JP5400515B2 - 放送受信装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル放送データを受信する放送受信装置に関する。

携帯機器向けのデジタル放送では、地上デジタル放送（ワンセグ放送）が運用され、普及しており、また、携帯機器向けのデジタル放送として、ＭｅｄｉａＦＬＯ（登録商標）等が商用化される見通しである。ＭｅｄｉａＦＬＯは、１つの周波数チャネルで複数のサービス（チャンネル）を提供するデジタル放送システムである（非特許文献１、２参照）。
また、地上デジタル放送用のＩＳＤＢ−Ｔ（Integrated Services Digital Broadcasting-Terrestrial）の規格では、Ｈ．２６４規格の映像コーデック（CODEC）を用いて画像が圧縮されている。Ｈ．２６４規格の映像コーデック（CODEC）では、画像をフレーム毎に符号化している。符号化された各フレームは、そのフレーム内の情報のみで画像が再生できるＩフレームと、前後のフレームの情報を用いて画像を再生するＰ、Ｂフレームからなる。

日経エレクトロニクス、２００７年１２月１７日号、デジタル・テレビ・セミナー、第１回 ＭｅｄｉａＦＬＯ、「ワンセグと共存可能な移動体向け放送 ６ＭＨｚ幅に２０チャネル強を収容」 ＩＴＵジャーナル、Ｖｏｌ．３７，Ｎｏ．５，（２００７．５）「ＭｅｄｉａＦＬＯ（ＴＭ）による新しい携帯向け放送サービス」

上述のように、地上デジタル放送用のＩＳＤＢ−Ｔ規格では、各フレームは、そのフレーム内の情報のみで画像が再生できるＩフレームと、前後のフレームの情報を用いて画像を再生するＰ、Ｂフレームからなる。このため、放送局からのチャンネルの切り替えを行ったときにはＩフレームを受信するまでの間、映像を再生することができず、待つ必要があった。
また、従来の放送システムでは、ユーザーはチャンネルを切り替えてみるまでは、どのチャンネルが受信できて、どのチャンネルが受信できないのか分からないため、ユーザーが視聴しているチャンネル以外のチャンネルの受信状態の良否を認識することができなかった。
その結果、チャンネルへ切り替え時において、他の受信可能なチャンネルを探すのに時間がかかってしまい、結果的にユーザーに無駄な待ち時間を与え、ストレスを与えてしまうという問題があった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、受信可能なチャンネルへの切り替えをスムーズに行うことができる放送受信装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の放送受信装置は、複数のチャンネルデータが含まれる無線信号を受信する受信部と、複数のチャンネルのうちの１つのチャンネルのデータを再生する再生部と、チャンネルの性質に基づいてチャンネルそれぞれの受信状況を表す指標値を算出する算出部と、チャンネル毎に対応したしきい値および前記算出部によって算出された指標値に基づいてそれぞれのチャンネルの受信状況の良否を推定する推定部とを備え、前記推定部は、前記しきい値に基づいてチャンネル番号を付け、その順番でユーザーにチャンネル番号を選択させ、前記ユーザーから選択されたチャンネルのしきい値が前記指標値より大きい場合は、前記指標値より小さいしきい値のチャンネルを選択し、選択したチャンネルのデータを前記再生部に再生させることを特徴とする。

前記推定部は、前記無線信号に含まれる制御データに基づいて前記しきい値を求めることが好ましい。

さらに、前記推定部は、前記しきい値に基づいたチャンネルの受信状態を提示することが好ましい。
前記受信状態は、前記しきい値と前記指標値との差分であることが好ましい。また、前記受信状態として、前記指標値と共に前記しきい値を提示することが好ましい。

本発明は、無線信号の１つのデータからそれぞれのチャンネルの受信状態の良否を推定するため、ユーザーがチャンネルを切り替えなくても再生中以外のチャンネルの受信状態を把握できる。そのために、チャンネル切り替え時において、受信できないチャンネルへの切り替えによる、ユーザーの無駄な待ち時間の削減することができ、チャンネル切り替えをストレスなく行うことができる。
また、本発明は、全てのチャンネルの情報から受信状態を推定するわけではないため、省電力化を図ることができる。
また、本発明は、受信状態が悪い場所においても、より素早い、また快適なザッピング操作を提供することができる。
また、本発明は、再生中以外のチャンネルの受信状態を詳細に把握することができる。

