出力する。DVB−T2方式における具体例を以下に示す。
DVB−T2方式では、P2シンボルとFCシンボルがCP信号を含まないため、それらのシンボルにおいては、CP信号を用いた雑音電力の推定が行えない。一方で、その他のシンボルにおいては、シンボル毎にCP信号を用いた雑音電力の推定が行える。よって、シンボル毎にCP信号を用いた雑音電力の推定が行えないP2シンボルまたは、FCシンボルにおいてシンボル方向に平均した雑音推定値に妨害電力を加算して出力するようにする。また、その他のシンボルは、シンボル方向に平均しないシンボル毎の雑音推定値に妨害電力を加算せずに出力するようにする。
このことにより、シンボル毎に雑音推定が可能なシンボルにおいては、シンボル毎に算出した雑音推定値を用い、雑音推定が不可能なシンボルにおいては、平均した雑音推定値に対し、妨害電力を加えることで、信頼性情報に的確に雑音量を反映させることができる。そのため、高精度な信頼性情報を得ることができ、その結果、効果的なLDPC復号が可能となり、受信性能の向上が可能となる。
なお、P2シンボルやFCシンボルといった特定シンボル以外のシンボルにおいては、シンボル方向に平均しないシンボル毎の雑音推定値を用いたが、これに限られず、シンボル方向に平均した雑音推定値か平均しないシンボル毎の雑音推定値かを選択するようにしてもよい。例えば、両者を比べて1シンボル毎の雑音推定値が大きい場合には、1シンボル毎の雑音推定値を用い、それ以外は、平均した雑音推定値を用いてもよい。また、妨害波電力推定部104で推定した妨害サンプル数が所定の数以上の場合に1シンボル毎の雑音推定値を用い、それ以外は、平均した雑音推定値を用いるようにしてもよい。
また、本実施の形態は、実施の形態1に対し、シンボルの種類に応じた妨害電力の加算の可否を選択する構成としたが、実施の形態2及び実施の形態3に対して適用してもよい。
以上のように、本発明の一態様に係る受信装置によれば、OFDMシンボル期間に含まれる所定の閾値を越えたサンプル数に基づき、妨害電力を算出することで、そのシンボルにおいて雑音推定が可能であるかに関わらず、妨害電力が算出でき、その妨害電力に基づき効果的な他のOFDMシンボルの伝送路推定が可能となり、安定した受信が可能となる。
なお、実施の形態1〜4におけるOFDM受信装置の妨害電力の算出に関し、(式1)〜(式3)などの妨害波電力の詳細は見積もらずに、妨害波電力の有無に応じて、信頼性情報の信頼性を他シンボルに比べて所定の値へ下げるという手法をとってもよい。例えば、OFDMシンボルに含まれる妨害波サンプル数が所定の閾値以上となる場合には、信頼性推定値を半分に落とすというようにしてもよい。この場合、詳細な妨害電力算出が不要なため、回路規模を削減できる。
また、実施の形態1〜4におけるOFDM受信装置の各構成要素は、集積回路であるLSIで実現してもよい。このとき、各構成要素は、個別に1チップ化されてもよいし、一部もしくは全てを含むように1チップ化されてもよい。また、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。また、集積回路化の手法はLSIに限られるものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。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・プロセサを利用してもよい。さらに、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げられる。
また、実施の形態1〜4示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 Processing 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ようにしてもよいし、上記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。
また、実施の形態1〜4の受信装置は、記載した受信処理の少なくとも一部を行う受信方法を用いて実現してもよい。
また、実施の形態1〜4を実現する受信処理の一部を行ういかなる受信装置、又は受信方法、又は集積回路、又はプログラムを組み合わせて実施の形態1〜4を実現してもよい。例えば、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。
また、本実施の形態1〜4は、DVB−T2方式について言及したが、これに限られない。DVB−T2と同様に、妨害波による伝搬路変化に応じた雑音電力推定精度向上が有効なOFDM通信の分野で適用できる。
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の画像復号化装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、直交周波数分割多重方式(OFDM)で変調された変調波を復調する復調ステップを含む受信方法であって、前記復調ステップにおいて、前記受信方法において受信された前記変調波である受信変調波のサンプルごとの受信電力が閾値を超えることで、前記受信変調波が妨害波を含むことを検出した場合に、前記閾値を超えた受信信号を所定値に置き換える処理である置換処理を行う妨害波検出ステップと、前記受信変調波に含まれるOFDMシンボルにおいて、前記置換処理が行われたサンプル数に基づいて、前記OFDMシンボルに含まれる妨害波電力を推定する第一妨害波電力推定ステップと、前記妨害波検出ステップにおいて前記置換処理が行われた後の前記受信変調波に対して、前記第一妨害波電力推定ステップにより推定された前記妨害波電力に基づいた復調処理を行うことで前記受信変調波を復調し復調データを生成する復調データ生成ステップとを実行させる。