送信モード毎の変調方式とターボ符号の符号化率を示す図である。 本発明の実施の形態に係る無線端末の概略構成を示す図である。 ＭｅｄｉａＦＬＯの放送の受信を開始するための処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る無線端末で用いられるＭｅｄｉａＦＬＯ用の復調器の構成を示す図である。 チャネル等化後のデータとサブキャリア毎の変調方式におけるシンボル点との関係を説明する図である。 出力部の表示例を示す図である。 チャンネルを昇順に切り替える場合の動作を説明する図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
ＭｅｄｉａＦＬＯ（登録商標）のような１つの周波数チャネルで複数のサービス（チャンネル）を提供するシステムでは、１つの周波数チャネル内でいくつのチャンネルを提供するか、また、それぞれのチャンネルの映像のサイズ、品質、音声の帯域、品質等をフレキシブルに設定することができる。
各チャンネルのデータ送信のための物理レイヤのパラメータには、変調方式、誤り訂正方式、インターリーブ等がある。各チャンネルをどのようなパラメータで送るのかは、サービス提供者が、そのチャンネルの内容、有料放送か無料放送か、その重要度等により個別に設定される。
例えば、ＭｅｄｉａＦＬＯの場合は、図１に示すように送信モードというパラメータにより変調方式、誤り訂正符号であるターボ符号の符号化率が決まる。このようなシステムにおいて、受信状態の悪い場所では、各チャンネルの送信モードの設定により、受信ができるチャンネルと受信ができないチャンネルが存在する。

図２は、本発明の実施の形態に係るＭｅｄｉａＦＬＯの放送を受信する無線端末の概略構成を示す図である。なお、本実施の形態では、本発明の放送受信装置を無線端末として例示して説明している。図２に示す無線端末は、アンテナ１００と、複数のチャンネルデータが含まれる無線信号を受信するＲＦフロントエンド１０１（受信部）と、チャンネルの性質に基づいてチャンネルそれぞれの受信状況を表すＣ／Ｎ比（指標値）を算出する復調部１０２（算出部）と、複数のチャンネルのうちの１つのチャンネルのデータを再生するメディアデコーダ１０３（再生部）と、チャンネル毎に対応した受信しきい値および算出部１０３によって算出されたＣ／Ｎ比（指標値）に基づいてそれぞれのチャンネルの受信状況の良否を推定するシステム制御部１０４（推定部）と、ユーザー操作部１０５と、出力部１０６（再生部）により構成される。
各チャンネルの変復調方式や符号復号方式もそれぞれ異なる場合があるため、それぞれのチャンネルの性質も異なることがある。また、ＭｅｄｉａＦＬＯでは、信号の送受信をＯＦＤＭで行い、各チャンネルは、サブキャリアおよびタイムスロットに対して均一に割り当てられているわけではないため、それぞれのチャンネルの性質も異なることがある。

図３は、ＭｅｄｉａＦＬＯの放送の受信を開始するための処理を説明するフローチャートである。
ユーザーは、放送の受信を開始するために、ユーザー操作部１０５を操作する。システム制御部１０４は、ユーザーの受信開始の指示を検出し、各部の電源を入れ（Ｓ３０１）、ＲＦフロントエンド１０１に指定した周波数チャネルの信号を受信するように設定する（Ｓ３０２）。ここで、システム制御部１０４は、ＣＰＵ、メモリ等から構成され、ソフトウェアにて処理される。アンテナ１００で受信された信号は、ＲＦフロントエンド１０１にて、指定された周波数チャネルの信号として処理され（Ｓ３０３）、復調器１０２にて、タイミング同期が取られ、ＯＦＤＭ復調、誤り訂正復号等が行われる（Ｓ３０４）。

ここで、システム制御部１０４は、ＭｅｄｉａＦＬＯの場合、最初にＯＩＳ（Overhead Information Symbols）と呼ばれる情報を取得し（Ｓ３０５）、フレーム構成、制御プロトコルメッセージ（Control Protocol Message）（制御データ）受信のための情報等を取得する。
次に、システム制御部１０４は、復調器１０２に制御プロトコルメッセージを受信するように設定する。復調器１０２は、制御プロトコルメッセージを受信し（Ｓ３０６）、受信された制御プロトコルメッセージは、システム制御部１０４で処理される。システム制御部１０４は、このメッセージから各サービス（チャンネル）を受信のための情報を取得する。

次に、システム制御部１０４は、ユーザーから指定されたチャンネル、または、前回視聴していた最後のチャンネル等を受信するように復調器１０２の設定を行う（Ｓ３０７）。また、システム制御部１０４は、チャンネルの内容に従って、メディアデコーダ１０３、出力部１０６の設定を行う（Ｓ３０８、Ｓ３０９）。

以降、指定されたチャンネルのデータが正しく受信できると、復調器１０２にて受信されたデータは、メディアデコーダ１０３により、音声、映像、文字情報等にデコードされ、出力部１０６から出力される。また、チャンネル切り替え後、数秒たってもデータが正しく受信できないときは、システム制御部１０４は、出力部１０６に対して音声のミュートや、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）へ何らかのダミー画面の出力等を行う。

図４は、本実施形態の無線端末で用いられるＭｅｄｉａＦＬＯ用の復調器の構成を示す図である。図４に示す復調部は、直交検波器２０１と、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部２０２と、チャネル等化器２０３と、サブキャリア復調器２０４と、チャネル復号器２０５と、ＭＡＣパケット生成器２０６と、チャネル復号器２０７と、周波数チャネル受信状態推定器２０８と、各チャネルの受信状態推定器２０９により構成される。

ＲＦフロントエンド１０１から入力された信号は、直交検波器２０１により検波、ＡＤ変換（アナログ・デジタル変換）される。ＡＤ変換された信号は、ＦＦＴ部２０２にてＦＦＴ処理が行われ、サブキャリア毎のデータとなる。特定のサブキャリアは、パイロット信号と呼ばれ、送受信装置間で既知の信号となっている。このパイロット信号を用いてチャネル等化器２０３において、チャネル特性を推定し、等化処理を行う。

次に、サブキャリア復調器２０４にて、受信したサブキャリアからデータを復調する。復調されたデータは、チャネル復号器２０５にて誤り訂正符号（ターボ符号）のデコード処理が行われる。そして、デコード処理されたデータは、ＭＡＣパケット生成器２０６にて、ＭＡＣ層で処理するパケット単位のデータとなり、ＭＡＣ層レベルのチャネル復号器２０７にて、デインターリーブ、リードソロモン（Reed Solomon；以下、Ｒ−Ｓという）符号の復号が行われる。

本実施の形態では、周波数チャネルの受信状態を推定するために、チャネル等化器２０３の出力と、サブキャリア復調器２０４にて判定したデータを用いる。図５は、チャネル等化後のデータとサブキャリア毎の変調方式におけるシンボル点との関係を説明する図である。図において、Ｘは、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）におけるシンボル点を表しており、Ｏは、チャネル等化後のデータを表している。
図５に示すように、サブキャリア復調器２０４は、チャネル等化後のデータをサブキャリア毎の変調方式におけるシンボル点と比較し、一番近いシンボル点を受信シンボル点として決定し、データを復調する。
ここで、チャネル等化後の受信データと受信シンボル点の差をノイズと考え、擬似的なＣ／Ｎ比（Carrier To Noise Ratio：搬送波電力対雑音電力比）が推定できる。周波数チャネル受信状態推定器２０８は、推定Ｃ／Ｎ比を定期的に算出し、システム制御部１０４に渡す。

このような受信状態を示すパラメータは、スーパーフレームの同期をとるための同期信号からも推定可能である。
また、この受信状態は、制御プロトコルメッセージや、現在視聴中のチャンネルのデータからも推定可能であるため、常時、推定値を最新の状態に更新する。

制御プロトコルメッセージには、サービス（チャンネル）毎の送信モード（Transit Mode）、ＭＡＣ層レベルの誤り訂正コードであるＲ−Ｓ符号の符号化率（Outer Code Rate）が含まれる。本実施形態では、これら２つのパラメータを用いて各チャンネルの受信しきい値を推定する。
各チャネルの受信状態推定器２０９は、チャネル復号器２０７から出力される制御プロトコルメッセージ内に含まれる、サービス（チャンネル）毎の送信モード（Transit Mode）とＲ−Ｓ符号の符号化率（Outer Code Rate）を受け取る。これら２つのパラメータから以下のように受信しきい値Ｔｉを計算する。
Ｔｉ＝Ａ（ｎｉ）＋Ｂ（ｍｉ）
ここで、ｉはチャンネル番号を識別するインデックス、ｎｉはチャンネルｉにおける送信モード（Transit Mode）、ｍｉはチャンネルｉにおけるＲ−Ｓ符号の符号化率（Outer Code Rate）である。Ａ（ ）は、送信モード（Transit Mode）毎の受信しきい値を保存したテーブルから得られる値、Ｂ（ ）は、Ｒ−Ｓ符号の符号化率（Outer Code Rate）毎の受信しきい値の補正値を保存したテーブルから得られる値である。
これらテーブルの値は、周波数チャネル受信状態推定器２０８で推定されるＣ／Ｎ比に合わせて予め設定される。