以上、本発明の部品実装方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
本願発明にかかる受信装置は、時間軸領域において妨害波の有無をサンプルごとに検出し、OFDMシンボルのFFTサンプル期間に含まれる妨害波有のサンプル数を基に妨害電力を推定し、LDPC復号に用いる信頼性情報の推定を妨害電力を踏まえて実施する機能を有し、DVB−T2をはじめとした高精度な信頼性情報が必要なOFDM受信装置、さらには、測定等の幅広い分野の装置において有益である。
1 アンテナ
2 チューナ
3 デコード部
4 表示部
10、20、30、40 受信装置
11、21、31、41 復調部
12、22、32、42 復調データ生成部
101 A/D変換部
102 妨害波検出部
103 時間軸処理部
104 妨害波電力推定部
105 FFT部
106 伝送路推定部
107 等化部
108 信頼性推定部
109 誤り訂正部
111 妨害波サンプル検出部
112 マスク処理部
121 同期部
122 FFT窓位置検出部
131 妨害波サンプル数カウント部
132 妨害電力換算部
141 雑音推定部
142 妨害電力加算部
143 信頼性情報換算部
202 妨害波検出部
204 妨害波電力推定部
211 妨害波サンプル検出部
212 クリップ処理部
232 妨害電力換算部
304 妨害波電力推定部
332 第二妨害電力換算部
333 加算部
408 信頼性推定部
441 雑音推定部
442 妨害電力加算部
1002 A/D変換部
1003 時間軸処理部
1004 FFT部
1005 伝送路推定部
1006 等化部
1007 誤り訂正部
1008 信頼性推定部

Claims (16)

  1. 直交周波数分割多重方式(OFDM)で変調された変調波を復調する復調部を備える受信装置であって、
    前記復調部は、
    前記受信装置が受信した前記変調波である受信変調波のサンプルごとの受信電力が閾値を超えることで、前記受信変調波が妨害波を含むことを検出した場合に、前記閾値を超えた受信信号を所定値に置き換える処理である置換処理を行う妨害波検出部と、
    前記受信変調波に含まれるOFDMシンボルにおいて、前記置換処理が行われたサンプル数に基づいて、前記OFDMシンボルに含まれる妨害波電力の大きさを推定する第一妨害波電力推定部と、
    前記妨害波検出部が前記置換処理を行った後の前記受信変調波に対して、前記第一妨害波電力推定部が推定した前記妨害波電力の大きさに基づいた復調処理を行うことで前記受信変調波を復調し復調データを生成する復調データ生成部とを備える
    受信装置。
  2. 前記復調データ生成部は、
    前記受信変調波に対して、前記第一妨害波電力推定部が推定した前記妨害波電力の大きさが大きいほど前記OFDMシンボルの信頼性が低くなるように信頼性情報を推定する信頼性推定部と、
    前記受信変調波に対する前記復調処理として、前記信頼性推定部が推定した信頼性情報を用いて、前記受信変調波に含まれる誤りを訂正するための誤り訂正処理を行うことで、前記受信変調波の復調データを生成する誤り訂正部とを有する
    請求項1に記載の受信装置。
  3. 前記誤り訂正部は、
    前記受信変調波に対する前記復調処理として、前記信頼性推定部が推定した信頼性情報を用いて、LDPC(Low Density Parity Check)復調における対数尤度比の重み付け処理を行うことで、前記受信変調波の復調データを生成する
    請求項2に記載の受信装置。
  4. 前記復調データ生成部は、
    前記受信変調波に含まれるOFDMシンボルの開始タイミングを特定するFFT窓位置検出部と、
    前記FFT窓位置検出部が特定した前記OFDMシンボルの開始タイミングに基づいて、前記受信変調波に対しFFT(Fast Fourier Transform)処理を施すFFT部とを有し、
    前記FFT処理が施された前記受信変調波に対して前記復調処理を行うことで復調データを生成する
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の受信装置。
  5. 前記妨害波検出部は、
    前記置換処理として、前記閾値を超えた受信信号を所定値である0に置き換える処理を行う
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の受信装置。
  6. 前記妨害波検出部は、
    前記置換処理として、前記閾値を超えた受信信号を所定値である前記閾値に置き換える処理を行う
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の受信装置。
  7. 前記復調部は、さらに、
    前記受信変調波に含まれる第一OFDMシンボルに含まれる妨害波電力の大きさを、前記第一OFDMシンボルと異なる第二OFDMシンボルに含まれる妨害波電力の大きさと、前記第二OFDMシンボルに含まれる前記妨害波電力の大きさが前記第一OFDMシンボルに及ぼす影響の大きさとに基づいて推定する第二妨害波電力推定部を備え、
    前記復調データ生成部は、
    前記受信変調波に含まれる少なくとも1つのOFDMシンボルからなる第一OFDMシンボル群に対して前記第一妨害波電力推定部が推定した前記妨害波電力の大きさを考慮した誤り訂正を含む復調処理を行うことで、前記受信変調波の復調データを生成し、前記受信変調波に含まれるOFDMシンボルのうち第一OFDMシンボル群に含まれないOFDMシンボルからなる第二OFDMシンボル群に対して前記第二妨害波電力推定部が推定した前記妨害波電力の大きさを考慮した誤り訂正を含む復調処理を行うことで、前記受信変調波の復調データを生成する
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の受信装置。
  8. 前記受信装置は、
    DVB−T2(Digital Video Broadcasting -Terrestrial 2)方式の放送波を前記変調波として受信し、
    前記復調データ生成部は、
    CP(Continual Pilot)信号を有するOFDMシンボルが含まれていないOFDMシンボル群を前記第一OFDMシンボル群として用いて、前記受信変調波の復調データを生成する
    請求項7に記載の受信装置。
  9. 前記復調データ生成部は、
    DVB−T2方式におけるP2シンボルまたはFC(Frame Close)シンボルを有するOFDMシンボルを含むOFDMシンボル群を前記第一OFDMシンボル群として用いて、前記受信変調波の復調データを生成する
    請求項7または請求項8に記載の受信装置。
  10. 前記復調データ生成部は、さらに、
    前記第一妨害波電力推定部が推定した妨害電力の大きさを用いて、前記変調波の伝送路特性を推定する伝送路推定部を有し、
    前記復調データ生成部は、前記伝送路推定部が推定した伝送路特性に基づいた復調処理を行うことで前記受信変調波を復調し復調データを生成する
    請求項1〜9のいずれか1項に記載の受信装置。
  11. 前記伝送路推定部は、
    前記伝送路特性の補間処理方法が互いに異なる複数の伝送路補間部を有し、
    前記第一妨害波電力推定部は、
    前記複数の伝送路補間部のそれぞれに対応する妨害電力を推定し、
    前記伝送路推定部は、
    前記第一妨害波電力推定部が推定した前記妨害電力の大きさに基づいて、前記複数の伝送路推定補間部の出力のいずれかを、前記伝送路特性として出力する
    請求項10に記載の受信装置。
  12. 前記第一妨害波電力推定部は、
    前記受信変調波に含まれる前記OFDMシンボルに含まれる妨害波電力の大きさを、前記OFDMシンボルにおいて前記置換処理が行われたサンプル数と、前記OFDMシンボルにおけるFFTサンプル数と、所定の係数とを用いて算出する
    請求項1〜11のいずれか1項に記載の受信装置。
  13. 前記復調データ生成部は、さらに、
    前記受信変調波に含まれる第三OFDMシンボルに含まれるパイロット信号を用いて算出した伝送路特性を用いた補間により、前記第三OFDMシンボルの前方または後方に配置された第四OFDMシンボルに含まれる各キャリアの伝送路特性を推定する伝送路推定部と、
    前記伝送路推定部が推定した伝送路特性を用いて、前記第四OFDMシンボルの信号を補正する処理である等化処理を行う等化部と、
    前記等化部で補正された信号に対して、前記等化部で補正された信号の信頼性を表す信頼性情報を用いて誤り訂正を行う誤り訂正部と、
    前記妨害波電力推定部で推定した前記第三OFDMシンボルの妨害波電力の大きさを用いて、前記第四OFDMシンボルに含まれる信号の信頼性情報を推定する信頼性情報推定部とを有する
    請求項1に記載の受信装置。
  14. 直交周波数分割多重方式(OFDM)で変調された変調波を復調する復調部を備える集積回路であって、
    前記復調部は、
    前記集積回路が受信した前記変調波である受信変調波のサンプルごとの受信電力が閾値を超えることで、前記受信変調波が妨害波を含むことを検出した場合に、前記閾値を超えた受信信号を所定値に置き換える処理である置換処理を行う妨害波検出部と、
    前記受信変調波に含まれるOFDMシンボルにおいて、前記置換処理が行われたサンプル数に基づいて、前記OFDMシンボルに含まれる妨害波電力の大きさを推定する第一妨害波電力推定部と、
    前記妨害波検出部が前記置換処理を行った後の前記受信変調波に対して、前記第一妨害波電力推定部が推定した前記妨害波電力の大きさに基づいた復調処理を行うことで前記受信変調波を復調し復調データを生成する復調データ生成部とを備える
    集積回路。
  15. 直交周波数分割多重方式(OFDM)で変調された変調波を復調する復調ステップを含む受信方法であって、
    前記復調ステップにおいて、
    前記受信方法において受信された前記変調波である受信変調波のサンプルごとの受信電力が閾値を超えることで、前記受信変調波が妨害波を含むことを検出した場合に、前記閾値を超えた受信信号を所定値に置き換える処理である置換処理を行う妨害波検出ステップと、
    前記受信変調波に含まれるOFDMシンボルにおいて、前記置換処理が行われたサンプル数に基づいて、前記OFDMシンボルに含まれる妨害波電力の大きさを推定する第一妨害波電力推定ステップと、
    前記妨害波検出ステップにおいて前記置換処理が行われた後の前記受信変調波に対して、前記第一妨害波電力推定ステップにより推定された前記妨害波電力の大きさに基づいた復調処理を行うことで前記受信変調波を復調し復調データを生成する復調データ生成ステップとを含む
    受信方法。
  16. 請求項15に記載の受信方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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