次に、ユーザーがチャンネルを切り替えるときの動作について説明する。
ユーザー操作部１０５において、ユーザーが電子番組表からチャンネルの切り替えを行う操作をしたとき、システム制御部１０４は、出力部１０６のＬＣＤ（液晶ディスプレイ）にユーザーがチャンネルを選択できるような電子番組表を表示する。本実施形態では、このときに、出力部１０６のＬＣＤに、各チャンネルの受信状態がユーザーに分かる形で表示する。出力部１０６の表示例を図６に示す。図６では、複数のチャンネルのうち、４つのチャンネルの内容と受信状態を出力部１０６のＬＣＤ上に表示している。

図６において、システム制御部１０４は、チャンネルの推定Ｃ／Ｎ比と受信しきい値とを比較してチャンネルの受信しきい値を超える良好なチャンネルだけを選び、選んだ推定Ｃ／Ｎ比を受信状況として（受信状況の良否の推定）表示するようにしてもよい。また、システム制御部１０４は、チャンネルの推定Ｃ／Ｎ比と受信しきい値との差分を受信状況として（受信状況の良否の推定）表示するようにしてもよい。なお、図６において、システム制御部１０４は、各チャンネルの受信しきい値を「受信状態」の表示上に提示するようにしてもよい。
また、図６のように電子番組表の表示中に、各チャンネルの推定Ｃ／Ｎ比と受信しきい値が変わった場合は、システム制御部１０４は、表示を変更して、ユーザーに推定Ｃ／Ｎ比と受信しきい値が変わったことがリアルタイムに分かるようにする。
また、電子番組表からではなく、ユーザー操作部１０５に備えるキーからユーザーが直接チャンネルを切り替えようとする場合には、現在視聴中の画面に上書きされるようなイメージで、図６で表示している各チャンネルの「受信状態」が表示されるようにしてもよい。
本実施の形態の無線端末では、各チャンネルの受信状況の良否が推定された受信状態を表示するので、ユーザーが受信状況の良好な受信状況のチャンネルに切り替えることができ、受信状況の悪いチャンネルをユーザーに選択させてユーザーにストレスを与えることがない。

次に、本発明の他の実施の形態について説明する。本実施形態の無線端末は、ユーザーから選択されたチャンネルの受信しきい値が推定Ｃ／Ｎ比より大きい場合は、推定Ｃ／Ｎ比より小さい受信しきい値のチャンネルを選択し、選択したチャンネルのデータを再生させるものである。
以下に、ユーザーがユーザー操作部１０５に備えるアップまたはダウンキー等により、一方向にチャンネルを切り替えるときの動作（ザッピング）について説明する。
通常、このような動作を行うときは、電子番組表の何らかの情報（例えばチャンネル番号）を用いて各チャンネルにチャンネル番号を付け、その番号順に従って、昇順または降順に切り替えるものである。

図７を用いてチャンネルを昇順に切り替える場合の動作を説明する。ユーザーが、ユーザー操作部１０５にてチャンネルを昇順に切り替えるキーを押下すると、システム制御部１０４は、ユーザー操作を認識し、チャンネルを切り替える制御を開始する。
システム制御部１０４は、最初に推定Ｃ／Ｎ比（Ｔｐ）を取得する（Ｓ４０１）。次に、切り替えチャンネル番号（ｋ）を現在のチャンネル番号（ｋｃ）に設定する（Ｓ４０２）。昇順にチャンネルを切り替えるため、切り替えチャンネル番号をインクリメントする（Ｓ４０３）。
次に、切り替えチャンネル番号（ｋ）とチャンネル番号の最大値（ｋｍａｘ）を比較し（Ｓ４０４）、切り替えチャンネル番号（ｋ）がチャンネル番号の最大値（ｋｍａｘ）より大きくなれば（Ｙｅｓの場合）、チャンネル番号を最小値（この場合は１）に設定する（Ｓ４０５）。
Ｓ４０４においてＮｏの場合、次に、切り替えチャンネル番号（ｋ）と現在のチャンネル番号（ｋｃ）を比較し（Ｓ４０６）、切り替えチャンネル番号（ｋ）が現在のチャンネル番号（ｋｃ）と等しくなれば（Ｙｅｓの場合）、終了する。
Ｓ４０６においてＮｏの場合、次に、推定Ｃ／Ｎ比（Ｔｐ）と切り替えチャンネル番号の受信しきい値（Ｔｉ（ｋ））を比較し（Ｓ４０７）、切り替えチャンネル番号の受信しきい値（Ｔｉ（ｋ））が推定Ｃ／Ｎ比（Ｔｐ）より大きい場合は（Ｙｅｓの場合）、受信ができないと判断する。受信ができないと判断した場合は、次の切り替えチャンネルを決定するための処理を再度行う（Ｓ４０３に戻る）。
切り替えチャンネル番号の受信しきい値（Ｔｉ（ｋ））が推定Ｃ／Ｎ比（Ｔｐ）以下の場合（Ｎｏの場合）は、受信ができると判断する。受信ができると判断した場合は、切り替えチャンネル番号（ｋ）を現在のチャンネル番号（ｋｃ）に設定し（Ｓ４０８）、そのチャンネル番号へのチャンネル切り替え処理を行う（Ｓ４０９）。
なお、図７ではチャンネルを昇順に切り替える場合について説明したが、チャンネルを降順に切り替える場合も同様な手順で制御する。

上述のように、本実施形態の無線端末は、自動的にチャンネル切り替え時に受信ができないと思われるチャンネルをスキップし、受信可能なチャンネルに切り替えるため、受信状態が悪い場所においてスムーズに受信可能なチャンネルへの切り替えができる。

なお、システム制御部１０４は、図７の動作を行う前に予め、各チャンネルの受信しきい値の小さい順にチャンネル番号を付け、その昇順でユーザーにチャンネル番号を選択させるように、チャンネルを切り替えるようにしてもよい。
このようにすることにより、本実施形態の無線端末は、ユーザーに対して受信状態の良いチャンネルを優先的に提示することができ、同様に受信状態が悪い場所において、スムーズに受信可能なチャンネルの切り替えができる。

１００ アンテナ
１０１ ＲＦフロントエンド
１０２ 復調部
１０３ メディアデコーダ
１０４ システム制御部
１０５ ユーザー操作部
１０６ 出力部
２０１ 直交検波器
２０２ ＦＦＴ部
２０３ チャネル等化器
２０４ サブキャリア復調器
２０５，２０７ チャネル復号器
２０６ ＭＡＣパケット生成器
２０８ 周波数チャネル受信状態推定器
２０９ 各チャネルの受信状態推定器

Claims (5)

1. 複数のチャンネルデータが含まれる無線信号を受信する受信部と、
   複数のチャンネルのうちの１つのチャンネルのデータを再生する再生部と、
   チャンネルの性質に基づいてチャンネルそれぞれの受信状況を表す指標値を算出する算出部と、
   チャンネル毎に対応したしきい値および前記算出部によって算出された指標値に基づいてそれぞれのチャンネルの受信状況の良否を推定する推定部と、
   を備え、
   前記推定部は、前記しきい値に基づいてチャンネル番号を付け、その順番でユーザーにチャンネル番号を選択させ、前記ユーザーから選択されたチャンネルのしきい値が前記指標値より大きい場合は、前記指標値より小さいしきい値のチャンネルを選択し、選択したチャンネルのデータを前記再生部に再生させることを特徴とする放送受信装置。
2. 前記推定部は、前記無線信号に含まれる制御データに基づいて前記しきい値を求めることを特徴とする請求項１に記載の放送受信装置。
3. 前記推定部は、前記しきい値に基づいたチャンネルの受信状態を提示することを特徴とする請求項１に記載の放送受信装置。
4. 前記受信状態は、前記しきい値と前記指標値との差分であることを特徴とする請求項３に記載の放送受信装置。
5. 前記受信状態として、前記指標値と共に前記しきい値を提示することを特徴とする請求項３に記載の放送受信装置。

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